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北部湾SO-50柱状沉积物地球化学特征及其物源分析

更新时间:2009-03-28

1 引言

北部湾位于南海西北部,为南海西北陆架半封闭海湾,三面被陆地和岛屿环绕,海底地形受海岸制约明显。北部湾海域通过南部湾口和琼州海峡与外海相通,周边入海河流众多,主要的入海河流包括海南的昌化江、南渡江,广西的南流江、钦江、北仑河,以及越南的红河等,其中红河的年径流量和输沙量分别高达100×109~140×109 m3[1]和40×106 t[2]。北部湾环流格局非常复杂,全年总体为一大的逆时针循环[3],而东侧南海北部发育复杂的洋流系统,包括表层洋流、深水洋流以及局部分布的华南近岸流(图1)。因此,对具有复杂水动力条件和物质来源的北部湾地区进行“源-汇”过程的研究是南海海陆相互作用的重点研究内容之一。近年来的研究发现,陆架泥质沉积物沉积后很难再次搬运,故能够普遍反映当时的沉积环境以及物源信息[4-5]。北部湾东部发育有沿岸流泥质沉积带[6-7](图1),前人通过多种方法对北部湾东部泥质沉积带的表层沉积物来源进行了探索性研究,认为该区北部明显受湾北入海河流及沿岸侵蚀物质影响[7-8],南部受海南岛物质和北进的外海携带物质影响[8-9],而粤西物质可能在经过琼州海峡后对该泥质沉积带做出一定的物源贡献[7],红河物质对该泥质沉积带可能也有一定的贡献,以往研究主要从沉积动力学和矿物学角度论证北部湾表层沉积物的来源,而对全新世以来物源变迁的研究甚少涉及。近年来各研究学者开始关注北部湾地区全新世以来的物源变迁,许冬等[10]利用碳酸盐含量和C/N分析研究发现北部湾东部沉积物的输运与沉积主要受环流控制,沉积物主要来源于近岸河流输入和沿岸侵蚀,红河携带物难以到达该区域。崔振昂等[11]对中越分界线附近的柱样研究发现随着早全新世末期琼州海峡打开,红河对北部湾的物源贡献逐渐变小。

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由于北部湾地区所处的复杂构造背景和水动力体系,使得物质来源问题仍存在争议,因此本文通过对靠近雷州半岛泥质区的SO-50柱状沉积物进行粒度、Sr-Nd、主微量元素和AMS14C等分析,并与潜在物源区进行对比,从而探讨其物源变化特征。

  

图1 SO-50岩心的位置及南海北部流系(区域流系改自参考文献[4, 12-13];北部湾东北侧泥质区引自参考文献[10])Fig.1 Schematic of the location of Core SO-50 and regional circulation in the northern South China Sea (the regional circulation patterns in the northern South China Sea are sourced from references [4, 12-13]; distribution of the muddy depositional areas cited reference [10])

2 材料与方法

SO-50岩心位于北部湾西北海域(图1)。由广州海洋地质调查局于2011年利用 “太阳号”调查船通过重力取样获得,其水深为32 m,岩心总长680 cm,岩性均一,主要由黏土质粉砂组成,上部基本未见生物碎屑,中部偶见生物碎屑。本文仅对0~571 cm的岩心进行分析,以约3 cm等间距分样,共获得190个沉积物样品。

非参数检验的结果表明,性别、家乡地理位置、是否华裔3个因子在地方感的各维度上基本存在显著性差异,其他人口学特征的组间差异则不是很明显。因此可以分析这3个因子的具体差异情况,从而考察其对留学生地方感形成的影响。在Excel里以地方感维度为x轴,地方感均值为y轴,分别绘制出不同性别、家乡以及华裔非华裔在不同维度上的均值对比图,如图4~图6所示。

