王 祎，符超峰,*，宋友桂，楊彥峰

(1. 長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西 西安 710054； 2. 中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710061)

0 引 言

青藏高原自新生代以來發(fā)生了強(qiáng)烈的隆升，高原的隆升高度對(duì)東亞季風(fēng)的形成[1]和亞洲內(nèi)陸的干旱化[2]起著明顯的直接作用，對(duì)青藏高原周邊區(qū)域特別是東北緣地區(qū)產(chǎn)生非常大的影響。青藏高原的隆升對(duì)其北緣及西緣的干旱化程度有很大的增強(qiáng)作用，使得粉塵排放量有所增加，且粉塵對(duì)大氣的循環(huán)過程和性質(zhì)產(chǎn)生進(jìn)一步影響，并使氣候環(huán)境發(fā)生變化，甚至干旱區(qū)粉塵通量的增加可對(duì)降水產(chǎn)生抑制作用，進(jìn)而導(dǎo)致干旱化程度加劇[3]。中國風(fēng)成黃土是全球變化的可靠記錄，青藏高原的隆升過程、亞洲季風(fēng)的演化及內(nèi)陸干旱化過程等信息都蘊(yùn)含在風(fēng)成沉積物中[4-10]。

沉積物的礦物組成及其形成過程是沉積物研究的重要基礎(chǔ)工作[11-12]。不同環(huán)境下，沉積物的形成過程(基巖風(fēng)化、物質(zhì)搬運(yùn)、最后沉積及風(fēng)化成壤等過程)中所蘊(yùn)含的氣候環(huán)境變化信息都可以通過對(duì)沉積物中礦物的種類、占比和組合特征進(jìn)行分析研究后獲取。通過對(duì)碎屑礦物、碳酸鹽礦物、黏土礦物的種類、占比和組合特征等分析可以重建古氣候環(huán)境；對(duì)物質(zhì)來源的分析研究則可以利用特征礦物(如角閃石、石英、鋯石、電氣石、金紅石等)占比、形態(tài)及組合的變化規(guī)律來揭示；水動(dòng)力條件可以利用重礦物的相對(duì)占比、石英相關(guān)性質(zhì)等來進(jìn)行研究反映；鐵錳氧化物、海綠石、自生黃鐵礦等對(duì)海洋氧化-還原環(huán)境有著積極反映[13-16]。海洋沉積物中自生礦物的生成受控于海洋環(huán)境中物理和化學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，因此，這類自生礦物記錄著海洋溫度、環(huán)流、鹽度等洋內(nèi)參數(shù)的改變信息；在陸地上，由于陸地不同地區(qū)性質(zhì)不同的巖石遭受強(qiáng)弱有異的化學(xué)風(fēng)化和物理風(fēng)化作用，形成擁有不同性質(zhì)特征的陸源礦物，此類礦物可以直接反映陸地的氣候環(huán)境變化。礦物中特征礦物占比和礦物組合在縱向深度上的變化不但能夠記錄沉積物沉積序列的演化信息，還可以有效反演物質(zhì)來源和環(huán)境的變化歷史[17]。因此，沉積物礦物中所蘊(yùn)含的特征信息能夠?yàn)楣艢夂颦h(huán)境的重建提供可靠的地質(zhì)記錄。

尖扎盆地屬于青藏高原東北緣新生代以來形成的諸多斷陷盆地之一，其所處的地理位置使得盆地內(nèi)的沉積物成為研究環(huán)境演化和高原隆升的良好信息載體[17-20]。前人研究顯示，尖扎盆地出露了厚層的風(fēng)成堆積，中間夾雜有河湖相堆積物層段[21]。目前，對(duì)尖扎盆地中沉積物的礦物組成研究大多集中在黏土礦物和碳酸鹽礦物部分，而對(duì)沉積物中石英、斜長石等輕礦物與云母等重礦物的組合特征、占比變化及比值等方面的深入分析還沒有開展[22-23]。本文主要利用X射線衍射(XRD)法(基本原理為每種礦物的晶體結(jié)構(gòu)具有其獨(dú)一無二的X射線衍射圖譜，對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行分析就能夠得到圖譜所對(duì)應(yīng)的礦物種類[24])對(duì)尖扎盆地加讓剖面11.8～5.8 Ma的地層沉積物開展礦物學(xué)研究，分析礦物的種類及其組合特征的變化，以期重建青藏高原東北緣晚中新世氣候環(huán)境變化過程。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置及剖面簡介

