晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释.pdf

doi 10．7522/j． issn．1000- 0240． 2015． 0010 Zhang Chengqi，Li Yu，Zhou Xuehua，et al． A sedimentological interpretation of the inverse correlation between saline mineral and detritals mineral in the Late Quaternary lake sediments［ J］ ． Journal of Glaciology and Geocryology， 2015， 37 1 95 －108． ［张成琦，李育，周雪花，等． 晚第四 纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释［ J］． 冰川冻土， 2015， 37 1 95 －108．］ 晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物 反相关关系的沉积学解释 收稿日期 2014- 08- 17;修订日期 2014- 12- 27 基金项目国家自然科学基金项目 41371009 ;兰州大学 “中央高校基本科研业务费专项资金” 项目 LZUJBK- 2013- 127 资助 作者简介张成琦 1990 － ，男， 2012 年毕业于兰州大学，现为兰州大学在读博士研究生，主要从事古湖泊演化与古气候研究． E- mailzhangchq08 lzu． edu． cn * 通讯作者李育，E- mailliyu lzu． edu． cn． 张成琦， 李育 * ， 周雪花， 王岳 兰州大学 资源环境学院/干旱区水循环与水资源研究中心，甘肃 兰州 730000 摘要湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一，充分认识湖泊沉积物中各类矿 物组合类型、 沉积过程， 对正确解释矿物学指标有重要意义． 我国晚第四纪湖泊沉积记录中， 盐类矿物 与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系，影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用． 从地球科学的角 度正确理解这种关系，可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据． 选择甘肃民 勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置 5 个全新世剖面，在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积 动力机制的基础上，研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系． 结果表明猪 野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂;水动力 作用主导了湖相沉积层 200 μm 以下沉积物的沉积，风力作用对 20 ～70 μm 粉砂组分沉积也有所贡献． 同时，猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运，湖相沉积层位 200 μm 以下的粉砂 和极细砂是碳酸盐的主要富集区． 综上所述，干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相 关，盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上． 关键词湖泊沉积物;盐类矿物;反相关关系;沉积过程 中图分类号P642． 14文献标志码A 文章编号 1000- 0240 2015 01- 0095- 14 0引言 湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏 感性指标之一，蕴含着丰富的区域和过去全球变化 信息 ［1 ］． 不同矿物组合类型对流域环境、生物演 化、风化 剥蚀速率及区域构造活动和不同时间尺 度气候变化的响应［2 －7 ］，被广泛应用于古环境研究 中． 