基于扫描电镜分析的猪野泽全新世砂层成因探讨

猪野泽全新世沉积物剖面中存在砂层和灰绿色湖相沉积层相间分布的现象。本研究对猪野泽QTH01、QTH02剖面砂层的石英砂样品进行扫描电镜分析,且与古湖泊岸堤和现代沙丘砂样做了对比,探讨了猪野泽全新世剖面中部和底部砂层的成因。研究发现,猪野泽QTH01、QTH02剖面样品中大部分石英砂兼具风成结构和水成结构,且水成特征大都覆盖于风成特征之上,V型坑分布频率相对较小,磨圆度特征与现代沙丘样品较为相似,与岸堤石英砂具有相似的结构特征,但剖面砂层不具岸堤典型的斜纹层理。结果说明,猪野泽砂层先经历了风成环境,后期转向湖相沉积,也有少部分砂是通过河流沉积于剖面位置;剖面砂层与岸堤砂层的成因相似,但剖面所在位置并非湖泊岸堤;剖面砂层形成时期风沙活动强烈,湖泊水动力条件稳定,河流对湖泊影响较小。     

我国西北夏季风边界千年尺度变化的证据--来自盐池和猪野泽盐类矿物分析结果

我国夏季风西北缘是响应长尺度气候变化最为敏感的区域之一, 但夏季风边界变化与千年尺度气候变化之间的关系尚不明确, 相关研究仍缺乏足够证据。夏季风西北缘湖泊沉积物中盐类矿物种类与含量的时空变化, 有助于推测气候变化特征。盐池和猪野泽分别位于祁连山北麓的河西走廊中段和东段, 是研究长时间尺度亚洲夏季风影响区西北边界变化的关键区域。研究全新世千年尺度下, 夏季风西北边界的变化对夏季风西北缘气候变化过程的影响, 对明确季风边缘区千年尺度季风变化机制, 预测未来长尺度气候变化有重要意义。因此, 本文选择盐池古湖泊盐池剖面(YC), 猪野泽青土湖01、02剖面(QTH01、QTH02)等三个剖面, 开展全新世千年尺度下, 亚洲季风西北边界地区湖泊沉积物盐类矿物时空变化对比研究。结果显示:QTH01、QTH02剖面盐类矿物以碳酸盐为主, 硫酸盐类矿物仅零星出现, 而YC剖面硫酸盐类矿物含量相对较高, 同时出现了氯化物型矿物, 全新世气候特征整体较猪野泽更为干旱。末次冰期和早全新世, 三个剖面受季风输送水汽影响明显, 碳酸盐类矿物能较好沉积, 季风边界在这一时期向北扩张, 推进到祁连山中段地区;中全新世QTH01、QTH02剖面受夏季风影响减弱, 湖泊退缩, 碳酸盐类矿物含量达到峰值, YC剖面则表现出极端干旱的气候特征, 硫酸盐类矿物因“盐效应”含量下降, 此时夏季风西北部水汽输送边界位于石羊河流域和盐池流域之间;晚全新世盐池和猪野泽均以风成沉积为主, 气候干旱, 碳酸盐类矿物难以保存, 硫酸盐和氯化物矿物含量出现高值, 说明夏季风西北边界进一步向南迁移。综上所述, 盐类矿物含量变化能良好反应夏季风西北缘全新世气候变化特征, 同时证明, 在全新世千年尺度上, 夏季风西北边界在盐池流域和石羊河流域之间存在变化。     

