微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以柴达木盆地西部锶矿区富锶地层为例

沉积岩中的微量元素对沉积环境水介质的变化较为敏感,是研究沉积物沉积时古气候、古环境的有效手段。选取了对沉积环境介质较为敏感的锶(Sr)、钡(Ba)、铜(Cu)、铀(U)、钒(V)、镍(Ni)、钍(Th)等元素作为判别指标,对柴达木盆地西部上新统油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组三套富锶岩层的古气候和古沉积环境特征进行了研究。结果表明,柴达木盆地西部从油砂山组到七个泉组沉积时总体上为干旱的气候环境;湖盆水体的盐度较高,表现为咸水环境,且从油砂山组到七个泉组随着地层变新,盐度有逐渐增大的趋势;油砂山组、狮子沟组和七个泉组沉积时湖盆水体均表现为中等分层、湖水循环较为顺畅的氧化环境。     

内陆干旱盆地新生代碳酸盐岩氧同位素的古气候意义

以柴达木盆地新生代湖相沉积作为主要研究对象，探讨内陆干旱盆地碳酸盐岩氧同位素的古气候意义。作者发现，内陆干旱湖盆碳酸盐岩氧同位素比值的变化，与深海氧同位素相似，也受矿物相、水体的温度和盐度控制，但主要受控于水体盐度的变化，即来自边缘山体的淡水供给和湖泊水体有效蒸发的状况，其次才是水体温度等因素的变化；在恢复内陆干旱湖盆古环境古气候演化规律方面，碳酸盐岩氧同位素记录有着极为重要的作用     

柴达木盆地尖顶山锶矿地质地球化学特征研究

尖顶山锶矿是柴达木盆地内大型的天青石矿床,通过对矿区进行野外考察和取样,对尖顶山锶矿矿石进行了矿物学、元素地球化学以及锶同位素特征的研究。在对尖顶山矿区区域地质构造特征分析对比的基础上,结合尖顶山天青石矿区的Google Earth图像的遥感地质解译,发现尖顶山地区的天青石矿层赋存于第四系七个泉组,而不是第三系的狮子沟组。并且前人所划分的N2S2-1和N2S2-2地层不应该属于上新世的狮子沟组,而应划入第四系七个泉组。     

柴达木盆地昆北地区路乐河组/下干柴沟组泥岩地层地球化学特征及古环境意义

柴达木盆地昆北地区位于柴达木盆地西部南区的昆仑山前缘，该地区构造活动频繁，地层完整，是研究古环境和古气候理想地区。通过采集昆北地区切26井新生界下部泥岩样品，对其进行微量元素分析。结果表明：在地层界线附近，路乐河组Cu、U、Cr、Sr元素含量平均值分别为18.34×10^-6、3.24×10^-6、141.68×10^-6、107.10×10^-6,下干柴沟组下段为28.17×10^-6、3.35×10^-6、192.07×10^-6、217.05×10^-6。下干柴沟组下段微量元素有明显增大趋势，指示沉积环境发生变化。U与陆源碎屑来源指示元素Th相关性差（R²=0.174 5)，表明U主要为自生成因，因此其含量的增加可以指示原始沉积水体还原程度的增强。Cr与U表现为弱相关（R²=0.420 9),表明水体环境的变化对Cr的富集有一定的影响；氧化还原指标U/Th、V/Cr表明研究区古环境为氧化水体沉积环境，U/Th、V/Cr指标在下干柴沟组下段变大表明水体加深，还原性增强。利用Sr/Cu比值变化以及结合化石种属演化等推测地层界线附近古气候经历了干旱—湿润—干旱的旋回变化。     

邯邢地区古近纪古气候环境演变研究

邯邢地区位于河北省南部,太行山脉南段东麓,华北平原西部边缘。区内古近纪地层广泛分布于太行山山前断裂带以东平原深覆盖区的几个凹陷之中,发育齐全,沉积厚度可观,西部山区及低山丘陵区缺失。通过邯邢地区岩性特征、古植被类型、微体古生物和孢粉分析等,对古近纪的不同时期古气候环境的演变进行了分析研究。     

