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柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖地球化學(xué)特征及古環(huán)境

2023-06-10 10:29:52任栩瑩李鳳杰張鵬飛
關(guān)鍵詞:鄂博古氣候干柴

任栩瑩,李鳳杰,張鵬飛

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

近年來(lái),隨著泥巖的痕量元素含量及其比值在古沉積環(huán)境和古氣候變化中的應(yīng)用,沉積巖中元素的地球化學(xué)特征已成為分析古環(huán)境行之有效的方法[1-3]。痕量元素含量及其比值,如Li、B、Sr、V和Sr/Ba的比值可以用于海相和陸相環(huán)境的分析[4-5],Li、B、Sr等元素和Sr/Ba比值法是古鹽度的良好反映[5-6];V、Ni、Ba、Zn、Co等元素和Sr/Ba、Sr/Cu等含量比值是用來(lái)探討湖泊古氣候變化的良好指標(biāo)[7-9]。稀土元素具備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易受到各類地質(zhì)作用影響的優(yōu)勢(shì),因而被地質(zhì)學(xué)家廣泛地應(yīng)用于討論盆地沉積物的物源、古環(huán)境、古氣候以及判別物源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境等[10-12]。

位于青藏高原東北緣的柴達(dá)木盆地,自中生代以來(lái)發(fā)育了廣泛的湖相沉積,忠實(shí)記載了青藏高原的隆升連同其引起的一系列環(huán)境氣候變化過程,此地?zé)o論是用于研究青藏高原還是其周緣古環(huán)境和古氣候演化歷程,都極為理想[13-15]。地質(zhì)學(xué)家利用古生物化石[16]、沉積物中氯離子含量[14]、硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度[17]、碳和氧同位素組成[18-19]等恢復(fù)柴達(dá)木盆地新生代的古環(huán)境和古氣候。盡管一些地質(zhì)學(xué)者利用元素地球化學(xué)分析的方法對(duì)柴達(dá)木盆地西北緣的新近系上干柴溝組進(jìn)行了沉積環(huán)境的分析[6,20],然而缺少對(duì)其他層位(如古近系下干柴溝組)古環(huán)境和古氣候等方面的研究。位于柴達(dá)木盆地西北緣(簡(jiǎn)稱柴西北緣)的鄂博梁構(gòu)造帶,由于受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積環(huán)境的影響,形成了一系列從南至北線性排列的大型背斜構(gòu)造,發(fā)育了巨厚的侏羅系烴源巖及古近系-新近系儲(chǔ)蓋組合[21-22]。目前已有許多學(xué)者對(duì)柴達(dá)木盆地進(jìn)行了大量的研究,在柴達(dá)木盆地的物源、構(gòu)造演化、儲(chǔ)層特征等方面取得了一定的研究成果[23-26],但是缺乏對(duì)該區(qū)古近系、新近系的古環(huán)境和古氣候特征的研究。為了更好地揭示鄂博梁地區(qū)古近紀(jì)的環(huán)境和氣候特征,本文利用柴達(dá)木盆地西北緣鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ-2井下干柴溝組泥巖樣品,分析其痕量元素和稀土元素特征,進(jìn)而判斷柴西北地區(qū)下干柴溝組古沉積環(huán)境和古氣候的演化特征。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴西北緣鄂博梁構(gòu)造帶屬于柴北緣走滑沖斷系內(nèi)部的次級(jí)走滑構(gòu)造[27],呈北西-南東向展布,進(jìn)一步可分為3個(gè)次級(jí)單元,分別為Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)。該構(gòu)造帶南側(cè)毗鄰東坪構(gòu)造和堿山構(gòu)造帶,北側(cè)以昆特依凹陷、伊北凹陷和葫蘆山構(gòu)造為界(圖1)。柴達(dá)木盆地是在印支運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的元古界變質(zhì)結(jié)晶基底和古生界褶皺變形基底上發(fā)育起來(lái)的中生代—新生代陸相沉積盆地[28-29],受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響,在柴北緣地區(qū)形成構(gòu)造圈閉[30]。