内蒙古黄旗海全新世湖泊沉积物中Rb 、Sr分布及其环境意义

内蒙古黄旗海 H3剖面中发育黄旗海全新世高湖面时形成的湖相粉砂质沉积。对全样、77~20μ m 粒级、小于20 μm粒级沉积物的 Rb、Sr含量,以及小于20 μ m 粒级样品中碳酸盐矿物种类及含量的测试结果 表明,全新世早、中期形成的湖泊沉积物中,自生富锶文石是Sr在沉积物中含量较高的主要原因。各粒级沉积 物中Rb 、Sr含量与沉积物粒度组成的关系表明：Sr 倾向富集于黏粒 （ ＜4 μ m）中,可能与湖泊自生碳酸盐以泥 晶为主有关,而 Rb倾向富集于 4～28 μ m 颗粒粒级中,可能与其硅酸盐矿物碎化过程的特点有关;Sr 与 Rb存 在粒度效应,且二者粒度效应明显不同。Rb／Sr 与湖泊、流域的诸多过程及沉积物粒度效应有关,在不同湖泊演 化阶段,其具体的环境含义不同,这是湖泊沉积与风化壳的不同之处。     

青土湖地区9500a BP以来的环境变化研究

通过对青土湖地区ZY剖面的代用指标分析,研究了该区9500aBP以来的气候环境变化.在9500～6700aBP期间,剖面为风成砂沉积,平均粒径、磁化率、碳酸盐含量和C/N代用指标值均出现了的最低值,代表了湖泊干涸状态下强烈的风力搬运堆积,反映为一种暖干的古气候环境;6700～5800aBP期间,为碳酸盐粉砂质粘土沉积,代用指标的值均为高值,指示高水位、暖湿的古气候环境;5800～2700aBP为碳酸盐粉砂沉积,代用指标的值均表现为中等,代表了低水位状态下的碳酸盐沉积,反映夏季风减弱,区域降水量减少;2700～1100aBP期间为沼泽沉积,此时湖泊水量变化是以人为因素为主还是自然因素为主,需要进一步研究.     

西北地区干枯湖床沉积粒度组成与东亚沙尘天气

调查了准噶尔盆地玛纳斯湖、阿拉善高原居延泽及民勤盆地猪野泽等北方众多的现代干枯湖泊,重点分析了干枯湖床沉积物粒度组成。干枯的玛纳斯湖、古居延泽以及民勤盆地古猪野泽沉积物粒度分析结果表明,干枯湖床的地表湖相沉积物粒径小于10μm的颗粒占60%以上,干涸湖床上沙质草原地表也含有大量小于10μm的粘土颗粒,含量接近50%;而弃荒土地地表细颗粒物质散失迅速,民勤盆地弃荒土地地表粘土含量仅存不到13.9%。中国西北地区活动沙丘粒度组成小于63μm粒径的颗粒很少,小于10μm的颗粒微乎其微。因此西北沙漠地区活动沙丘沙对华北或华东地区影响相对较小。认为沙尘暴、扬沙或浮尘天气虽然多发生于中国西部沙漠、阿拉善高原沙区、河西走廊北部沙区以及蒙古东部、中部地区,但由于粗颗粒沙扬起高度与搬运距离有限,真正影响整个华北、华东地区的沙尘物质是小于63μm的粉砂级别的颗粒,特别是小于10μm的粉尘。认为影响东亚地区的粉尘天气物源不仅是中国西部的内陆沙漠、沙地,更重要的是干枯的湖泊、弃耕的荒地与裸露的沙砾草场。     

湖泊沉积碳酸盐氧同位素影响因素的定量评估

湖泊自生碳酸盐δ18O是重建湖泊演化历史的重要代用指标,然而由于湖泊沉积物质来源的多元性和沉积过程的复杂性,所获沉积物碳酸盐的δ18O往往具有多解性.在嘎顺诺尔古湖相沉积小狐山剖面,其剖面590 ～500cm层段湖泊沉积物碳酸盐矿物中的方解石逐渐被白云石取代,同时碳酸盐δ18O呈现异常偏重趋势,其幅度达6.1‰.本文以此为例,通过对沉积物碳酸盐矿物类型和碳酸盐δ18O的分析,结合沉积物粒度、TOC和有机碳同位素等代用指标,对碳酸盐δ18O的影响因素进行了定量评估.对小狐山剖面而言,结果显示湖水蒸发浓缩效应和碳酸盐矿物相变均会导致碳酸盐δ18O发生变化,其中碳酸盐矿物相变引起的分馏作用是影响δ18O发生非环境效应的最主要因素之一.小狐山剖面沉积物中白云石较方解石富集δ18O约7.65‰～ 11.02‰,由此估算白云石与方解石之间的分馏作用可以解释δ18O波动约70％.本文研究结果揭示了自然条件下生成的不同碳酸盐矿物相变存在氧同位素分馏,在进行古环境重建的过程中必须对此进行重视和评估.     

