北部湾是位于我国南海西北部的一个被三面陆地包围的海湾,环境受东亚季风影响显著,而受波浪海流及海洋潮汐的作用较少。对北部湾海底黏土及碎屑沉积物进行深入的矿物学研究,查明其矿物组合、矿物分布规律及矿物对环境的标识,有助于北部湾沉积物的物源追溯和古代季风与气候重建,具有重要的环境意义。本研究对北部湾地区312个表层沉积物、35个沉积柱中分层提取的总计325个沉积物样品,系统地进行了黏土矿物的XRD分析、碎屑矿物的矿物鉴定,并对其中9个沉积柱中不同分层处的20个沉积物样品做了AMS14C年龄测量。北部湾表层及沉积柱中黏土矿物主要有伊/蒙混层、高岭石、绿泥石和伊利石,以大面积伊/蒙混层为主,并且(I+C)/I/S参数显示了良好的气候指示作用。北部湾表层碎屑矿物中的重矿物,尤其是密度较大的矿物基本沿岸分布,密度稍小的矿物以南北向带状分布。轻矿物基本为南北向带状分布。本文提出该区重矿物具有5种分布模式,并且计算了该区碎屑矿物的ZTR指数、稳定性指数、Mc/Q、TF/Q、P/F等参数,表明TF/Q和P/F、ZTR和稳定性指数分别具有类似的变化趋势,Mc/Q具有独特的变化趋势。根据北部湾表层和柱体中矿物沉积的AMS14C年代测定,认为北部湾表层沉积物约形成于2700a以内,近岸浅水各沉积柱均在10000a BP以内沉积,而西部水深区沉积柱年龄比近岸及浅水区相对老,B123柱底年龄达24545a BP。南海北部湾的沉积物主要来源于邻近陆地。珠江流域物质随着沿华南大陆的粤西沿岸流进入北部湾,并与红河流域的泥沙一起加入到全年逆时针流动的北部湾环流,也是湾内沉积物的来源。北部湾海域古气候及古环境变化在碎屑矿物和黏土矿物中有明显记录。碎屑矿物的TF/Q和P/F参数具有很好的环境指示意义,甚至比黏土矿物的(I+C)/I/S参数更为敏感,相关参数的立体图能更清楚直观地反映分布规律。北部湾沉积柱黏土和碎屑矿物分布特征反映了源区气候环境的变化。沉积柱内反映的气候事件可与中国乃至全球的冷暖气候事件良好对应。