粒度分析利用Mastersizer 2000激光粒度仪,重复测量的误差小于3%。用于地球化学分析的沉积物样品在低温(60℃)下烘干,研磨成200目粉末。SiO2分析采用重量法:样品用无水Na2CO3熔融,盐酸浸取后蒸发至湿盐状,冷却后加浓HCl,用动物胶凝聚硅酸,过滤、灼烧、称重;滤液中残余SiO2采用ICP-OES测试。其余主量元素(Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、MnO、P2O5和TiO2)分析方法:样品以HNO3+HCLO4+HF分解,蒸发后HCl提取,制成酸度为5%的溶液,在Optima 4300DV型ICP-OES上进行测试,所有主量元素的测量偏差均小于3%。微量元素分析采用等离子体光谱法,样品以HCl+HClO4+HF加热分解,制成2%的盐酸溶液,用ICP-AES进行测定,相对偏差小于2.96%。所有样品的粒度和地球化学的分析测试工作均在广州海洋地质调查局实验测试所完成。对特征层位的13个样品进行Sr-Nd同位素测试,Sr-Nd同位素测试在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室采用多通道等离子体质谱MC ICP-MS分析。Nd同位素比值采用标准物质Shin Etsu JNd-1来监控分析质量,143Nd/144Nd的测试值为0.512 091±6,Nd同位素比值均按146Nd/144Nd=0.721 9校正,Sr同位素比值采用标准物质NBS987来监控分析情况,87Sr/86Sr的测试值为0.710 250±8,Sr同位素组成均按86Sr/88Sr=0.119 4校正,具体操作流程见韦刚健等[14]

图9(εNd-87Sr/86Sr交会图)显示SO-50柱状沉积物位于琼州海峡东侧、台湾岛及云开花岗岩之间,而区别于珠江沉积物和红河沉积物,表明SO-50沉积物可能具有琼州海峡东侧、台湾岛及云开花岗岩3个端元混源的特性。SO-50柱状沉积物的不同阶段表现出相似的稀土元素配分模式,说明总体具有强烈的陆壳特征,但稀土元素丰度略有差异。从稀土元素配分模式图(图6)可以看出SO-50柱状沉积物的稀土元素配分模式区别于珠江沉积物和红河沉积物,进一步表明珠江和红河物质很难运移到该研究区。540~571 cm段沉积物稀土元素配分模式与琼州海峡东侧沉积物完全一致,且接近台湾岛河流沉积物分布特征,表明该段沉积物主要来源于琼州海峡东侧和台湾岛沉积物;0~540 cm段的沉积物的稀土元素配分模式与琼州海峡东口和台湾岛河流沉积物具有相似的分布形态,但丰度明显高于琼州海峡东口和台湾岛河流沉积物,指示0~540 cm段沉积物具有更多的陆源物质输入,周边陆区海岸侵蚀物的贡献增加。

 

表1 SO-50柱状沉积物AMS14C测年结果

 

Tab.1 AMS14C dating of Core SO-50

  

深度/cmAMS14C年龄/aBP日历年龄/cal.aBP(2δ)126~129600±30266(99~421)189~192660±30337(226~471)375~3781450±301025(906~1168)567~5713430±303327(3163~3470)

3 结果

3.1 粒度特征

SO-50柱状沉积物粒度在垂向上表现为较为均一,为黏土质粉砂,其中粉砂和黏土的平均含量大约分别为70%和29%。该柱状沉积物的粒度参数垂向变化情况见图2。由图2可见,该柱状沉积物粒度参数从下而上的变化不大,主要是在180 cm上下出现高峰值,大体可以分为2层。

数据库设计(Database Design)是指对于一个给定的应用环境,构造最优的数据库模式,建立数据库及其应用系统,使之能够有效地存储数据,满足各种用户的应用需求(信息要求和处理要求)。

锌粉—锑盐净化工艺具有净化铜、镉、钴、镍的良好效果,依据锌与铜、镉、钴、镍等杂质的电位不同,以标准电位较低的金属从溶液中置换出标准电位较高的金属。一段低温除铜镉净化中,由于铜和镉的标准电位相差较大,所以铜优先被置换。

  

图2 沉积物组分类型、粒度参数与年代地层的垂向分布Fig.2 Vertical distributions of sediments type, grain size parameter and AMS14C dating

540~571 cm:黏土质粉砂,砂含量略微升高,砂百分含量变化范围为0.03%~9.74%,粉砂百分含量范围为61.77%~73.83%,黏土百分含量范围为25.97%~31.26%。中值粒径6.84Φ~7.44Φ,平均粒径6.84Φ~7.44Φ,中等峰态,呈近对称到正偏分布,分选系数为1.46~1.90,分选差,粒度参数变化不大。

0~540 cm:黏土质粉砂,砂含量很少,除180 cm的高峰值外,主要变化范围为0~3.82%,粉砂为56.47%~72.82%,黏土为26.37%~39.60%。中值粒径6.89Φ~7.73Φ,平均粒径6.50Φ~7.73Φ,宽到中等的峰态,正偏到负偏,分选系数为1.21~2.19,分选差,粒度参数变化不大。

[18] Gaillardet J, Dupré B, Allègre C J. Geochemistry of large river suspended sediments: silicate weathering or recycling tracer?[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1999, 63(23/24):4037-4051.

