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六盘山地区下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及气候环境-地球科

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  第27卷第11期 地球科学进展 Vol.27No.11 2012年11月 ADVANCESINEARTHSCIENCE Nov.,2012 张文防,戴霜,刘海娇,等.六盘山地域下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及天气情况[J].地球科学进展,2012,27(11):12361244.[Zhang Wenfang,DaiShuang,LiuHaijiao,etal.ThegeochemistryoftheEarlyCretaceousredandgreenmudstones,Liupanshangroup,Liupanshanareaand itsimplicationsontheclimate[J].AdvancesinEarthScience,2012,27(11):12361244.] 六盘山地域下白垩统红色绿色泥岩地球 化学特征及天气情况  张文防,戴霜 ,刘海娇,陈世强,张永全,张莉莉,张瑞,汪禄波 (兰州大学西部情况教育部重点尝试室&西部情况与天气变化研究院,甘肃兰州730000) 摘要:白垩纪是距今比来的“温室地球”期间,研究其天气演变对认识现今天气情况款式构成及 演变具有主要意义。通过对六盘山地域下白垩统六盘山群李洼峡组中段红色、绿色泥岩的元素地 球化学特征研究,发觉2种泥岩中大部门元素变异趋向类似;化学风化指数(CIA)相当(红色泥岩 平均为66.3%,绿色泥岩平均为65.5%),反映中—低化学风化强度;ACNK图解显示源岩单一。 操纵CaCO质量百分含量,(CaO+NaO+KO)/AlO,TFeO/Mn,Ti/Sr,Rb/Sr,Sr/Ba比值等目标分 3 2 2 2 3 析显示泥岩颜色差别与天气布景相关,红色泥岩构成时天气较为不变,表示为相对潮湿且氧化的环 境,而绿色泥岩构成时天气波动较大,表示为相对干旱且还原的情况。 环节词:泥岩颜色;元素地球化学;风化感化;天气情况;六盘山群 中图分类号:P595文献标记码:A文章编号:10018166(2012)11123609 款式构成与演变具有主要意义。 1引言 六盘山地域发育持续的早白垩世河湖相堆积 白垩纪是地质汗青中极其特殊的期间,其时地 物,是研究白垩纪天气变化的优良载体。近几年,我 球南北两极无冰笼盖,海平面比现代高 60m以 们连系前人研究材料,在六盘山地域操纵孢粉、磁化 [1,2] [3,4] 率和色度等目标,对下白垩统六盘山群堆积物中记 上 ,全球平均气温比现代高10℃ ,具有显著 [5,6] 录的情况变化消息进行了研究,发觉早白垩世六盘 的温室效应 ,是距今比来的温室地球期间。目 前,跟着全球变暖趋向加强,天气将来的变化趋向越 山地域天气总体上干热,但也具有阶段性的波动,磁 来越遭到关心,因此,研究白垩纪天气情况演变对认 化率和色度目标变化都显示天气以125MaBP为 [7,8] 识全球将来天气变化趋向具有主要意义。半个多世 界,此前相对湿热而此后相对温湿 。细致的孢 纪以来,跟着对大洋钻探和海相露头堆积物研究的 粉阐发发觉,即便在相对温湿阶段,也具有次一级的 不竭深切,堆集了大量的白垩纪情况变化的消息;虽 天气波动,表示为 112MaBP当前天气比前期更 [9] 然陆地堆积物具有定年坚苦及不持续等问题,但越 干 ;同时认为磁化率和色度变化可能反映了源区 来越多的研究者也起头重视陆地堆积物记实的白垩 岩石在分歧天气情况前提下风化感化强弱的变化。 纪天气情况变化消息,对全面认识白垩纪天气情况 因为缺乏地球化学等方面的材料,源岩风化感化与  收稿日期:20111025;修回日期:20120525. 