圖1 柴達(dá)木盆地北緣構(gòu)造帶分布及研究位置圖Fig.1 Tectonic units in the north margin of Qaidam Basin and location of the study area(據(jù)李俊武等[26])

鄂博梁地區(qū)中生代和新生代地層廣泛發(fā)育,中生代地層主要發(fā)育侏羅系和白堊系,新生代古近系—新近系發(fā)育齊全,自下而上依次為路樂河組(E1+2、53.5~43.8 Ma B.P.)、下干柴溝組(下段:E31、43.8~40.5 Ma B.P.,上段:E32、40.5~35.5 Ma B.P.)、上干柴溝組(N1,35.5~22.0 Ma B.P.)、下油砂山組(N21,22.0~14.9 Ma B.P.)、上油砂山組(N22,14.9~8.2 Ma B.P.)和獅子溝組(N23,8.2~2.5 Ma B.P.)[31-35]。路樂河組和下干柴溝組為湖盆擴(kuò)張期的沉積,上干柴溝組湖泊擴(kuò)張到最大,隨后的下油砂山組至獅子溝組為湖盆的萎縮、消亡期的沉積[21,36]。鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井位于靠近阿爾金山前的Ⅰ號(hào)構(gòu)造區(qū)(圖1),下干柴溝組主要由灰白色礫巖、砂巖和磚紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。其中下干柴溝組下段早期主要為扇三角洲平原亞相沉積,下干柴溝組下段晚期進(jìn)入扇三角洲前緣亞相沉積,主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩和分流間灣微相(圖2)。

圖2 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

2 樣品采集與測(cè)試方法

本次研究樣品取自鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井的下干柴溝組泥巖和粉砂質(zhì)泥巖,共選取20件新鮮樣品。樣品分析前,先烘干并在坩堝中研磨至200目以下。研磨的粉末放入封閉溶樣器中,加入HF、HNO3,在190℃溫度下反應(yīng)48 h,取出冷卻后蒸干;加入HCl再次封閉溶樣2 h,溶液用于樣品的測(cè)試。本文樣品的痕量元素和稀土元素使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS進(jìn)行測(cè)試,所有實(shí)驗(yàn)步驟均由四川省冶金地質(zhì)巖礦測(cè)試中心完成,檢測(cè)依據(jù) DZG20-01,檢測(cè)溫度23 ℃,相對(duì)濕度為 40.0%~58.0%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差不超過2.0%,屬于實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)。

3 測(cè)試結(jié)果及特征

3.1 痕量元素特征

經(jīng)過測(cè)試分析得到的下干柴溝組20件泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品痕量元素結(jié)果見表1,其中包括了部分痕量元素的特征比值。樣品痕量元素經(jīng)上陸殼標(biāo)準(zhǔn)化[37]處理后的蛛網(wǎng)圖見圖3。

圖3 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組痕量元素UCC標(biāo)準(zhǔn)化圖解Fig.3 UCC standardization diagram of trace elements of Xiaganchaigou Formation in Well EⅠ2,Eboliang area

由圖3可以直觀看出,鄂Ⅰ2井下干柴溝組20件泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品所顯示出的痕量元素特征趨勢(shì)大體相同。其中Sr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wSr)為(326~87)×10-6,平均為181.8×10-6;V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wV)為(86.5~32.4)×10-6,平均為54.8×10-6;Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wNi)為(42.7~4.8)×10-6,平均為16.6×10-6;Rb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wRb)為(194~53)×10-6,平均為100.2×10-6:這4種痕量元素含量均低于上陸殼平均豐度,在上陸殼標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上呈現(xiàn)出虧損的特征。

Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wCr)為(94.8~40.2)×10-6,平均為66.9×10-6;Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wCu)為(51.2~24.7)×10-6,平均為32.5×10-6;Ba的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wBa)為(1170~420)×10-6,平均為602.6×10-6;Cs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wCs)為(2.4~14.2)×10-6,平均為6.5×10-6;Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wZr)為(417~106)×10-6,平均為226.4×10-6;Hf的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wHf)為(17.6~3.7)×10-6,平均為7.7×10-6:這幾種痕量元素則相對(duì)于上陸殼來(lái)說(shuō)較為富集,其中Cr和Zr的含量變化范圍較大,這一點(diǎn)在蛛網(wǎng)圖上有較為直觀的展現(xiàn)。

3.2 稀土元素特征

下干柴溝組20件泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品的稀土元素分析結(jié)果及部分特征值見表2。樣品∑REE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wREE)為(109.49~181.14)×10-6,平均為157.19×10-6;大陸上陸殼和北美頁(yè)巖的wREE均值分別為146.4×10-6和173.2×10-6:樣品的均值介于大陸上地殼和北美頁(yè)巖之間。樣品wLREE/wHREE值為5.27~9.94,均值為7.29,從結(jié)果上來(lái)看,研究區(qū)樣品的輕稀土元素相對(duì)于重稀土元素來(lái)說(shuō)比較富集。(wLa)N/(wYb)N為5.30~11.68,均值為7.94,反映研究區(qū)樣品輕稀土元素和重稀土元素的分異程度較大。δEu為0.35~0.82,均值為0.54,明顯的Eu負(fù)異常。δCe為0.82~0.99,均值為0.95,呈輕微Ce負(fù)異常。

鄂博梁地區(qū)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品的稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化[38]處理后的配分模式見圖4。從圖中可以看出所有樣品的稀土元素配分模式均呈現(xiàn)左高右低的向右傾斜特征,輕稀土元素向右傾斜的斜率較大、曲線較陡,重稀土元素的傾斜程度則較為平緩。整體來(lái)看,輕稀土元素相較于重稀土元素而言較為富集;輕稀土中Eu元素中度虧損,Eu負(fù)異常,在圖上表現(xiàn)出明顯的低谷;Ce相較于La和Pr略低,呈現(xiàn)輕微的負(fù)Ce異常。

圖4 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組稀土元素球粒隕石配分模式圖Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns for Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

4 討 論

4.1 數(shù)據(jù)可靠性分析

后期成巖作用可以導(dǎo)致巖石的Ce異常,從而使得δCe與δEu呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性,以及δCe與wREE成正相關(guān)、δCe與(wDy)N/(wSm)N成負(fù)相關(guān)[39]。因此,在進(jìn)行古沉積環(huán)境的恢復(fù)時(shí),不能直接利用泥巖樣品的地球化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行古環(huán)境的分析,應(yīng)當(dāng)首先計(jì)算出樣品δCe-δEu、δCe-(wDy)N/(wSm)N、δCe-wREE的相關(guān)性,以此為依據(jù)來(lái)判斷采集的泥巖樣品是否受到成巖作用影響[40-41]。

根據(jù)散點(diǎn)投圖和計(jì)算,鄂博梁地區(qū)20個(gè)泥巖樣品的δCe-δEu、δCe-(wDy)N/(wSm)N、δCe-wREE的相關(guān)性指數(shù)R2分析結(jié)果(圖5)分別為:0.281、0.162、0.029,均遠(yuǎn)小于1,說(shuō)明趨勢(shì)線擬合程度較差,因此可判定樣品數(shù)據(jù)幾乎沒有受到后期成巖作用的影響。

圖5 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組δCe-δEu、δCe-DyN/SmN、δCe-∑REE圖解Fig.5 δCe-δEu,δCe-DyN/SmN,δCe-∑REE diagrams of Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

