Geochemical Characteristics of the Oma Section in the Tibetan Gyirong Basin and Its Implications on Environment Change
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摘要: 通过对西藏吉隆盆地沃马剖面上变价元素Fe、Mn的赋存形态分析, 根据变价元素不同赋存形态含量与古气候的关系, 探讨青藏高原隆升过程中的环境变迁历程.应用元素地球化学原理, 参考常规常量元素指标和测年资料, 确定了该剖面10.0~1.7 Ma来地球化学元素的分布规律.研究结果表明: 该剖面地层沉积时的地球化学环境历经强还原状态到弱氧化状态再到还原状态的变化过程, 其对应古气候呈现由干冷转向暖湿再到干冷的变化.
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关键词:
- 西藏吉隆盆地沃马剖面 /
- 变价元素 /
- Fe、Mn /
- 示踪指标 /
- 地球化学
Abstract: Based on the study of the combining forms of the valence-variable elements such as Fe and Mn at the Oma section in the Gyirong basin, Tibet, and on the relation of the contents of the various forms of the valence-variable elements with climate conditions, the environmental change during the rising of the Qinghai-Tibet plateau is discussed. The distribution rules of the geochemical elements during 10.0-1.7 Ma of the Oma section were ascertained with element geochemistry principles applied and dating data as well as indexes of the conventional and major elements analyzed. The results show that in the sedimentary period of the profile, while the geochemical environment changed from strong reduction state through weak oxidation state to reduction state, the paleoclimate varied from dry-cold through warm-wet to dry-cold accordingly. -
地球化学元素的分布、分配、聚集和迁移规律与沉积环境、气候条件及其演化有很大关系，其地球化学特征是判别沉积形成环境的重要标志之一(Condie, 1993；韩吟文等，1999；罗立强等，2002; Huntsman-Mapila et al., 2006; Parker et al., 2006).地壳中变价元素在沉积物中对环境的干湿、冷暖尤为敏感(刘炳璋等，2007)，对其赋存价态进行研究，并结合常量、微量元素地球化学特征可为推断沉积环境及演化提供依据.
本文选取西藏吉隆盆地沃玛剖面为研究对象，通过各层位Fe(Ⅱ)、总铁(TFe)、Mn(Ⅱ)、总锰(TMn)含量的测定，结合常量元素Na、Mg、Al、Si、K和Ca的分布特征，推断其沉积环境和气候变化特征.
1. 研究区域概况
1.1 地质背景
吉隆盆地位于青藏高原西南部、喜马拉雅山系北坡的吉隆河上游，平均海拔3 900~4 300 m，出露面积284 km2.其地理位置如图 1所示.该盆地的形成与高原隆升同步发生，盆地接受了山体剥蚀的风化物，在沉积物中保存着高原隆升与环境变迁的大量信息，因而成为从北坡研究喜马拉雅山上升历史和环境变迁的重要材料.
沃马剖面位于西藏吉隆县城南约14 km处的沃马村.剖面的起点位置：经度85°17.94′；纬度28°45.01′；高程：3 952 m；剖面的终点位置：经度85°19.15′；纬度28°44.93′；高程4 427 m.
1.2 样品测定
沃马剖面各层位117个样品经玛瑙研钵研磨过筛后，按照徐德兰等(2005)的分析方法经进一步优化和改进，对其中的Fe(Ⅱ)、总铁(TFe)、Mn(Ⅱ)、总锰(TMn)进行测定.样品处理、测定过程中同时进行空白样和平行样实验，并插入国家一级标准物质同时进行检测(以元素各价态总量作为质量控制指标)，以符合《地质矿产实验室质量管理规范》DZ0130-94的要求.分析时每10个样品加入1个平行样和1个空白样；每20个样品中加入1个标准样.SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O和K2O等氧化物含量委托国土资源部武汉矿产资源监督检测中心检测.