AMS14C测试结果表明,该柱状沉积物在约3 327 a BP前开始形成(表1),3 327~1 025 a BP期间沉积速率较为稳定,约为0.08 cm/a,1 025 a BP以来沉积速率明显升高,1 025~337 a BP期间沉积速率约为0.28 cm/a,337 a BP以来沉积速率为0.56 cm/a。

3.2 主微量元素

沉积物的主量元素分析结果显示该沉积物主量元素以SiO2和Al2O3为主,平均含量分别为55%和17%,两者之和占总化学成分的72%,而SiO2和Al2O3主要赋存于硅酸盐和铝硅酸盐矿物中,表明沉积物的化学组分以硅酸盐和铝硅酸盐为主。微量元素Ba含量最高,平均含量为361 μg/g;V、Zn、Sr、Zr含量分别为100 μg/g、103 μg/g、132 μg/g 和154 μg/g。其他元素的含量都低于90 μg/g。主微量元素含量的垂向变化情况分别见图3和图4,从图中可以看出,主微量元素垂向变化以540 cm为分界线表现出不同的变化趋势。

4月15日上午,长江防总常务副总指挥、长江委主任蔡其华继续召开长江防总办公室会商会,传达温家宝总理、回良玉副总理、陈雷部长有关抗震救灾工作的重要指示精神,要求迅速查明震损水利设施情况,及时采取抢险措施,避免次生灾害发生。

  

图3 SO-50柱状沉积物主量元素平均含量百分比(%)垂向变化特征Fig.3 Vertical distributions of major elements mean content (%) in Core SO-50

  

图4 SO-50柱状沉积物微量元素含量(μg/g)垂向变化特征Fig.4 Vertical distributions of trace elements content (μg/g) in Core SO-50

3.3 稀土元素特征及分布模式

ΣREE的变化范围为214~290 μg/g,平均值为276 μg /g,在全球沉积物ΣREE的平均值(150~300 μg/g)范围内,高于北美页岩ΣREE含量(164 μg/g) ;与中国大陆架沉积物的ΣREE平均含量相比,SO-50岩心的ΣREE含量远远高于黄海(134 μg/g) 、东海(140 μg/g) 和南海(188 μg/g)的平均含量。轻稀土元素(LREE:La~Eu)含量变化于231~171 μg/g之间,平均值为220 μg/g,相对较富集,约占总稀土含量的79.7%;重稀土元素(HREE: Gd~Lu)含量较低,变化于58.7~43.4 μg/g之间,平均值为56.1 μg/g,约占总稀土含量的20.3%,因而LREE的变化总体上决定了ΣREE的变化。在球粒陨石标准化情况下计算的δEu的变化区间为0.59~0.69,均显示明显的负Eu异常,表明其分异程度接近大陆地壳[16],δCe的变化区间为0.99~1.14,无明显异常。根据REE总量垂向上的分布特征可大致将该岩心分为两段(图5),0~540 cm段沉积物ΣREE平均为211 μg/g,自上而下大致呈逐渐降低的趋势,LREE/HREE平均值为9.0;540~571 cm段ΣREE明显降低,平均为189 μg/g,LREE/HREE平均值为9.2。LREE/HREE、δEu、δCe、(La/Yb)n、(Gd/Yb)n、(La/Sm)n垂向变化模式与ΣREE的变化模式相似,都以540 cm为界分成上下两部分,说明上下两段以540 cm为界沉积物源发生过变化。