為了進(jìn)一步排除陸源碎屑對(duì)痕量元素的影響,常用PAAS的wREE值來(lái)作為判斷標(biāo)準(zhǔn),若樣品wREE值高于184.8×10-6[38],說(shuō)明沉積物中的痕量元素主要來(lái)自陸源碎屑;若wREE低于該值,說(shuō)明它受陸相物質(zhì)的影響較小[42-43]。20個(gè)樣品的wREE值全部小于184.8×10-6(表2),表明樣品中的痕量元素是自生的,利用其地球化學(xué)指標(biāo)來(lái)恢復(fù)古環(huán)境是可靠的。

4.2 源區(qū)性質(zhì)及構(gòu)造環(huán)境判別

鎂鐵質(zhì)基性巖中常富集Sc、Cr、Co等過渡族痕量元素,而長(zhǎng)英質(zhì)巖石中則容易富集La、Zr、Th等高場(chǎng)強(qiáng)元素,因此,通過這些元素的比值能夠反映不同的源巖性質(zhì),前人據(jù)此提出的(wCo/wTh)-(wLa/wSc)判別圖解[44]和(wLa/wTh)-wHf判別圖解[45]可以用來(lái)判斷源區(qū)性質(zhì)。

將鄂博梁地區(qū)20個(gè)泥巖樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行投點(diǎn),在(wLa/wTh)-wHf圖解中(圖6-A)大多數(shù)樣品都落在長(zhǎng)英質(zhì)物源區(qū),并且位于上地殼平均成分附近,有部分古老沉積物混入。在(wCo/wTh)-(wLa/wSc)圖解(圖6-B)上,研究區(qū)樣品的wCo/wTh值相對(duì)較低且比較穩(wěn)定,處在0.61~1.50之間,平均值為1.10;樣品的wLa/wSc值相對(duì)較高,穩(wěn)定在1.60~5.58之間,平均值為3.21,反映源巖以長(zhǎng)英質(zhì)火山巖為主。

圖6 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組痕量元素及稀土元素參數(shù)圖解Fig.6 Illustration of race element and rare earth element parameters of Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

另外,稀土元素的特征也能很好地反映盆地的沉積物源[41,46]。研究區(qū)泥巖樣品稀土元素配分模式(圖4)與上地殼相似,且樣品配分模式較為一致,輕稀土富集、重稀土虧損,且存在明顯的Eu負(fù)異常和輕微的Ce負(fù)異常,同樣說(shuō)明沉積物來(lái)源于上地殼。也可以通過wREE-(wLa/wYb)圖解來(lái)判別沉積物源區(qū)特征[47]。根據(jù)wLa/wYb值與稀土總量(wREE)關(guān)系圖發(fā)現(xiàn),大部分樣品的數(shù)據(jù)落在沉積巖和花崗巖的交匯區(qū)(圖6-C),少部分落在玄武巖區(qū)域邊緣。

綜合(wCo/wTh)-(wLa/wSc)、(wLa/wTh)-wHf、(wLa/wYb)-wREE判別圖解及稀土元素配分模式的分析,認(rèn)為鄂博梁下干柴溝組沉積物來(lái)源于上地殼的長(zhǎng)英質(zhì)物質(zhì)。李俊武等[26]認(rèn)為古近紀(jì)鄂博梁Ⅰ、Ⅱ號(hào)構(gòu)造帶物源主要來(lái)自阿爾金山東部,其碎屑組分為高石英和巖屑的組合,巖屑類型主要以變質(zhì)巖、碳酸鹽巖和沉積巖碎屑為主,母巖類型為基性火山巖、變質(zhì)巖和酸性巖漿巖。

