陆相咸化湖泊沉积中锶_钡比值及其地质意义.pdf

中国矿业大学学报990 112 中国矿业大学学报 JO U RNA L O F CH I NA U NI VERSI T Y O F M I NI NG T ECH NO LO G Y 1999年 第1期 第2 8 卷 Vo l . 2 8 No . 1 1999 陆相咸化湖泊沉积中锶/ 钡比值及其地质意义 彭立才 韩德馨中国矿业大学资源开发工程系 北京 10 0 0 8 3 濮人龙 高 嵩青海石油管理局 敦煌 7 36 2 0 0 摘要 陆相咸化湖泊水体与同矿化度的海水相比，大部分具有较高的ρ SO 42 - . 陆相咸 化湖泊沉积物同海洋沉积物中的w Sr / w Ba 比值相似. w Sr / w Ba 比值在沉积物中没有 碳酸岩盐存在时，可以作为古盐度标志，但作为海陆相沉积区分标志是不全面的，它 不能区分海洋和陆相咸化湖泊沉积物. 关键词 陆相咸化湖泊，锶/ 钡比值，海相沉积，陆相沉积 中图分类号 P 59 w Sr / w Ba Va l u e o f Co n t i n e n t a l Br a c k i s h La k e D e p o s i t a n d It s G e o l o g i c a l Si g n i f i c a n c e Pe n g Li c a i H a n D e x i n D e p a r t m e n t o f Re s o u r c e a n d Ex p l o i t a t i o n En g i n e e r i n g , CU M T , Be i j i n g 10 0 0 8 3 Pu Re n l o n g G a o So n g Q i n g h a i Pe t r o l e u m A d m i n i s t r i t i o n Bu r e a u , D u n h u a n g 7 36 2 0 0 A b s t r a c t Be i n g c o m p a r e d w i t h t h e s e a w a t e r o f t h e s a m e m i n e r a l i z a t i o n i n t e n s i t y , m o s t o f c o n t i n e n t a l b r a c k i s h w a t e r s s h o w h i g h v a l u e s o f w SO 2 - 4 . W h i l e w Sr / w Ba v a l u e s o f b o t h c o n t i n e n t a l b r a c k i s h l a k e d e p o s i t a n d m a r i n e d e p o s i t a r e v e r y a l i k e . w Sr / w Ba v a l u e c a n b e u s e d a s a c r i t e r i o n o f p a l a e o s a l i n i t y w i t h o u t c a r b o n a t e i n t h e d e p o s i t . Bu t w h e n i t i s u s e d a s t h e c r i t e r i o n o f d i s c r i m i n a t i n g c o n t i n e n t a l d e p o s i t f r o m t h e m a r i n e o n e , i t i s n o t c o r r e c t . K e y w o r d s c o n t i n e n t a l b r a c k i s h l a k e , w Sr / w Ba v a l u e , m a r i n e d e p o s i t , c o n t i n e n t a l d e p o s i t 锶和钡一样是地壳中分布较广的微量元素. 由于各自地球化学性质的差异，有人用 w Sr / w Ba 比值来作为古盐度标志. 他们认为锶比钡迁移能力强，在淡水湖泊，水介 质酸性比较强，矿化度很低，硫酸根离子含量少，锶、钡均以重碳酸盐的形式保留在 湖水中，当湖水不断咸化，矿化度逐渐增高时，钡首先以硫酸钡形式沉淀出来，而锶 只有当湖水或海水浓缩到一定程度后才能产生硫酸锶的沉淀，因此可以利用w Sr / w Ba 比值来确定古盐度［1］. 