基金项目:国度天然科学基金项目“陇中盆地白垩系磁性地层年代与古地磁数据”(编号:40972025)和“我国内陆干旱区山系—盆地 情况系统的多标准构成演化”(编号:41021091)赞助. 作者简介:张文防(1983),男,甘肃荷泽人,硕士研究生,次要处置中生代风化感化和天气变化研究.Email:nic_langdi@163.com 通信作者:戴霜(1967),男,甘肃陇南人,传授,次要处置中生代机关与情况变化方面研究.Email:daisher@lzu.edu.cn 第11期张文防等:六盘山地域下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及天气情况 1237 天气变化的关系尚不明白。六盘山群出格是泥岩野 六盘山群李洼峡组中段(剖面厚度 170.4~197.8m 外宏观颜色变化较着,次要为红色和绿色色调,磁化 之间),此中下部(170.4~183.6m)为绿色泥岩间 率和色度在2种颜色的泥岩中波动较着。本文选择 夹红色泥岩、泥灰岩,上部(183.6~197.8m)为红 六盘山群李洼峡组中段红色和绿色泥岩,通过丈量 色泥岩间夹绿色泥岩、泥灰岩(图1b),从上到下共 岩石主量元素、微量元素及相关目标阐发,切磋了2 13个小层,细致地层层序为: 197.3~197.9m,褐 ① 种泥岩堆积时的风化强度和天气布景,为进一步开 红色粉砂质泥岩夹灰白色泥灰岩; 196.4~197.3 ② 展湖相堆积物记实的天气情况演变供给自创。 m,灰绿—浅蓝灰色泥岩夹灰白色泥灰岩; 192.8 ③ ~196.4m,褐色泥岩夹灰白色泥灰岩; 189.9~ ④ 2材料及方式 192.8m,浅灰绿色钙质泥岩夹灰白色泥灰岩; ⑤ 六盘山盆地位于我国中部,是中重生代断陷盆 183.6~189.9m,褐红色钙质粉砂质泥岩夹灰白色 地,基底由中元古界海原群变质岩系及古生界碎屑 灰岩; 180.8m~183.6m,浅黄绿色钙质泥岩夹灰 ⑥ 岩—碳酸盐岩系和海西期花岗岩构成,盆地发育2 白色泥灰岩; 180.7~180.8m,褐红色粉砂质泥 ⑦ 套堆积盖层,下部为上三叠统—下白垩统山麓—河 岩; 179.5~180.7m,浅绿色钙质粉砂质泥岩夹灰 ⑧ 湖相堆积,上部为古近纪—新近纪河湖相堆积。其 白色泥灰岩; 179.3~179.5m,褐红色泥岩; ⑨ ⑩ 中下白垩统六盘山群为一套巨厚的陆相红色—正色 176.1~179.3m,灰黄绿色钙质泥岩夹灰白色泥灰 岩系,自下而上分为三桥组、僧人铺组、李洼峡组、马 岩; 175.2~176.1m,褐红色泥岩; 171.1~ 瑏瑡 瑏瑢 东山组和乃家河组,在盆地西北部宁夏固原市西吉 175.2m,灰绿色泥岩夹灰白色泥灰岩; 170.4~ 瑏瑣 县火石寨一带出露最好(图1a)。除三桥组为冲积 171.1m,棕褐色泥岩。 扇相、僧人铺组为河道相堆积外,李洼峡—乃家河组 野外按10cm间隔采集新颖岩石,共采集样品 为湖相堆积。地层总体呈褐红色、灰绿色,从下向上 168个,此中红色泥岩 107个,绿色泥岩61个。元 由红色层(三桥组和僧人铺组)、第一正色层(红、绿 素丈量在兰州大学西部情况教育部重点尝试室完 岩石相间,李洼峡组)、绿色层(马东山组)和第二杂 成。起首在室内用蒸馏水对样品进行清洗,在40℃ 色层(乃家河组)4个特征颜色层构成。现有材料显 烘箱中烘干后,用磨样机(磨样仓用碳硅合金制成, [10] 示白垩纪六盘山盆地位于31°N摆布 、处于亚热 概况镀有碳化钨,不会对样品形成污染)磨成粉末 带干—半干湿天气过渡区[11] [12~14] ( 。古生物材料 和 200目以下),压片后在荷兰菲利谱公司 Magix [15] 磁性地层研究 显示该套地层构成于早白垩世 PW2403型X射线荧光光谱仪进行元素丈量。所测 (130~103MaBP)。 