江漢盆地ZL鉆孔微量元素含量的粒度效應與環(huán)境意義①

袁勝元 李長安 邵 磊,3

(1.中國地質大學地球科學學院 武漢 430074;2.中國地質大學生物地質與環(huán)境地質教育部重點實驗室 武漢 430074; 3.中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室 武漢 430074;4.許昌學院城市與環(huán)境學院 河南許昌 461000)

江漢盆地ZL鉆孔微量元素含量的粒度效應與環(huán)境意義①

袁勝元1,2,3,4李長安1邵 磊1,3

(1.中國地質大學地球科學學院 武漢 430074;2.中國地質大學生物地質與環(huán)境地質教育部重點實驗室 武漢 430074; 3.中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室 武漢 430074;4.許昌學院城市與環(huán)境學院 河南許昌 461000)

江漢盆地是長江出三峽后第一個大型卸載區(qū),近2.77 Ma以來堆積了近300 m的碎屑沉積物,主要由河流相和湖沼相組成,形成了多個沉積旋回。選擇江漢盆地中心位置的ZL鉆孔,利用ICP-MS方法展開微量元素組成分析,細粒組分中微量元素含量與各粒組含量相關性并不明顯,主要是5～7φ粒級組分表現(xiàn)出微弱的相關性?？梢?粒度并非ZL鉆孔微量元素豐度的主控因素。鉆孔巖心中大部分親石元素、親硫元素相對上部陸殼均出現(xiàn)明顯富集,親鐵元素總體低于上部陸殼,可能與江漢盆地總體上更多地接受了來自上游而非揚子古陸本地深源物質風化碎屑沉積有關.r、V/Ni和Sr/Ba值的變化則表明江漢盆地在2.6～2.43 Ma B.P。時可能有咸化湖的發(fā)育,而在2.1 Ma B.P。左右存在過一段大湖發(fā)育期。

江漢盆地 微量元素 粒度效應 古湖泊

1 概述

地殼中化學元素豐度是基礎地質、大地構造、成礦、流域環(huán)境與地貌演化研究的重要基礎,因此,元素在地殼中的分布是地球化學的重要研究內容。在地球化學研究的基礎上,形成了化學元素地層學的思想,元素地球化學也成為近代地層學研究的一種重要手段,其理論和方法均在盆地沉積成因研究中得到應用[1]。微量元素研究是元素地球化學的重要分支,盡管沉積物元素組成受多種環(huán)境因素影響[2,3],但已有研究表明,微量元素濃度仍然可以提供盆地沉積物物源、風化與沉積過程變化的相關信息[4,5],為重建沉積盆地內古地理及構造歷史提供幫助[6～10]。

位于長江中游的江漢盆地因其在長江演化研究中的特殊地位,近年來頗受關注[11～16]。運用地球化學方法進行物源分析、進一步揭示江漢盆地開始接受現(xiàn)代意義長江中上游搬運物質釋放時間的研究工作業(yè)已展開。但在這些研究中,沉積物微量元素豐度對粒度和物源變化的敏感性是一個重要問題。元素豐度與沉積物粒度的相關性在一些文獻中被提及[17～21],來自海洋沉積物方面的研究顯示,微量元素具有明顯在粘粒組分中富集的趨勢[22,23],河流沖積物粒度對微量元素豐度到底有多大程度控制的研究中涉及的微量元素也十分有限[24～26]。

本文以江漢盆地中心300 m深ZL鉆孔巖芯為依據,對盆地2.77 Ma以來的第四紀松散沉積的微量元素組成特征進行分析研究,力圖確定江漢盆地第四紀以來的松散沉積物粒度對微量元素含量的控制效應,確立江漢盆地沉積物在長江三峽貫通物源示蹤研究中的地位和作用。此外,本文對于江漢盆地鉆孔沉積物中化學性質較活躍的微量元素對沉積環(huán)境的指示意義進行了討論。

