陆相坳陷湖盆沉积对深时古气候的响应信号:以准噶尔盆地西北缘安集海河组为例

“深时”古气候研究范围为前第四纪地质记录,目的在于为未来气候预测提供依据。准噶尔盆地西北缘安集海河组沉积期,研究区处于早古近纪极热气候(PETM)时期,由于其温室气体排放与当前工业废气排放水平相当,对于全球变化以及地球系统科学研究具有重要意义,一直以来都是古近纪气候研究的热点。准噶尔盆地西北缘在早古近纪沉积期发育大范围分布的典型陆相坳陷湖盆沉积,因其远小于海洋的沉积规模而具有远高于海洋系统的气候变化敏感度,能够更加精确地记录古气候演化对湖盆沉积体系的控制作用。本文以准噶尔盆地西北缘安集海河组为主要研究对象,选取28块砂岩样品和23块泥岩样品分别进行粒度分析和微量元素测试。实验结果显示:研究区安集海河组砂岩中值粒径分布在7.58~393μm,平均值为74.44μm,属于细砂级别;微量营养元素Ni、Cu和Zn的富集指示高生产力水平,元素Mo、Re、V、Co、Cr组合以及Re/Mo、V/Sc、V/Cr和Ni/Co指示氧化型沉积环境,Sr/Cu指示干燥炎热的气候条件。综合岩心观察和镜下鉴定等手段,针对坳陷湖盆对极热气候事件的响应进行系统分析,从岩石学和生物地球化学两个方面寻找沉积物中的信号记录。在极热气候条件下,研究区整体处于干旱炎热的气候环境,随着干旱进程的不断加剧,湖盆蒸发作用强烈,湖平面下降,沉积物粒度逐渐变粗,沉积物暴露水面遭受氧化,形成大面积展布的陆相红层沉积,同时,水体中CO 2分压不断上升,导致碳酸盐矿物浓度达到过饱和状态,以基底式碳酸盐胶结物的形式析出;受干旱气候加剧的影响,湖水持续浓缩,水体盐度上升,整体表现为陆相半咸水沉积环境,水体氧化性逐渐增强,古生产力水平呈现先增后降的变化趋势。