湖泊相沉积古盐度计算的比较沉积学研究

Methods and principles of comparative sedimentology will be adopted in the study. First, choose the modern inland saltwater lakes as the research object, and collect lake water and the corresponding lake sediments. Determine the salinity of water sample and analyze the geochemical characteristics of lake sediments, and analyze the results according to multivariate statistical analysis. Empirical formula for quantitative calculating the salinity of the lake water that based on geochemical characteristics of the lake sediments will be build. A method which is suitable to lacustrine sedimentary paleosalinity recovery would be established.Recovery the lacustrine sedimentary paleosalinity of Yanchang Formation of upper Triassic in Ordos basin use the new empirical formula, test and compare the reliability and adaptability of the existing formulas. Study the nature of the lake water of Ordos basin of Late Triassic, and identify the variation of the salinity of the water in time and space. The relationship between variation of the salinity and changes of ancient climate and lake level of Late Triassic of Ordos basin will be find out in the research.

本次研究拟采用比较沉积学方法，首先以现代内陆咸水湖为研究对象，采集湖泊水体和对应湖底沉积物，测定样品水体盐度并对湖底沉积物进行地球化学分析，对分析成果进行多元统计分析，获得根据湖底沉积物地化特征定量计算湖泊水体盐度的经验公式，建立一套适用于湖泊相沉积古盐度恢复方法，以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组湖泊相沉积古盐度恢复为例，探讨、检验和比较已有古盐度计算公式的可靠性和适应性，并以此为依据，研究晚三叠世鄂尔多斯盆地湖泊水体性质、水体盐度在时间和空间上的变化规律及其与古气候和湖平面变化关系。

本项目的研究目标是通过对现代湖泊进行比较研究，提出一种适用于内陆湖泊古盐度定量计算的更可靠的方法，并利用该方法对鄂尔多斯盆地晚三叠世湖泊水体盐度进行恢复。该项目最终选择青海湖作为研究对象和样品的主要采集场所。本次研究在野外现场测量了湖水（底水）盐度、pH值、温度、电导率及TDS等参数，并系统采集了底水和对应表层沉积物样品用于室内分析。在室内测量了湖水样品各种离子的浓度，对沉积物样品经烘干处理后分别进行了薄片分析、X-衍射分析、元素分析、硼同位素分析及有机碳总量（TOC）分析等。研究结果表明湖水中的硼元素浓度确实与水体盐度存在极好的线性相关性，但沉积物中硼的含量与水体中硼的含量并无直接关系，沉积物中硼的含量受多种因素影响。传统观点认为沉积物中硼的含量主要受粘土矿物总量及其类型控制，而本次研究结果表明在有机质含量较高的条件下，沉积物中硼的含量明显与TOC含量呈明显的正相关关系，其相关系数可达0.9。因此，在沉积物具有较高的TOC含量的条件下，科奇公式和亚当斯公式均不再适用于沉积水体古盐度的恢复。有机质对硼有极强的富集作用，沉积物中硼的含量不能直接反映湖泊水体中硼的含量或者湖水盐度。但根据沉积物中粘土矿物组分、TOC含量及硼元素含量进行类比，仍然可以推测湖泊水体盐度。研究表明：晚三叠世延长组沉积时期鄂尔多斯盆地具有和青海湖相似的水体性质，其湖泊水体盐度可达11‰。湖岸线以下沉积物中TOC的含量与水深存在明显正相关性，可以根据TOC含量对古水深进行定量恢复。由于沉积物中硼含量与TOC含量具有极好的相关性，因此可以利用沉积物中硼的含量对原始有机碳（TOCo）含量进行简单而准确的恢复。通过本项目的研究，确定了沉积物中有机质含量才是控制硼含量的主要因素，利用沉积物中硼的含量进行古盐度恢复必须考虑有机质的影响，沉积物中硼的含量除了反映古水体性质之外，还能反映沉积物TOCo的高低。