尖扎盆地位于青藏高原東北緣、西秦嶺和東昆侖褶皺系的結(jié)合部位。盆地四周被群山所包圍：北緣是海拔約4 000 m近EW向展布的拉脊山，將西寧盆地與之分開；西緣為札馬雜日山，與貴德盆地相隔；南緣為西秦嶺；東緣為德恒隆—加吾力吉隆起帶，與循化盆地相隔[23]。尖扎盆地具有青藏高原東北緣典型菱形山間斷陷盆地的構(gòu)造特征。尖扎盆地加讓剖面位于青海省尖扎縣城西馬克堂鎮(zhèn)加讓村，剖面底部高程是2 200 m，坐標(biāo)為(35°57′43.1″N，101°58′24.1″E)(圖1)，剖面整體出露厚度為361 m[21]。

1.2 剖面沉積相劃分

基于野外考察、巖性描述，并結(jié)合剖面的地層沉積特征，可以將青藏高原東北緣尖扎盆地加讓剖面從下至上依次劃分為風(fēng)成堆積(Ⅰ)、淺湖相和風(fēng)成紅黏土交替沉積(Ⅱ)、風(fēng)成堆積兼夾有數(shù)個(gè)沖洪積薄層(Ⅲ)和河流相沉積(Ⅳ)等4個(gè)沉積階段(圖2)。加讓剖面地層在總體上呈水平分布，其中發(fā)育的鈣質(zhì)結(jié)核層近似平行展布在地層之中。加讓剖面的沉積物主要是塊狀結(jié)構(gòu)，沒有層理，局部垂直節(jié)理發(fā)育且沿節(jié)理方向形成了溝壑、黃土洞；通過與典型黃土-紅黏土剖面的地層沉積特征進(jìn)行對(duì)比，兩者相似度很高，加讓剖面沉積物以風(fēng)成紅黏土堆積為主，剖面的沉積微相有過數(shù)次變化，其中可見短暫的河流相與湖相沉積。通過觀察加讓剖面的巖性和地層，并與周邊地區(qū)的地層進(jìn)行對(duì)比，將研究區(qū)新生代沉積劃分為下東山組、加讓組[21]。

圖1 青藏髙原東北緣尖扎盆地加讓剖面實(shí)景圖Fig.1 Views of Jiarang Section in Jianzha Basin, the Northeastern Margin of Qinghai-Tibet Plateau

R和N指極性；極性柱數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[21]圖2 加讓剖面古地磁年齡、巖性特征與沉積相劃分Fig.2 Paleo-magnetism Ages, Lithologic Characteristics and Sedimentary Facies Division of Jiarang Section

加讓剖面的磁性地層學(xué)研究結(jié)果[21]顯示整個(gè)剖面有17個(gè)正極性和16個(gè)負(fù)極性。實(shí)測(cè)極性柱經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)極性柱的對(duì)比分析顯示，加讓剖面沉積物在標(biāo)準(zhǔn)極性柱C5r.3r到C3r之間是一個(gè)比較連續(xù)的磁極性變化序列，為11.8～5.8 Ma。

2 分析方法

2.1 樣品采集與分樣

本文研究的粉末樣品是在尖扎盆地加讓剖面上以20 cm為間隔進(jìn)行野外樣品采集。本次礦物實(shí)驗(yàn)分析以40 cm為間隔進(jìn)行分樣，最后獲得902個(gè)X射線衍射全巖樣品。研究樣品的分樣和前期制備均在長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院礦物工程實(shí)驗(yàn)室完成，樣品的初階段處理需要將樣品放于恒溫箱中烘干，而后于陶瓷研缽中研磨，最后取得200目的實(shí)驗(yàn)樣品。樣品的前處理及測(cè)試分析在中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所古環(huán)境研究室完成。全巖樣品X射線衍射實(shí)驗(yàn)所用儀器是荷蘭Panalytical公司的X’Pert Pro MPD多功能X射線衍射儀。儀器使用PIXcel1D探測(cè)器、銅靶X光管以及鎳片濾波；工作電壓是40 kV，工作電流是40 mA；分析時(shí)采用不間斷連續(xù)掃描，掃描范圍(2θ)是3°～80°，步長為0.0167 (°)·步-1，每步長掃描時(shí)間為29.8 s。實(shí)驗(yàn)最后共獲得902組X射線衍射圖譜，部分樣品的X射線衍射圖譜見圖3。