得的常量元素(用质量百分含量暗示)和微量元素 -6 本次研究样品采自六盘山盆地北部火石寨剖面 (用×10 暗示),通过测试标样,阐发成果相对误差 图1(a)六盘山盆地北部地质图;(b)李洼峡组中段地层岩石特征 Fig.1(a)GeologicmapofthenorthernportionofLiupanshanBasin;(b)Thelithostratigraphicfeature ofthemiddlesegmentofLiwaxiaFormation,LiupanshanGroup 1238 地球科学进展第27卷 约为1%,精度误差除NaO<5%以外,其他元素均 为了查明Ca元从来源,用气量法丈量了样品 2 <2%,满足本次研究需要。 的碳酸钙(CaCO)含量,并用 CaCO 质量百分含量 3 3 与元素丈量获得的 CaO质量百分含量,(SiO+ 3成果与会商 2 AlO+TFeO+MnO+NaO+KO+PO)质量百分含量 2 3 2 2 2 2 5 3.1泥岩的元素地球化学特征 进行了相关阐发。成果表白,泥岩样品中CaO质量 与全球页岩元素平均含量[16,17]对比发觉(图 百分含量与CaCO有优良的线),李洼峡组中部红色泥岩与绿色泥岩元素配分除 相关系数为0.87,申明泥岩样品中大部门CaO来历 Cu,Sr外,其他元素变化趋向根基分歧;泥岩相对富 于可溶的碳酸盐岩,少部门来自长石等其他不溶矿 集Mg,Ca,Na,K,Rb,Th,U,相对贫Mn,而Si,Al,Fe 物。而除去CaO以外的主量元素总量与CaCO含量 3 (全铁),Ti,Ba与全球页岩元素平均含量根基相当。 呈负相关,相关系数为0.78(图3b),这种负相关表白 同时,红色泥岩比绿色泥岩富集P而贫Mg,Ca,Cu, 碳酸盐岩是在堆积过程而非成岩过程中生成 Sr,V。 的[18,19]。考虑到用气量法获得的碳酸钙含量是通过 CO含量换算而来,因而碳酸钙含量中可能还包罗一 2 部门镁的碳酸盐,而在绿色泥岩中,MgO含量比红色 泥岩中含量高(平均达2.13倍),申明绿色泥岩中含 有较多的Mg碳酸盐。经X射线衍射阐发,发觉该段 泥岩中含有必然量的白云石,且绿色泥岩中的含量 [20] (3%~32%)比红色泥岩(0~3%)含量高 。 为了进一步判断样品中白云石的来历,别离对 红色泥岩与绿色泥岩中CaO质量百分含量与MgO 质量百分含量进行了相关性阐发。由图4可知,绿 色泥岩中CaO质量百分含量与MgO质量百分含量 呈正相关,相关系数为R=0.82,表白在绿色泥岩中 白云石应为堆积物中Mg离子置换了方解石中的Ca 图2六盘山群李洼峡组中段泥岩元素含量配分图 离子所致,暗示绿色泥岩中方解石和白云石均为湖 Fig.2Theelementsdistributionofthemiddlesegment 泊自生构成的。而在红色泥岩中,两者呈负相关,相 ofLiwaxiaformation,Liupanshangroup 关系数为R=-0.21,可能不具有这种置换关系。 图3(a)样品中CaCO 质量百分含量和CaO质量百分含量的相关性阐发;(b)样品中CaCO 质量百分含量和 3 3 ( SiO+AlO+TFeO+MnO+NaO+KO+PO)质量百分含量的相关性阐发 2 2 3 2 2 2 2 5 Fig.3(a)TherelativeanalysisofCaCO(wt%)withCaO(wt%)ofthesamples;(b)Therelativeanalysisof 3 CaCO(wt%)with(SiO+AlO+TFeO+MnO+NaO+KO+PO)(wt%)ofthesamples 3 2 2 3 2 2 2 2 5 第11期张文防等:六盘山地域下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及天气情况 1239 [22] 方式 对CaO含量进行了校正),获得了六盘山群 李洼峡组中段泥岩的化学风化指数,变化范畴为 50% ~65%(图5a),此中红色泥岩为 51.3% ~ 62.6%,平均为 58.9%;绿色泥岩为 51.9% ~ 63.3%,平均为58.2%。X射线] 泥岩中含有大量的粘土矿物 ,因为粘土矿物在成 岩过程中易受钾交接感化影响[23~25],这会影响化学 风化指数的计较,因此需要剔除钾交接的影响。