湖泊沉积物所含矿物包括盐类矿物和碎屑矿 物，盐类矿物是碱金属、碱土金属的卤化物，硫酸 盐、碳酸盐、重碳酸盐及少量硼酸盐、硝酸盐等矿 物的总称，能够揭示湖区的降水、湖水的盐度和温 度等环境特征 ［8 －10 ］． 例如，碳酸盐类矿物是古环境 重建研究的重要指标，Ｒhodes 等 ［11 ］将沉积物中碳 酸盐含量与部分矿物及有机地化指标相结合，重建 了 Lake Manas 晚更新世以来环境演变情况;Wei 等 ［12 ］的研究证明了碳酸盐中氧同位素对夏季风的 指示意义;陈敬安等 ［13 －14 ］通过对洱海、程海湖泊 沉积物的精细采样研究，认为温度及其引起的相关 变化控制了沉积物碳酸盐含量，湖泊内生碳酸钙沉 淀因子可视为气候冷暖变化的良好代用指标． 我国 盐湖资源与生态环境备受关注［15 ］，研究其他盐类 矿物，如钾盐、硫酸盐、硝酸盐等，对完善我国盐 湖成盐理论体系，合理开发利用和保护盐湖资源与 环境具有明显的理论意义和应用价值． 郑大中 等 ［16 ］通过研究钾盐矿床的物质来源，发现富钾热 液是找寻钾盐矿床的重要指示;郑喜玉 ［17 ］全面总 结了乌尊布拉克湖特色盐类硝酸钾盐的形成环境、 物质成分和沉积特征，其对硝酸钾盐的形成演化机 第 37 卷 第 1 期 2015 年 2 月 冰川冻土 JOUＲNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCＲYOLOGY Vol． 37， No． 1 Feb． ， 2015 理的探讨，扩展了我国盐湖研究的新领域;孙青 等 ［18 ］研究了 9 个硫酸盐型盐湖表层 0 ～10 cm 沉 积物中的长链烯酮，发现咸水湖和盐湖中长链烯酮 不饱和度与湖泊水体温度相关性较好，可能会成为 湖泊沉积物重建古温度的重要替代指标． 而石英、 长石等硅酸盐矿物及大多数黏土矿物，化学稳定性 较好，不易风化，是碎屑矿物的主要成分，可以反 映源区岩石类型、风化剥蚀强度以及冰川、风力作 用的方式和强度等 ［19 －25 ］，在古气候研究中应用广 泛． 其中，黏土矿物的形成与转化受气候条件控 制，可揭示全球性环境演变特征和演变规律［26 －30 ］． Mueller 等［31］通过研究湖泊沉积物所含黏土矿 物，重建了 Guatemala 北部 Lake Peten Itza 距今 85 000 ～200 a 的湖面水位波动和古气候变化． 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉 积过程，对正确解释矿物学指标显得至关重要． 我 国拥有大量晚第四纪湖泊沉积记录，盐类矿物与碎 屑矿物在这些记录中广泛存在． 众多湖泊沉积矿物 组合研究结果，如西北干旱区的巴里坤湖［32 ］、博斯 腾湖 ［33 ］、艾丁湖［34 ］、呼伦湖［35 ］、岱海［36 ］、猪野 泽 ［37 ］、吉兰泰盐湖和查哈诺尔湖盆［38 －39 ］，以及部 分青藏高原高寒区湖泊记录，如松西错 ［40 ］、茶卡盐 湖 ［41 ］等，均显示在碎屑矿物含量增加的层位，盐类 矿物，尤其是碳酸盐矿物均呈明显低值，能看出盐 类矿物与碎屑矿物存在的反相关关系． 如何从地球 科学的角度正确理解这种关系，关系到湖泊沉积物 中矿物组成作为气候指标的解释和应用． 猪野泽是我国西北干旱区古环境研究的热点地 区，自 20 世纪 60 年代以来，已有很多研究在该区 域开展 ［37， 42 －46 ］． 本研究小组之前在本地区的研究 中，也发现了盐类矿物与碎屑矿物的反相关关系， 认为不同水动力条件下沉积过程的差异可能是造成 这种现象的原因，但并未进行定量分析和讨论． 因 此，本文选择猪野泽 QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 等 5 个全新世剖面，进行 XＲD 矿物组成分析， 研究猪野泽盐类矿物与碎屑矿物含量变化，同时进 行粒度数据分析，明确不同水动力条件下盐类矿物 与碎屑矿物的沉积模式． 在此基础上，对比盐类矿 物含量变化与粒度参数间的关系，尝试从沉积学的 角度解释盐类矿物与碎屑矿物反相关关系，为湖泊 动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学 依据． 1研究区概况 石羊河流域是河西干旱荒漠区三大内陆流域之 一，位于河西走廊东部，地理位置介于 10057 ～ 10457 E、 3702 ～3917 N 之间，处于我国西北 内陆干旱区与东部季风区的交汇过渡地带［47 ］，现 代气候受到亚洲季风与西风带气流的共同影 响 ［48 －49 ］． 