2.2 全巖礦物定性、半定量分析

本次實(shí)驗(yàn)研究共鑒定了23種礦物，包括碎屑礦物、碳酸鹽礦物和黏土礦物。其中，以碎屑礦物居多，主要是石英、斜長石、云母類礦物(白云母、黑云母)，及少量尖晶石、輝石類礦物(普通輝石、錳鈣輝石及頑火輝石等)、金紅石、剛玉、磁鐵礦、鈦磁鐵礦、榍石、霞石，偶見鋯石、石榴子石、銳鈦礦；碳酸鹽礦物以方解石為主，白云石較少；黏土礦物中綠泥石占比最高，還有少量赤鐵礦、蛭石和沸石。

3 結(jié)果分析

3.1 輕礦物

3.1.1 種類及相對(duì)占比

輕礦物是指相對(duì)密度小于2.86的礦物。加讓剖面具有較高相對(duì)占比的輕礦物成分，占整個(gè)剖面的64.4%。加讓剖面沉積物中約有7種輕礦物，分別為：石英，相對(duì)平均占比為35.7%，最低為7%，最高為53%；長石，相對(duì)平均占比為16.3%，最低為7%，最高為42%；方解石，相對(duì)平均占比為10.1%，最低為2%，最高為55%；蛭石和霞石，占比均不多，蛭石相對(duì)平均占比為1.2%，霞石相對(duì)平均占比為1.1%，在幾種主要輕礦物中，霞石占比最低；另外，少數(shù)沉積物樣品中含有白云石和沸石等礦物。幾種主要輕礦物的相對(duì)平均占比見圖4。由圖4可見，加讓剖面輕礦物組成以石英、長石和方解石為主，三者相對(duì)平均占比達(dá)到62.1%，其次是蛭石和霞石，其他輕礦物占比甚微。

Chl為綠泥石；Cor為剛玉；Ms為白云母；Qtz為石英；Anl為方沸石；Cal為方解石；Dol為白云石；And為紅柱石；Mag為磁鐵礦；Hem為赤鐵礦；Pl為斜長石圖3 全巖樣品X射線衍射圖譜Fig.3 XRD Patterns of Whole Rock Samples

圖4 主要輕礦物相對(duì)平均占比直方圖Fig.4 Histogram of Relative Average Proportion of Main Light Minerals

3.1.2 成分成熟度指數(shù)

Pettijohn曾建議采石英/長石值(Q/TF)來表示沉積物成熟度，輕礦物成分成熟度指數(shù)在很大程度上受氣候環(huán)境和大地構(gòu)造條件的制約，能夠指示沉積物中礦物改造程度[25]。

石英在沉積物形成、搬運(yùn)及風(fēng)化成壤過程中的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其在風(fēng)化過程中的相對(duì)占比變化幅度非常小。而長石雖然抗物理風(fēng)化能力比較強(qiáng)，但抗化學(xué)風(fēng)化能力比較弱。長石在H2O與CO2的綜合作用下，比較容易轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌V物，如以高嶺石為主的黏土礦物。而在以物理風(fēng)化占據(jù)主導(dǎo)的干旱地區(qū)或巖石碎裂分解的年輕土壤中，砂粒主要部分是可以由長石組成的。因此，長石比較富集于以快速堆積、物理風(fēng)化占據(jù)主導(dǎo)的干旱沉積環(huán)境之中[26]，而分析研究Q/TF值的變化規(guī)律能夠?qū)Τ练e物的歷史沉積環(huán)境做出一定程度的反演[27-29]。