在 [26] ACNK三角图 上,平行 ACN边的线中 T′,T′)为岩石的抱负(预测)风化趋向线] 成岩阶段钾交接感化影响) ,而本次研究的2 种泥岩的风化指数趋向线 KO端元,申明该段泥岩在成岩过程中有钾交接作 2 用。从K极点出发穿过实测数据点与预测风化趋 势线订交点的值,就代表样品实在的CIA值(钾交 图4两种泥岩样品中CaO质量百分含量与MgO [26~28] 代感化前) 。图5a,b上别离标出了绿色和红 质量百分含量相关性阐发 色泥岩样品的钾交接感化前(更正后)CIA值的范 Fig.4TherelativeanalysisofCaO(wt%)with [29] 围。进一步操纵Panahi等 提出的成岩阶段带入 MgO(wt%)ofthesamples 钾的计较方式,采用抱负形态下m值为0.1,计较获 上述岩石元素含量和泥岩中白云石等矿物变化 得了六盘山群李洼峡组中段泥岩更正后(钾交接 特征申明,红色泥岩和绿色泥岩的堆积情况虽然都 前)的CIA值,成果表白更正后的CIA值有所升高 属湖泊情况,但二者堆积情况可能有所差别,这种差 (图5b),此中红色泥岩为57.7%~70.5%,平均为 异可能表此刻物源供应(与风化感化相关)和天气 66.3%,波动较小;绿色泥岩为58.4%~71.3%,平 情况方面。 均为65.5%,波动较大。更正前后红色泥岩和绿色 3.2泥岩源区风化程度 泥岩的CIA值相当,申明源区风化感化程度相当, [21] 均属中—低化学风化程度。从图4还能够看出,实 按照Nesbitt等 提出的判别化学风化程度的  测的泥岩风化感化趋向线T,T偏离抱负风化趋向 CIA指数计较方式(CIA=[AlO/(AlO+CaO + 1 2 2 3 2 3 KO+NaO)]×100,式中:氧化物含量均为分子摩尔 线,但均未达到AK连线,表白源区岩石(斜长石) 2 2 [26]  尚未完全分化,处于晚期脱Ca和Na阶段 。 数,此中CaO 为硅酸盐矿物中的摩尔含量,不包罗 按照前人研究,实测化学风化趋向线中 碳酸盐和磷酸盐中的CaO含量。本文按照Lennan 图5六盘山群李洼峡组中部泥岩的ACNK风化趋向三角图 Fig.5ACNKdiagramforanalyzedsamplesoftheMiddlesegmentofLiwaxiaFormation,LiupanshanGroup  A.AlO;CN.(CaO +NaO);K.KO;Ka.高岭石;Chl.绿泥石;Gi.三水铝石;Pl.斜长石;K .钾长石;Sm.蒙脱石;Ill.伊利石 2 3 2 2 SP 1240 地球科学进展第27卷 T,T)与PlK 连线的交点的成分代表源岩中斜长 行了研究,如发觉分歧价态的Mn离子与Fe离子使 1 2 SP [30] 堆积物呈现出分歧的颜色[33,37],却较少操纵相关地 石和钾长石比例 ,本文获得的化学风化趋向线 T,T与PlK 连线的交点所确定的源岩中斜长石 球化学目标来切磋分歧颜色堆积岩构成时的天气环 1 2 SP 和钾长石比例几乎不异,均为4∶1,申明红色泥岩和 境。本文拔取了对天气变化比力敏感的CaCO 质 3 绿色泥岩的源区岩石类型根基分歧,次要为含斜长 量百分含量及(CaO+NaO+KO)/AlO,TFeO/Mn, 2 2 2 3 石的岩石。野外察看表白,六盘山群不整合笼盖在 Ti/Sr,Rb/Sr,Sr/Ba比值(图6)来切磋六盘群李洼 火石寨海西期花岗岩体上,鄙人部三桥组和僧人铺 峡组中段红色和绿色泥岩构成时的天气布景。 组中含有大量的花岗岩和石英岩(元古宇海原群) 如前所述,白垩纪六盘山盆地堆积时位于31°N [31] [10] [11] 砾石 。李洼峡组至乃家河组均为细碎屑岩和碳 摆布 ,处于亚热带干—半干湿天气过渡区 ,且 酸盐岩堆积,虽然已无法间接察看到源区岩石的残 在地质长标准内,磁化率与色度均显示六盘山群李洼 [7,8] 留,但从六盘山盆地在三叠纪以来不断处于断陷下 峡组为相对温湿的天气情况 。