2 樣品和方法

2.1 樣品來源與測試

江漢盆地位于揚子準地臺北緣,屬揚子準地臺江漢斷拗,長江與漢江交匯于此,形成沖積平原。江漢盆地也是長江出三峽后第一個大型卸載盆地,地表組成物質以近代河流沖積物和湖泊淤積物為主,主要為細砂、粉砂及黏土.L鉆孔位于江漢盆地中部、湖北省監(jiān)利縣境內。鉆孔位置是江漢盆地的沉積中心(圖1),第四系厚度大,沉積連續(xù),沉積序列完整清晰,在盆地第四紀沉積中具有良好的代表性。鉆孔深300.49 m,取芯率為85%。

江漢盆地沉積物物源區(qū)面積廣大,巖性復雜.L鉆孔沉積物實際上是由很大范圍的大陸剝蝕區(qū)提供的,而長江和漢水的干流及支流系統(tǒng)則扮演了在廣大范圍內均勻取樣的角色。長江三峽貫通的研究過程中,要求所取樣品盡可能反映更大流域范圍內沉積物的變化,而細顆粒的沉積物在這方面更能反映廣大范圍風化產物的均勻混合,同時也能在一定程度上減弱近源碎屑的影響,故研究所用材料主要以ZL鉆孔中粉砂及更細的組分為主。

從鉆孔巖芯取芯率較高的粉砂層分取47個樣品,分別進行粒度和微量元素測定。微量元素樣品在高純水中過250目篩,于無塵環(huán)境下自然風干,在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室采用美國安捷倫科技公司Agilent 7500a型電感耦合等離子質譜儀(ICP-MS)測定。樣品粒度用英國Malvern公司生產的Mastersizer2000激光粒度儀分析測定。

圖1 江漢盆地及ZL鉆孔位置示意圖Fig.1 Location of the Jianghan Basin and the Core ZL

2.2 ZL鉆孔巖芯沉積特征與年代序列

2.2.1 鉆孔巖芯沉積特征

巖芯以不同顏色的黏土、粉砂質黏土、粉砂、黏土質粉砂、粉細砂、細砂、中砂、中粗砂、粗砂以及礫石等不同巖性的沉積物組成,由下到上顯示了幾個河-湖相沉積旋回(圖2):

(1)300.49～286 m為由綠色到灰綠色粉砂質黏土組成的湖沼相沉積,含褐、灰白雜色斑塊,頂部見含植物碎屑的粉砂層。

(2)286～201.93 m為含礫粗砂、細砂夾粉砂質黏土層,偶見黑色淤泥夾層,為河流相沉積。

(3)201.93～162.53 m為淺綠到深灰色的黏土及粉砂質黏土沉積,具明顯的水平紋層構造,為湖相沉積。

(4)162.53～132.52 m為礫夾粉砂、黏土,屬河流相沉積。

(5)132.52～60.5 m為大量粉砂、黏土夾礫石層的沉積,偶見含古樹碎塊的細砂層,為河湖交互相沉積。

(6)60.5～0.5 m主要為細砂、粉砂及黏土。底部為一厚約0.5 m的礫石層,礫石礫徑多在3 cm左右。礫石層往上為近5 m厚的礫石與粉砂互層。55 m往上粒度漸細,至46 m處發(fā)育近0.8 m厚的紫紅色黏土層。45～35 m為礫、砂及粉砂混雜沉積層,向上粒度漸細,從23 m往上逐漸出現(xiàn)微層理發(fā)育的深灰、青灰色、黃褐色淤泥,中間偶夾一些粉砂或細砂層。粉砂或細砂層頂可見沖刷構造,為漫灘洪水沉積。本段常見帶殼類淡水動物殼。0.5 m以上受人類農業(yè)活動影響較大。

2.2.2 鉆孔巖芯年代序列

圖2 鉆孔巖性柱及年代序列Fig 2 Lithologic column and chronological sequence

巖芯沉積年代是在磁性地層研究的基礎上確定的(圖2).runhes正極性世與Matuyama反極性世(B/M)界線,位于深度82 m處.lduvai正極性亞世位于深度154.99～164.37 m之間,其對應的距今年齡為1.77～1.95 Ma;Reunion正極性亞世位于深度178.69～185.07 m之間,其對應的年代為2.14～ 2.15 Ma;對比于國際標準年表,Matuyama負極性世與Gauss正極性世(M/G)的界限(年齡為2.58 Ma),位于深度260 m處。根據沉積速率推算,整個剖面的底部300.49 m深度的磁性年齡為2.77 Ma[15,27]。