加讓剖面沉積物輕礦物成分成熟度指數(shù)的平均值為2.4，其變化范圍為0.2～5.9。圖5顯示石英、長石相對(duì)占比以及Q/TF值的變化。輕礦物成分成熟度在加讓剖面11.8～5.8 Ma期間明顯具有先降低后增高，在經(jīng)歷長時(shí)間波動(dòng)之后再次降低的趨勢(shì)。

圖5 石英、長石相對(duì)占比以及Q/TF值隨深度變化Fig.5 Variations of the Relative Proportion of Quartz and Plagioclase, and Q/TF Ratio with Depth

3.2 重礦物

3.2.1 種類及相對(duì)占比

重礦物主要是指相對(duì)密度大于2.86的礦物。通過對(duì)加讓剖面沉積物礦物的實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在沉積物中檢測(cè)出的重礦物種類有尖晶石、輝石類礦物(普通輝石、錳鈣輝石及頑火輝石等)、金紅石、剛玉、赤鐵礦、磁鐵礦、鈦磁鐵礦、榍石、白云母、鋯石、霞石、石榴子石、銳鈦礦、黑云母、綠泥石等。圖6顯示加讓剖面各個(gè)重礦物的相對(duì)平均占比。白云母相對(duì)平均占比為45.0%，綠泥石為11.2%，赤鐵礦為7.9%，黑云母為7.0%，鋯石為4.6%，尖晶石為3.9%，金紅石為3.4%，剛玉為3.0%，普通輝石為3.0%，榍石為2.0%，鈦磁鐵礦為2.0%，磁鐵礦為2.0%，石榴子石為2.0%，頑火輝石為2.0%，銳鈦礦為1.0%。

1為赤鐵礦；2為榍石；3為鈦磁鐵礦；4為尖晶石；5為石榴子石；6為磁鐵礦；7為剛玉；8為金紅石；9為鋯石；10為銳鈦礦；11為普通輝石；12為白云母；13為綠泥石；14為黑云母；15為頑火輝石圖6 重礦物相對(duì)平均占比直方圖Fig.6 Histogram of Relative Average Proportion of Heavy Minerals

3.2.2 組合特征

(1)穩(wěn)定性。重礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定，表明其抗風(fēng)化能力就越強(qiáng)，相應(yīng)地在剖面沉積物中相對(duì)占比就有所升高[30]。因此，本文將加讓剖面沉積物中的重礦物分為極穩(wěn)定重礦物、穩(wěn)定重礦物、較穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物4種類別[31-32]。表1顯示剖面所涉及的主要重礦物穩(wěn)定性分類情況。

根據(jù)實(shí)際研究需要，將不同穩(wěn)定性的重礦物成分進(jìn)一步劃分為極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物、較穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物3類。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)加讓剖面的沉積階段制作了加讓剖面沉積物極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物、較穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物穩(wěn)定性三角圖解(圖7)。

圖7(a)是沉積階段Ⅰ(272～361 m深度)重礦物分布特征，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物、較穩(wěn)定重礦物平均占比較多，分別約為25.0%、62.5%，不穩(wěn)定重礦物平均占比次之，約為12.5%，3類重礦物總體占比均較高；圖7(b)為沉積階段Ⅱ(188～271 m深度)重礦物分布特征，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物平均占比有所升高，約為50.00%，較穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物平均占比則降低，分別約為43.75%、6.25%；圖7(c)是沉積階段Ⅲ(23～188 m深度)重礦物分布特征，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物平均占比明顯升高，約為75%，較穩(wěn)定重礦物平均占比降低幅度較大，約為25%，而不穩(wěn)定重礦物平均占比降至最低，幾乎為0；圖7(d)為沉積階段Ⅳ(0～23 m深度)重礦物分布特征，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物平均占比降低幅度較大，約為37.5%，較穩(wěn)定重礦物平均占比顯著升高，約為50.0%，不穩(wěn)定重礦物平均占比也有所提高，約為12.5%。

表1 重礦物穩(wěn)定性分類

圖7 不同沉積階段重礦物穩(wěn)定性三角圖解Fig.7 Triangular Diagrams of Stability of Heavy Minerals Under Different Sedimentary Periods

