论文摘要
由于硼的两种同位素11B和10B之间存在较大的相对质量差,使得硼同位素组成在反映其地质成因环境及其经历的地质过程方面具有很好的优势。近几十年来硼同位素已成功地应用于古海洋与古气候环境重建、污染物示踪及化学风化研究等各方面。柴达木盆地盐湖卤水蕴含着丰富的硼、锂、钾等盐矿资源,是研究硼同位素理想的天然实验场。同时,柴达木盆地沉积的连续、完整的巨厚新生代沉积物,也为研究硼同位素的分馏特征、控制因素及其在反应长时间尺度古气候环境方面的可能性提供了较好的研究材料。基于柴达木盆地西部湖盆中心碱山背斜顶部获取的SG-1b钻孔,本研究分析了钻孔沉积物水溶组分的元素含量及其硼同位素。结合SG-1b钻孔的岩性变化、岩相特征以及已发表的钻孔古地磁年代、沉积物矿物含量与粒度的分析结果,探讨了在7.31.6 Ma期间碱山地区古湖的水化学特征,古湖不同演化阶段过程中硼同位素的分馏特征和控制因素,以及硼含量与硼同位素的变化所指示的碱山古湖在该时段的演化过程。研究结果表明:（1）利用易溶盐离子重建的湖泊盐度变化曲线与SG-1b钻孔蒸发岩和碳酸盐矿物的研究所揭示的古湖浓缩演化过程呈现良好的对应关系,这充分说明湖泊沉积物易溶盐离子可以良好的示踪湖泊演化过程。易溶盐离子含量及组合变化,结合蒸发岩、碳酸盐等矿物的变化,共同指示了柴西古湖从深—半深湖到浅湖和滨湖环境的持续浓缩咸化过程。（2）SG-1b钻孔沉积物的δ11B值与B3+、Ca2+、Mg2+、Cl-以及Na+含量等均具有一定的正相关。沉积物B含量和δ11B值自钻孔底部向上的逐步增加以及后期的急剧增加,与水溶离子含量以及矿物和粒度等的变化一致,表明柴达木盆地晚中新世以来的湖泊沉积物B含量和δ11B值可以很好地反映研究区气候和湖水的演化过程。（3）钻孔沉积物硼含量和同位素变化与沉积物矿物特征、离子含量、粒度变化的对比研究表明硼含量的变化能够很好的反应湖水盐度的变化,而硼同位素值的变化受湖水盐度、矿物组成及物源变化的共同影响。上述指标的综合分析结合钻孔的岩性特征,共同指示了碱山地区自7.3 Ma以来气候的持续干旱化和湖水盐度的逐步增加,以及3.3Ma以来干旱化和湖水浓缩过程的加剧。（4）SG-1b钻孔的硼含量和同位素变化与全球深海的氧同位素记录总体上具有一致性,说明晚中新世以来的全球变冷对柴西碱山地区气候环境演化具有重要的影响,碱山背斜的生长,对碱山古湖的演化也起到了重要的影响作用。依据综合的指标分析结果我们将晚中新世以来碱山古湖的演化和相应的硼同位素特征分为三个阶段:阶段Ⅰ:7.34.5 Ma之间,碱山背斜区域处于深-半深湖环境,湖泊水化学性质相对稳定,水动力条件较弱。湖水中的δ11B值可能受粘土矿物吸附作用和碳酸盐矿物离子共沉淀的共同影响,其值虽然有波动,但总体较低且在后期呈上升趋势,而B含量相对稳定,但总体也较低且呈略微上升的趋势。该时段碱山背斜区域湖泊沉积过程主要受控于气候变化。阶段Ⅱ:在4.5-3.3 Ma期间,气候的干旱化和碱山背斜生长造成的水动力环境的由深-半深湖环境向动荡的浅湖环境的快速转变,以及由此引起沉积物中粗颗粒碎屑物质含量增加及粘土矿物、文石和铁白云石含量等的相对减少,可能导致了该时段湖水的δ11B值受粘土矿物和碳酸盐矿物离子共沉淀的影响降低,δ11B值总体降低,而B含量较上一阶段略有升高。阶段Ⅲ:3.31.6 Ma期间,B含量和δ11B值在该阶段同步急剧增加,反映了碱山地区在这一阶段气候的快速干旱化和湖泊盐度的显著增加。该时段受构造活动的进一步影响,碱山背斜持续隆升,湖泊水动力条件也进一步增强。因此,我们推测湖泊盐度的增加,钻孔位置相对于背斜顶部向西南运动导致背斜两翼出现沉积分异而造成的钻孔在该阶段细粒碎屑物质的增加,钻孔中石盐、文石和铁白云石的含量的明显增加,及部分层位石膏的显著发育,可能共同导致了该时段δ11B值增加。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 卢胜城
导师: 韩凤清,韩文霞
关键词: 柴达木盆地,碱山背斜,硼同位素,古湖演化,气候干旱化
来源: 中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地质学
单位: 中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)
分类号: P597;P532
DOI: 10.27577/d.cnki.gqhyy.2019.000014
总页数: 85
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