3 結果與分析

3.1 沉積物粒度對微量元素豐度的控制

樣品采自ZL鉆孔粉砂層,進行ICP-MS測試的樣品則采用了0.63μm(<5φ)以下的細粒組分,在對這些組分的微量元素含量及粉砂層中小于5～12φ的各粒級組分占樣品總量百分比分析的基礎上,探討了細粒組分中碎屑粒度與微量元素含量的相關性。分析表明,23種微量元素的含量與樣品中各粒級的相關系數總體較小,相關系數超過0.3的僅占6%, 0.2～0.3的占13%,0.1～0.2的占35%,小于0.1的則占到46%?？偟膩碚f,樣品微量元素含量受本身粒度組分含量的影響不十分明顯。

為明確實驗所用的細粒樣品粒度組成對微量元素豐度控制的具體情況,對ZL鉆孔47個樣品的23種微量元素與5～12φ不同粒級(尤登-溫德華氏等比制φ值標準)組分在測試樣品中所占體積百分比進行了相關性分析(表1)。從表1可以看出,不同元素相對富集的粒徑范圍不同。多數元素相對集中于5～7φ,例如V、Sc、Cr、Zr、Co、Sr、Ba、Nb、Hf、Ta、Hf、Th、U等,而Li、Rb、Cu、Cs等則相對集中于更細的10 ～12φ組分中,Be、Y、Pb則對5～12φ不同組分沒有明顯的選擇性。

從23種微量元素的豐度與樣品平均粒徑及各粒級百分含量的相關性分析可以看出,不同元素表現(xiàn)出了向一定粒級集中的微弱傾向,但元素豐度與測試樣品各粒徑相關性并不突出。這種特征也可以從Sr元素豐度與樣品中粉砂和粘粒組分含量的散點圖看出(圖3),其他各元素情況與Sr相似。散點圖中線性相關特征不十分明確?；谏鲜銮闆r,可以認為ZL鉆孔中細粒組分沉積物粒度組成特征并非其微量元素豐度的主控因素,利用細粒組分對江漢盆地鉆孔沉積物進行物源變化分析時,其粒度組成不會產生重大影響,物源變化可能是支配江漢盆地沉積物微量元素豐度變化的更重要因素。

表1 粒度組分與微量元素豐度的相關系數Table1 Correlation coefficient between grain size component and trace element abundance

3.2 ZL孔微量元素地球化學分布特征

3.2.1 元素含量隨深度的變化

圖4表明了ZL鉆孔微量元素含量隨深度變化的情況。元素豐度平均變異系數為0.23,其中Sr、Zr、Ba、Hf變異系數超過0.5,是含量波動最明顯的元素,變化最小的是Y,變異系數只有0.12。對比元素含量變異系數來看,ZL孔巖芯相對上部陸殼明顯的富集的元素也是變異系數較大的元素(圖4),可能具有一定的物源分析意義。

3.2.2 元素的富集與虧損

從23種微量元素含量經上部陸殼值(UCC)[28]標準化后的模式圖可以看出(圖4),相對于上部陸殼(UCC),親石元素中除Be、Ga、Sr、Ba出現(xiàn)虧損,其它大部分如Li、Y、Hf、Ta、Nb等的含量為0～45.83μg/ g,出現(xiàn)明顯富集.r含量變化于31～924.38μg/g,在整個巖芯中豐度變化較大,也是相對于上部陸殼最為富集的元素。親硫元素Cu、Zn含量變化于20.66 ～107.13μg/g,也明顯出現(xiàn)富集,而親鐵元素Cr、Co、Ni含量變化于9.86～137.24μg/g,與上部陸殼相當。