(2)指標(biāo)分析。以重礦物占比的比值(K)作為礦物風(fēng)化程度強(qiáng)弱的指標(biāo)(即穩(wěn)定系數(shù))[31-33]，則K=(M+N)/(P+Q)。其中,M為極穩(wěn)定重礦物占比，N為穩(wěn)定重礦物占比，P為較穩(wěn)定重礦物占比，Q為不穩(wěn)定重礦物占比。穩(wěn)定系數(shù)的變化能夠揭示沉積物中重礦物受到風(fēng)化作用之后的穩(wěn)定程度。穩(wěn)定系數(shù)越小，則穩(wěn)定礦物占比相對(duì)較低，非穩(wěn)定礦物占比越高，表明礦物受到的風(fēng)化作用程度越弱；而穩(wěn)定系數(shù)越大，則穩(wěn)定礦物占比相對(duì)較高，非穩(wěn)定礦物占比越低，表明礦物受到的風(fēng)化作用程度越強(qiáng)[34-38]。

圖8顯示加讓剖面沉積物重礦物穩(wěn)定系數(shù)隨年齡的變化。從圖8可以看出：從約11.8 Ma開始，穩(wěn)定系數(shù)較長時(shí)期地處于低值；在約10.0 Ma后，穩(wěn)定系數(shù)明顯升高并有所波動(dòng)；在約8.6 Ma后，穩(wěn)定系數(shù)保持較平穩(wěn)的相對(duì)高值時(shí)期；而在約6.2 Ma之后，穩(wěn)定系數(shù)大幅度降低。

圖8 重礦物穩(wěn)定系數(shù)隨年齡變化Fig.8 Variation of Stability Coeffcient of Heavy Mineral with Age

4 討 論

4.1 礦物學(xué)指標(biāo)

沉積物全巖礦物指標(biāo)可以作為氣候環(huán)境的代用指標(biāo)[39]。礦物的抗化學(xué)風(fēng)化能力在表生環(huán)境之下差別很大[40-41]，本文采用在整個(gè)剖面中連續(xù)存在且具有明顯變化特征的幾種礦物開展深入研究。

蛭石在整個(gè)剖面是呈斷點(diǎn)分布的，在10.0～6.2 Ma期間出現(xiàn)頻率較高，其主要在干濕交替氣候環(huán)境下形成[12]，指示潮濕且風(fēng)化強(qiáng)度、淋濾作用增強(qiáng)的環(huán)境[4]。

方解石為風(fēng)成堆積中碳酸鹽礦物的主要類型，其廣泛存在于各種地表環(huán)境中，是一種可溶性很高的礦物。在成壤過程中，濕熱氣候條件下方解石易受到強(qiáng)淋溶作用后占比降低，而干冷氣候條件下的方解石則相對(duì)容易留存。因此，較低的方解石占比指示較強(qiáng)風(fēng)化作用和成壤作用，氣候溫暖濕潤且盛行夏季風(fēng)；較高的方解石占比則指示氣候寒冷干旱，冬季風(fēng)有所增強(qiáng)[23]。

在加讓剖面沉積物中檢測(cè)出的長石類礦物主要為斜長石，平均占比為16.3%。長石類礦物的硬度比較高，抗物理風(fēng)化能力比較強(qiáng)，但抗化學(xué)風(fēng)化能力比較弱[26]。因此，長石類礦物是屬于風(fēng)化過程之中不穩(wěn)定的礦物，斜長石的風(fēng)化效應(yīng)是大陸風(fēng)化的早期階段標(biāo)志。

加讓剖面中的綠泥石平均占比為4.74%，其主要賦存于化學(xué)風(fēng)化作用程度較弱的氣候環(huán)境與地區(qū)，較高的綠泥石占比指示著較為干旱的環(huán)境在逐步形成[12]。在成壤過程的初階段，綠泥石的占比因受到化學(xué)風(fēng)化作用的影響而降低。

