柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖地球化學(xué)特征及古環(huán)境

任栩瑩,李鳳杰,張鵬飛

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

近年來,隨著泥巖的痕量元素含量及其比值在古沉積環(huán)境和古氣候變化中的應(yīng)用,沉積巖中元素的地球化學(xué)特征已成為分析古環(huán)境行之有效的方法［1-3］。痕量元素含量及其比值,如Li、B、Sr、V和Sr/Ba的比值可以用于海相和陸相環(huán)境的分析［4-5］,Li、B、Sr等元素和Sr/Ba比值法是古鹽度的良好反映［5-6］;V、Ni、Ba、Zn、Co等元素和Sr/Ba、Sr/Cu等含量比值是用來探討湖泊古氣候變化的良好指標(biāo)［7-9］。稀土元素具備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易受到各類地質(zhì)作用影響的優(yōu)勢,因而被地質(zhì)學(xué)家廣泛地應(yīng)用于討論盆地沉積物的物源、古環(huán)境、古氣候以及判別物源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境等［10-12］。

位于青藏高原東北緣的柴達(dá)木盆地,自中生代以來發(fā)育了廣泛的湖相沉積,忠實(shí)記載了青藏高原的隆升連同其引起的一系列環(huán)境氣候變化過程,此地?zé)o論是用于研究青藏高原還是其周緣古環(huán)境和古氣候演化歷程,都極為理想［13-15］。地質(zhì)學(xué)家利用古生物化石［16］、沉積物中氯離子含量［14］、硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度［17］、碳和氧同位素組成［18-19］等恢復(fù)柴達(dá)木盆地新生代的古環(huán)境和古氣候。盡管一些地質(zhì)學(xué)者利用元素地球化學(xué)分析的方法對柴達(dá)木盆地西北緣的新近系上干柴溝組進(jìn)行了沉積環(huán)境的分析［6,20］,然而缺少對其他層位(如古近系下干柴溝組)古環(huán)境和古氣候等方面的研究。位于柴達(dá)木盆地西北緣(簡稱柴西北緣)的鄂博梁構(gòu)造帶,由于受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積環(huán)境的影響,形成了一系列從南至北線性排列的大型背斜構(gòu)造,發(fā)育了巨厚的侏羅系烴源巖及古近系-新近系儲蓋組合［21-22］。目前已有許多學(xué)者對柴達(dá)木盆地進(jìn)行了大量的研究,在柴達(dá)木盆地的物源、構(gòu)造演化、儲層特征等方面取得了一定的研究成果［23-26］,但是缺乏對該區(qū)古近系、新近系的古環(huán)境和古氣候特征的研究。為了更好地揭示鄂博梁地區(qū)古近紀(jì)的環(huán)境和氣候特征,本文利用柴達(dá)木盆地西北緣鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ-2井下干柴溝組泥巖樣品,分析其痕量元素和稀土元素特征,進(jìn)而判斷柴西北地區(qū)下干柴溝組古沉積環(huán)境和古氣候的演化特征。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴西北緣鄂博梁構(gòu)造帶屬于柴北緣走滑沖斷系內(nèi)部的次級走滑構(gòu)造［27］,呈北西-南東向展布,進(jìn)一步可分為3個(gè)次級單元,分別為Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號。該構(gòu)造帶南側(cè)毗鄰東坪構(gòu)造和堿山構(gòu)造帶,北側(cè)以昆特依凹陷、伊北凹陷和葫蘆山構(gòu)造為界(圖1)。柴達(dá)木盆地是在印支運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的元古界變質(zhì)結(jié)晶基底和古生界褶皺變形基底上發(fā)育起來的中生代—新生代陸相沉積盆地［28-29］,受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響,在柴北緣地區(qū)形成構(gòu)造圈閉［30］。

圖1 柴達(dá)木盆地北緣構(gòu)造帶分布及研究位置圖Fig.1 Tectonic units in the north margin of Qaidam Basin and location of the study area(據(jù)李俊武等［26］)

