Adams和Couch法古盐度恢复结果的可靠性检验——以青海湖布哈河口区沉积物为例

Adams公式和Couch公式是利用沉积物中硼元素浓度对沉积水体古盐度进行定量恢复的常用方法,但由于两种方法的恢复结果经常存在较大差异,古盐度的计算结果常难以让人信服。为了验证Adams公式和Couch公式的可靠性,本次研究采集了青海湖布哈河口区不同沉积环境的表层沉积物和底层水体样品,处理后分别分析了沉积物中硼元素浓度、总有机碳(TOC)含量及矿物组成,同时对水体盐度及其硼浓度进行了测量,结果表明:湖泊水体中硼浓度与盐度存在极好的线性正相关性,但沉积物中硼元素的浓度与沉积水体中硼的浓度并无直接联系。根据沉积物中硼的浓度及黏土矿物含量和组成,分别采用Adams公式和Couch公式对水体盐度进行计算,盐度计算值均远高于水体盐度实测值,其中Adams公式的计算结果与实测值差别最大,盐度计算值与沉积物中硼含量呈正相关关系。沉积物中的硼元素主要由继承自母岩的硼、黏土矿物吸附硼和有机质中富集的硼三部分组成,只有黏土矿物中的吸附硼能够反映水体盐度。青海湖布哈河口区沉积物富含有机质,有机质对硼强烈的富集作用是导致Adams公式和Couch公式盐度恢复结果失效的重要原因,同时不同类型黏土矿物对硼吸附能力的差异也对恢复结果有重要影响:黏土矿物在盐水中的浸泡试验表明蒙脱石对硼的吸附能力最强,次为伊利石,高岭石吸附能力最差,推翻了Couch关于伊利石对硼吸附能力最强的认识。原Adams公式和Couch公式仅没有考虑有机质对硼的影响,对不同类型黏土矿物吸附能力的认识有误,不适合陆相沉积物沉积水体古盐度的恢复。沉积物黏土矿物中吸附硼浓度仍是反映沉积水体盐度的可靠指标,古盐度的恢复首先必须消除沉积物中有机质对硼的影响,然后根据一系列的浸泡试验确定不同类型黏土矿物对硼的吸附系数,并建立新的计算公式。

四川盆地川中地区须家河组古盐度特征及其地质意义

在沉积学研究基础上,以粘土矿物为研究对象,利用X衍射分析和微量元素分析技术,采用Couch公式对四川盆地须家河组沉积期湖盆古盐度进行恢复,结果表明,须家河组古盐度介于4.8‰～19.7‰之间,平均值为12.8‰,远低于正常海水盐度。不同层位古盐度呈规律性变化,须二段至须六段古盐度逐渐降低,由咸水转变为微咸水。盐度的增高有利于蒙脱石向伊利石转化,使得须二段以伊利石为主,须四段—须六段伊利石平均含量逐渐降低,而以绿泥石为主。古盐度对绿泥石成分也有一定影响,随着古盐度的增高,绿泥石成分中的Si^(4+)逐渐减少,而Al^(Ⅳ)的含量逐渐增多,Fe^(2+)/Mg^(2+)+Fe^(2+)比值逐渐降低。结合四川盆地区域构造运动,认为须家河组古盐度变化主要由印支期构造所造成,须三段之后由于龙门山南段的抬升,四川盆地与外海失去联系成为独立沉积系统,须家河组二段和三段沉积应为陆相沉积物质,但受到海相潮汐叠加改造,而须四段—须六段则属于正常陆相沉积环境。

巴音戈壁盆地巴音戈壁组上段古盐度恢复及意义

巴音戈壁盆地巴音戈壁组上段泥岩是中国高放废物深地质处置的目标研究层位之一,目前缺乏对该地层湖相泥岩粘土矿物组合特征及古盐度影响因素的相关认识。文章应用全岩的B含量、Sr/Ba比值、Rb/K比值及Na+K质量分数等方法和X衍射测试分析技术对巴音戈壁组上段古盐度进行综合判别。分析得出:(1)巴音戈壁组上段以半深湖—深湖沉积环境为主,发育有厚层深灰色泥岩,以半深湖至深湖相沉积为主;(2)研究区目的层岩性结构为泥粉质,该段泥岩伊利石、蒙脱石、伊蒙混层发育较好,绿泥石和高岭石极少;(3)选取样品的Sr/Ba、Rb/K、B/Ga、Na+K值同Couch公式恢复的古盐度变化趋向相似,其水体以半咸水、微咸为主;(4)随着深度增加,TZK-1井、TZK-2井的古盐度呈规律变化,具有升高—降低特点,与伊利石含量的变化一致,并且古盐度变化与古气候及氧化还原的相关研究在该岩性段位耦合。综上表明:目标区古盐度的研究不仅有利于湖盆古沉积环境的恢复,而且有助于揭示古盐度的变化特征对粘土矿物组合特征及演化的影响,为后期深入研究粘土矿物对核素吸附性能及核素在泥岩中的迁移情况提供一定依据。