明顯的Th、Zr、Y富集可能是由于源區(qū)巖石中這些元素的含量較多,也可能是江漢盆地沉積物中獨居石、鋯石等礦物碎屑含量偏高所引起的.b、Ta、Zr、Hf、Th均為高場強元素,其離子半徑小,電荷高,離子電位在3以上,難溶于水,具有穩(wěn)定的化學性質,也是典型的非活動性元素,可作為“原始”物質組成特征的指示劑[29]。地殼巖石中很大一部分Zr、Hf集中在鋯石中,其余也多集中于鈦鐵礦與磁鐵礦中,而且,幾乎所有的鋯礦石都是內生的,具有深源成因[30]。因而這些高場強元素的富集可能反應了流域內深源成因巖類在物源上的貢獻.L鉆孔中鐵族元素與上部陸殼相當,考慮到微量元素測試選用的是63μm以下粒級的組份,而其他研究表明,粗碎屑中除Si、Zr及稀土元素中Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Lu富集外,其它微量元素含量均較低,因此,可以明確ZL孔全巖樣品中的鐵族元素含量總體應該低于上部陸殼,可見江漢盆地第四紀沉積物直接來源于古老地塊的補給是十分有限的[31],其物源中更多的來自于上游河段碎屑的再次沉積,同時也說明,2.77 Ma以來,長江中上游地區(qū)風化作用可能并不十分強烈,這一特征也在其他研究中得以證實[32]。

圖3 Sr豐度對粉砂及粘粒含量散點圖Fig.3 Scatter diagram of Sr element abundance against percentage content of slit and clay

3.3 ZL孔微量元素對古環(huán)境變化的響應

3.3.1 元素含量變化與沉積環(huán)境

從元素含量變化、巖芯最粗粒徑及巖性特征等方面綜合來看,ZL孔微量元素含量變化在對古環(huán)境變化的響應方面具有如下特征(圖5):

(1)Zr、Nb、Hf、Th、U等元素含量升高和Li、Be、Sc、Y、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Ce、Pb等元素的含量降低反映了較弱的水動力條件,對應了還原性較強的湖泊環(huán)境,沉積以青灰色黏土及粉砂質黏土為主,沉積物粒度也較細。這種特征主要表現(xiàn)在2.77～2.43 Ma B.P。和2.0～1.87 Ma B.P。時期。

圖4 微量元素含量變異系數及含量UCC標準化模式圖Fig.4 Variation coefficient and trace element abundance data normalized against an UCC standard

(2)2.43～2.0 Ma B.P。時期,江漢盆地河流較發(fā)育,沉積物中Li、Be、Sc、Y、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Ce、Pb等元素均出現(xiàn)不同程度的躍升,而反映還原條件的U、Th等的含量則出現(xiàn)明顯下降。

(3)1.53～0.58 Ma B.P。沉積物粒徑變化與微量元素含量變化的波動較大為這一時期沉積的主要特征,總體上反映了這一時期較為動蕩的水環(huán)境,可能是對長江中游水文環(huán)境重大調整的響應,多數證據認為現(xiàn)代意義整體長江形成于這一階段,[12,14～16],因此,長江上游地區(qū)構造活動通過改變氣候與物源的方式影響江漢盆地沉積過程。多數在表生環(huán)境中穩(wěn)定的微量元素對物源變化有較明確的指示,而Sr、Ba、Rb等較易遷移的元素則對氣候的變化較為敏感。因此,本段沉積物的微量元素地球化學及粒度特征的變化應該是物源和沉積環(huán)境變化的綜合反映,至于哪種因素影響更大還有待進一步研究。

(4)0.58 Ma B.P。以來以湖沼相沉積為主,沉積物粒度較細,各微量元素含量波動不大,但Li、Cr、Cu、Ga、Rb、Cs等元素在前一時期的基礎上均出現(xiàn)較明顯的持續(xù)增加趨勢,而且就這幾種元素來說,這種持續(xù)增加的趨勢其實可以追溯到1.53 Ma B.P。,而從1.1 Ma B.P。開始變得明確。本段多數微量元素豐度變化并不劇烈,與這一時期冰期-間冰期氣候的強烈變化并不對應,可能與江漢盆地是一個混合物源匯集區(qū),物源變化是微量元素組成及含量變化的主控因素有關。

