海洋沉積物中粘土礦物對(duì)環(huán)境的指示意義辨析

盧偉

[摘 要]近年來的研究表明通過分析粘土礦物的成分、組合、含量以及結(jié)晶度的變化粘土礦物組合，可以反映源區(qū)氣候冷、暖周期性變化，記錄沉積區(qū)域古環(huán)境演化的重要信息，為古環(huán)境重塑提供了有力證據(jù)，因此利用粘土礦物重建古氣候環(huán)境近年來得到廣泛的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]海洋沉積，粘土礦物，古氣候，辨析

中圖分類號(hào)：P744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）19-0130-01

1 前言

粘土礦物廣泛地存在于各種類型的沉積物中，是海洋沉積的重要組成部分，近年來的研究表明，海洋沉積物中占一定比例的粘土礦物組合變化與氣候演變存在著一定的關(guān)系，并且其研究結(jié)果與古生物遺跡，氫氧同位素，孢粉等信息相吻合，這就為研究古氣候古環(huán)境提供了一種新的方法，不僅如此，因?yàn)檎惩恋V物取樣的廣泛性與簡易性，當(dāng)孢粉以及氫氧同位素不好獲得的情況下，粘土礦物組合及含量就成為主要的氣候指標(biāo)，因此，利用粘土礦物研究古環(huán)境古氣候越來越受到重視。然而，粘土礦物顆粒極其細(xì)小，一般<2μm，對(duì)周圍環(huán)境的變化特別敏感，它不僅受母源區(qū)的物理化學(xué)變化影響，同時(shí)，沉積環(huán)境，成巖作用，運(yùn)輸路徑，自生作用等都對(duì)其具有不同程度的影響導(dǎo)致了其分布和含量上的差異，因此粘土礦物的古環(huán)境意義錯(cuò)綜復(fù)雜，研究分析時(shí)需綜合考量各方面因素。

2 常見粘土礦物及其與環(huán)境的關(guān)系

海洋沉積中常見的粘土礦物，主要有高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石，其他少量的還有混合層粘土礦物，坡縷石，海泡石等。大量的粘土礦物是在地表風(fēng)化作用中形成的，在沉積作用和埋藏過程中可發(fā)生轉(zhuǎn)變。它的形成和轉(zhuǎn)化與其所處的環(huán)境關(guān)系密切。

高嶺石主要是長石、似長石等經(jīng)熱液蝕變或風(fēng)化作用分解的產(chǎn)物，一般認(rèn)為高嶺石是在潮濕氣候、酸性介質(zhì)中由長石、云母和輝石經(jīng)強(qiáng)烈淋濾形成（湯艷杰，2002），因此氣候溫暖潮濕有利于高嶺石的形成和保存。高嶺石的出現(xiàn)指示源區(qū)可能在熱帶氣候條件下經(jīng)歷了強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，那里豐富的降雨量使離子輸送有利并有利于土壤發(fā)育。低鹽分的水有利于高嶺石沉淀，深海沉積物中少見高嶺石，因此非海相的沉積物中通常富含高嶺石。

海相沉積物中蒙脫石有3個(gè)主要起源，（1）火山物質(zhì)的海底改造；（2）由巖屑形成的顆粒的轉(zhuǎn)化；（3）從相鄰的大陸源區(qū)繼承的，與溫暖、半干旱氣候下土壤的風(fēng)化有關(guān)。在大陸區(qū)域中蒙脫石的形成，受土壤在溫暖、半干旱和帶有季節(jié)性干濕的氣候條件下的風(fēng)化作用控制。母巖在潮濕條件下陽離子的釋放和干旱條件下陽離子的濃縮，有利于蒙脫石的沉積。

伊利石形成于溫暖或寒冷少雨的氣候條件下，由長石、云母等鋁硅酸鹽礦物在風(fēng)化脫K+的情況下形成。其晶格混層K+繼續(xù)淋失，則可向蒙脫石演化。如果氣候變得濕熱，化學(xué)風(fēng)化徹底，堿金屬（主要是K+）被帶走，伊利石將進(jìn)一步分解為高嶺石。因此，氣候干燥、淋濾作用弱對(duì)伊利石的形成和保存有利（Meunier，1980）。

綠泥石中的主要陽離子為Si4+、Al3+、Fe2+、Mg2+，形成環(huán)境為堿性。Bain（1977）發(fā)現(xiàn)綠泥石在風(fēng)化剖面上部的氧化條件下不穩(wěn)定，這是由于在風(fēng)化作用期間，水鎂石層內(nèi)的二價(jià)鐵容易被氧化，所以綠泥石一般只能在化學(xué)風(fēng)化作用受抑制的地區(qū)（像如冰川或干旱的地表）幸存下來。一般認(rèn)為，綠泥石和伊利石含量增加代表逐漸變?yōu)楦珊档臍夂驐l件。

3 粘土礦物對(duì)古環(huán)境具有指示意義的依據(jù)

大量的粘土礦物是在地表風(fēng)化作用中形成的，在沉積作用和埋藏過程中可發(fā)生轉(zhuǎn)變。它的形成和轉(zhuǎn)化與其所處的環(huán)境關(guān)系密切相關(guān)，粘土礦物作為一種全新的研究手段與我們一直利用的古環(huán)境指標(biāo)，例如有孔蟲介形蟲，氫氧同位素，孢粉，年輪，冰芯，古地磁等都有不同程度上的相關(guān)性。

4 粘土礦物對(duì)環(huán)境示蹤的局限性

海洋沉積中的粘土礦物組合及含量變化用于氣候環(huán)境的解釋目前尚存在一定的局限性和復(fù)雜性，各種非氣候因素，如源區(qū)、沉積環(huán)境、成巖作用、差異輸送、自生作用，影響粘土礦物的分布和含量，使粘土礦物的古氣候含意變得錯(cuò)綜復(fù)雜。自生和碎屑粘土礦物之間的差異及判別尚存在疑問，尤其是對(duì)蒙脫石。由于粘土礦物顆粒極為細(xì)?。ㄒ话?lt;2μm），對(duì)周圍環(huán)境的各種變化極敏感，因此，在利用粘土礦物重建古氣候環(huán)境時(shí)應(yīng)該謹(jǐn)慎，需綜合考慮氣候及各種非氣候因素的影響。

5 結(jié)論

粘土礦物組合反映了物源區(qū)氣候冷、暖周期性變化，記錄了沉積區(qū)域古環(huán)境演化的重要信息，為古環(huán)境再造提供了有力證據(jù)，然而，粘土微粒要經(jīng)過一個(gè)長距離才能從土壤到達(dá)海洋并沉積下來，又由于粘土礦物成分、結(jié)構(gòu)和成因的復(fù)雜性及多變化特點(diǎn)，在恢復(fù)古氣候時(shí)出現(xiàn)了不確定性和多解性，因此，在利用粘土礦物研究古氣候古環(huán)境時(shí)應(yīng)綜合考慮多方面因素，隨著科技的不斷發(fā)展，相信在以后粘土礦物會(huì)越來越受到重視。

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