现今六盘山地域位 沉这一现实来看,在盆地北部采样剖面火石寨一带 于36°N附近,属北方温带天气区,土壤类型在六盘山 也未见到古生界地层残留,猜测六盘山群上部湖相 北段为灰漠土,在南段为黑垆土,六盘山群李洼峡组 堆积阶段源区岩石没有发生大的改变,均为海西期 泥岩颜色与现今六盘山地域土壤颜色显著分歧,红色 花岗岩和元古宇海原群变质岩。 泥岩的颜色与现今我国西南地域的红壤颜色类似,说 别的,剖面上红色泥岩与绿色泥岩接触界线明 明六盘山群堆积时和现今的天气布景分歧。 显,内部颜色鲜艳而平均,此中在红色泥岩中未见还 从图6看出,各类参数值的变化与岩性变化有 原色斑,绿色泥岩中未见红色氧化晕斑,表白泥岩的 关,研究剖面上部次要为红色泥岩,各类参数值变化 颜色并不是表生阶段风化感化的产品,而是同堆积 幅度小;而下部次要为泥岩和灰岩等,岩性变化大, 期—成岩晚期阶段的原生承继色。连系前述源区原 情况代用目标值的变化幅度也大,申明上部泥岩相 岩、岩石元素地球化学特征大体类似,风化感化强度 对下部泥岩在构成时天气波动较小。 虽总体较为分歧,但略有差别(红色泥岩该指数波 在封锁湖盆中,CaCO 含量能很好地反映天气 3 动较小,绿色泥岩波动较大)等特征,揣度2种泥岩 变化。干旱天气前提下,湖水蒸发大于降雨补给,水 在颜色方面的差别可能次要受天气变化影响。 体体积削减,CaCO在达到其消融度时发生沉淀;反 3 3.3泥岩构成时的天气情况 之,天气潮湿,湖水补给大于蒸发,水体体积增大, [38] 颜色作为泥岩最直观的宏观特征之一,能够作 CaCO堆积削减,以至遏制或发生重溶 。别的, 3 为反映过去天气变化的目标。近年来,一些研究 天气干旱时,物源区惰性组分难以搬运到湖泊,而活 者[32~37]对堆积岩颜色的致色机制及其天气意义进 性组分仍能以离子、胶体形态迁徙至湖泊,导致 图6六盘山群李洼峡组中段泥岩的情况代用目标 Fig.6SomeenvironmentalproxiesofthemiddlesegmentofLiwaxiaFormation,LiupanshanGroup 第11期张文防等:六盘山地域下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及天气情况 1241 (KO+NaO+CaO)/AlO 数值增大;反之,若降 值能够用作盐度标记,值越大反映的古盐度越 2 2 2 3 [41] 水添加,蒸发感化削弱,地表径流发育,大量的惰性 高 。一般环境下,Sr含量低指示潮湿的天气背 组分以碎屑形态被冲刷迁徙到湖泊,导致惰性组分 景,反之指示干旱的天气布景。Sr/Ba比值大于 1 相对含量增大,(KO+NaO+CaO)/AlO数值则 [42] 2 2 2 3 为咸水介质,比值小于1为淡水介质 。别的,Rb 减小。所以凡是环境下(KO+NaO+CaO)/AlO 和Sr都是分离元素,Rb次要分离在地表岩石和沉 2 2 2 3 比值的变化能够暗示堆积物中活性组分与惰性组分 积物的含 K矿物中,Sr次要分离在含 Ca矿物中。 之间的关系,也能够用来反映天气的干湿变 [43] 在风化过程中Rb相对不变,而Sr易发生淋失 。 化[39,40]。在图 6c上部,红色泥岩 CaCO 值为 在干旱天气前提下Sr更多残留在母岩中,同时因为 3 2.99%~12.87%之间,平均7.97%;绿色泥岩的 干旱期间水量削减,水体中的Sr此时倾向于进入沉 CaCO值为2.51%~30.92%之间,平均14.17%,是 积,更使得堆积物中Sr含量添加,Rb/Sr比值降低, 3 红色泥岩的2倍。图6c下部,红色泥岩的CaCO值 所以当天气干旱时堆积物中Rb/Sr值相对较低。当 3 为5.24% ~12.78%之间,平均 8.21%,绿色泥岩 降水较多、天气潮湿、风化强烈时,部门Sr元素迁徙 CaCO值为0.42%~34.21%之间,平均 16.61%, 至水体,因为此时溶剂丰硕Sr并不大量堆积,因而 3 也是红色泥岩的2倍。