前苏联有人指出淡水沉积物的w Sr / w Ba 比值通常小于 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 1/ 990 112 . h t m （第 1／4 页）2 0 10 -3-2 3 15 56 41 中国矿业大学学报990 112 1，而海相沉积物则大于1［1］. 我国有教科书认为w Sr / w Ba 比值有随盐度增高而增 大的明显趋势. 在粘土或泥岩中该比值大于1者为海洋沉积，小于1者为大陆沉积［2 ］. 但 是，研究资料表明，该比值大于1简单归结为海洋沉积的说法并不全面，研究陆相咸化 湖泊（包括盐湖）就可以清楚地看到这一点. 本文中陆相咸化湖泊的划分是指不曾有海 水入侵并按1958 年威尼斯国际会议水体盐度分类系统及传统分类标准其盐度大于0 . 1 的湖泊［2 ］. 1 我国西部及内蒙地区现代咸化湖泊SO 2 - 4质量浓度 一般淡水湖泊的SO 2 - 4离子确实低于海水，钡离子不易形成Ba SO4沉淀，所以此类 湖泊泥质沉积物的w Sr / w Ba 比值低于海水泥质沉积物. 但陆相咸化湖泊同样可以有很 高的硫酸根离子质量浓度. 本文汇总了前人关于我国西部及内蒙古地区陆相咸化湖泊 （包括盐湖）硫酸根离子质量浓度和矿化度资料，并绘制成图1［3，4］. 图1 我国西部及内蒙古地区咸化湖水与海水ρ SO 42 - 比较 Fi g . 1 Co m p a r i s o n o f ρ SO 42 - o f c o n t i n e n t a l b r a c k i s h w a t e r w i t h t h a t o f s e a w a t e r ▲ 咸化湖泊；● 海水； 与正常海水值相当的相对硫酸根质量浓度 从统计的40 个咸化湖泊（包括盐湖）来看，仅有10 个与海水按同矿化度相比时其 ρ SO 2 - 4 低于海水，其余30 个均高于海水. 可见，陆相咸化湖泊水同样具有较高的硫酸 根离子与钡离子结合形成Ba SO 4沉淀. 致其粘土或泥岩具有高的w Sr / w Ba 比值. 2 青海、西藏、内蒙部分陆相咸化湖泊沉积物的锶/ 钡比值 柴达木盆地边缘蚀源区岩石中w Sr 明显低于地壳克拉克值，而w Ba 明显高于地壳 克拉克值. 祁连山褶皱带平均w Sr 为0 . 0 11，平均w Ba 为0 . 0 6 9 8 ，地壳克拉克值中 w Sr 和w Ba 分别为0 . 0 4和0 . 0 39，造成沉积盆地沉积物w Sr / w Ba 比值较低［2 ］. 但 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 1/ 990 112 . h t m （第 2 ／4 页）2 0 10 -3-2 3 15 56 41 中国矿业大学学报990 112 不少粘土或泥岩沉积的w Sr / w Ba 比值仍大于1（表1），其沉积为典型的陆相咸化湖 泊沉积. 对于青海、西藏、内蒙的部分地区晚第四纪和现代咸化湖泊沉积物样品进行了 分析测试（表2 ，图2 ）. 表1 柴达木盆地第三系部分组段的w Sr / w Ba 比值 T a b l e 1 w Sr / w Ba v a l u e s o f s o m e T e r t i a r y g r o u p s a n d s e c t i o n s i n Ch a i d a m Ba s i n 地 层 w Sr / w Ba 平均值（样品数） 西 部东 部 狮子沟组1. 2 5（2 ）1. 10 （7 ） 上干柴沟组下段1. 30 （2 7 ） 下干柴沟组下段1. 0 4（4） 表2 扎布耶等盐湖泥质沉积物w Sr , w Ba 及w Sr / w Ba 比值 T a b l e 2 w Sr , w Ba c o n t e n t a n d w Sr / w Ba v a l u e s o f c l a y i n Za b u y e a n d s o m e o t h e r s a l i n e l a k e s 地 点 岩 性 w Sr / 10 -6 样品数w Ba / 10-6 样品数w Sr / w Ba 样品数 淤泥6 7 6 . 8 （9）2 2 1. 1（9）3. 1（9） 碳质粘土594. 