以球粒陨石标准值对SO-50柱状沉积物稀土元素进行标准化,根据上述各稀土元素特征值的垂向变化模式,SO-50柱状沉积物以540 cm为界分成上下两段,0~540 cm与540~571 cm的沉积物稀土元素球粒陨石标准化分布模式(图6a)存在一定的相似性与差异性。总体上表现出明显的轻稀土富集的特征,而重稀土一端较平稳,轻、重稀土具较强的分异作用,呈左高右低的V型曲线,表明其物质来源主体是陆源的。同时采用上地壳的平均值对稀土元素进行标准化,发现SO-50柱状沉积物稀土元素配分模式近似呈直线,未见明显的Eu和Ce异常,不同深度配分模式具有明显的一致性(图6b),基本处于平行的状态,稀土元素的配分模式与上地壳配分模式非常一致,指示其沉积物具有强烈的陆源特征。而且从图6a和图6b中可以看出540~571 cm段沉积物与琼州海峡东口沉积物和台湾岛河流沉积物基本一致,而0~540 cm段沉积物分布曲线略高于琼州海峡东口沉积物和台湾岛河流沉积物。

3.4 Sr-Nd同位素特征

SO-50柱状沉积物87Sr/86Sr变化范围为0.715 62~0.719 24,平均值为0.717 59;143Nd/144Nd比值在柱状沉积物中变化很小,介于0.512 047~0.512 080,平均值0.512 062;εNd变化范围为-11.52~-11.05,平均值为-11.29。

(2) 从强度上看,排除过焊导致的钢肢断裂外,梁端破坏的节点强度后期仍会下降,而其余节点在中后期强度退化不明显。

4 讨论

4.1 化学风化特征

A-CN-K三角图(Al2O3-CaO*+Na2O-K2O)反映沉积物的化学风化趋势以及化学风化过程中主矿物成分的变化,将研究样品的分析结果投点在A-CN-K三角图解上,沉积物的数据点均分布在斜长石-钾长石基线以上,其风化趋势线大致平行于A-CN线向A-K线靠近(图7),反映出源区物质化的CIA均值为71,下段(540~571 cm)的CIA均值为69,指示其化学风化程度较中等,样品形成过程中除了碳酸盐矿物经历了较强的化学风化外,部分硅酸盐矿物如斜长石也经历了一定程度的化学风化作用,导致部分Ca的迁移,其风化产物可能主要以伊利石和蒙脱石为主。

  

图5 SO-50柱状沉积物稀土元素含量(μg/g)垂向变化特征Fig.5 Vertical distributions of REE content (μg/g) in Core SO-50

  

图6 稀土元素球粒陨石标准化配分图(a)和上地壳标准化配分图(b)Fig.6 Chondrite-normalized distribution patterns of REE(a) and UCC-normalized distribution patterns of REE(b) of the sediment core 珠江沉积物引自甘华阳等[17];红河沉积物引自Gaillardet等[18];台湾岛沉积物引自Li等[19];琼州海峡东口和海南西部近岸引自崔振昂等[11]Data of Pearl River cited from reference [17], data of Red River cited from reference [18], data of Taiwan Island cited from reference [19], data of the eastern Qiongzhou Strait and the west coast of Hainan Island cited from reference [11]

  

图7 SO-50柱状沉积物的A-CN-K化学风化趋势图Fig.7 A-CN-K diagram of Core SO-50

学风化时硅酸盐矿物(如长石)经历了一定的风化作用,赋存于斜长石中的Ca、Na迅速流失,而钾长石风化较弱,K流失不明显,沉积物位于中等化学风化程度区,化学风化产物以伊利石和蒙脱石等为主。另外从图中可以看出上段(0~540 cm)沉积物的化学风化程度强于下段(540~571 cm)沉积物。由Nesbitt和Young[20]提出的化学风化指数CIA可以很好地反映沉积物形成时的化学风化情况,未风化的长石CIA为50,伊利石和蒙脱石为75~85,高岭石和绿泥石则接近100[21-22],SO-50柱状沉积物上段(0~540cm)