能够看出,非论是上部仍是 在潮湿天气前提下,堆积物中的Rb/Sr比值相对较 下部,绿色泥岩中的碳酸盐平均含量(CaCO 质量 [44] [45] 3 高 。而Ti的勾当性比Rb还低 ,因而Ti/Sr比 百分含量)均为红色泥岩的2倍摆布。如前所述, 值变化表示出与 Rb/Sr比值类似的趋向。在图6h 研究段为湖相堆积且堆积物中碳酸盐为堆积过程产 上部,红色泥岩的Sr/Ba比值为0.21~0.63,平均值 生,表白绿色泥岩相对于红色泥岩堆积时天气较为 为0.36,绿色泥岩的Sr/Ba比值为0.22~1.42,平 干旱,湖水蒸发大于降水补给,水体体积减小, 均为0.66;鄙人部,红色泥岩数值为0.13~0.94,平 CaCO达到饱和发生沉淀,发生较多碳酸盐。图6d 均为0.37,绿色泥岩数值为0.15~3.14,大多大于 3 上部,红色泥岩的(KO+NaO+CaO)/AlO 比值介 1,平均值为0.77。能够看出,非论是上部仍是下 2 2 2 3 于0.49~1.04之间,平均为0.75,而绿色泥岩为 部,绿色泥岩的该比值平均值均大于红色泥岩且波 0.46~1.63之间,平均为0.90;鄙人部,红色泥岩的 动范畴较大,表白绿色泥岩堆积时湖水较咸,古盐度 (KO+NaO+CaO)/AlO 比值为0.67~1.07,平均 较高;而红色泥岩的Sr/Ba比值全体上小于绿色泥 2 2 2 3 为0.78,而绿色泥岩的比值为0.48~2.43,平均为 岩且比拟绿色泥岩波动较小,表白红色泥岩堆积时 1.08。申明无论是以红色泥岩为主的上部仍是岩性 古盐度较绿色泥岩小,同时也申明红色泥岩堆积时 变化较大的下部,绿色泥岩的(CaO+NaO+KO)/ 的天气比力潮湿,降水量多且较不变,相反,绿色泥 2 2 AlO 比值平均值均较红色泥岩大,表白绿色泥岩 岩堆积时天气较干旱且有较大的波动。在图6f上 2 3 堆积时物源区惰性组分(AlO)相对于活性组分 部,红色泥岩 Ti/Sr比值为 12.81~46.58,平均 2 3 (CaO+NaO+KO)难以搬运到湖泊,降水较少,蒸 25.61,绿色泥岩 Ti/Sr比值为6.93~39.58,平均 2 2 发感化较强,天气较为干旱。相反,红色泥岩堆积时 19.9;鄙人部,红色泥岩该值为9.14~66.04,平均 降水较多,蒸发感化弱,天气较为潮湿。别的,红色 25.12;绿色泥岩为3.31~58.21,平均17.11。换句 泥岩(CaO+NaO+KO)/AlO 比值波动较小,而绿 话说,非论在上部仍是下部,红色泥岩Ti/Sr比值平 2 2 2 3 色泥岩该比值波动较大,申明绿色泥岩堆积时天气 均值均大于绿色泥岩,且红色泥岩该比值波动较小, 干湿变化波动较大。 绿色泥岩则波动较大。申明红色泥岩相对绿色泥岩 上述阐发表白红色泥岩的碳酸盐含量与(CaO 为在相对潮湿的情况中堆积且天气波动较小。图 +NaO+KO)/AlO 比值均较小且波动不大,而 6g上部,红色泥岩的Rb/Sr值为0.44~1.24,平均 2 2 2 3 绿色泥岩均较大且波动大,反映红色泥岩构成于较 0.89;绿色泥岩Rb/Sr值为0.13~1.56,平均0.71。 为潮湿且波动较小的天气情况,而绿色泥岩构成于 鄙人部,红色泥岩的该比值为0.39~1.08,平均 较为干旱且波动较大的天气情况。 0.85;绿色泥岩Rb/Sr值为0.11~1.39,平均0.59。 在封锁湖盆中,元素比值 Sr/Ba等对古盐度的 同样地,红色泥岩Rb/Sr比值平均值均大于绿色泥 变化很是敏感。当水不竭咸化,矿化度逐步增高时, 岩,且红色泥岩该比值波动较小,绿色泥岩则波动较 起首Ba以BaSO形式析出,而 Sr则要到湖水浓缩 大。申明红色泥岩相对绿色泥岩为在相对潮湿的环 4 到必然程度时才发生SrSO沉淀析出。因而,Sr/Ba 境中堆积且天气波动较小。 4 1242 地球科学进展第27卷 上述阐发表白,红色泥岩Sr/Ba比值较小且波 还原情况。 动不大,Rb/Sr比值和Ti/Sr比值较大,且波动较小, 绿色泥岩则反之。