云南元谋龙街粉砂层的粒度特征与成因

对云南元谋龙街粉砂层保存较好的龙街剖面进行了年代地层学和沉积学研究。该剖面厚40.6m,距顶部10.9m处14C年龄为26305±1152a BP,指示龙街粉砂层的地质时代为晚更新世。粒度分析结果显示,龙街粉砂层主要由粉砂组成,中值粒径的平均值为15.28μm,频率曲线呈现明显的双峰特征,几乎没有粗尾。与内蒙古岱海湖相沉积、甘肃西峰黄土、安徽宣城河流沉积的粒度分布及粒度参数特征对比,龙街粉砂层与岱海湖泊沉积的粒度特征基本一致,而与西峰黄土及宣城河流相沉积明显不同,表明龙街粉砂层是水动力较弱的湖泊沉积物。     

泥河湾盆地沉积物粒度组分与磁化率变化相关性研究

以泥河湾盆地郝家台剖面为例,分析沉积物粒级组分与磁化率大小变化的相关性。从厚约 12 2m的剖面选取 80 0多个样品,分别测试从 0.2～ 5 0 0 μm各个粒度区间颗粒的百分含量和质量磁化率。通过计算它们之间的相关关系,认为湖相沉积物磁化率的变化与 0.2～ 35 μm间细粒物质的含量,特别是与 0.2～ 7.5 μm区间悬浮物质的含量反相关,而与 35～ 5 0 0 μm间较粗粒物质的含量正相关。这种相关性与顶部的黄土堆积刚好相反,反映了二者之间磁化率不同的变化机制。据此可认为以外源碎屑输入为主的湖泊中,沉积物磁化率的变化主要受控于外源铁磁性矿物,它反映了湖水面的升降,蕴涵着一定的古气候信息。     

内蒙古黄旗海全新世湖泊沉积物中Rb、Sr分布及其环境意义

内蒙古黄旗海H3剖面中发育黄旗海全新世高湖面时形成的湖相粉砂质沉积。对全样、77～20μm粒级、小于20,μm粒级沉积物的Rb、Sr含量,以及小于20,μm粒级样品中碳酸盐矿物种类及含量的测试结果表明,全新世早、中期形成的湖泊沉积物中,自生富锶文石是Sr在沉积物中含量较高的主要原因。各粒级沉积物中Rb、Sr含量与沉积物粒度组成的关系表明:Sr倾向富集于黏粒(4,μm)中,可能与湖泊自生碳酸盐以泥晶为主有关,而Rb倾向富集于4～28,μm颗粒粒级中,可能与其硅酸盐矿物碎化过程的特点有关;Sr与Rb存在粒度效应,且二者粒度效应明显不同。Rb/Sr与湖泊、流域的诸多过程及沉积物粒度效应有关,在不同湖泊演化阶段,其具体的环境含义不同,这是湖泊沉积与风化壳的不同之处。     