3.3.2 微量元素特征對江漢盆地古湖泊發(fā)育的指示

研究表明,Sr的化學性質與Ca比較相似,在風化作用中極易淋失.b與K相似,易富集在風化產物中,而Zr卻很穩(wěn)定,因此,Zr/Rb、Rb/Sr比值常用來表示沉積物粗細顆粒(黏土級)的相對含量及化學風化的強弱,Sr含量低,Rb/Sr、Zr/Rb高,說明化學風化作用較弱;反之則指示較強的化學風化作用[33]./Ni值也與湖盆水體升降及氧化還原程度有密切關系[34].r和Ba的比值可以指示水體鹽度,大于1為咸水(海相)介質,小于1為淡水介質[35]。

圖5 ZL鉆孔巖芯微量元素含量分布圖Fig.5 Distribution of trace elements in core ZL

ZL孔47個樣品Sr/Ba比值絕大多數位于0.14 ～0.67之間,但在深度287 m左右的樣品(對應古地磁年齡2.6～2.43 Ma B.P。),其Sr/Ba比值較大,最高達到1.51,這種特征可能指示了一種咸水湖沉積環(huán)境。另外,Sr含量在這一時期接近巖芯最低值,說明這一時期化學風化作用較弱,而V/Ni達到最低值則說明這一時期水體處于弱氧化或還原條件(圖6)。與此同時,多數親石元素含量處于鉆孔巖芯的較低水平,也反映了較低的陸源碎屑輸入。此段沉積物顏色以青灰色為主,與上述微量元素特征相符。因此推測,在大約2.6～2.43 Ma B.P。時,江漢盆地地區(qū)氣候干旱,周邊河流流量減小,導致盆地中心位置有咸化湖發(fā)育,同時也引起盆地以外的陸源碎屑輸入量降低。鉆孔巖芯214 m處(對應古地磁年齡2.1 Ma B.P。),Sr含量達到最高,Sr/Ba比值則相對較低,V/Ni盡管有波動,但總體亦處于較高水平,相當部分親石元素含量也表現(xiàn)出一個峰值,所有這些特點均表明,這一時期江漢盆地處于一個濕潤時期,上游水系供水量充足,盆地有大量陸源碎屑輸入,水體處于氧化環(huán)境,可能存在一個河流主導下的大湖發(fā)育期。

圖6 微量元素對古湖泊發(fā)育的指示Fig.6 Trace elements as the indicator of paleolake

4 結論與討論

基于江漢盆地ZL孔巖芯分析,研究地區(qū)2.77 Ma B.P。以來的沉積物中微量元素分布具有以下特征:

(1)在63μm以下組分中,親石元素Li、Y、Hf、Ta、Nb、Zr等含量在整個巖芯中明顯富集。親硫元素Cu、Zn含量變化于20.66～107.13μg/g,也出現(xiàn)明顯的富集,而親鐵元素Cr、Co、Ni含量變化于9.86～ 137.24μg/g,與上部陸殼相當。

(2)大多數微量元素與5～7φ粒級組分具有弱相關,而在更細粒級中的富集現(xiàn)象則表現(xiàn)得不十分明顯。元素豐度與沉積物粒度的相關性存在不同特征。海洋沉積的研究表明,幾乎所有的元素與5φ呈現(xiàn)弱相關[22,23],而漢水沉積物中多數金屬元素在細粒中富集[36]。由此可見,微量元素在表生環(huán)境中的富集與虧損原因復雜,粒度在不同沉積環(huán)境和沉積單元中具有不同的影響力。對江漢盆地而言,物源變化可能是最主要的控制因素,對物源進行深入的分析研究具有實際意義。對于物源變化不大的地區(qū),微量元素豐度及元素比值則可能主要指示了沉積環(huán)境、風化程度和構造背景。所以研究一個地區(qū)微量元素地球化學特征時,應充分考慮該地區(qū)的綜合地質背景。