表白红色泥岩构成时天气较为湿 称谢:唐玉虎、朱强、黄永波、刘俊伟、孔立、赵杰、 润且波动小,绿色泥岩则构成于一种较为干旱且波 刘学参与了野外采样和室内测试,在此一并称谢。 动较大的天气情况。 参考文献(References): Fe和Mn是变价元素,Fe/Mn比值很好地反映 [46] [1]HaqBU,HardenbolJ,VailPR.Chronologyoffluctuatingsea 了堆积物—水界面氧化还原前提 。在还原前提 下,堆积物中Mn的活性往往大于 Fe。凡是认为 levelssincetheTriassic[J].Science,1987,235:11561167. [2]StollHM,SchragDP.Evidenceforglacialcontrolofrapidsea Fe/Mn比值高,代表湖泊堆积物—水界面的有氧条 levelchangesintheearlyCretaceous[J].Science,1996,272: 件相对较好,氧化还原电位偏正,表示为一种氧化环 17711774. 境;相反,Fe/Mn比值低,代表堆积物—水界面氧化 [3]GertaK.Cretaceousclimate,volcanism,impacts,andbiotic [47] effects[J].CretaceousResearch,2008,29:754771. 还原电位偏负,表示为一种还原情况 。图6e上 部,红 色 泥 岩 的 TFeO/Mn值 为 54.64% ~ [4]GradsteinFM,OggJG,SmithAG.AGeologicTimeScale2004 206.28%,平均 151.11%,绿色泥岩值为33.69% [M].Cambridge:CambridgeUniversityPress,2004:355358. [5]CrowleyTJ,KimKY.Comparisonoflongtermgreenhousepro ~234.99%,平均118.30%;鄙人部,红色泥岩的比 jectionswiththegeologicrecord[J].GeophysicalResearchLetters, 值为93.11%~189.98%,平均163.83%,绿色泥岩 1995,22:933936. 的比值为43.16%~242.66%,平均 126.31%。也 [6]HermanAB,SpicerRA.Palaeobotanicalevidenceforawarm 就是说,非论是研究段上部仍是下部,红色泥岩的 CretaceousArcticOcean[J].Nature,1996,380:330333. TFeO/Mn比值平均值均大于绿色泥岩,这申明红色 [7]DaiShuang,HuangYongbo,ZhaoJie,etal.Theclimatechange during128.11119.05Marecordedbythesusceptibilityofthe 泥岩构成于相对氧化情况,绿色泥岩构成于相对还 sedimentsofLiupanshanGroup[J].EarthScienceFrontiers,2010, 原情况。这也被铁的氧化物(染色矿物)在红色泥 17(3):242248.[戴霜,黄永波,赵杰,等.六盘山群堆积物磁 岩中次要为赤铁矿而在绿色泥岩中次要为磁铁矿和 化率记实的早白垩世天气变化[J].地学前缘,2010,17(3): [15] 242248.] 磁赤铁矿 所证明。 综上所述,红色泥岩构成于相对潮湿的氧化环 [8]KongLi,DaiShuang,LiuXue,etal.Climatechangesduring 128.10115.30MarecordedbycolorsofsedimentsintheLiupan 境,而绿色泥岩构成于相对干旱的还原情况。红色 shanBasinalongHuoshizhaisection[J].JournalofLanzhouUni 泥岩的构成情况雷同于我国秦岭以南的天气情况, versity(NaturalSciences),2010,46(5):4449.