鄂博梁地區(qū)中生代和新生代地層廣泛發(fā)育,中生代地層主要發(fā)育侏羅系和白堊系,新生代古近系—新近系發(fā)育齊全,自下而上依次為路樂河組(E1+2、53.5～43.8 Ma B.P.)、下干柴溝組(下段：E31、43.8～40.5 Ma B.P.,上段：E32、40.5～35.5 Ma B.P.)、上干柴溝組(N1,35.5～22.0 Ma B.P.)、下油砂山組(N21,22.0～14.9 Ma B.P.)、上油砂山組(N22,14.9～8.2 Ma B.P.)和獅子溝組(N23,8.2～2.5 Ma B.P.)［31-35］。路樂河組和下干柴溝組為湖盆擴(kuò)張期的沉積,上干柴溝組湖泊擴(kuò)張到最大,隨后的下油砂山組至獅子溝組為湖盆的萎縮、消亡期的沉積［21,36］。鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井位于靠近阿爾金山前的Ⅰ號構(gòu)造區(qū)(圖1),下干柴溝組主要由灰白色礫巖、砂巖和磚紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。其中下干柴溝組下段早期主要為扇三角洲平原亞相沉積,下干柴溝組下段晚期進(jìn)入扇三角洲前緣亞相沉積,主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩和分流間灣微相(圖2)。

圖2 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

2 樣品采集與測試方法

本次研究樣品取自鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井的下干柴溝組泥巖和粉砂質(zhì)泥巖,共選取20件新鮮樣品。樣品分析前,先烘干并在坩堝中研磨至200目以下。研磨的粉末放入封閉溶樣器中,加入HF、HNO3,在190℃溫度下反應(yīng)48 h,取出冷卻后蒸干;加入HCl再次封閉溶樣2 h,溶液用于樣品的測試。本文樣品的痕量元素和稀土元素使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS進(jìn)行測試,所有實(shí)驗(yàn)步驟均由四川省冶金地質(zhì)巖礦測試中心完成,檢測依據(jù) DZG20-01,檢測溫度23 ℃,相對濕度為 40.0%～58.0%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差不超過2.0%,屬于實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)。

3 測試結(jié)果及特征

3.1 痕量元素特征

經(jīng)過測試分析得到的下干柴溝組20件泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品痕量元素結(jié)果見表1,其中包括了部分痕量元素的特征比值。樣品痕量元素經(jīng)上陸殼標(biāo)準(zhǔn)化［37］處理后的蛛網(wǎng)圖見圖3。

圖3 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組痕量元素UCC標(biāo)準(zhǔn)化圖解Fig.3 UCC standardization diagram of trace elements of Xiaganchaigou Formation in Well EⅠ2,Eboliang area

由圖3可以直觀看出,鄂Ⅰ2井下干柴溝組20件泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品所顯示出的痕量元素特征趨勢大體相同。其中Sr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wSr)為(326～87)×10-6,平均為181.8×10-6;V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wV)為(86.5～32.4)×10-6,平均為54.8×10-6;Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wNi)為(42.7～4.8)×10-6,平均為16.6×10-6;Rb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wRb)為(194～53)×10-6,平均為100.2×10-6：這4種痕量元素含量均低于上陸殼平均豐度,在上陸殼標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上呈現(xiàn)出虧損的特征。

Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wCr)為(94.8～40.2)×10-6,平均為66.9×10-6;Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wCu)為(51.2～24.7)×10-6,平均為32.5×10-6;Ba的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wBa)為(1170～420)×10-6,平均為602.6×10-6;Cs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wCs)為(2.4～14.2)×10-6,平均為6.5×10-6;Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wZr)為(417～106)×10-6,平均為226.4×10-6;Hf的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wHf)為(17.6～3.7)×10-6,平均為7.7×10-6：這幾種痕量元素則相對于上陸殼來說較為富集,其中Cr和Zr的含量變化范圍較大,這一點(diǎn)在蛛網(wǎng)圖上有較為直觀的展現(xiàn)。

3.2 稀土元素特征

下干柴溝組20件泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品的稀土元素分析結(jié)果及部分特征值見表2。樣品∑REE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wREE)為(109.49～181.14)×10-6,平均為157.19×10-6;大陸上陸殼和北美頁巖的wREE均值分別為146.4×10-6和173.2×10-6：樣品的均值介于大陸上地殼和北美頁巖之間。樣品wLREE/wHREE值為5.27～9.94,均值為7.29,從結(jié)果上來看,研究區(qū)樣品的輕稀土元素相對于重稀土元素來說比較富集。(wLa)N/(wYb)N為5.30～11.68,均值為7.94,反映研究區(qū)樣品輕稀土元素和重稀土元素的分異程度較大。δEu為0.35～0.82,均值為0.54,明顯的Eu負(fù)異常。δCe為0.82～0.99,均值為0.95,呈輕微Ce負(fù)異常。