济阳坳陷古近纪的古气候区分析

古气候分区是古湖泊学研究的一个重要方面,对古湖泊生产力和有机质的保存有重要影响.本文尝试利用孢粉、沉积地球化学、沉积学等手段,根据不同气候带冷热干湿组合和碳酸盐矿物δ18O与古气候干湿对应关系,结合古风向,来恢复济阳坳陷古近纪的古气候分区.分析结果表明济阳坳陷在沙河街组沉积时孢粉组合表现出温暖与湿润、寒冷与干燥同步,碳酸盐矿物δ18O增高与古气候干旱同步的规律,东营组孢粉组合则表现为寒冷与湿润同步,碳酸盐矿物δ18O增高与古气候湿润同步的规律.这些特征揭示出,在沙河街组沉积时期,济阳坳陷主要处于东亚季风气候区;在东营组沉积期,济阳坳陷则更多地处于西风带的控制下.此外,古近系碳酸盐礁滩、碎屑浅滩的沉积规律也表明,济阳坳陷在沙四上-沙一段沉积时期盛行东亚季风.湖相优质烃源岩主要发育于季风气候带中由干冷向暖湿过渡的时期.     

Geochemical factors for endogenic mineral formation in the bottom sediments of the Tazheran lakes (Baikal area)

We studied recent sedimentation in small saline and brackish lakes located in the Ol’khon region (western Baikal area) with arid and semiarid climate. The lakes belong to the Tazheran system; it is a series of compactly located closed shallow lakes, with a limited catchment area and different mineralization, under the same landscape, climatic, geologic, and geochemical conditions. Two complementary approaches are applied in the research: (1) a detailed study of individual lake and (2) a comparison of the entire series of lakes, which can be considered a natural model for studying the relationship between endogenic mineral formation and the geochemistry of lake waters. The lake waters and bottom sediments were studied by a set of modern methods of geochemistry, mineralogy, and crystal chemistry. The mineral component of the bottom sediments was analyzed by powder X-ray diffraction (XRD), IR spectroscopy, and electron microscopy. The lakes are characterized by predominant carbonate sedimentation; authigenic pyrite, smectite, chlorite, and illite are detected in assemblage with carbonate minerals in the bottom sediments. Carbonate phases have been identified, and their proportions have been determined in the samples by decomposition of the complex XRD profiles of carbonate minerals into peaks using the Pearson VII function. Mathematical modeling of the XRD profiles of carbonates has revealed that predominantly Mg-calcites with variable Mg content and excess-Ca dolomite accumulate in lake bottom sediments influenced by biogenic processes. Aragonite, monohydrocalcite, and rhodochrosite form in some lakes along with carbonates of the calcite-dolomite series. We show a dependence of the composition of the assemblages of the newly formed endogenic carbonate minerals and their crystallochemical characteristics on the chemical composition of lake waters.     

巴丹吉林沙漠石英δ18O值及其物源意义

巴丹吉林沙漠是世界上沙丘最高大的沙漠,其沙源研究对认识沙漠形成、高大沙山发育和防沙治沙工程有重要意义。石英是沙漠沉积物中常见的矿物,其氧同位素值可示踪物源。采集沙漠西北部、东部、东南部高大沙山、丘间低地与湖泊以及雅布赖山前的表层沉积物,测定了样品不同粒级的石英δ18O值。结果表明:①石英δ18O值随粒级减小有增大趋势,同一样品不同粒级石英δ18O值存在较大差异,相同粒级石英δ18O值也有变化。②石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为13.3‰（n=55）;其中沙丘沙的石英δ18O值介于9.5‰~16.6‰,均值为12.9 ‰（n=39）;湖相沉积物的石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为14.2‰（n=16）。③区域内,<16 μm粒级的石英δ18O值与16~64 μm、125~154 μm、200~250 μm、> 300 μm粒级的石英δ18O值都存在显著差异,但200~250 μm与 > 300 μm粒级的石英δ18O值没有显著差异;经区域对比,巴丹吉林沙漠 < 16 μm粒级的石英δ18O值与柴达木盆地沙漠、蒙古戈壁风成沉积物 < 16 μm石英δ18O值无显著差异,但巴丹吉林沙漠16~64 μm粒级的石英δ18O值与蒙古戈壁风成沉积物16~64 μm石英δ18O值存在显著差异;这似乎暗示研究区的细颗粒物质可能是远源的。巴丹吉林沙漠沉积物的石英δ18O值位于火成岩石英、砂岩和变质岩石英δ18O值分布阈值内,受区域地质条件、物源混合、粒级效应等因素的影响,砂粒级的石英δ18O值所指示的母岩成份特征与祁连山区岩石的岩性有较好吻合。     