粘土矿物的提取、鉴定及其古气候意义——以柴达木盆地怀头他拉剖面为例

沉积物中粘土矿物类型主要有自生粘土矿物和碎屑粘土矿物。其中,自生粘土矿物含量较少,是在沉积环境中形成,可能是沉积再循环或成岩作用的产物,可作为沉积环境某方面的指示标志;而碎屑粘土矿物是母岩风化的产物,受沉积环境影响较小,能够有效示踪物源区化学风化过程,进而反映古气候变化。近年来利用碎屑粘土矿物特征来重建物源区古气候的方法得到了广泛的应用。然而,由于粘土矿物主要存在于<2 μm硅酸盐粘粒中,粘土矿物的提取、鉴定比较困难,且自生粘土矿物易受沉积环境等的影响。因此,在利用粘土矿物重建古气候变化时,需慎重选择粘土矿物的提取方法,并考虑物源和沉积环境变化以及成岩作用等对粘土矿物解释的影响。本文以柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面硅酸盐粘土矿物的提取、鉴定及其古环境指示意义为例,介绍粘土矿物的提取及应用,为后期粘土矿物研究提供参考。     

察尔汗盐湖区线形沙丘下伏湖相地层的释光年代及其环境意义

本研究尝试使用钾长石多步升温红外后红外法 （MET-pIRIR） 对察尔汗盐湖北侧线形沙丘下伏古湖相沉积物进行年代测定,并初步探讨其古环境意义。结果表明：钾长石MET-pIRIR₂₅₀法能够得到等效剂量坪区,说明长石信号能够充分晒退并且异常衰减对测年结果的影响可以忽略,从而保证了测年结果的可靠性;古湖相沉积顶部200—180 ka的年代证实了深海氧同位素7阶段柴达木盆地大规模湖泊的存在;上覆地层缺失表明即便在柴达木盆地沉积中心附近,地表沉积物的侵蚀（主要为风蚀）也十分严重,以至于在冰期尺度上也难保证连续性;这一年代结果也表明湖泊的演化并非造成线性沙丘较年轻（3—0 ka）的直接原因。钾长石MET-pIRIR法的应用对解决盆地内中、晚更新世古环境、古气候、地貌演化等问题具有重要意义。     

巴丹吉林沙漠晚更新世沉积物矿物学特征及其指示意义

巴丹吉林沙漠是研究亚洲内陆干旱化等古环境问题的重要窗口。以沙漠东南缘巴润宝日陶勒盖剖面为研究对象,通过详细的薄片矿物学、X射线衍射半定量及粒度等方法指标,综合分析沉积物的结构成熟度和成分成熟度等矿物学特征,恢复该地区在晚更新世沉积环境变化。结果表明：（1） 66.8 ka之前沉积的矿物碎屑分选性好、磨圆较好,稳定矿物含量高;66.8 ka之后,矿物分选性差、磨圆差,稳定矿物含量均下降,粘土矿物增加。（2） 66.8 ka之前沉积物以中砂为主,66.8 ka之后以细砂为主。研究表明巴丹吉林沙漠东南缘66.8 ka前后存在一次沉积环境突变,由风沙沉积转变为湖相沉积,可能代表了一次典型的东亚夏季风增强事件,推测与低纬西太平洋温度升高相关。对于巴丹吉林沙漠东南缘沉积物矿物学的相关认知有助于理解沙漠中沉积环境的转换过程及其驱动因子,并为重建沙漠千年尺度的古环境与古气候演变提供数据参考。     

柴达木盆地西部鄂博梁Ⅱ号构造深层卤水储层特征与锂硼资源富集成因

鄂博梁Ⅱ号构造是柴达木盆地西部鄂博梁Ⅰ-Ⅲ号褶皱带中的一个局部构造,在古新世—上新世以来主要为河流泛滥平原相、滨浅湖相和深湖相构造环境,在“高山深盆”的构造环境下,接受了大量造山带物源碎屑补给并赋存卤水矿床。通过对钻孔岩性、孔隙度、给水度、地球物理测井等数据进行分析,总结下油砂山组下部和干柴沟组地层是区内相对较好的深层卤水赋存层位,可作为深层卤水的重点探矿层位进一步勘查。同时,鄂博梁Ⅱ号构造钻孔深层卤水化学组成及特征系数分析结果显示,该水体为低矿化度(平均值为73.00 g/L)、Na⁺、Cl-为主的卤水,其中Li、B等元素含量达到边界品位以上,Br、I元素含量也达到或接近综合利用标准,具有较好的深层卤水找矿前景;卤水的成因为柴达木盆地周缘中新生代以来深部火山热泉补给、造山带火山岩物质风化和溶滤盐岩富集成矿。     