石羊河发源于海拔 5 000 m 以上的祁连 山，全长 300 余公里，流域面积 41． 6 103km2． 地 势南高北低，自西南向东北倾斜［50 ］，地层发育比较 完整，从古生界到新生界均有出露． 地层区划属祁 连山河西走廊 六盘山分区，可大致分为三个地形 区南部为祁连山地，主要为石羊河流域上游海拔 1 700 m 以上的地区，包括海拔 2 500 ～4 000 m 以 上的祁连山山区，以及海拔 1 700 ～2 400 m 的祁连 山北坡山前地带、低山丘陵、黄土丘陵山间盆地; 中部为武威盆地，海拔在 1 350 ～2 100 m 之间，除 盆地边缘为中低山外，其余大部为洪积平原、戈壁 沙漠和冲积湖积平原等地貌景观;下游为民勤盆 地，海拔在 1 200 ～1 400 m 之间，处于巴丹吉林沙 漠与腾格里沙漠交汇地带，区内有冲积平原、湖沼 平原和低山丘陵、沙漠等地形 ［51 ］． 猪野泽是石羊河下游终端湖 图 1 ，位于祁连 山山前构造断陷盆地 民勤盆地，属夏季风尾闾 与西风带的交界区，对环境变化非常敏感［52 ］． 民勤 盆地存在大量第四纪松散沉积物，最厚可达 300 ～ 400 m，地层中风成、湖相和冲积相沉积物相互交 错 ［53 －54 ］． 猪野泽湖盆在历史时期曾形成统一大湖， 但由于气候变化和石羊河中游农业的发展［37 ］，退 缩成许多干小湖盆 ［42 －43 ］． 目前，除在猪野泽湖盆 东北部的白碱湖尚有少量积水外，其余湖盆全部 干涸 ［55 ］． 2剖面、材料及方法 本文选择猪野泽 QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 等 5 个全新世剖面，进行粒度和 XＲD 矿物组 成研究． 各剖面基本信息见表 1，猪野泽湖盆位置、 地形及各剖面所处位置见图 1，5 个剖面沉积物岩 性变化情况见图 2． 表 2 显示了本研究中 5 个剖面的全样有机质、 孢粉浓缩物和软体动物壳体的 AMS 14C 和常规14C 年代结果 ［46， 56 －57 ］． QTH01 剖面的全样有机质、全 样无机质和软体动物壳体的年代具有较好的一致 性;QTH02 剖面的年代来自于 3 个软体动物壳体 和 3 个孢粉浓缩物;XQ 剖面孢粉浓缩物与全样有 机质的年代趋势类似，但年代结果倒置现象严重， 情况较为复杂;SKJ 剖面14C 年代来源于 2 个全样 69 冰川冻土37 卷 图 1猪野泽湖盆示意图 Fig．1Map showing the latitudes，longitudes and elevations of the Zhuye Lake，together with the sampling sites 表 1猪野泽湖盆 QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 剖面的基本信息 Table 1The locations，altitudes，sampling depths and s of Sections QTH01，QTH02，XQ， SKJ and JTL in Zhuye Lake basin 剖面名称地理位置海拔/m采集深度/cm采集方式 QTH013903 N， 10340 E1 309692湖相层间隔 2 cm，其余层位间隔 5 cm 采样 QTH023903 N， 10340 E1 309692间隔 2 cm 采样 XQ3858 N， 10332 E1 316825间隔 5 cm 采样 SKJ3900 N， 10352 E1 305355间隔 5 cm 采样 JTL39 09 N， 10408 E1 308300间隔 10 cm 采样 图 2QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 剖面岩性和校正后的14C 年代结果 cal． a BP Fig．2Lithological profiles and calibrated 14C ages cal． a BPfor Sections QTH01，QTH02，XQ，SKJ and JTL 有机质和 1 个孢粉浓缩物;JTL 剖面 4 个全样有机 质年代有轻微倒置，同时在最上部全样有机质年代 位置拥有 1 个孢粉浓缩物测年结果． 以上剖面除 XQ 剖面砂层下部的孢粉浓缩物年代比全样有机质 年轻 1 158 a 外，其余结果均老于同层位全样有机 质年代． 