鄂博梁地區(qū)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖樣品的稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化［38］處理后的配分模式見圖4。從圖中可以看出所有樣品的稀土元素配分模式均呈現(xiàn)左高右低的向右傾斜特征,輕稀土元素向右傾斜的斜率較大、曲線較陡,重稀土元素的傾斜程度則較為平緩。整體來看,輕稀土元素相較于重稀土元素而言較為富集;輕稀土中Eu元素中度虧損,Eu負(fù)異常,在圖上表現(xiàn)出明顯的低谷;Ce相較于La和Pr略低,呈現(xiàn)輕微的負(fù)Ce異常。

圖4 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組稀土元素球粒隕石配分模式圖Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns for Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

4 討 論

4.1 數(shù)據(jù)可靠性分析

后期成巖作用可以導(dǎo)致巖石的Ce異常,從而使得δCe與δEu呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性,以及δCe與wREE成正相關(guān)、δCe與(wDy)N/(wSm)N成負(fù)相關(guān)［39］。因此,在進(jìn)行古沉積環(huán)境的恢復(fù)時(shí),不能直接利用泥巖樣品的地球化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行古環(huán)境的分析,應(yīng)當(dāng)首先計(jì)算出樣品δCe-δEu、δCe-(wDy)N/(wSm)N、δCe-wREE的相關(guān)性,以此為依據(jù)來判斷采集的泥巖樣品是否受到成巖作用影響［40-41］。

根據(jù)散點(diǎn)投圖和計(jì)算,鄂博梁地區(qū)20個(gè)泥巖樣品的δCe-δEu、δCe-(wDy)N/(wSm)N、δCe-wREE的相關(guān)性指數(shù)R2分析結(jié)果(圖5)分別為：0.281、0.162、0.029,均遠(yuǎn)小于1,說明趨勢線擬合程度較差,因此可判定樣品數(shù)據(jù)幾乎沒有受到后期成巖作用的影響。

圖5 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組δCe-δEu、δCe-DyN/SmN、δCe-∑REE圖解Fig.5 δCe-δEu,δCe-DyN/SmN,δCe-∑REE diagrams of Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

為了進(jìn)一步排除陸源碎屑對痕量元素的影響,常用PAAS的wREE值來作為判斷標(biāo)準(zhǔn),若樣品wREE值高于184.8×10-6［38］,說明沉積物中的痕量元素主要來自陸源碎屑;若wREE低于該值,說明它受陸相物質(zhì)的影響較?。?2-43］。20個(gè)樣品的wREE值全部小于184.8×10-6(表2),表明樣品中的痕量元素是自生的,利用其地球化學(xué)指標(biāo)來恢復(fù)古環(huán)境是可靠的。

4.2 源區(qū)性質(zhì)及構(gòu)造環(huán)境判別

鎂鐵質(zhì)基性巖中常富集Sc、Cr、Co等過渡族痕量元素,而長英質(zhì)巖石中則容易富集La、Zr、Th等高場強(qiáng)元素,因此,通過這些元素的比值能夠反映不同的源巖性質(zhì),前人據(jù)此提出的(wCo/wTh)-(wLa/wSc)判別圖解［44］和(wLa/wTh)-wHf判別圖解［45］可以用來判斷源區(qū)性質(zhì)。

將鄂博梁地區(qū)20個(gè)泥巖樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行投點(diǎn),在(wLa/wTh)-wHf圖解中(圖6-A)大多數(shù)樣品都落在長英質(zhì)物源區(qū),并且位于上地殼平均成分附近,有部分古老沉積物混入。在(wCo/wTh)-(wLa/wSc)圖解(圖6-B)上,研究區(qū)樣品的wCo/wTh值相對較低且比較穩(wěn)定,處在0.61～1.50之間,平均值為1.10;樣品的wLa/wSc值相對較高,穩(wěn)定在1.60～5.58之間,平均值為3.21,反映源巖以長英質(zhì)火山巖為主。

圖6 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組痕量元素及稀土元素參數(shù)圖解Fig.6 Illustration of race element and rare earth element parameters of Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