根據(jù)wLa-wTh-wSc、wTh-wCo-(wZr/10)和wTh-wSc-(wZr/10)源區(qū)構(gòu)造背景判別圖解[48]對(duì)研究區(qū)20個(gè)泥巖樣品進(jìn)行投點(diǎn)。在wLa-wTh-wSc判別圖(圖6-D)上,樣品點(diǎn)主要落在大陸島弧和大陸邊緣源區(qū);在wTh-wCo-(wZr/10)判別圖(圖6-E)和wTh-wSc-(wZr/10)判別圖(圖6-F)上,樣品點(diǎn)大部分落在大陸島弧區(qū),少部分落在活動(dòng)和被動(dòng)大陸邊緣及其附近:綜合來(lái)看,源區(qū)構(gòu)造背景應(yīng)為大陸島弧與大陸邊緣。

4.3 古氧化-還原條件

痕量元素在不同的氧化-還原環(huán)境中有不同的賦存形式,陸相沉積盆地可選用wU/wTh、wV/wCr、wNi/wCo值法來(lái)判斷氧化-還原條件[22,49]。V元素在貧氧或缺氧的條件下易被還原進(jìn)而發(fā)生化學(xué)沉淀,Cr在還原條件下容易與腐殖酸等有機(jī)物或Fe(OH)3、Mn(OH)2等無(wú)機(jī)物結(jié)合從而發(fā)生沉淀[50];但是由于兩種元素的還原反應(yīng)存在一條明顯的界線[51],所以wV/wCr能夠作為判別氧化-還原環(huán)境的有效指標(biāo)[52]。在還原條件下,Co和Ni會(huì)在沉積物中發(fā)生富集,并存在明顯的含量關(guān)系[53],因此wNi/wCo值也可用來(lái)判別氧化-還原環(huán)境。還原環(huán)境中,wNi/wCo>7,wV/wCr>4.25;貧氧環(huán)境中,wNi/wCo為5~7,wV/wCr為2~4.25;富氧環(huán)境中,wNi/wCo<5,wV/wCr<2[7-8]。據(jù)分析結(jié)果(表1,圖7),柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖及粉砂質(zhì)泥巖樣品的wNi/wCo值為0.4~4.61,均值為1.52,最大值小于5;wV/wCr值為0.61~0.98,平均值為0.82,最大值小于2:根據(jù)上述判別參數(shù),判斷其為氧化環(huán)境。

圖7 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組氧化-還原環(huán)境、古鹽度、古氣候判別圖和同期氯離子濃度[14]對(duì)比曲線Fig.7 Discrimination diagram of redox environmental,paleosalinity and paleoclimatic indicators and comparison curves of chloride ion content in the Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

氧化環(huán)境中,泥巖等沉積物中的U元素具有較高的溶解度,導(dǎo)致U元素虧損;而在還原環(huán)境下,U元素更傾向于在沉積物中富集;而Th元素一般不隨氧化-還原環(huán)境的改變而發(fā)生含量上的變化[54],因此wU/wTh值也是用來(lái)判斷沉積水體氧化-還原狀態(tài)的一項(xiàng)重要參數(shù)。在缺氧的還原環(huán)境中,wU/wTh>1.25;在氧化條件下,wU/wTh值一般小于0.75[55-56]。樣品wU/wTh值為0.17~0.37,平均值為0.25,所有樣品wU/wTh值都小于0.75,故判斷為氧化環(huán)境。

此外,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化下的Ce異常也可以用來(lái)指示古氧化-還原環(huán)境,并且通常只在富氧條件下才會(huì)出現(xiàn)Ce負(fù)異常[57-58]。樣品稀土元素δCe值(表2)和球粒隕石配分模式圖(圖4)都呈現(xiàn)出Ce的輕微負(fù)異常,表明是氧化環(huán)境。

綜合以上4種地球化學(xué)指標(biāo),一致指示下干柴溝組的古環(huán)境為氧化環(huán)境,推測(cè)由于該時(shí)期湖盆處于擴(kuò)張階段,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了地層中含氧量的增多,從而使沉積環(huán)境氧化性增強(qiáng)[6,21]。