具体年代学分析讨论，请参考本研究小组 79 1 期 张成琦等晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释 表 2 QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 剖面常规14C 和 AMS 14C 年代结果 Table 2Dating results of conventional 14C and AMS14C dates for the Sections QTH01，QTH02，XQ，SKJ and JTL 剖面样品编号深度/m测年物质 14C 年龄/ a BP14C 年龄校正 2σ / cal． a BP QTH01LUG96- 442． 25有机质1 550 601 316 －1 551 1 447 LUG96- 452． 50有机质2 470 902 351 －2 740 2 547 BA052232． 62动物壳体3 140 40 AMS3 263 －3 448 3 369 LUG96- 462． 90有机质3 300 903 356 －3 821 3 537 LUG96- 473． 15有机质4 130 1104 298 －4 953 4 652 BA052243． 15动物壳体4 160 40 AMS4 571 －4 831 4 702 LUG96- 483． 60有机质4 530 804 881 －5 449 5 168 LUG96- 494． 25无机质5 960 656 652 －6 953 6 796 BA052254． 25动物壳体5 920 40 AMS6 658 －6 854 6 742 BA1012344． 25孢粉浓缩物6 510 40 AMS7 322 －7 494 7 429 LUG02- 255． 37有机质8 412 629 293 －9 530 9 437 BA1012375． 61孢粉浓缩物14 220 50 AMS16 989 －17 599 17 299 LUG02- 235． 72有机质9 183 6010 234 －10 502 10 353 QTH02BA1012541． 99孢粉浓缩物4 300 25 AMS4 830 －4 958 4 856 BA052223． 88动物壳体6 550 40 AMS7 344 －7 563 7 461 BA1012563． 88孢粉浓缩物7 705 35 AMS8 413 －8 575 8 487 BA052214． 75动物壳体6 910 40 AMS7 671 －7 833 7 739 BA1012574． 75孢粉浓缩物7 735 35 AMS8 432 －8 587 8 510 BA052185． 91动物壳体11 175 50 AMS12 875 －13 241 13 069 XQ赵强 20050． 45有机质3 628 583 731 －4 144 3 946 BA1012490． 48孢粉浓缩物5 855 30 AMS6 567 －6 745 6 678 赵强 20051． 62 有机质5 176 685 746 －6 177 5 937 赵强 20052． 28 有机质3 758 653 926 －4 405 4 126 赵强 20053． 51 有机质21 101 22024 539 －25 862 25 220 BA1012483． 98孢粉浓缩物22 380 100 AMS26 301 －27 716 27 063 赵强 20054． 29 有机质18 803 20721 816 －23290 22 431 赵强 20056． 00 有机质22 158 18926 052 －27 580 26 618 BA1012476． 03孢粉浓缩物21 000 120 AMS24 575 －25 510 25 045 赵强 20056． 23 有机质10 400 8012 029 －12 555 12 275 赵强 20057． 42 有机质12 688 11714 237 －15 572 14 992 BA1012468． 13孢粉浓缩物15 360 60 AMS18 499 －18 792 18 619 赵强 20058． 27 有机质11 650 11013 290 －13 753 13 512 SKJBA1012390． 58孢粉浓缩物3 630 25 AMS3 866 －4 070 3 941 赵强 20050． 93 有机质2 541 572 366 －2 759 2 605 赵强 20051． 