1（3）2 11. 0 （3）2 . 8 （3） 扎布耶黄色碳酸盐粘土36 2 . 1（1）42 0 . 6 （1）0 . 9（1） 灰黄色碳酸盐粘土18 7 . 4（1）50 2 . 9 10 . 4 1 巴音宝力格淤泥7 18 . 8 （1）396 . 6 （1）1. 8 （1） 黑叶诺耳淤泥8 41. 0 （3）2 2 9. 8 （3）3. 7 （3） 大柴旦粘土或泥岩1 6 0 3. 4（6 ） 451. 4（6 ）3. 6 （6 ） 图2 我国陆相咸化湖w Sr 和w Ba 关系图 Fi g . 2 Co r r e l a t i o n c h a r t o f w S r a n d w Ba o f c o n t i n e n t a l b r a c k i s h w a t e r l a k e d e p o s i t s f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 1/ 990 112 . h t m （第 3／4 页）2 0 10 -3-2 3 15 56 41 中国矿业大学学报990 112 从表2 和图2 可以看出，大部分的陆相咸化湖泊的粘土或泥质沉积物的w Sr / w Ba 比值大于1，2 4个样品仅4个样品的w Sr / w Ba 比值小于1 . 从分析的数据还可以看出， 含盐粘土或淤泥的锶含量较高，w Sr / w Ba 比值较大，这可能与粘土或淤泥沉积时卤 水的盐度有关. 另外，还有一个很有意义的现象，即扎布耶盐湖的14个样品中12 个样品 的w Sr / w Ba 比值均较高，而两块碳酸盐粘土的w Sr / w Ba 比值却小于1. 可见，样品中 碳酸盐的存在，会影响w Sr / w Ba 比值，而不能真正反映该沉积环境的w Sr / w Ba 比 值，也就不能正确地反映古盐度. 有些作者的研究表明，锶与钙密切相关［5］；冯洪真 等的研究资料表明，锶与钙之间存在着一定的正相关关系，并认为锶若不是以硫酸盐 的状态存在，而是置换钙进入方解石或文石中［6 ］那么用w Sr / w Ba 比值推测古盐度 的相对变化便没有意义. 人们对墨西哥湾沉积物的微量元素资料分析也表明，w Sr , w Ba 与w Ca 之间存在着密切的关系. 在w Ca CO 3 超过15的2 2 个样品中，w Sr 平均为 6 1310 -6；而w Ca CO 3 小于15的45个样品中，w Sr 平均值仅为14510 -6. 这一点在动 物贝壳中有类似的趋势，这里反映了w Sr 与w Ca CO 3 成正比. 相反，w Ba （自4410 - 6到8 6 510-6不等）却与w Ca 之间成反比关系［1］. 因此，w Sr / w Ba 比值受沉积物中 碳酸盐含量的控制，而不能真正反映古盐度，我们的样品测试也证实了这一点. 3 结 论 w Sr / w Ba 比值在一定程度上反映古盐度的高低，但有碳酸岩盐存在时反映不了 真正的古盐度，必须结合其他指标综合分析. w Sr / w Ba 比值区分不了陆相咸化湖泊沉积同海洋沉积，陆相咸化湖泊沉积同样 具有较高的w Sr / w Ba 比值，它作为海、陆相区分标志是不全面的. 作者简介 彭立才，男，196 7 年生，助理工程师，工学硕士 作者单位彭立才 韩德馨中国矿业大学资源开发工程系 北京 10 0 0 8 3 濮人龙 高 嵩青海石油管理局 敦煌 7 36 2 0 0 参考文献 1 孙镇城，杨藩，张枝焕等. 中国新生代咸化湖泊沉积环境与油气生成. 北京石油工 业出版社，1997 . 133～137 2 同济大学地质系. 海、陆相地层辨认标志. 北京科学出版社，198 0 . 17 1～17 5 3 郑绵平，向 军. 青藏高原盐湖. 北京科学技术出版社，198 9. 41～43 4 郑喜玉，张明刚，董继和等. 内蒙古盐湖. 北京科学出版社，1992 . 12 1～2 0 5 5 阴家润. 化石壳体同位素成分用于古盐度分析. 地球科学中国地质大学学报， 198 9，13（5）553～56 0 6 冯洪真，俞剑华，方一亭等. 五峰期上扬子海古盐度分析. 地层学杂志，1993，17 （3）17 9～18 5 收稿日期 1998 -0 5-2 9 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 1/ 990 112 . h t m （第 4／4 页）2 0 10 -3-2 3 15 56 41