4.4 古鹽度

wSr/wBa值是判定沉積水體古鹽度的重要參數(shù)之一[59]。Sr和Ba元素具有相似的化學(xué)性質(zhì),但由于Sr元素的溶解度更大、遷移能力更強(qiáng),所以Ba2+的沉淀離子濃度要比Sr2+更小,當(dāng)水體的鹽度增加時(shí),Ba2+離子會(huì)以硫酸鹽的形式優(yōu)先沉淀,如果水體鹽度繼續(xù)增加,達(dá)到了Sr2+的沉淀濃度,此時(shí)發(fā)生SrSO4沉淀[60],故wSr/wBa值可以用來(lái)判斷水體鹽度:wSr/wBa>1時(shí),指示咸水環(huán)境;0.6≤wSr/wBa≤1.0時(shí),為半咸水環(huán)境;wSr/wBa<0.6時(shí),指示淡水環(huán)境[22,61]。根據(jù)痕量元素分析統(tǒng)計(jì)(表1,圖7),鄂博梁地區(qū)樣品的wSr/wBa值為0.11~0.57,平均值為0.32,所有樣品的wSr/wBa值均小于0.6,表明其為陸相淡水環(huán)境的產(chǎn)物。

除此之外,wTh/wU值也可用于沉積水體古鹽度的判斷。泥巖中的黏土礦物是U、Th和K等放射性元素的主要吸附載體,被吸附的Th元素能夠較好地保存在泥巖沉積物中,U元素則相對(duì)較易被氧化而發(fā)生淋失,在不同的水體鹽度下Th和U存在一定的含量關(guān)系。通常在咸水環(huán)境下,泥巖中的U元素相對(duì)富集,因而wTh/wU值小于2;而在淡水環(huán)境下,泥巖中的U元素因遭受淋濾或氧化而降低,wTh/wU值常大于2[62]。樣品wTh/wU值為2.73~5.94,全部大于2,亦指示淡水環(huán)境。

上述兩種水體古鹽度判別指標(biāo)所反映的水體環(huán)境一致,都指示淡水沉積環(huán)境。鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖樣品的wSr/wBa值整體上具有自下而上先變高、再降低的特點(diǎn),對(duì)應(yīng)的古鹽度具有先增加、后降低的特征,與wTh/wU值所反映的古鹽度一致。該變化特征與賈艷艷等[14]根據(jù)泥巖中氯離子含量反映的柴達(dá)木盆地西段下干柴溝組的古鹽度變化趨勢(shì)整體上較為一致,由此可以斷定,柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組的沉積水體屬于淡水。古鹽度與古氣候之間具有良好的正相關(guān)性,沉積水體古鹽度主要由古氣候決定,溫暖濕潤(rùn)的氣候使得大氣降水增多,從而增加湖水注入量,導(dǎo)致湖泊鹽度降低;反之,干旱的氣候會(huì)使湖水鹽度增高[6,14]。

4.5 古氣候

泥巖中痕量元素的組合特征受到古氣候變化的影響,有效記錄了古氣候演化的相關(guān)信息,因此痕量元素的特征比值是恢復(fù)古氣候的有效手段,目前常用wSr、wSr/wCu、wRb/wSr等地球化學(xué)參數(shù)作為判定指標(biāo)[1,63-64]。

Sr元素在干旱的氣候條件下通常富集在沉積物中,導(dǎo)致Sr的含量升高,反之Sr含量相對(duì)較低;wSr/wCu值對(duì)氣候變化的反應(yīng)也比較靈敏,在溫暖潮濕的氣候條件下1≤wSr/wCu≤10,而氣候干旱時(shí)wSr/wCu>10[65]。分析結(jié)果表明(表1),20件泥巖及粉砂質(zhì)泥巖樣品的wSr/wCu值為1.71~10.75,平均值為5.86;有17個(gè)樣品的wSr/wCu值小于10,指示溫濕的氣候;EⅠ2-15、EⅠ2-11、EⅠ2-04這3個(gè)樣品的wSr/wCu值稍大于10,相對(duì)來(lái)說(shuō)氣候略干旱。