四川盆地中三叠统雷口坡组雷三、雷四段盐岩沉积环境与成因研究

四川盆地雷口坡组大量钻井资料揭示中三叠统雷口坡组主要成盐期分别为雷三2期和雷四2期。岩性组合特征、沉积环境研究表明,在川中的平昌—南充—遂宁一带发育雷三2期浓缩盐膏质蒸发泻湖微相,在川中-川西地区的南部—盐亭—成都—邛崃地区发育雷四2期盐膏湖盆微相。两期盐岩差异主要表现是,雷三2期时,盆地处于频繁的海进、海退过程中,沉积环境变化较快,成盐环境相对开放,盐盆往往多次蒸发浓缩、补给、淡化,海水表现出接近或者达到盐岩沉积浓度,其间往往夹杂石膏和云质团块沉积。雷四2期时,四川盆地处于持续的海退蒸发期,蒸发量远远大于补给量,海水以蒸发浓缩为主,海水表现为超过石盐沉积浓度,沉积石盐中夹杂卤石,局部地区钾含量极高。     

囊谦盆地贡觉组含膏盐地层粘土矿物组合特征及气候环境意义

囊谦盆地晚始新世贡觉组厚层红色含膏盐粉砂质泥岩是研究青藏高原始新世古气候演化和含膏盐沉积环境的良好素材。采集囊谦盆地贡觉组约257 m含膏盐地层的碎屑沉积物,研究其粘土矿物成分和组合特征及气候与沉积环境变化。结果显示,粘土矿物主要以伊利石(52.1%)为主,其次为绿泥石(8.1%)和高岭石(3.5%)。根据岩性特征及粘土矿物组合变化,剖面自下而上可划分为3个阶段,分别指示了暖湿—低盐度、冷干—高盐度、较暖湿—低盐度的气候和沉积环境。贡觉组气候与沉积环境受到青藏高原地区干湿交替变化大背景的影响。     

柴达木盆地北缘水量增补对盐湖资源及生态环境的影响

柴达木盆地是我国盐湖资源集中分布区,受21世纪暖湿化气候和水量增补的影响,盆地多个盐湖呈现湖面扩张趋势,该过程开始影响盐湖资源离子含量和湖泊生态环境,也对湖区沿线公共基础设施造成一定影响。为了研究湖泊水量增补对盐湖资源及生态环境的影响,选取了柴北缘山前5个湖泊(苏干湖、德宗马海湖、巴仑马海湖、小柴旦湖和托素湖)作为研究对象,开展了2017~2021年湖泊扩张、典型盐湖矿化度和资源元素变化趋势以及对周边基础设施影响的研究。结果表明:1)资源型湖泊湖水淡化和资源品位下降;2)生态型湖泊周边植物群落发生变化(水生植物芦苇扩张、旱生植物白刺和梭梭衰退);3)淹没湖区房屋和旅游道路,危及周边的高速公路等公共基础设施。该研究结果不仅具有为柴达木盆地乃至青藏高原盐湖资源开采和生态环境治理提供科学依据的理论意义,而且具有为青海省基础设施保护和建设提供决策依据的现实意义。     

柴达木盆地西部狮子沟背斜构造区深部卤水水化学特征及演化分析

近年来的调查工作发现,柴达木盆地西部的一些背斜构造区油田卤水具有储量大、品位高的特点,表现出良好的开发和利用前景。在狮子沟背斜构造区深部有含卤层甚至盐岩层的发现。以狮子沟背斜构造区深层卤水为研究对象,采样测试其离子含量,进而分析卤水的离子比例系数,对其水化学特征、物质来源、演化过程进行分析,研究认为深部卤水主要是盐岩溶解作用形成的,其中不乏有沉积卤水的加入;其演化主要受控于蒸发和溶解的双重作用,同时白云岩化、酸性斜长石的溶解以及中酸性热液的淋滤作用也可能对该区卤水有某种程度的影响。     