云母類礦物(白云母)在加讓剖面沉積物中的平均占比為23.6%，在剖面所有礦物中是相對(duì)占比較高的礦物。白云母相對(duì)比較穩(wěn)定，雖然比較容易裂為薄片，但是不會(huì)分解。較高的云母占比揭示加讓剖面紅黏土的風(fēng)化成壤作用較強(qiáng)，而且一定程度上白云母的存在可以增加土壤塑性[42]。

輕礦物成分成熟度指數(shù)的變化可以對(duì)古沉積環(huán)境做出一定程度上的反映。輕礦物成分成熟度指數(shù)越大，沉積物所受到的化學(xué)風(fēng)化作用越強(qiáng)，其指示的古沉積環(huán)境越溫暖濕潤；反之，輕礦物成分成熟度指數(shù)越小，則風(fēng)化作用越弱，氣候干冷[26-27]。

重礦物穩(wěn)定系數(shù)的變化能夠揭示沉積物中重礦物在受到風(fēng)化作用之后的穩(wěn)定程度。穩(wěn)定系數(shù)越小，表明礦物受到的風(fēng)化作用程度越弱，該時(shí)期氣候寒冷干旱；而穩(wěn)定系數(shù)越大，表明礦物受到的風(fēng)化作用程度越強(qiáng)，成壤和淋溶作用較強(qiáng)，反映了該時(shí)期氣候溫暖濕潤，降水量豐富。

4.2 古環(huán)境意義

在11.8～10.0 Ma期間，方解石、長石、綠泥石占比相對(duì)較高，方解石平均占比為14.26%，長石為21.45%，綠泥石為6.50%，云母則較低，為21.16%；輕礦物成分成熟度指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)較低，其平均值分別為1.70和0.11；磁化率也較低，其波動(dòng)趨勢(shì)比較平緩(圖9)。以上指標(biāo)皆表明在此時(shí)期風(fēng)化作用較弱，淋溶作用不強(qiáng)，成壤作用也較低；該階段氣候比較干冷，降水量也較少。該階段加讓剖面地層沉積特征主要是風(fēng)成堆積，為黃褐色土狀堆積物，具塊狀結(jié)構(gòu)，沒有層理，間或發(fā)育鈣質(zhì)結(jié)核；較淺色的沉積物表明該階段處于長期的氧化環(huán)境中，氣候比較干旱。

10.0～8.6 Ma期間，方解石、長石、綠泥石和云母占比有一定程度的波動(dòng)，但總體上前3種礦物占比相對(duì)有所降低，方解石平均占比為6.38%，長石為10.18%，綠泥石為4.34%，云母則升高，為25.20%；輕礦物成分成熟度指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)也變高，其平均值分別為3.95和0.21(圖9)。該階段對(duì)應(yīng)的剖面為淺湖相和風(fēng)成紅黏土交替沉積，具體表現(xiàn)為紅褐色土狀堆積物與青灰色土狀堆積物呈互層沉積，能夠指示干濕交替的氣候條件和風(fēng)化成土作用的鐵錳膠膜比較發(fā)育。上述特征指示該階段氣候以較溫暖潮濕為主，但有一定程度的干濕交替波動(dòng)。

圖中箭頭指示所對(duì)應(yīng)沉積階段沉積速率的增大；磁化率、Rb/Sr值和沉積速率引自文獻(xiàn)[21]；δ18O值為深海氧同位素值，引自文獻(xiàn)[43]圖9 方解石、長石、綠泥石、云母相對(duì)占比，Q/TF值，穩(wěn)定系數(shù)，磁化率,深海氧同位素值，Rb/Sr值以及沉積速率對(duì)比Fig.9 Comparisons of the Relative Proportion of Calcite, Plagioclase, Chlorite and Mica, Q/TF Ratio, Stability Coefficient, Magnetic Susceptibility, Deep Sea Oxygen Isotope Value, Rb/Sr Ratio and Deposition Rate