除此之外,也可用wRb/wSr值來(lái)判斷古氣候條件。在大氣降水充沛的氣候條件下,部分Sr元素易從母巖中淋失,巖石中Sr含量下降,使得wRb/wSr值升高;而干燥氣候條件下母巖中Sr含量不易改變,wRb/wSr值相對(duì)較低。因此,wRb/wSr高值對(duì)應(yīng)潮濕氣候,wRb/wSr低值則反映干旱氣候[63]。wRb/wSr曲線分別與wSr、wSr/wCu曲線大致成鏡像對(duì)稱,與wSr/wBa曲線所反映的古鹽度特征有良好的呼應(yīng)(圖7),表明濕潤(rùn)的氣候條件對(duì)應(yīng)較低的水體鹽度,干旱的氣候條件對(duì)應(yīng)較高的水體鹽度。根據(jù)以上地球化學(xué)指標(biāo)判斷,下干柴溝組整體上處于較為濕潤(rùn)的氣候環(huán)境。下干柴溝組沉積期氯離子濃度整體較低[14],降水充足,氣候濕潤(rùn),與當(dāng)時(shí)湖盆下沉、水體擴(kuò)張的古地理演化過程相一致[21]。

安芷生[66]、李吉均等[67]認(rèn)為導(dǎo)致柴達(dá)木盆地干旱的決定性因素是青藏高原的隆升阻擋了印度洋輸送來(lái)的暖濕氣流。孢粉是記錄氣候環(huán)境的良好載體,通過對(duì)孢粉的研究發(fā)現(xiàn)柴達(dá)木盆地晚始新世海拔較低,在2 km以下[68-69]。葛肖虹等[70]通過柴達(dá)木盆地與青藏高原隆升的耦合研究,認(rèn)為青藏高原的初次隆升發(fā)生在23~11.7 Ma B.P.的中新世早—中期,因此下干柴溝組沉積期來(lái)自印度洋的暖濕氣流尚未受到青藏高原隆升的影響。李磊等[71]在上干柴溝組發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的湖相碎屑巖風(fēng)暴沉積記錄,進(jìn)一步證明在此時(shí)期之前青藏高原隆升范圍有限,空氣中攜帶的自古印度洋而來(lái)的暖濕水汽可以到達(dá)柴達(dá)木盆地,此時(shí)柴達(dá)木盆地處在相對(duì)濕潤(rùn)的氣候環(huán)境下。

5 結(jié) 論

a.柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖及粉砂質(zhì)泥巖樣品的wNi/wCo值為0.4~4.61,wV/wCr值為0.61~0.98,根據(jù)富氧環(huán)境中wNi/wCo<5、wV/wCr<2的氧化-還原指標(biāo)判定研究區(qū)為氧化環(huán)境;樣品wU/wTh值為0.17~0.37,由于氧化條件下wU/wTh值小于0.75,故屬于氧化環(huán)境;Ce的輕微負(fù)異常也表明了樣品所處的氧化環(huán)境。因此,上述氧化-還原指標(biāo)一致指示了下干柴溝組古環(huán)境為氧化條件。

b.樣品wSr/wBa值為0.11~0.57,比值全部小于0.6,根據(jù)wSr/wBa<0.6指示淡水環(huán)境的古鹽度指標(biāo),可以判定下干柴溝組處在淡水的古環(huán)境中,樣品wU/wTh值為2.73~5.94,全數(shù)大于2,也符合淡水環(huán)境下wU/wTh值大于2的判斷依據(jù)。上述古鹽度指標(biāo)一致指示研究區(qū)下干柴溝組為淡水沉積環(huán)境。

c.樣品wSr/wCu值為1.71~10.75,根據(jù)1

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