14 有机质4 808 705 324 －5 659 5 525 JTLLUG- 03- 080． 98有机质6 071 806 744 －7 162 6 939 BA1012531． 00孢粉浓缩物8 000 40 AMS8 663 －9 009 8 875 LUG- 03- 071． 29有机质6 350 1146 987 －7 475 7 271 LUG- 03- 061． 50有机质7 410 1407 952 －8 454 8 224 LUG- 03- 051． 81有机质6 688 1007 419 －7 732 7 558 89 冰川冻土37 卷 其他工作 ［58 ］． 粒度数据的测定使用 Mastersize 2000 激光粒度 仪，该仪器测量范围为 0． 02 ～2 000 μm，重复测量 误差小于 2． 实验结果经仪器配套软件分析，可 直接导出每个样品各粒级百分含量、频率曲线、累 计曲线及平均粒径 mean 、中值粒径 median 、众 数粒径 mode 等参数． 实验步骤如下 1取0． 2 ～ 0． 4 g 样品加入足量 10双氧水 H2O2 ，加热至沸 腾; 2加入足量 10 稀盐酸 HCl ，加热至沸腾， 充分反应后静置 12 h;3去除上层清液，加入 10 mL 浓 度 为 0． 05 mol L －1 的 六 偏 磷 酸 钠 NaPO3 6 ，摇匀后超声波振荡清洗 10 min;4 将振荡后形成的高分散颗粒悬浮液用激光粒度仪进 行粒度测量． 矿物种类及相对百分含量测定使用 X 射线衍 射方法． 样品经玛瑙研钵研磨至 100 目左右，使用 荷兰帕纳科公司的 X- pert Pro 型粉晶 X 射线衍射检 测． 该仪器 X 射线发生器最大输出功率为 3 kW， 陶瓷 X 光管最大功率为2． 2 kW Cu 靶 ，测角仪半 径为 135 ～320 mm，发散狭缝包括固定狭缝和索拉 狭缝，测定误差为 5． 实验结果使用物相分析 软件 XPert High Score Plus 处理，最终确定矿物种 类及相对百分含量． 3结果分析 晚第四纪以来，猪野泽地形、地质条件改变较 小，本地区粒度的改变主要反映搬运营力、搬运方 式和沉积环境的变化 ［59 ］． 表征样品粒度分布特征 的粒度参数主要包括平均粒径 mean 、中值粒径 median 、众数粒径 mode 、黏土 clay 、粉砂 silt 和砂 sand 等． 平均粒径表示沉积物颗粒的 粗细，以其为基础的剖面粒度韵律曲线是研究沉积 韵律的基础;中值粒径反映沉积物粒度组成的等分 状况;众数粒径指示粒度组成中含量最高的粒级; 黏土是沉积物中粒径 4 μm 以下的细粒物质，指示 径流减弱后的稳定静水沉积环境;粉砂 4 ～ 63 μm 是湖泊和河流悬移质的主要成分，其含量 可被视为水动力条件变化的指标;粒径 ＞63 μm 的 砂则被认为是湖泊沉积退缩后，较粗碎屑颗粒被风 力或河流搬运带入浅水湖沼，指示相对干旱的浅湖 相沉积环境 ［60 －63 ］． 为明确猪野泽各剖面水动力条 件与沉积环境，选取部分粒度参数进行沉积物粒度 特征研究是必要的． 从图 2 可以看出，猪野泽湖泊沉积物整体岩性 特征以灰色粉砂为主，同时含有棕色或黑色沉积层 位． QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 等 5 个剖面 顶层被厚度不一的晚全新世风成沉积物覆盖，各剖 面均有两个湖相沉积层位，湖相层间出现的灰色或 棕色砂层指示了湖泊水位和水动力条件的变化． 因 此，为便于分析并更好地总结规律，根据岩性和湖 泊沉积物粒度特征变化将 QTH01、QTH02、SKJ、 JTL 剖面分为 5 段 A、 B、 C、 D 和 E ， 其中， A、 C 含砂量相对较高，B、D 为湖相沉积层，E 则由顶层 风成沉积物构成;XQ 剖面分为 4 段 A、B、C 和 D ，其中，A、C 为湖相沉积层． 分段结果和各段 部分平均粒度参数见表 3． 根据分段结果，分别计 算 5 剖面各分段 1 000 μm 以下不同粒径的平均百 分含量，并绘制粒度频率曲线 图 3 ． 根据表 3 中各项粒度参数，猪野泽各剖面岩性 和粒度变化特征存在以下 3 个特点 1 湖相层沉积 物粉砂含量高于黏土和砂的含量，其余层位砂占绝 大多数，同时，湖相沉积层平均粒径、中值粒径、 众数粒径的值明显低于其他层位． 如 QTH02 剖面， 湖相沉积层 B、D 段，平均粉砂含量分别达到 41． 63和 51． 