(3)部分在表生環(huán)境中相對活躍的元素,其含量變化具有古氣候指示意義.r、V/Ni和Sr/Ba值的變化則表明江漢盆地在2.6～2.43 Ma B.P。時可能有咸化湖的發(fā)育,而在2.1 Ma B.P。時期,存在過一段大湖發(fā)育期。

江漢盆地咸化湖發(fā)育時期為早更新世,而據早更新世江漢盆地陽邏組砂礫層孢粉研究,這一時期江漢盆地喜冷、耐干旱植物占優(yōu)勢,針葉、闊葉樹種稀少[37],反映了本地區(qū)冷干組合的氣候類型。由于來水量很少,此時江漢湖盆可能是一個湖水較淺的高鹽度湖泊,接近湖泊演化的晚期。這種冷干氣候條件下發(fā)育的鹽湖記錄在哈德令盆地尕海鉆孔巖芯中也有發(fā)現(xiàn)[38]。此外,舒強[39]對蘇北盆地興化鉆孔沉積物粒度、磁化率、自然伽馬測井曲線、沉積物色度及碳酸鹽含量進行了分析,結果顯示2.68～2.32 Ma B.P。期間為一個干旱時期,而2.32～2.13 Ma B.P。期間則是一個明顯的濕潤期,這與本研究的結論基本相符。而長江河口地區(qū)1.9 Ma B.P。左右高Sr含量期亦可與ZL鉆孔2.1 Ma B.P。左右Sr高含量時期進行對比[40]。

An Zhisheng等[41]根據黃土磁性地層和穩(wěn)定同位素記錄提出東亞季風在3.4 Ma B.P。、2.5 Ma B.P。、1.2 Ma B.P。、0.9 Ma B.P。、0.5 Ma B.P。和0.15 Ma B.P。存在著階段性變遷的特征,并根據地層學證據認為青藏高原在1.4～1.2 Ma,B.P。0.5 Ma B.P。和0.1 Ma B.P。發(fā)生了加速隆升的事件,著重指出1.2 Ma B.P。和0.5 Ma B.P。是東亞夏季風加強的轉型點。從圖6中可以看出,ZL鉆孔Sr、Sr/Ba比較清楚地記錄了2.5 Ma B.P。左右氣候變冷事件,而V/Ni對1.4～1.2 Ma B.P。青藏高原加速隆升,大量碎屑輸入江漢盆地的過程也有所響應。

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Grain-size Dependence and Environment Significance of Trace Elements from ZL Core in the Jianghan Basin

YUAN Sheng-yuan1,2,3,4LIChang-an1SHAO Lei1,3
(1.Faculty of Sciences,China University of Geosciences,W uhan 430074; 2.Key Lab of Biogeology and Environmental Geology of M inistry of Education,China University of Geosciences,Wuhan 430074; 3.Stake Key Laboratory of Geological Processes and M ineral Resources,China University of Geosciences,W uhan 430074; 4.College of Urban Planning&Environment Science,Xuchang University,Xuchang,Henan 461000)

Element content can be affected by the grain size of sediments.Previous studies revealed that elements, content ofwhich can be easily affected the grain size distribution are usually concentrated in fine-grain fractions.The grain size effectmakes itmore complicated to decipher useful information on provenance via the elemental compositions of sediments.Provenance of the late Cenozoic sediments in the Jianghan Basin has been highlighted for a long time.Many provenance indictors have been taken to decipher information on the provenance of the sediments of the Jianghan Basin.Provenance study of the sediments in the Jianghan Basin plays an important role in reconstructing the evolutionary history of the Yangtze River and has been highlighted for a long time.Among these researches,geochemicalmethods have been largely adopted,e.g.the elemental compositions of the sediments.Unfortunately,it is still controversial that how the grain size affect the elemental compositions of the sediments.In this study,we presented the elemental compositions of the late Cenozoic sediments of the Jianghan Basin and tried to decipher some information on the correlation between the elemental compositions and the grain-size effect and the sedimentary environment of the Jianghan Basin.