另外,稀土元素的特征也能很好地反映盆地的沉積物源［41,46］。研究區(qū)泥巖樣品稀土元素配分模式(圖4)與上地殼相似,且樣品配分模式較為一致,輕稀土富集、重稀土虧損,且存在明顯的Eu負(fù)異常和輕微的Ce負(fù)異常,同樣說明沉積物來源于上地殼。也可以通過wREE-(wLa/wYb)圖解來判別沉積物源區(qū)特征［47］。根據(jù)wLa/wYb值與稀土總量(wREE)關(guān)系圖發(fā)現(xiàn),大部分樣品的數(shù)據(jù)落在沉積巖和花崗巖的交匯區(qū)(圖6-C),少部分落在玄武巖區(qū)域邊緣。

綜合(wCo/wTh)-(wLa/wSc)、(wLa/wTh)-wHf、(wLa/wYb)-wREE判別圖解及稀土元素配分模式的分析,認(rèn)為鄂博梁下干柴溝組沉積物來源于上地殼的長英質(zhì)物質(zhì)。李俊武等［26］認(rèn)為古近紀(jì)鄂博梁Ⅰ、Ⅱ號構(gòu)造帶物源主要來自阿爾金山東部,其碎屑組分為高石英和巖屑的組合,巖屑類型主要以變質(zhì)巖、碳酸鹽巖和沉積巖碎屑為主,母巖類型為基性火山巖、變質(zhì)巖和酸性巖漿巖。

根據(jù)wLa-wTh-wSc、wTh-wCo-(wZr/10)和wTh-wSc-(wZr/10)源區(qū)構(gòu)造背景判別圖解［48］對研究區(qū)20個(gè)泥巖樣品進(jìn)行投點(diǎn)。在wLa-wTh-wSc判別圖(圖6-D)上,樣品點(diǎn)主要落在大陸島弧和大陸邊緣源區(qū);在wTh-wCo-(wZr/10)判別圖(圖6-E)和wTh-wSc-(wZr/10)判別圖(圖6-F)上,樣品點(diǎn)大部分落在大陸島弧區(qū),少部分落在活動(dòng)和被動(dòng)大陸邊緣及其附近：綜合來看,源區(qū)構(gòu)造背景應(yīng)為大陸島弧與大陸邊緣。

4.3 古氧化-還原條件

痕量元素在不同的氧化-還原環(huán)境中有不同的賦存形式,陸相沉積盆地可選用wU/wTh、wV/wCr、wNi/wCo值法來判斷氧化-還原條件［22,49］。V元素在貧氧或缺氧的條件下易被還原進(jìn)而發(fā)生化學(xué)沉淀,Cr在還原條件下容易與腐殖酸等有機(jī)物或Fe(OH)3、Mn(OH)2等無機(jī)物結(jié)合從而發(fā)生沉淀［50］;但是由于兩種元素的還原反應(yīng)存在一條明顯的界線［51］,所以wV/wCr能夠作為判別氧化-還原環(huán)境的有效指標(biāo)［52］。在還原條件下,Co和Ni會在沉積物中發(fā)生富集,并存在明顯的含量關(guān)系［53］,因此wNi/wCo值也可用來判別氧化-還原環(huán)境。還原環(huán)境中,wNi/wCo>7,wV/wCr>4.25;貧氧環(huán)境中,wNi/wCo為5～7,wV/wCr為2～4.25;富氧環(huán)境中,wNi/wCo<5,wV/wCr<2［7-8］。據(jù)分析結(jié)果(表1,圖7),柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖及粉砂質(zhì)泥巖樣品的wNi/wCo值為0.4～4.61,均值為1.52,最大值小于5;wV/wCr值為0.61～0.98,平均值為0.82,最大值小于2：根據(jù)上述判別參數(shù),判斷其為氧化環(huán)境。

圖7 鄂博梁地區(qū)鄂Ⅰ2井下干柴溝組氧化-還原環(huán)境、古鹽度、古氣候判別圖和同期氯離子濃度［14］對比曲線Fig.7 Discrimination diagram of redox environmental,paleosalinity and paleoclimatic indicators and comparison curves of chloride ion content in the Xiaganchaigou Formation in Well EI2,Eboliang area