8.6～6.2 Ma期間，方解石、長石、綠泥石占比較低，方解石平均占比為6.73%，長石為14.09%，綠泥石為3.89%，云母則較高，為25.43%；輕礦物成分成熟度指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)也較高，其平均值分別為2.75和0.22；與此同時(shí)，磁化率開始逐漸升高(圖9)。此階段的沉積相主要是紅褐色、黃褐色厚層土狀堆積物與中厚砂層呈互層沉積，還發(fā)育數(shù)個(gè)薄層粗粒沉積。深色土狀堆積物表明該階段降水量增加，成壤作用、風(fēng)化程度增強(qiáng)，氣溫升高，氣候比較溫暖濕潤。

加讓剖面磁化率在約8.6 Ma以前波動(dòng)幅度不大，整體比較穩(wěn)定，之后突然開始快速增大，并且增幅較大，波動(dòng)比較明顯，表明夏季風(fēng)開始增強(qiáng)。在約7.2 Ma左右，方解石、長石、綠泥石占比有小幅升高，云母占比、輕礦物成分成熟度指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)具有降低趨勢(shì)，磁化率也開始波動(dòng)性降低，深海氧同位素值(δ18O)總體呈上升趨勢(shì)(圖9)，說明在約7.2 Ma之后，夏季風(fēng)的演化受到全球氣候變冷等因素的控制，其強(qiáng)度開始有所減弱。

6.2～5.8 Ma期間，方解石、長石、綠泥石占比開始升高，方解石平均占比為17.95%，長石為19.60%，綠泥石為5.88%，云母則開始降低，為19.60%；輕礦物成分成熟度指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)開始降低，其平均值分別為1.90和0.13；磁化率也較低(圖9)。以上指標(biāo)皆表明該階段夏季風(fēng)減弱，降水量降低，風(fēng)化作用較弱，氣候開始向寒冷干燥轉(zhuǎn)變。該階段的地層沉積物主要是灰綠色、青灰色粉砂、細(xì)砂、砂礫石層沉積，為河流相沉積，沉積物整體粒度較粗，分選和磨圓較差；沉積相特征表明該階段是較為濕潤的氣候環(huán)境，與礦物學(xué)指標(biāo)揭示的寒冷干燥氣候差異較大，有待下一步獲取研究區(qū)更多的氣候指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證和討論。

根據(jù)加讓剖面重礦物穩(wěn)定性三角圖解(圖7)，結(jié)合剖面地層沉積特征與剖面古地磁年齡可得出：在11.8～10.0 Ma期間，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物、較穩(wěn)定重礦物兩者平均占比高于不穩(wěn)定重礦物，3類重礦物總體平均占比均較高；至10.0～8.6 Ma期間，重礦物分布特征是極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物平均占比有所升高，較穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物則降低；8.6～6.2 Ma期間，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物平均占比明顯升高，較穩(wěn)定重礦物降幅較大，而不穩(wěn)定重礦物降至最低；到6.2～5.8 Ma期間，極穩(wěn)定+穩(wěn)定重礦物平均占比較大程度地回落，較穩(wěn)定重礦物顯著升高，不穩(wěn)定重礦物也有所回升。這為加讓剖面在11.8～5.8 Ma期間從干旱轉(zhuǎn)為半干旱—半濕潤再到干旱氣候古環(huán)境變化提供了進(jìn)一步的佐證，而且可能反映沉積物在約8.6 Ma之后近源物質(zhì)增多，應(yīng)該與高原隆升導(dǎo)致周邊山地風(fēng)化剝蝕加快有關(guān)[44-46]。

上述沉積物重礦物穩(wěn)定性特征變化規(guī)律表明，加讓剖面沉積物重礦物的礦物組分比較復(fù)雜，種類較多，指示著該地區(qū)有著比較廣泛的物質(zhì)來源。整體來看，加讓剖面重礦物是以穩(wěn)定重礦物為主，黑云母、頑火輝石等不穩(wěn)定礦物占比較少，一方面表明剖面的沉積環(huán)境是以相對(duì)溫暖潮濕、化學(xué)風(fēng)化作用程度較強(qiáng)為主，機(jī)械搬運(yùn)和物理破碎分解作用比較微弱，另一方面也反映研究區(qū)沉積物的搬運(yùn)距離較長，距離物源區(qū)較遠(yuǎn)。