亚洲大陆内部盐湖沉积特征、阶段性演化及其控制因素探讨——基于罗布泊LDK01深孔岩心记录

罗布泊位于塔里木盆地东端,地处欧亚大陆深腹地,罗北凹地则是罗布泊东北部的一个次级凹地。通过对罗北凹地LDK01深孔沉积物粒度、磁化率和地球化学的分析,并结合沉积物的岩性、盐类矿物形态特征和和组合类型、构造背景,对罗布泊地区第四纪成钾环境的阶段性变化规律进行探讨。研究表明,罗布泊地区早更新世以来依次发育了河流相、三角洲相、湖泊相-风成相等沉积体系,并呈现出明显快速的湖相推进和退缩交替的频繁变化,指示盐湖演化是干湿气候周期变化和湖盆周围山区淡水周期补给共同作用结果。第四纪时期罗北凹地发展并最终形成塔里木"高山深盆"中最深的次级凹地地貌,这是青藏高原隆升导致的向北挤压的必然结果,大地构造和环境的变化直接控制了罗布泊盐湖的构造演化和沉积体系的转变。罗布泊盐湖的演化大致可分为三个阶段:第一阶段为断陷阶段,早更新世以来主要沉积淡水河流湖泊相陆源碎屑物;第二阶段为坳陷阶段,中更新世中期发育膏岩湖相,以石膏等硫酸盐析出为主要特征;第三阶段为萎缩阶段,进入晚更新世,大量盐湖相钙芒硝沉积至全新世时期石盐等氯化物析出;上述三个阶段构成一个完整蒸发沉积构造旋回并于最终阶段中形成了超大型的钾盐矿床。     

沉积矿物学在古环境恢复中的应用进展

沉积矿物学是界于沉积学与矿物学之间的边缘交叉学科,它通过沉积物（岩）中矿物的组成、含量、组合特征、成因和单矿物化学成分、晶体结构、形态、性质的分析,研究沉积物在搬运、风化剥蚀、沉积过程和成岩过程中矿物的物理、化学行为特征．进而研究它们在时间、空间上的分布特征与规律,从而探讨物质来源、成因、形成演化历史与环境变迁等。近些年来沉积矿物学在研究古气候、物质来源、沉积环境、油气勘探以及构造演化中发挥着重要作用,成为古环境恢复与重建的重要研究手段之一。在阐述粘土矿物、重矿物、碳酸盐类矿物等的古环境意义的基础上,对其近20a来在湖泊、黄土、海洋古环境恢复当中的应用进展进行了回顾和评述。随着新的沉积矿物研究方法的不断出现和应用,结合沉积物的物理指标、化学指标以及古生物学等其他指标,沉积矿物学将在古环境重建中发挥越来越重要的作用,具有广阔的应用前景。     