氧化環(huán)境中,泥巖等沉積物中的U元素具有較高的溶解度,導(dǎo)致U元素虧損;而在還原環(huán)境下,U元素更傾向于在沉積物中富集;而Th元素一般不隨氧化-還原環(huán)境的改變而發(fā)生含量上的變化［54］,因此wU/wTh值也是用來判斷沉積水體氧化-還原狀態(tài)的一項(xiàng)重要參數(shù)。在缺氧的還原環(huán)境中,wU/wTh>1.25;在氧化條件下,wU/wTh值一般小于0.75［55-56］。樣品wU/wTh值為0.17～0.37,平均值為0.25,所有樣品wU/wTh值都小于0.75,故判斷為氧化環(huán)境。

此外,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化下的Ce異常也可以用來指示古氧化-還原環(huán)境,并且通常只在富氧條件下才會出現(xiàn)Ce負(fù)異常［57-58］。樣品稀土元素δCe值(表2)和球粒隕石配分模式圖(圖4)都呈現(xiàn)出Ce的輕微負(fù)異常,表明是氧化環(huán)境。

綜合以上4種地球化學(xué)指標(biāo),一致指示下干柴溝組的古環(huán)境為氧化環(huán)境,推測由于該時(shí)期湖盆處于擴(kuò)張階段,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了地層中含氧量的增多,從而使沉積環(huán)境氧化性增強(qiáng)［6,21］。

4.4 古鹽度

wSr/wBa值是判定沉積水體古鹽度的重要參數(shù)之一［59］。Sr和Ba元素具有相似的化學(xué)性質(zhì),但由于Sr元素的溶解度更大、遷移能力更強(qiáng),所以Ba2+的沉淀離子濃度要比Sr2+更小,當(dāng)水體的鹽度增加時(shí),Ba2+離子會以硫酸鹽的形式優(yōu)先沉淀,如果水體鹽度繼續(xù)增加,達(dá)到了Sr2+的沉淀濃度,此時(shí)發(fā)生SrSO4沉淀［60］,故wSr/wBa值可以用來判斷水體鹽度：wSr/wBa>1時(shí),指示咸水環(huán)境;0.6≤wSr/wBa≤1.0時(shí),為半咸水環(huán)境;wSr/wBa<0.6時(shí),指示淡水環(huán)境［22,61］。根據(jù)痕量元素分析統(tǒng)計(jì)(表1,圖7),鄂博梁地區(qū)樣品的wSr/wBa值為0.11～0.57,平均值為0.32,所有樣品的wSr/wBa值均小于0.6,表明其為陸相淡水環(huán)境的產(chǎn)物。

除此之外,wTh/wU值也可用于沉積水體古鹽度的判斷。泥巖中的黏土礦物是U、Th和K等放射性元素的主要吸附載體,被吸附的Th元素能夠較好地保存在泥巖沉積物中,U元素則相對較易被氧化而發(fā)生淋失,在不同的水體鹽度下Th和U存在一定的含量關(guān)系。通常在咸水環(huán)境下,泥巖中的U元素相對富集,因而wTh/wU值小于2;而在淡水環(huán)境下,泥巖中的U元素因遭受淋濾或氧化而降低,wTh/wU值常大于2［62］。樣品wTh/wU值為2.73～5.94,全部大于2,亦指示淡水環(huán)境。

上述兩種水體古鹽度判別指標(biāo)所反映的水體環(huán)境一致,都指示淡水沉積環(huán)境。鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖樣品的wSr/wBa值整體上具有自下而上先變高、再降低的特點(diǎn),對應(yīng)的古鹽度具有先增加、后降低的特征,與wTh/wU值所反映的古鹽度一致。該變化特征與賈艷艷等［14］根據(jù)泥巖中氯離子含量反映的柴達(dá)木盆地西段下干柴溝組的古鹽度變化趨勢整體上較為一致,由此可以斷定,柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組的沉積水體屬于淡水。古鹽度與古氣候之間具有良好的正相關(guān)性,沉積水體古鹽度主要由古氣候決定,溫暖濕潤的氣候使得大氣降水增多,從而增加湖水注入量,導(dǎo)致湖泊鹽度降低;反之,干旱的氣候會使湖水鹽度增高［6,14］。

4.5 古氣候

泥巖中痕量元素的組合特征受到古氣候變化的影響,有效記錄了古氣候演化的相關(guān)信息,因此痕量元素的特征比值是恢復(fù)古氣候的有效手段,目前常用wSr、wSr/wCu、wRb/wSr等地球化學(xué)參數(shù)作為判定指標(biāo)［1,63-64］。