已有研究资料表明碎屑物的Sr同位素组成也可以反映大陆风化程度,风化程度越高,结晶岩石占被风化的岩石的比例就越高,碎屑物的87Sr/86Sr比值就越高[23]。SO-50沉积物的Sr同位素比值变化显示,随着深度的变浅,输入的碎屑物质87Sr/86Sr比值逐渐升高,上段(0~540 cm)沉积物87Sr/86Sr比值较下段(540~571 cm)沉积物87Sr/86Sr比值高,说明上段(0~540 cm)源区的风化程度相对于下段(540~571 cm)明显加强。另外,风化程度的加强还表现在原岩Sr活化丢失量增加,残留碎屑Rb/Sr比值升高[24],SO-50沉积物的Rb/Sr比值从底部的0.84升到上部的1.26,同样反映出周围陆壳风化加强的特征。

4.2 原岩类型

稀土元素特征主要受源区母岩类型的控制,从SO-50柱状沉积物稀土元素总量REE与La/Yb比值投影图中可以看出,样品均落在沉积岩和花岗岩的交汇区(图8),结合Sr-Nd同位素结果可以推断SO-50柱样的沉积原岩类型主要为沉积岩及花岗岩。

  

图8 沉积物原岩类型判别图(据苗卫良等[25])Fig.8 Discrimination diagram of source rock(after reference [25])

4.3 物质来源探讨

北部湾因其独特的地理位置及其复杂的构造背景导致其沉积物质来源具有丰富性和多样性,既有陆源物质源源不断地通过河流(如红河、南流江、昌化江等)输入到海洋中,又有部分火山和自生物质的贡献,也有来自周围海区的洋流携带外海物质的输入[8,10-11]。由于北部湾不同区域表现为不同的沉积物质组成特征,各区域的沉积物质来源目前仍然存在争议[8,10-11,26]。本次研究样品位于海南岛西北、琼州海峡西口外的泥质区,陈亮等[26]利用粒度分析推断该区域的物质来源主要为周边海流的输送;许冬等[10]根据已有的水文实测资料结合粒度特征认为该区域沉积物的来源受环流控制,可能由环流自南面带来。已有的研究基础主要从沉积动力学角度初步判断该泥质区沉积物的来源,由于沉积物中稀土元素的组成、配分形态及Sr-Nd同位素主要受控于源岩成分,受风化剥蚀、搬运、水动力、沉积、成岩及变质等作用与因素的影响相对较小,能够反映其源区的性质[14,25,27-28],因此本文选择对SO-50柱状沉积物的稀土元素及Sr-Nd同位素组成进行分析,以便进一步探讨该泥质区沉积物的物质来源。

AMS14C测年材料选取薄而完整、表面清洁的有孔虫壳体,剔除经过风化和搬运的破碎壳体,增加测年数据的可靠性。AMS14C年代数据由美国BETA实验室完成,原始测年数据利用CALIB7.1.0软件进行日历年龄校正[15](表1),在沉积物样品测年基础上,通过线性插值,获得各样品所代表的年龄,进而建立SO-50岩心的年代框架。

近年研究发现,台湾物质在冬季广东沿岸流和深水洋流的作用下可以输送到上千千米的琼东南陆架甚至上千千米以外的西沙海槽[4,13,29],印证了台湾物质对南海西北部陆架和陆坡的贡献,本文通过结合沉积物粒度、主微量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素分析也进一步印证了台湾物质对南海西北部陆架的物源贡献。

  

图9 SO-50柱样及各潜在物源区Sr-Nd同位素组成Fig.9 Sr-Nd isotopic composition of sediments from Core SO-50 and potential provenances珠江数据引自文献[30],红河数据引自文献[30],台湾岛河流数据引自文献[31],琼州海峡东侧数据引自文献[32],桂南花岗岩数据引自文献[33]Data of Pearl River cited from reference [30], data of Red River cited from reference [31], data of Taiwan rivers cited from reference [31], data of the eastern Qiongzhou Strait cited from reference [32], data of Granites from the southern Guangxi cited from reference [33]

5 结论

(1)根据沉积物的粒度、主微量及稀土元素的垂向分布特征,SO-50岩心可分为上下两层:下段(540~571 cm)沉积物砂含量相对较高,稀土元素总量相对较低;上段(0~540 cm)粒度均一,稀土元素总量相对较高。

(2)近3 327 a BP以来,北部湾琼州海峡西口外SO-50孔沉积物源区硅酸盐矿物经历了一定的风化作用,该孔沉积物上下段的CIA均指示其沉积物经历中等的化学风化作用,且上段(0~540 cm)沉积物的化学风化程度强于下段(540~571 cm)沉积物。

