陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的提取方法及其比值的沉积环境判别

Total content of Strontium and barium in terrigenous clastic sediments consist of two part: one exist in terrigenous clastic minerals, another is sedimentogenic. Ratio of total Sr/Ba from Bulk sample is widely used to distinguish sedimentary environment of terrigenous or marine, but it is often inconsistent with other sedimentary information and poor reliability because of disturbance by most Strontium and barium in non-sedimentogenic clastic minerals. This project intends to find out chemical or mineral phase of sedimentogenic Sr & Ba in terrigenous clastic sediments by continuously extracting chemical phase of Sr & Ba and by XRD & LA-ICP-MS in modern clastic sediments from different delta system of China (rivers,delta,marine) ,and attempt to gain the extraction technology of sedimentogenic Sr & Ba from modern terrigenous clastic sediments and eliminate or reduce interference from non-sedimentogenic strontium & barium in clastic minerals, so as to determine the recommended values of the depositional environment discrimination by ratio of sedimentogenic Sr/Ba in clastic sediments from the modern different sedimentary environment . Finally, It is provided effective analyzed method and exact, reliable numerical values and theoretical basis for the discrimination of depositional environment and depositional facies for uniformitarianism in sedimentary rock.

陆源碎屑沉积物中的锶钡全量由赋存于碎屑矿物中的和同沉积成因的两部分组成,目前广泛使用的全量锶钡比海陆相沉积环境判别因大量赋存于碎屑矿物中的非沉积成因锶钡的干扰时常存在有与其他沉积环境标志不符、可靠性不佳的问题。本项目拟通过对我国不同气候与物源类型的黄河、长江和珠江三角洲的河流相、三角洲平原相、三角洲前缘相、前三角洲相、浅海相及相关潮滩相的碎屑沉积物中锶钡的赋存形态的连续提取、结合X衍射物相分析和激光剥蚀等离子体质谱分析等手段，查明碎屑沉积物中沉积成因锶钡的化学或矿物赋存形态，探索碎屑沉积物中沉积成因锶钡的提取技术，消除或减少非沉积成因的锶钡对沉积环境判别的干扰，从而确定现代不同沉积环境的碎屑沉积物中的沉积成因锶钡比海陆相沉积环境判别的样品预处理方法和推荐值，为“将今论古”进行沉积岩的海陆相沉积环境与沉积相的判别提供有效的样品前处理方法，并提出可靠的海陆相沉积环境判别推荐值与理论依据。

Sr/Ba是最广泛应用的沉积岩海陆相沉积环境判别指标，一般认为锶钡比<1.0为陆相沉积、>1.0为海相沉积。但在实际应用中的判别结果时常与其他沉积环境指标相矛盾，甚至与现代沉积环境也不相符。我们认为造成这种现象的原因是大家采用了错误的分析测试方法。本项目通过对人工合成的系列恒定盐度的三角洲沉积物和现代天然的海相、陆相及三角洲相沉积物的化学物相分析，发现与沉积环境相关的锶、钡分别仅占其总量的约50%和15%不到，且只有离子可交换态与碳酸盐态的锶钡比随盐度的升高而逐渐增大。显然大量赋存于碎屑来源的硅酸盐矿物中的锶钡严重干扰了沉积物锶钡比海陆相沉积环境的判别效果。为了消除物理搬运而来的碎屑矿物中锶钡的干扰，我们发明了选择性提取沉积成因锶钡比进行海陆相沉积环境判别的分析技术（已分别获得了中国与美国的发明专利授权），并分别在我国的长江、黄河、珠江、辽河三角洲以及以物理风化为主的寒带的加拿大Saint Lawrence河口表层沉积物中进行了验证，取得了良好的判别效果，表层沉积物的海、陆相沉积环境判别“锶钡比大于1.0为海相、小于1.0为陆相"的准确率达95%以上。以长江三角洲为例，表层沉积物的选择性提取锶钡比小于1.0为河流相和三角洲平原相，1.0～3.0为三角洲前缘相，3.0～8.0为前三角洲相，大于8.0为浅海相。原创性的选择性提取的思路与分析技术在锶钡比海陆相沉积环境判别方面的成功应用，探索出了一种解决长期困扰沉积学家和沉积地球化学家的理论与实际应用问题的办法。更重要的是在沉积环境的地球化学指标判别方面还存在有诸多如硼的盐度恢复和氧化还原条件恢复的结论相互矛盾或者不可靠的现象，或许这些疑惑也可以通过选择性提取的办法获得解决。选择性提取方案甚至对外生地球化学的研究思路与分析方法也具有革命性与开拓性的借鉴与指导意义。