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柴达木盆地西部SG-1钻孔石膏形态和结晶水同位素记录的环境信息
2017-10-10

  石膏是一种析出较早、在地层中能够长期稳定存在的盐类矿物。柴达木盆地西部SG-1钻孔(孔深为938.5m,古地磁年代为2.77Ma-0.1Ma)中,石膏作为第二大盐类矿物,其沉积连续、时间跨度大、保存状况良好,是进行干旱气候条件下湖泊沉积中石膏形态学和地球化学研究的理想材料。

  中国科学院青藏高原研究所李皎博士和李明慧副研究员及其合作者高密度地挑选了钻孔中的石膏,详细地研究了石膏矿物学和结晶水的稳定同位素特征及其环境意义,研究发现:SG-1钻孔中的石膏形态有扁平状、柱状、透镜状、双晶、玫瑰状、碎屑状晶体等,同种形态的石膏可以出现在不同的沉积环境中,同一种环境下也出现了形态不同的石膏。石膏形态变化的主要影响因素是湖水盐度、盐类离子种类和含量变化,如K、Na、Mg、Sr等,这些离子对石膏晶面生长具有选择性抑制作用。

  石膏结晶水氧同位素最低值为-6.18‰,最高值为17.78‰,氢同位素最低值为-72.77‰,最高值为49.73‰,δD-δ18O呈线性关系,斜率为5.39,与大气降水线明显不同,说明石膏是在蒸发作用下从溶液中直接析出的,形成环境比现代气候湿润,且析出后未受后期大气降水的影响。虽然部分石膏经历了早期成岩作用,但依然保留了原生湖水或孔隙水的环境信息。氢氧同位素的变化显示,~2.2Ma以来研究区气候总体呈寒旱化趋势,其中1.2Ma寒冷加剧,1.0-0.9Ma温度最低,0.6Ma开始进入极端干旱环境。

  上述研究得到973项目(2013CB956401),中科院青藏专项(XDB03020400)和国家自然科学基金面上项目(41271100, 41321061,41402156)的支持。文章链接如下:

  https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2017.06.006

  https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.12.102

图1 柴达木盆地西部SG-1的位置

图2 不同环境下、不同形态的石膏分布及石膏Sr等离子含量

图3 SG-1钻孔石膏结晶水的氢氧同位素线

图4 SG-1钻孔石膏结晶水氢氧同位素曲线与其他指标的对比

表1 不同形态石膏的晶胞参数和元素比值

 
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