青藏高原北部可可西里库赛湖年纹层微区分析及形成机理

湖泊年纹层是进行高分辨率古气候环境研究的重要载体之一,其形成机理的研究能够为高分辨率古气候环境信息的提取提供重要的依据。本文以青藏高原北部可可西里库赛湖沉积的年纹层为研究对象,通过纹层薄片显微镜观察,以及纹层的扫描电镜、X衍射和同步辐射X射线荧光等微区分析,对库赛湖沉积年纹层的形态、沉积和成分特征进行了研究,以探讨库赛湖年纹层形成过程和机理。结果表明:年纹层层偶由深浅相间的微层组成,深色层主要由灰褐色—黑褐色的粗颗粒物质组成,磨圆中等、分选性差,矿物以石英、长石、白云母、黏土矿物等为主,其中石英含量占73%左右,且具有明显的风力搬运特征;浅色层呈灰白色,矿物颗粒较细,除石英、长石、白云母、黏土外,还有自生的文石,同时浅色层中含有大量的枝角类碎片和半月形介形类生物壳体。研究认为,库赛湖冬季温度低、风力强劲,风的机械搬运作用使大量的陆源物质在冰面堆积,等到春季湖泊开封,冰面上粗颗粒物质沉积到湖底形成库赛湖年纹层的深色层(粗颗粒层);夏季温度升高,冰雪融化,降水增加,河流搬运的陆源粗颗粒物质由于重力作用先在湖泊边缘沉积,而黏土矿物等细颗粒物质则在湖泊中心沉积,同时夏季湖水温度升高,蒸发作用加强,生物活动增强,湖泊自身的生物、化学作用加强,从而形成以细碎屑矿物、生物残体、自生碳酸盐沉积为主的浅色层(细颗粒层)。因此,库赛湖的年纹层层偶是由冬季冰面风成物质形成的粗颗粒深色层(冰融化后,风成物质沉降至湖底堆积)和夏季沉积的细颗粒浅色层两者交替而形成的。     

末次间冰期以来新疆巴里坤湖蒸发盐的沉积环境记录

沉积物岩芯的碳酸盐、石膏等蒸发盐含量和矿物组成的证据显示了新疆巴里坤湖末次间冰期以来一直是一个水位变化频繁的浅水盐湖,有时甚至为间歇式的湖泊,约在34000aB.P.前后巴里坤湖沉积相发生了显著的变化,34000aB.P.之前为泥坪-湖滨相沉积,34000aB．P．之后为成湖相沉积。尽管我们对巴里坤湖34000aB．P．前后的沉积相变难以理解,但是长期处于浅水状态的巴里坤湖沉积物中蒸发盐的含量和矿物组成仍然与气候变化密切相关。在泥坪-湖滨相形成的碳酸盐中白云石相对的增加是地表强烈蒸发的结果。以石膏为主的蒸发盐含量增加是温度和降水增加所致,而其含量减少则是冰川前进致使补给水矿化度降低造成的。这使我们获得了该区古气候变化并不服从于冰期与雨期同步模式的信息。     

Comparison of detrital mineral compositions between stream sediments of the Yangtze River (Changjiang) and the Yellow River (Huanghe) and their provenance implication

A comparative comparative study on the detrital mineral composition of stream sediments of the Yangtze River (Changjiang) and Yellow River (Huanghe) shows that, light minerals of the Yangtze River basin were mainly quartz, feldspar, and detritus, the compositional characteristics of light minerals differed among tributaries, the main stream had a generally higher maturity index than tributaries; heavy mineral content tended to decrease progressively from the upper stream to lower stream of the Yangtze River, the primary assemblage was magnetite-hornblende-augite-garnet-epidote, and diagnostic minerals of different river basins were capable of indicating the nature and distribution of the source rock. Detrital mineral assemblages in sediments of tributaries and the main stream of the Yellow River were basically similar, Primary heavy mineral assemblage was opaque mineral-garnet-epidote-carbonate mineral and alteration mineral. Variations in the contents of garnet, opaque mineral, and hornblende mainly reflected the degree of sedimentary differentiation in suspended sediment and the hydrodynamic intensity of a drainage system. The heavy mineral differentiation index F revealed sedimentary differentiation of diagnostic detrital mineral composition due to changes in regional hydrodynamic intensity and can serve as an indicator for studying the dynamic sedimentary environment of a single-provenance river and the degree of sedimentary differentiation of its detrital minerals. Changes in detrital mineral content of the Yellow River was not completely controlled by provenance but reflected gravity sorting of the detrital mineral due to variations in the ephemeral river hydrodynamic intensity and sedimentary environment, however the index changing of Yangtze River were mainly influenced by the complex sediment sources. Therefore caution must be exercised in using the detrital mineral composition of marginal sea to determine the contribution of the Yangtze River and Yellow River.© 2019 China Geology Editorial Office.