Cenozoic evolution of the Altyn Tagh and East Kunlun fault zones inferred from detrital garnet,tourmaline and rutile in southwestern Qaidam Basin (Northern Tibetan Plateau)

This study focuses on the Cenozoic provenance and tectonic evolution of the southwestern Qaidam Basin through geochemical analysis of detrital garnet, tourmaline and rutile. The variation of detrital mineral compositions indicates that the Cenozoic evolution can be divided into three stages: (i) before the deposition of the upper Xiaganchaigou Formation (before 37.8 Ma); (ii) between the deposition of the upper Xiaganchaigou Formation and the Shangganchaigou Formation (from 37.8 to 22 Ma); (iii) since the deposition of the Xiayoushashan Formation (since 22 Ma). In the first stage, abundant garnets from high‐grade meta‐basic and ultramafic rocks in the sediments from the Ganchaigou area support a provenance from the South Altyn Tagh HP/UHP metamorphic zone. The low percentage of tourmalines from granitoid rocks in the sediments in the Kunbei‐Lücaotan area suggests a provenance from the East Kunlun fault zone, indicating that the Qimen Tagh Shan was not high enough to prevent the transport of sediments from the southern Qaidam Basin. The sediments in the Qigequan area were derived from both the Altyn Tagh fault zone and the East Kunlun fault zone. In the second stage, the tectonic activity consisted in the rapid uplift of the Altyn Shan. Changes in garnet composition indicate a lower detrital contribution from high‐grade metamorphic rocks. In the third stage, the disappearance of garnets from high‐grade metamorphic rocks and scattered temperatures of rutiles in the Ganchaigou area suggest that the source area shifted from the South Altyn Tagh HP/UHP metamorphic rocks to weakly metamorphosed Meso‐Neoproterozoic sedimentary rocks. The increase in granitoid‐derived tourmalines in the Kunbei‐Lücaotan area is indicative of the rapid uplift of the Qimen Tagh Shan. The provenance evolution in the southwestern Qaidam Basin indicates that the tectonic activity along the Altyn Tagh fault zone can be divided into an early stage of Altyn Shan uplift and a later stage of left‐lateral slip. At the same time, tectonic movement along the East Kunlun fault zone initiated.     

柴达木盆地西部第三系油田卤水资源可利用性分析

通过对柴达木盆地油气钻孔资料的整理分析发现,对第三系地层中进行油气勘探时,经常伴有自井中喷出矿化度较高的卤水———油田水。通过对柴达木盆地构造演化分析,早期残留的古湖水经干旱蒸发条件,发生浓缩,将导致有用物质组分的富集;在此基础上,2002年对柴达木盆地西部第三系地层分布区的油井新取了水样,证实该卤水中含有较高的钾硼锂碘组分。通过盐田蒸发试验,可以得到质量较好的钾石盐、硼钾混盐、含锂碘的母液。     

湖泊硼含量和盐度关系模拟实验研究

古盐度是恢复古环境,认识气候、环境干湿变化过程的一种重要方法。自然界水体中硼的含量是盐度的线性函数,而粘土矿物从水体中吸收的硼含量与水体的盐度有关,以此为依据,采集尕斯库勒湖湖水进行湖水盐度与硼含量关系的实验研究与探讨,证明湖相沉积物中粘土的硼含量可用来估算沉积初期湖泊水体的盐度,硼可作为反映湖泊水体盐度的一个较好的指标。     

湖泊碳酸盐在过去环境变化研究中的应用

国内外的研究成果表明,湖泊沉积碳酸盐矿物及其微量元素、同位素分布特征记录了全球或区域古气候环境演变历史,可以从中提取大量定量化的古气候参数。因此,可以根据湖泊碳酸盐矿物的含量和碳、氧同位素变化等信息推知其形成时期的气候环境,重建古环境,揭示气候环境演变的规律。湖泊碳酸盐是一种研究古环境演化重要的代用指标,在过去气候环境变化研究中有广阔的应用前景。