08，但在 A、C 段，砂的含量占到 了 99． 24 和 84． 72;同时，B、D 段平均粒径 94． 3 μm、81． 6 μm 、中值粒径为 65． 4 μm、 43． 1 μm 和众数粒径 97． 1 μm、90． 3 μm 的值相 对较低，而 A、C 段此类指标的值均大于 200 μm 和 120 μm; 2 较早湖相层 D、C 段 沉积物细粒物 质含量高于较晚湖相层 B、A 段 ． 以中值粒径为 例，QTH01 剖面 B、D 段平均中值粒径分别为 71． 9 μm 和 37． 0 μm;QTH02 剖面 B、D 段则为 65．4 μm 和 43． 1 μm;XQ 剖面 A 段平均中值粒径 为65． 4 μm，高于 C 段的20． 6 μm;SKJ、JTL 剖面 B、D 段平均中值粒径也呈现了相同规律 108． 1 μm、 86． 9 μm; 64． 0 μm、43． 6 μm ;3 猪野泽不同位 置剖面粒度分布特征不同． 湖盆东侧 SKJ、JTL 剖 面砂占绝大多数，西侧 QTH01、QTH02 和 XQ 剖面 粉砂含量相对较多． 同时，相对于 SKJ 和 JTL 剖 面，QTH01、QTH02 和 XQ 剖面的沉积物粒径更 细，分选更好，这种沉积物粒度分布的不均一，说 明湖泊不同位置沉积环境存在差异． 就湖相沉积层 而言，SKJ、JTL 剖面 B、D 段平均粒径分布为 123． 59 μm、 98． 81 μm 和 115． 35 μm、 124． 72 μm; 而湖盆西侧 QTH01 剖面 B、D 段平均粒径为 135．45 μm 和73． 03 μm，QTH02 剖面达到 94．33 μm 和 81． 62 μm，XQ 剖面 A、C 段则为 84． 04 μm 和 99 1 期 张成琦等晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释 表 3QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 剖面的分段结果，各段部分粒度参数， 及主要碎屑矿物、盐类矿物和碳酸盐百分含量平均值 Table 3The subsection results and average values of granularity parameters such as mean，median and modes grain sizes， percentage compositions of sand，silt and clay，some kinds of detrital minerals and saline minerals， and carbonate contentsin the subsections of Sections QTH01，QTH02，XQ，SKJ and JTL 剖面深度与各项指标均值ABCDE QTH01深度/cm641 ～580580 ～500500 ～450450 ～220220 ～0 平均粒径/μm197． 5 135．5128．473．074．8 中值粒径/μm153． 7 71．9113．337．036．9 众数粒径/μm212． 0 162．0130．565．066．7 黏土/ 3． 247．517．5212．698．96 粉砂/ 14． 3846．3510．7658．8763．24 砂/ 82． 3846．1581．7228．4327．80 石英/ 42． 1717．8919．2011．0928．45 钠长石/10． 67 19．7825．806．8316．05 云母/ 3． 6716．7823．804．8327．68 斜绿泥石/3． 71 6．001．603．357．14 方解石/1． 00 9．447．6038．393．18 文石/ 0． 0013．223．8011．870．00 碳酸盐/1． 00 26．5011．4050．405．30 QTH02深度/cm692 ～630630 ～470470 ～380380 ～210210 ～0 平均粒径/μm236． 6 94．3133．381．652．9 中值粒径/μm207． 9 65．4122．443．136．1 众数粒径/μm206． 7 97．1131．290．351．8 黏土/ 0． 119．043．8411．1315．50 粉砂/ 0． 6441．6311．4451．0855．62 砂/ 99． 2449．3384．7237．7928．87 石英/ 24． 0018．8022．