The correlation between the 23 elements and the grain-size effect revealed that only 6%of the 23 elements show correlation higher than 0.3,while 13%,35%and 46%of the 23 elements show correlation of0.2～0.3,0.1～0.2 and<0.1,respectively.The elements of V,Sc,Cr,Zr,Co,Sr,Ba,Nb,Hf,Ta,Hf,Th,U are relatively concentrated in the grain size fraction of5～7φ,in contrast the elements of Li,Rb,Cu,Cs are concentrated in the grain size fraction of 10～12φ.he contentof Be,Y and Pb are notobviously affected by the grain-size effect.Itmeans that the grain-size effect is not themain factor that affects the elemental compositions of the late Cenozoic sediments of the Jianghan Ba-sin.Based on that,we conclude that the elemental compositions can be effective provenance indicators.The grainsize effect can be ignored when the elemental compositions are used to trace the source of the late Cenozoic sediments of the Jianghan Basin。

The average variation coefficient of the 23 elements is0.23,ofwhich the Sr,Zr,Ba and Hf are themost fluctuant elements while the Y has the lowest variation coefficient.Curiously,the elementswith higher variation coefficients are also enriched compared with the UCC。

The lacustrine sediments with lowest Sr content in the core sediments around the depth of 287 m indicate the weak chemical weathering conditions.The lowest V/Ni ratio indicates the weak oxidizing or reduction conditions.Meanwhile content of the lithophile elements are low throughout the core sediments,indicating less terrigenous input.Besides the color of these sediments is steel gray,which accords wellwith the elemental characteristics.We propose that around 2.6～2.43 Ma BP,the Jianghan Basin was controlled by arid climate.Rivers around the basin werewith smallwater discharge inducing the development of salt lake.All of these factors could result in less terrigenous input.Sediments around the depth of214 m are characterized by highest Sr content.The Sr/Ba ratios are relatively low while the V/Ni ratios are generally high and fluctuant.Most lithophile elements are with peak values of content.All of the evidence indicates that during this period the Jianghan Basin was controlled by humid climate.The water discharge of the riverswas sufficientespecially the upper reaches.Under this condition the basin received large amounts of terrigenous input.As a result of thisweather condition and the river hydrodynamic conditions,the lake in the Jianghan Basin was under oxidizing environment.Based on those evidence,wemade a reasonable assumption that large lake developed under the control of the Yangtze River during this period。

Trace elemental compositions of the sediments revealed thatmost of the lithophile and chalcophile elements are relatively enriched compared to the Upper Continental Crust(UCC).he siderophile elements are depleted compared with the UCC.It probably indicates that themost of the sediments of the Jianghan Basin derived from the upper Yangtze rather than thematerials from the deep earth in the Yangtze block.The lacustrine sediments of the Core Zhoulao around 287m show low-Sr,and V/Ni ratios and high Zr/Sr and Rb/Sr ratios,which indicate that salt lake largely developed in the Jianghan Basin under the cold and dry weather between 2.6～2.43 Ma B.P。.n contrast,freshwater lake developed around 2.1 Ma B.P。.t is consistentwith the late Cenozoic pollen assemblages in the Jianghan Basin, and the sedimentary records in the Subei Basin and Yangtze delta.We conclude that the elemental compositions in the Jianghan Basin might record the global cooling around 2.5 Ma B.P.and the intense uplift of the Tibetan Plateau around 1.4～1.2 Ma B.P。

the Jianghan Basin;trace element;grain-size dependence;palaeolake

袁勝元 男 1971年出生 副教授 博士 第四紀地質學 E-mail:qshengy@163.om

P736.4

A

1000-0550(2012)02-0366-09

①國家自然科學基金項目(批準號:40971008,40771213)、黃土與第四紀地質國家重點實驗室開放基金項目(批準號:SKLLQG0908)、地質過程與礦產資源國家重點實驗室開放基金項目(批準號:GPMR200908,GPMR200909)、生物地質與環(huán)境地質教育部重點實驗室開放基金項目(批準號:BGEG1007)。

2010-11-29;收修改稿日期:2011-03-29