冯鼎信：基于综合地球化学与端元混合模型的沉积物物源识别：以广西北部湾海岸带为例【MG，2026】

海岸带是陆源碎屑搬运、沉积演化的关键枢纽，其沉积物源研究对于管理沉积物相关污染物和评估海岸侵蚀风险至关重要。由于海岸带区域沉积物存在复杂的多源混合作用，判别边界模糊；同时强潮汐分选作用改造沉积物粒度，掩盖原生物源指纹，难以实现多端元贡献的定量拆分。

针对上述科学难题，海南研究院科研团队刘宝林副教授指导硕士研究生冯鼎信，以广西北部湾海岸潮间带表层沉积物为研究对象，系统开展粒度测试、主微量-稀土元素地球化学、粘土矿物分析，结合主成分分析（PCA）与贝叶斯MixSIAR混合模型，构建了一套抗水动力分选、适用于多源海岸带体系的稀土示踪定量物源解析方法。研究取得以下重要认识：

（1）海岸沉积物基础地球化学特征：长距离搬运的长英质陆壳碎屑记录

研究区沉积物以石英质砂-粉砂为主，SiO₂、Al₂O₃为主要组分，整体属成熟陆源硅酸盐碎屑沉积；化学风化指数CIA、风化指数WIP协同判别显示沉积物经历中等至较强程度化学风化，且普遍存在沉积再循环改造。

稀土元素配分模式高度统一，整体轻稀土富集、显著负Eu异常、无明显Ce异常，与桂东南大容山-十万大山花岗岩带地球化学特征高度耦合，证明沉积物母质以长英质花岗岩为主，远距离河流搬运带来大量陆壳风化碎屑。粘土矿物以高岭石、伊利石占相对优势，蒙脱石、绿泥石含量偏低，空间分异直接反映不同流域风化产物输入差异，为物源结论提供独立矿物学佐证。

（2）抗分选稳定稀土示踪剂：破解水动力掩盖物源信号难题

水动力分选、沉积物再循环会大幅改变常规元素比值，大幅降低物源判别可靠性。本研究以平均粒度（Mz）表征分选强度、Zr/Sc比值反映沉积再循环程度，系统筛选对两者不敏感（r＜0.2，p＞0.1）的稀土元素比值指标，最终确定(La/Gd)_N、(La/Sm)_N两组保守示踪参数。

（3）MixSIAR定量反演：本地河流是北部湾沉积物绝对主导供给来源

基于筛选得到的稀土示踪剂构建 MixSIAR 贝叶斯混合模型，量化五大物源贡献占比：全区域四大分区内广西本地中小河流（南流江、大风江、钦江等）物质贡献均值均超70%，是海岸沉积物最核心来源；珠江、海湾自生海洋物质为次要补给；红河远距离输送、大气沉降贡献占比极低。

（4）跨区域模型验证：稀土示踪体系的全球海岸带普适性

为验证该套稀土示踪-MixSIAR定量框架的通用性，本研究将两套示踪剂比值指标应用于渤海湾天津近岸沉积体系开展交叉检验。渤海湾物源以黄河物质输入、黄土风成物质为主，前人已利用Sr-Pb同位素MixSIAR模型获得可靠定量结果。本次基于稀土示踪的反演结果与同位素结论高度吻合，黄河、黄土为相对优势物源，海洋、大气、燃煤粉尘贡献微弱。

本研究创新整合地球化学指纹与贝叶斯混合模型，突破传统定性判别局限，定量证实近岸本地河流是北部湾海岸沉积物供给核心；同时筛选得到两组通用稀土示踪参数，完成跨海湾检验。研究成果不仅完善了华南边缘海“源-汇”系统理论，厘清北部湾泥沙输运路径与物质来源，也为全球具有相似物质输入的海岸带沉积物物源研究提供方法参考。

图1 (a)研究区位置图; (b)广西北部湾海岸带地质图; (c)采样点位置图; (d)渤海湾样品位置图

图2 (a)沉积物样品的Th/Sc vs. Zr/Sc图; (b)CIA vs. WIP双变量图; (c)主量元素物源判别函数图; (d)La/Th vs. Hf (ppm)图; (e)Th/Co vs. La/Sc图; (f)Cr/V vs. Y/Ni图

图3 广西北部湾海岸带沉积物物源机制图

图4 (a)基于稀土元素示踪剂的不同潜在物源区对广西北部湾海岸带沉积物的贡献; (b)MixSIAR模型所示的渤海湾沉积物物源贡献结果：左图:基于(La/Gd)N与(La/Sm)N示踪剂; 右图:锶同位素示踪剂

上述研究成果得到中国地质大学（北京）海南研究院先导项目（HNPY-202505）和海岸带资源利用与环境修复专项（ZHTD202106）等的资助。成果发表在《Marine Geology》：D. Feng, B. Liu, Y. Zou, et al., Sediment source identification using integrated geochemical and end-member mixing models: A case study of the Beibu Gulf coastal zone, Guangxi, China, Marine Geology (2026)

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.margeo.2026.107838