3314．7527．33 钠长石/18． 00 15．0028．679．1321．33 云母/ 7． 5011．409．674．134．33 斜绿泥石/0． 00 3．381．504．8610．50 方解石/10． 00 14．6015．0033．884．67 文石/ 5． 0015．2010．0017．130．00 碳酸盐/15． 50 31．0025．3352．105．00 XQ深度/cm825 ～600600 ～420420 ～2525 ～0 平均粒径/μm84． 0 166．653．4174．0 中值粒径/μm65． 4 152．820．6158．3 众数粒径/μm72． 9 161．132．4189．6 黏土/ 32． 312．6023．836．04 粉砂/ 37． 428．0057．9012．15 砂/ 30． 2689．4018．2781．81 石英/ 24． 2934．6027．4328．00 钠长石/13． 14 16．8015．8616． 50 001 冰川冻土37 卷 续表 3 剖面深度与各项指标均值ABCDE XQ云母/25． 4316．8032．5735． 00 斜绿泥石/13． 20 2．608．250．00 方解石/3． 29 1．004．713．00 文石/ 0． 000．000．000．00 碳酸盐/4． 40 1．204．903．00 SKJ深度/cm355 ～240240 ～180180 ～120120 ～5050 ～0 平均粒径/μm186． 6 123．6147．698．892．9 中值粒径/μm172． 3 108．1135．786．980．5 众数粒径/μm177． 4 149．3147．6135．9100．6 黏土/ 2． 316．944．097．9912．53 粉砂/ 5． 3725．0910．5032．2330．65 砂/ 92． 3267．9685．4059．7756．82 石英/ 27． 0023．0028．3325．2525．80 钠长石/13． 67 16．3312．6711．7519．00 云母/ 24． 8312．0026．6728．2519．00 斜绿泥石/3． 33 4．002．674．504．40 方解石/0． 00 14．000．004．253．00 文石/ 0． 000．000．000．000．00 碳酸盐/0． 00 14．000．004．303．00 JTL深度/cm300 ～185185 ～145145 ～115115 ～7575 ～0 平均粒径/μm283． 0 115．3179．4124．7182．4 中值粒径/μm214． 7 64．0117．243．6138．9 众数粒径/μm216． 5 75．8122．954．8146．3 黏土/ 3． 0610．535．488．753．95 粉砂/ 6． 7955．0131．9753．5615．14 砂/ 90． 1534．4662．5637．6980．91 石英/ 32． 206．3328．5016．6730．00 钠长石/17． 40 22．0014．0010．3318．25 云母/ 25． 0039．0028．5029．6722．25 斜绿泥石/1． 50 9．003．003．752．33 方解石/2． 40 3．331．508．331．75 文石/ 0． 000．001．5023．671．00 碳酸盐/2． 40 4．503．0032．003． 00 53． 37 μm，均小于湖盆东侧 SKJ、JTL 剖面． 而 QTH01 剖面 B 段平均粒径出现的相对高值，是由 于个别样品 518 cm 和 577 cm 平均粒径异常地大 于 500 μm 所造成的． 同时，对比 5 剖面各段粒度频率分布曲线 图 3 ，发现在湖相沉积层峰值均在 200 μm 以下，曲 线变化特征与其他层位有明显差异． QTH01 剖面 B、D 段粒径变化曲线在 0． 05 μm 以前和 1 μm、 40 μm、 300 μm 处有交点，D 段曲线在 0． 05 ～ 1 μm、 1 ～40 μm 区间高于 B 段曲线，B 段曲线在 40 ～300 μm 及 300 μm 以后高于 D 段曲线，表明 D 段含有更多细粒沉积物;B、D 段平均中值粒径 分别为135． 45 μm 和73． 03 μm． QTH02 剖面 B、D 段曲线在 60 μm 处交叉，B 段在 ＞60 μm 的区间拥 有绝对高值，＜60 μm 的区间沉积物粒径百分含量 低于 D 段，B、D 段平均中值粒径分别为 94． 