在約10.0、8.6、7.2 Ma附近，方解石、長石、綠泥石、云母占比，輕礦物成分成熟度指數(shù)，重礦物穩(wěn)定系數(shù)等特征均有比較明顯的周期性變化，其高低變化趨勢(shì)能夠記錄尖扎盆地古氣候信息，而古氣候則很大程度上受控于當(dāng)時(shí)的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。通過圖9中加讓剖面Rb/Sr值、沉積速率與其他礦物指標(biāo)的對(duì)比也可以看出，在10～8 Ma期間，尖扎盆地的沉積速率突然增大且有波動(dòng)，揭示在此期間青藏高原東北緣廣泛發(fā)生一系列較強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[21,47-50]，來源于周邊山脈的剝蝕導(dǎo)致研究區(qū)沉積物增多，物質(zhì)來源具有近源性特征，從而對(duì)古環(huán)境的物理化學(xué)性質(zhì)等產(chǎn)生綜合影響，也使研究區(qū)沉積物礦物組成及分布規(guī)律有著特征性變化。在約8.6 Ma和7.2 Ma之后，Rb/Sr值所指示的東亞季風(fēng)周期性減弱表明青藏高原隆起的高度可能足以對(duì)季風(fēng)的北移產(chǎn)生阻礙效果，從而導(dǎo)致夏季降水減少。此外，約7.2 Ma之后，尖扎盆地的東亞季風(fēng)變化與深海氧同位素值(δ18O)記錄所反映的全球溫度變冷主要趨勢(shì)相同，其氣候變化與全球氣候有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，青藏高原的隆升直接影響東亞季風(fēng)環(huán)流的形成與發(fā)展，具體表現(xiàn)在對(duì)夏季風(fēng)和冬季風(fēng)的影響作用上。綜上所述，尖扎盆地及其周邊地區(qū)的古氣候環(huán)境演化趨勢(shì)受青藏高原構(gòu)造隆升和全球氣候變冷協(xié)同影響。

5 結(jié) 語

(1)青藏高原東北緣尖扎盆地加讓剖面中沉積物的礦物組分主要包括碎屑礦物、碳酸鹽礦物和黏土礦物。其中，以碎屑礦物居多，主要是石英、斜長石、云母類礦物(白云母、黑云母)，及少量尖晶石、輝石類礦物(普通輝石、錳鈣輝石及頑火輝石等)、金紅石、剛玉、磁鐵礦、鈦磁鐵礦、榍石、霞石，偶見鋯石、石榴子石、銳鈦礦；碳酸鹽礦物以方解石為主，白云石占比較少；黏土礦物中，綠泥石占比最高，還有少量赤鐵礦、蛭石和沸石。

(2)沉積物礦物種類及分布特征顯示：較高的方解石、長石、綠泥石占比，較低的云母占比、輕礦物成分成熟度指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)反映該區(qū)域內(nèi)風(fēng)化作用較小，成壤程度較弱，降雨量較低，為干冷氣候；反之，則為溫暖潮濕氣候。結(jié)合磁化率變化曲線，并與深海氧同位素值(δ18O)變化曲線及其他全球氣候變化事件聯(lián)系對(duì)比，可以將尖扎盆地11.8～5.8 Ma氣候環(huán)境演化劃分為4個(gè)階段：11.8～10.0 Ma,氣候干冷期；10.0～8.6 Ma,氣候濕暖濕潤波動(dòng)期；8.6～6.2 Ma,氣候溫暖濕潤期；6.2～5.8 Ma,氣候轉(zhuǎn)向干冷期。

(3)約10.0、8.6、7.2 Ma附近，主要礦物占比及組合特征有明顯改變，證明當(dāng)時(shí)古環(huán)境狀況發(fā)生急劇變化，揭示青藏高原東北緣在10～8 Ma期間廣泛發(fā)生一系列較強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，來源于周邊山脈的剝蝕使得研究區(qū)沉積物增多，物質(zhì)來源具有近源性特征。約7.2 Ma之后，加讓剖面礦物組成分布記錄的尖扎盆地及周邊地區(qū)的古環(huán)境演化過程主要受青藏高原構(gòu)造隆升以及全球氣候變冷協(xié)同影響。