(3)SO-50岩心形成于早全新世末期琼州海峡打开事件之后(0~3 327 a BP),沉积物主要来源于琼州海峡东侧原有沉积物再搬运、台湾岛河流携带沉积物及北部湾东侧沿岸陆地侵蚀物,下段沉积物(540~571 cm)的源区主要由琼州海峡东侧沉积物主导,其次台湾岛河流携带物,上段沉积物(0~540 cm)除了琼州海峡东侧和台湾岛的贡献外,周边陆区海岸侵蚀物的贡献增加。该研究结果表明台湾岛物质对北部湾沉积物的贡献应引起足够的重视。

致谢:感谢广州海洋地质调查局“太阳号”调查船的全体船员及科学家在SO-50取样中的辛苦工作;感谢样品处理与测试过程中所有的参与者!

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朱永新:全国推广阅读的民间阅读公益组织越来越多,这是一件好事。阅读需要更多的团体与机构的加盟。我们新教育研究院新阅读研究所发起了一项“领读者计划”,帮助培训阅读推广人。去年江苏省委托我们举办了两期领读者的培训,100家左右的民间阅读公益组织参加了培训。我们准备在今年9月28日孔子诞辰日举行全国首届领读者大会,凝聚全国的阅读公益组织,汇聚民间的阅读推广力量,为推进全民阅读做一些力所能及的工作。

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在全息定义的新课教学时,达到初级目标就行了.在全息定义的单元复习课或总复习课教学时,达到中级目标就可以了.至于全息定义教学的高级目标,可能只有少数学生通过努力才能达到,不应要求大多数学生达到高级目标的要求.对于非全息定义的教学达到“记忆”、“理解”等层次就可以了,也就是说,对于大多数非全息定义的教学达到初级目标就行了.

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本文跨语言查询译后扩展模型分为查询译后后件扩展(Post-Translation Consequent Expansion,PTCE)模型和前件扩展(Post-Translation Antecedent Expansion,PTAE)模型,其扩展模型结构如图1所示.

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近日公布的《国家物流枢纽布局和建设规划》中提出到2020年,布局建设30个左右辐射带动能力较强、现代化运作水平较高、互联衔接紧密的国家物流枢纽。到2025年,布局建设150个左右国家物流枢纽,基本形成以国家物流枢纽为核心的现代化物流运行体系,推动全社会物流总费用与GDP的比率下降至12%左右。机构认为,多举并施下,铁路货运中期增长趋势清晰,铁路货运企业及配套港口均将受益。

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本次设计混凝土搅拌机,目的是为了发展国内机械施工领域,用机械化代替人力工作,提高工作效率和生产效率。通过对混凝土搅拌机的总体结构、搅拌装置、传动装置设计。使设计的立轴式混凝土搅拌机具有搅拌均匀,质量好,其独特的结构设计,使出料上料时间大幅度缩短,生产效率大幅度提高由于该搅拌机搅拌周期比较大,其相对功耗仍然还是比较低,叶片与搅拌轴成四十五度安装角安装。

Dou Yanguang, Li Jun, Li Yan. Rare earth element compositions and provenance implication of surface sediments in the eastern Beibu Gulf [J]. Geochimica, 2012(2):147-157.

以上粒度参数垂向分布特征可以指示该柱状沉积物在0~540 cm段处于相对单一且稳定的水动力条件,540~571 cm段砂含量的突然增加,可能指示物源区供应物质特征的改变。

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从发布时间来看,奥林巴斯OM-D E-M1 II于2016年11月发布,相比2017年11月发布的松下Lumix G9整整早了一年。晚发布的G9具备后发优势,在后面的特性功能介绍中会有详细阐述。

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通过对硖石镇今读三组声母的方言读音与普通话读音的相比较而言,可以看出,硖石镇方言知庄章今读ts声母主要来自于知组二等、三等字,庄组二等合章组二等字。知庄章今读的声母主要来自于知组三等字,庄组三等字。整体来看,知庄章三组字主要读作ts组和组,与开合口的组成也有很大关系。

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张爱梅,陈敏,甘华阳,陈秋明,兰斌彬,方琦
《海洋学报》 2018年第05期
《海洋学报》2018年第05期文献

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