33 μm 101 1 期 张成琦等晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释 图 3QTH01、QTH02、XQ、SKJ 和 JTL 剖面各段平均粒度频率曲线 Fig． 3The average grain size frequency curves of subsections of Sections QTH01，QTH02，XQ，SKJ and JTL 和 81． 62 μm;XQ 剖面 A 段在 0． 3 ～ 6 μm、80 ～ 1 000 μm 含 量 相 对 较 高， 平 均 中 值 粒 径 为 84． 04 μm，C 段在 6 ～80 μm 高于 A 段，平均中值 粒径为 53． 37 μm． SKJ 剖面 B、D 段曲线变化特征 相近，均在 170 μm 左右拥有绝对高值，13 μm 处 有一小峰，平均中值粒径分别为 123． 59 μm 和 98． 81 μm，但在 ＞ 100 μm 区间，B 段含量高于 D 段，D 段粒径 100 μm 以下沉积物含量则相对较高． JTL 剖面 B、D 段均呈现“双峰” 结构，峰值分别出 现在 13 μm、170 μm 附近，平均中值粒径分别为 115． 35 μm 和 124． 72 μm，＜10 μm 的区间两段含 量相近，D 段沉积物在 60 ～300 μm 间含量高于 B 段，其余区间 B 段占优． 综上所述，各剖面较早湖 相层 D、C 段 沉积物细粒物质含量均高于较晚湖 相层 B、A 段 ． 除湖相层外，其他层位粒径变化 特征相似，均表现为在 100 ～ 200 μm 出现最大值， 在 10 ～20 μm 附近出现一个较小的峰值． 5 个剖面的矿物成分分析结果显示，碎屑矿物 主要 由 石 英 quartz 、钠 长 石 albite ，云 母 muscovite 和斜绿泥石 clinochlore 组成，并可见 少量钙长石 anorthite 、地开石 dickite 、冰长石 adularia 等矿物;盐类矿物中碳酸盐类矿物方解 石 calcite 和文石 aragonite 占绝大多数，其余盐 类矿物如硫酸盐类、硼酸盐类、氯化物等，仅在个 别样品中零星存在，且含量均在 5 以下． 所以， 猪野泽地区盐类矿物含量变化应当与碳酸盐矿物含 量变化一致，可通过对比研究不同剖面碳酸盐含量 变化，探讨反相关关系的沉积学解释． 分析各剖面 分段后盐类矿物与碎屑矿物含量变化，发现其与岩 性和粒度数据变化具有较好的一致性． QTH01 剖 面 A 段石英含量高达 42． 17，C 段石英、钠长石、 云母含量分别为 19． 20、25． 80 和 23． 80，E 段石英和云母含量分别达到 28． 45 和 27． 68， 而在 B、D 段单种碎屑矿物含量均低于 20，但斜 绿泥石在 B 段出现了相对高值 6，同时方解石、 文石在此两段富集，使碳酸盐含量达到 26． 5 和 50． 4，远高于其他层位． QTH02 剖面碳酸盐类矿 物以方解石和文石为主，二者在各分段的含量变化 并未呈现某种明显规律，但碳酸盐含量依然在 B、 D 段含量最高，为31和52． 1． 主要的碎屑矿物 中，石英和钠长石在 A、C、E 段含量略高于其他分 段，云母反而在 B 段出现了最高值 11． 4，斜绿泥 石在 B、D 段也出现了相对高值． XQ 剖面石英和 钠长石含量在湖相沉积层 A、C 段低于其他分段， 但云母和斜绿泥石含量却相对较高，其中斜绿泥石 在 A、C 段含量更是达到了 13． 2和 8． 25，远高 于 B、D 段的 2． 6和 0． 同时，方解石为主的碳 酸盐类矿物在 A、C 段含量 4． 4、4． 9 明显高 于 B、D 段 1． 2、 3． 0 ． SKJ 剖面 B、D 段为湖 相沉积，仅石英的含量略低于其他分段，但最少也 201 冰川冻土37 卷 达到 23，钠长石在 B 段出现相对高值16． 33， 云母和斜绿泥石则在 D 段出现最高值 28． 25 和 4． 5． 碳酸盐矿物以方解石为主，B 段含量为 14，高于 D 段 4． 3 和 E 段 3． 0 ，A、C 段 未检测出碳酸盐存在． JTL 剖面中石英在 B、D 段 含量较低，仅为 6． 33 和 16． 67，而其余分段均 在 30左右． 与此同时，同为碎屑矿物的云母和斜 绿泥石在 B、D 段含量却高于其余分段，钠长石在 B 段出现最高值 22． 00． 碳酸盐类矿物以方解石 为主，但