可可西里地区中新世湖相叠层石特征及其古环境意义研究

论文摘要

可可西里盆地中新世发育一系列古湖泊,而高原内陆湖泊沉积易受气候波动的影响,具有典型明暗叠置纹层的叠层石有效地记录了气候振荡信息,对湖相叠层石的研究意义重大。本文以沉积学、地层学及古生物学相关理论为指导,针对可可西里盆地中新统五道梁组湖相叠层石岩石学、微生物学特征,运用野外和室内、宏观与微观相结合的方法,以常规显微薄片、扫描电镜观察为基础,结合常量/微量元素、稳定C、O同位素等地化资料,详细描述叠层石宏观、微观结构特征,深入研究叠层石发育期沉积环境特征,并获得可可西里地区高分辨率的气候信息。这对丰富叠层石成因理论和探讨青藏高原隆升都有一定的意义。首先利用野外分层描述、室内显微薄片及扫描电镜观察,对可可西里地区1口含叠层石的钻探全取芯井剖面和4条前人实测露头剖面岩石学特征进行详细分析,尤其是各剖面中叠层石灰岩的出露特征;总结了可可西里地区中新世五道梁组主要岩性类型有泥灰岩、泥晶灰岩、叠层石灰岩、颗粒灰岩和膏溶角砾岩。盆地南北向分布的剖面对比显示中新世地层分布厚度极不均匀,呈北厚南薄的横面展布,底部与下伏渐新世雅西措组常呈微角度或平行不整合接触,顶部被剥蚀。其次运用宏观与微观相结合对叠层石进行观察,发现叠层石类型极其丰富,有波状、菜花状、椭球状、锥状、球状、柱状以及它们的组合形态,归纳起来主要有以下4种类型:穹隆状叠层石、丘状叠层石、柱状叠层石和层状（波状）叠层石;叠层石明暗纹层保存完整,形态上主要有层带状、波状和柱状,纵剖面上常组合出现;叠置纹层中富屑层有明显的颗粒结构,颗粒类型主要有内碎屑、球粒及少量陆源碎屑;富藻纹层为致密状的高有机质泥晶方解石构成,表现为泥晶结构。根据叠层石结构的差异性,按成因不同,将叠层石划分为骨架叠层石、凝集叠层石和细粒叠层石三种类型。再次,详细观察钻探取芯发现剖面纵向上可分辨出三个叠层石发育期,自下而上对应厚度分别为72-103m、22-37m和9-13m,且每个阶段对应环境皆主要为浅湖,仅仅第二次早期沉积为滨湖环境。第一次叠层石形成于构造环境稳定,造叠微生物生活于水下45cm水位至近水表层活动,并以较均一的沉积速率形成纹层;第二次叠层石形成于浅湖环境的极浅水区,且可能周期性的暴露更有利于该类叠层石的出现;第三次叠层石中同沉积的粉砂级陆源碎屑偏多,推测离湖岸更近,更趋于滨湖环境。此外,利用微量元素、常量元素,C、O同位素测试,对叠层石样品地球化学特征分析表明:Sr/Ba值从1左右至2.5以上,叠层石湖泊水体盐度可能处于微咸水-咸水条件;Ca/Mg比都在50以上,生物作用干预强烈,浮游生物大量繁殖促使碳酸钙沉淀;Fe/Mn比相对其他岩性较高,Fe2+含量偏高,叠层石发育区水体较浅,还原性更强;叠层石纹层C、O同位素值表现趋同,富藻层和富屑层δ（13）C值皆为正值,δ（18）O值为负,富藻纹层的同位素值又明显高于富屑层。碳氧同位素值表明藻纹层形成于蒸发量高、湖泊咸化的冬半年干旱期,而较为湿润的夏半年因风暴频发带来大量的陆源碎屑形成富屑层。在此基础上,构建了叠层石纹层生长模式图及本区叠层石横向展布图。最后,联系可可西里地区早中新世干旱的气候背景,分析叠层石沉积期气候曾持续湿润,湖泊降雨量远大于蒸发量,且形成“五道梁古大湖”。推测可可西里地区中新世早-中期海拔高度已超过了2000m,并已超过影响行星风系的临界值,阻挡了来自海洋湿润气流进入内陆,导致气候变干。而叠层石沉积期湖泊气候相对湿润,可能是区域性气候循环的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 论文选题来源
• 1.2 选题依据及研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 古湖泊学研究现状
• 1.3.2 叠层石研究现状
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究思路与工作量
• 第2章 区域地质背景
• 2.1 区域位置及构造
• 2.2 新生代地质演化历史及高原隆升
• 2.2.1 可可西里盆地地质演化历史
• 2.2.2 新生代高原隆升
• 2.3 区域地层
• 第3章 典型剖面地层及沉积相研究
• 3.1 剖面地层描述及沉积相研究
• 3.1.1 实测剖面
• 3.1.2 收集剖面
• 3.2 剖面典型岩性岩石学特征
• 3.3 中新世地层对比
• 第4章 叠层石成因机理研究
• 4.1 叠层石岩石学特征
• 4.1.1 宏观形态特征
• 4.1.2 叠层石概要纵断面研究
• 4.1.3 微观及超微岩石矿物组合特征
• 4.2 叠层石微生物学研究
• 4.2.1 造叠微生物类别
• 4.2.2 造叠微生物的组分
• 4.2.3 微生物作用
• 4.3 叠层石沉积类型
• 第5章 叠层石古环境意义探讨
• 5.1 叠层石沉积环境综述
• 5.2 叠层石地球化学特征及环境意义
• 5.2.1 常量/微量元素特征
• 5.2.2 稳定C、O同位素特征
• 5.3 钻探剖面（P01）叠层石环境研究
• 5.4 叠层石形成模式研究
• 第6章 讨论
• 6.1 地史各时期叠层石研究进展综述及对本区叠层石意义
• 6.2 叠层石沉积期可可西里盆地的海拔高度与青藏高原的隆升
• 6.2.1 叠层石沉积期可可西里盆地环境研究现状
• 6.2.2 可可西里盆地早中新世海拔高度和青藏高原隆升
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果