Sr元素在干旱的氣候條件下通常富集在沉積物中,導(dǎo)致Sr的含量升高,反之Sr含量相對較低;wSr/wCu值對氣候變化的反應(yīng)也比較靈敏,在溫暖潮濕的氣候條件下1≤wSr/wCu≤10,而氣候干旱時(shí)wSr/wCu>10［65］。分析結(jié)果表明(表1),20件泥巖及粉砂質(zhì)泥巖樣品的wSr/wCu值為1.71～10.75,平均值為5.86;有17個(gè)樣品的wSr/wCu值小于10,指示溫濕的氣候;EⅠ2-15、EⅠ2-11、EⅠ2-04這3個(gè)樣品的wSr/wCu值稍大于10,相對來說氣候略干旱。

除此之外,也可用wRb/wSr值來判斷古氣候條件。在大氣降水充沛的氣候條件下,部分Sr元素易從母巖中淋失,巖石中Sr含量下降,使得wRb/wSr值升高;而干燥氣候條件下母巖中Sr含量不易改變,wRb/wSr值相對較低。因此,wRb/wSr高值對應(yīng)潮濕氣候,wRb/wSr低值則反映干旱氣候［63］。wRb/wSr曲線分別與wSr、wSr/wCu曲線大致成鏡像對稱,與wSr/wBa曲線所反映的古鹽度特征有良好的呼應(yīng)(圖7),表明濕潤的氣候條件對應(yīng)較低的水體鹽度,干旱的氣候條件對應(yīng)較高的水體鹽度。根據(jù)以上地球化學(xué)指標(biāo)判斷,下干柴溝組整體上處于較為濕潤的氣候環(huán)境。下干柴溝組沉積期氯離子濃度整體較低［14］,降水充足,氣候濕潤,與當(dāng)時(shí)湖盆下沉、水體擴(kuò)張的古地理演化過程相一致［21］。

安芷生［66］、李吉均等［67］認(rèn)為導(dǎo)致柴達(dá)木盆地干旱的決定性因素是青藏高原的隆升阻擋了印度洋輸送來的暖濕氣流。孢粉是記錄氣候環(huán)境的良好載體,通過對孢粉的研究發(fā)現(xiàn)柴達(dá)木盆地晚始新世海拔較低,在2 km以下［68-69］。葛肖虹等［70］通過柴達(dá)木盆地與青藏高原隆升的耦合研究,認(rèn)為青藏高原的初次隆升發(fā)生在23～11.7 Ma B.P.的中新世早—中期,因此下干柴溝組沉積期來自印度洋的暖濕氣流尚未受到青藏高原隆升的影響。李磊等［71］在上干柴溝組發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的湖相碎屑巖風(fēng)暴沉積記錄,進(jìn)一步證明在此時(shí)期之前青藏高原隆升范圍有限,空氣中攜帶的自古印度洋而來的暖濕水汽可以到達(dá)柴達(dá)木盆地,此時(shí)柴達(dá)木盆地處在相對濕潤的氣候環(huán)境下。

5 結(jié) 論

a.柴西北緣鄂博梁地區(qū)下干柴溝組泥巖及粉砂質(zhì)泥巖樣品的wNi/wCo值為0.4～4.61,wV/wCr值為0.61～0.98,根據(jù)富氧環(huán)境中wNi/wCo<5、wV/wCr<2的氧化-還原指標(biāo)判定研究區(qū)為氧化環(huán)境;樣品wU/wTh值為0.17～0.37,由于氧化條件下wU/wTh值小于0.75,故屬于氧化環(huán)境;Ce的輕微負(fù)異常也表明了樣品所處的氧化環(huán)境。因此,上述氧化-還原指標(biāo)一致指示了下干柴溝組古環(huán)境為氧化條件。

b.樣品wSr/wBa值為0.11～0.57,比值全部小于0.6,根據(jù)wSr/wBa<0.6指示淡水環(huán)境的古鹽度指標(biāo),可以判定下干柴溝組處在淡水的古環(huán)境中,樣品wU/wTh值為2.73～5.94,全數(shù)大于2,也符合淡水環(huán)境下wU/wTh值大于2的判斷依據(jù)。上述古鹽度指標(biāo)一致指示研究區(qū)下干柴溝組為淡水沉積環(huán)境。

c.樣品wSr/wCu值為1.71～10.75,根據(jù)1