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1、第21卷第2期世界地质Vol.21No.22002年6月WORLDGEOLOGYJun.2002古盐度复原法综述112游海涛,程日辉,刘昌岭(1.吉林大学地球科学学院,吉林长春130026;2.青岛海洋地质研究所,山东青岛266000)摘要:古盐度的复原是恢复古环境、认识环境变化过程与机理的一种重要方法。其中包括适用于半咸水环境的沉积磷酸盐法,目前应用广泛的同位素法(主要是氧同位素法和碳同位素法)。微量元素法也是一种重要的古盐度复原法,其依据采样环境不同可分为硼元素法(适用于粘土性矿物)和Sr/Ca法(常用于对湖泊沉积物进行分析)等。由于古环境是一个开放体系
2、,因此不可避免地要受到外界环境的干扰,为了使古盐度复原更加接近实际,上述方法应该综合使用。关键词:古盐度;复原;微量元素;硼中图分类号:P716.4文献标识码:A文章编号:10045589(2002)02011107[1]盐度是指介质中所有可溶盐的质量分数,是区别海相和陆相环境的主要标志之一。古盐度是指保存于古沉积物之中的盐度。目前较常用的恢复古盐度的方法包括:应用古生物、岩矿和古地理资料定性描述水体盐度;应用常量同位素和微量元素地球化学方法定量划分水体盐度;应用孔隙流体或液相包裹体直接测量盐度;应用沉积磷酸盐和粘土矿物资料定量计算古盐度等。古盐度的确定不仅
3、可以区别海相和陆相环境,而且对判断湖泊水体类型和了解生油岩系的发育情况也大有帮助。1主要的古盐度复原法1.1沉积磷酸盐法[2]沉积磷酸盐法是Nelson于1967年提出的。他发现现代或古代的沉积物中,都含有少量磷酸盐。海相沉积物中主要是磷灰石Ca10(PO4)5(CO3)(F,OH)2,非海相土壤中主要为磷铝石ALPO4·2H2O和红磷铁矿FePO4·2H2O及羟磷灰石Ca10(PO4)5(CO3)(F,OH)2。这3些含磷矿物可按下列顺序萃取:用浓度为500mol/m的NH4F提取磷铝石,用浓度为50033[2]mol/m的NaOH提取红磷铁矿,用浓度为5
4、00mol/m的H2SO4提取羟磷灰石。Nelson对Rappahannock河口三角港、Flower,York河和Chesapeake湾,Caniaco海槽、百慕大陆架(BermudaPlateorm)Murray湖及南卡罗林纳大陆坡的现代沉积物进行分析发现,磷酸钙/(磷酸铁+磷酸钙)-“磷酸钙比值”与盐度呈线性关系(图1)。其回归方程为:Fcap=0.09±0.026S。式中Fcap为磷酸钙比值,S为盐度。该法对区别半咸水环境很有效。在宾夕法尼亚州西部的宾夕法尼亚系页岩、俄亥俄州北部的泥盆系页岩及俄亥俄州西部的石炭系页岩中应用这一方法,结果与古生态法的结
5、论一致。收稿日期:20010903基金项目:原长春科技大学创新基金项目资助(2000003)作者简介:游海涛(1975),女,山西省祁县人,硕士生,主要从事海洋地质研究.112世界地质2002年[3]但是,Muller在德国应用这一方法分析现代、更新世和第三纪、二叠纪、石炭纪等时代[4]不同盆地的粘土岩时,发现大多数结果与地质资料不符。Muller认为其原因是:(1)大量的粘土是碎屑成因的;(2)CaPO4在成岩阶段相对富集,而磷酸铁在有H2S存在的还原环境中,常转变为FeS2,除此之外,含磷重矿物、含磷酸钙的生物化石对分析结果也有干扰。1.2同位素法目前广
6、泛用来鉴别古地理环境同位素法的同位素主要是稳定同位素中的氧、碳、硫等同位素。氧有三种稳定同位素1617181213323334(O、O、O),碳有两种(C、C),硫有四种(S、S、S、35S)。由于同位素分馏作用,即同位素交换效应、动力效应和其它物理—化学效应等因素,导致不同环境下形成的地质体的稳定同位素组成不同,这是之所以能利用稳定同位素恢复18161312古环境及成岩成矿过程的基本原理。通常采用O/O、C/3432[4]C、S/S的比值来表示元素的稳定同位素组分。氧同位素是运用最多的一个,这是由于含氧物质分布极图1现代沉积物中磷酸钙比值为普遍。运用该方法
7、曾经绘制过荷兰一个上新世河口的变化与水的盐度的关系[4][5]图(图2)。Fig.1Therelationofcalcium碳同位素有时用于研究古盐度。由于大气中二氧化碳的phosphateratioandwa-含量低,所以淡水中溶解的二氧化碳量大多来自土壤和腐植ter'salinityinpresent土,这些二氧化碳源的13C大多已耗尽,从而导致了湖泊和河sedimentarydeposit13流中的低δC值,因此淡水碳酸盐沉积物大多在-5‰～15‰/mL范围内。相反海相灰岩在-5‰～+5‰/mL范围内,因为海洋生物贝壳所含的碳酸盐即反映了海水值(图3)
8、。12由于浮游植物喜欢摄取较轻的同位素(C),而且大