[孔立,戴霜, 进一步印证了白垩纪六盘山地域天气为亚热带干— 刘学,等.六盘山群火石寨剖面堆积物色度记实的 128.10 [11] 半干湿天气的认识 。绿色泥岩的构成可能与当 115.30天气变化[J].兰州大学学报:天然科学版,2010,46 时的天气波动相关,即由相对温湿的天气情况改变 (5):4449.] [ 为相对干旱的情况,这与绿色泥岩大多与泥灰岩、灰 9]ZhangMingzhen,DaiShuang,ZhangYongquan,etal.EarlyCre taceousPalynologicalassemblageanditsenvironmentalsignifi 岩相间呈现的现实根基分歧。 canceinthesedimentsofLiupanshanGroup(SikouziSection), 4结语 LiupanshanRegion,centralChina[J].AridLandGeography, 2012,35(1):99108.[张明震,戴霜,张永全,等.六盘山地域 六盘山群李洼峡组中段红色泥岩和绿色泥岩元 寺口儿剖面早白垩世晚期的孢粉组合及其情况意义[J].干旱 素地球化学特征根基分歧,二者化学风化程度总体 区地舆,2012,35(1):99108.] [10]SunZhiming,YangZhenyu,YangTianshui,etal.NewEarly 相当,均处于化学风化中初级阶段,原岩均未完全风 CretaceouspalaeoseomagneticresultsfromtheHaiyuanareaand 化。但绿色泥岩相对红色泥岩化学风化指数波动较 itstectonicimplications[J].ChineseJournalofGeophysics, 2种泥岩在成岩过程中均发生了较着的钾 大;同时, 2001,44(5):678686.[孙知明,杨振宇,杨天水,等.海原地 交接感化,源区源岩矿物中斜长石与钾长石比例为 区早白垩世古地磁成果及其机关意义[J].地球物理学报, 4∶1,源岩较为单一,可能以海西期花岗岩为主。 2001,44(5):678686.] 泥岩颜色的差别(红、绿)与堆积时的天气情况 [11]YinHongfu.ThePalaeobiogeographyofChina[M].Beijing:Chi naUniversityofGeosciencesPress,1988:250267.[殷鸿福.中 相关,天气代用目标分析阐发显示,红色泥岩堆积时 国古生物地舆学[M].武汉:中国地质大学出书社,1988: 天气相对潮湿且波动较小,处于氧化情况;而绿色泥 250267.] 岩构成时天气相对干旱且波动较大、水体较咸,处于 [12]QiHua.TheOstracodsoflowerLiupanshanGroup,Guyuan, 第11期张文防等:六盘山地域下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及天气情况 1243 Ningxia[C] TheCollectionoftheThesesofPaleontology, [25]FedoCM,YoungGM.PotassicandSodicmetasomatisminthe ∥ 1987,18:74147.[齐骅.宁夏固原六盘山群下部的介形类化 SouthernprovinceoftheCanadianShield:EvidencefromthePal [C] 地层古生物论文集.1987,18:74147.] eoproterozoicSerpentFormation,HuronianSupergroup,Canada ∥ [13]LiJianguo,DuBaoan.PalynoflorasfromtheLiupanshanGroup [J].PrecambrianResearch,1997,84:1736. 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