沉積物巖心灰度圖像處理技術(shù)及其在東海內(nèi)陸架高分辨沉積記錄中的應(yīng)用.pdf

1、環(huán)境變化的替代性指標(biāo)探索和應(yīng)用是高分辨沉積記錄及其對(duì)全球變化響應(yīng)的核心問(wèn)題,是當(dāng)前地球科學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)之一,具有重要的理論和實(shí)踐意義。本研究系統(tǒng)探索了沉積物巖心X射線圖像灰度值的處理技術(shù)、影響因素和環(huán)境變化的替代性作用。
　　 本文針對(duì)取自東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積區(qū)的C0702站沉積物柱狀巖心,利用灰度圖像處理技術(shù)和傳統(tǒng)的沉積物巖心研究手段(粒度分析、X射線礦物物相分析、X射線熒光光譜分析)對(duì)該巖心進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,結(jié)合137Cs

2、、210pb年代標(biāo)定,建立了近150a來(lái)的高分辨沉積記錄,闡明了高分辨沉積記錄對(duì)氣候環(huán)境變化、沉積事件和人類活動(dòng)的響應(yīng)。研究表明：積物巖心的X射線灰度圖像信息量大、信息綜合性強(qiáng),通過(guò)圖像可以快速的獲取高分辨率沉積記錄信息。從定量化角度考慮,沉積物巖心灰度圖像的灰度值是沉積物巖心綜合沉積記錄的一個(gè)良好替代性指標(biāo)。沉積物粒度與X射線圖像的灰度值有著密切的關(guān)系,其中平均粒徑和灰度具有良好的線性關(guān)系,砂、粉砂與灰度值為正相關(guān),粘土與灰度存在著較

3、好的負(fù)相關(guān)。X射線圖像的灰度值與沉積物巖心的干密度有著顯著的正相關(guān)性；與沉積物常量元素中的Si、Ca呈現(xiàn)出正相關(guān)性；與Al、Fe、Cl呈負(fù)相關(guān)性且相關(guān)性要好于其與Si、Ca的相關(guān)性；灰度值的垂向變化趨勢(shì)與蒙皂石和伊利石的垂向變化趨勢(shì)相似,與高嶺石和綠泥石垂向含量變化呈反對(duì)應(yīng)關(guān)系。東海內(nèi)陸架浙閩泥質(zhì)區(qū)C0702站柱狀沉積物組成較穩(wěn)定,層序保存完整,較為穩(wěn)定的沉積動(dòng)力環(huán)境。該沉積巖心沉積速率較慢,不同時(shí)段沉積速率略有差別(>1986a,V=

4、1.82cm／a；1986至今,V=0.87cm／a)。該站沉積物粒度特征(包括敏感性粒級(jí))、灰度值等高分辨的沉積記錄都具有1a,3-5a,7～8a,10～12a等明顯的周期；此外,它們的高分辨記錄也伴隨著非周期的波動(dòng)。沉積記錄的3～5年的周期與厄爾尼諾／南方濤動(dòng)(ENSO)的周期有著較好的響應(yīng);沉積記錄的11年周期對(duì)太陽(yáng)黑子活動(dòng)有良好的響應(yīng),顯示了太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)沉積作用的影響。非周期性的沉積記錄對(duì)東亞季風(fēng)波動(dòng)、沉積事件和人類活動(dòng)有著一定的

5、響應(yīng)關(guān)系。粒度組份中<14.35μm的敏感粒級(jí)組份與東亞冬季風(fēng)有著良好的響應(yīng),強(qiáng)東亞冬季風(fēng)情況下會(huì)導(dǎo)致沉積物粒級(jí)變粗,反之亦然；在大的洪水發(fā)生的年份,沉積物粒度有變細(xì)的趨勢(shì),在巖心圖像的灰度值上也有著很好的體現(xiàn)；在風(fēng)暴潮發(fā)生的年份,風(fēng)暴潮對(duì)底質(zhì)沉積物造成擾動(dòng)造成了沉積物平均粒徑的突然增大以及灰度值的變大。研究區(qū)沉積記錄亦顯示受到長(zhǎng)江輸入變化的影響,1986年之前的沉積記錄顯示受長(zhǎng)江水沙的變化,而1986年之后人類活動(dòng)在沉積記錄中有著更加