2. 沃马剖面沉积物变价化学元素分布规律
2.1 变价元素及其形态分布
根据样品的分析测定结果，表 1列出变价元素Fe、Mn各形态含量分布特征以及由各元素不同形态含量计算出的变异系数，以说明变价元素不同形态的活性大小和对地球化学环境变化的灵敏程度，进而反映其所在地层沉积过程中的地质环境及气候变化.
表 1 吉隆沃玛剖面变价元素及其形态分布(%)Table Supplementary Table Distribution of the valence-variable elements of the Oma section in the Gyirong basin分布 TFe Fe(Ⅱ) Fe(Ⅲ) TMn Mn(Ⅱ) Mn(OX) 平均值 4.10 0.420 3.68 0.07 0.026 0 0.044 0 极大值 22.84 1.090 22.62 0.36 0.087 0 0.320 0 极小值 0.58 0.093 0.17 0.01 0.003 7 0.000 3 变异系数 1.04 0.500 1.17 0.81 0.580 0 1.120 0 表 1数据表明，Fe、Mn总量及其还原态Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的变异系数较大，说明本文选取的变价元素可作为其所在剖面的氧化还原敏感性元素，以指示氧化-还原环境和气候变化.为进一步寻求变价元素及其各形态含量在剖面上的变化规律，绘制各取样点Fe、Mn、Fe(Ⅱ)及Mn(Ⅱ)含量随深度变化曲线，如图 2所示.
图 2 TFe、TMn及其还原态含量随剖面高度变化曲线Fig. 2. Variations of TFe, TMn and the reduce state of Fe and Mn with the depth of the section2.2 变价元素分量比值及其变化规律
为进一步通过变价元素形态分析寻求剖面沉积环境的分带规律，将相关的元素含量相比构成相应的比值指标，以突出元素沉积时的环境信息.本文通过所测得变价元素Fe、Mn总量与各自还原态含量的差减法得到Fe(Ⅲ)、高价态锰Mn(OX)，得到了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/Mn(Ⅱ)比值指标，其随深度的变化趋势如图 3所示，具有很好的对应性.
2.3 变价元素衬度系数及其变化规律
不同层位的衬度系数可以更清楚地反映不同时期地质样品中元素的迁移和富集的相对程度(李丰江，2002).依据衬度系数是大于1或小于1，可判断各测点乃至整个剖面的各段典型元素的相对集中与分散，进而判断它们富集和迁移规律.本文计算衬度系数时，选用算术平均值法确定元素的地质背景值.本剖面总铁(TFe)、总锰(TMn)及Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的衬度系数随深度的变化曲线如图 4所示.
图 4 总铁(TFe)、总锰(TMn)及Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)衬度系数曲线Fig. 4. Total concentrations of Fe, Mn and wealthy coefficient curves of Fe(Ⅱ), Mn(Ⅱ)(1) Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)比值变化曲线.铁是地壳中的常量元素，其性质与铝相似，比较稳定而不易迁移.其含量变化与气候干湿、降水增减以及化学、生物作用有关(张虎才等，1991; Smith et al., 2002；刘奇等，2007).同时，铁的两种不同价态是对气候比较敏感的指标(周恳恳等，2007)，其含量变化是判断沉积环境和气候演化较可靠的标志之一.含Fe(Ⅱ)矿物在风化作用下是不稳定的.当风化作用主要营力之一的氧气充足时，Fe(Ⅱ)易被氧化为Fe(Ⅲ)，最后以较稳定的Fe2O3保存下来(变为针铁矿和赤铁矿等)；而含有Fe(Ⅲ)的矿物在氧气不充足时或在酸性条件下和其他还原剂充足的条件下，易还原为Fe(Ⅱ).这样不同价态铁的含量就与气候变化密切相关.Fe(Ⅲ) 的富集代表了沉积时的氧化环境，Fe(Ⅱ)的富集代表了还原环境(文启忠等，1995；宋金明和李鹏程，1997；迟振卿等，2002；崔王等，2007).
Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)比值的变化可综合反映FeO、Fe2O3含量的相对变化，更清晰地反映氧化还原条件和气候变化(周延兴，1984；朱诚，1994；宋金明和李鹏程，1997；余素华等，1997；迟振卿等，2002；薛祥熙等，2002；李学刚等，2004).比值增加表明风化作用加强，有利于氧化反应的发生，应是受温暖湿润气候影响所致；反之，比值减小表明风化作用减弱，有利于还原反应的发生，反映气候干凉.
(2) Mn(OX)/Mn(Ⅱ)比值变化曲线.Mn在化合物中可呈现Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)和Mn(Ⅶ)等不同价态(刘英俊和曹励明，1987).地表沉积物中，Mn(Ⅱ)含量变化与氧化还原环境和降雨量密切相关.Mn(Ⅱ)含量减少说明外界环境有利于氧化，且风化作用强烈，气候温暖；反之，Mn(Ⅱ)含量增加，说明外界环境有利于还原，风化作用减弱，气候干冷(韦刚健等，2005；孙荣涛等，2007；王成等，2007；许淑梅等, 2007a, 2007b；周恳恳等，2007；叶玮等，2008).同时，由于各种价态锰形成的离子中，Mn(Ⅱ)的可溶性、迁移性最强(刘英俊和曹励明，1987)，能从沉积物中扩散到缺氧的水体中，其含量变化可指示降水量的多少.此外，降水量的增加可为沉积物中电子转移提供电解质溶液，促使氧化还原反应发生，使Mn(Ⅱ)进一步减少.因此，Mn(Ⅱ)含量增加，降水量较少；Mn(Ⅱ)含量减小，降水量偏大.
锰是变价较复杂的元素，本文将除Mn(Ⅱ)以外的其他价态认定为氧化态，通过比值反映氧化还原条件.Mn(OX)/ Mn(Ⅱ)比值增加表明氧化条件增强，应是受温暖湿润气候影响所致；反之，当比值减小时表明还原条件增强，反映气候干凉.
图 4中还原态Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)衬度系数曲线表明，其含量随剖面高度由高到低呈现递减趋势，反映了该地层沉积环境总的变化趋势从还原型向氧化型变化；元素Fe、Mn衬度系数曲线变化趋势表明，Fe、Mn含量在剖面中部出现迁移、富集的现象较为突出，体现出明显的分带规律.
3. 沃马剖面沉积物常量化学元素分布
元素氧化物含量在古气候研究中的应用已经较为广泛和成熟.用于反映环境变化的常用的氧化物有SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O和K2O等.本文利用这些常见指示指标和Fe、Mn两种变价元素构成指标进行气候意义多指标体系对比验证.
3.1 常量元素分布特征
常量元素Na、Mg、Al、Si、K和Ca在各层含量分布特征列于表 2.从表 2数据可看出，各元素含量分布除具备一般特征外，在剖面上也呈现明显的规律性，其中Na2O、MgO和CaO 3种元素变异系数大于0.35，活性较强.本文选择这3种元素绘制其含量随深度变化曲线，如图 5所示.通过分析曲线的变化幅度，可寻求这3种常量元素剖面分布的变化规律.
表 2 吉隆沃玛剖面常量元素分布(%)Table Supplementary Table Distribution of common elements of the Oma section in the Gyirong basin分布 Na2O MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO 平均值 1.10 0.75 11.88 54.56 2.33 11.17 极大值 1.91 1.62 18.27 75.62 4.68 47.69 极小值 0.17 0.33 1.49 9.44 0.23 0.26 变异系数 0.38 0.36 0.26 0.25 0.27 0.76 
图 5 Na2O、MgO、CaO含量随剖面高度变化曲线Fig. 5. Content variation of Na2O, MgO and CaO with the depth of the section3.2 常量元素比值及其变化规律
(1) Na2O/K2O比值曲线.K+的吸附能力大于Na+，因此，水溶液中K+更易于被粘土吸附而保留下来，而Na+则易溶于水中而迁移.因此，钾含量的增加在一定程度上反映了沉积物中粘土矿物成分的增多，进而指示影响风化程度的温度、降水等.气候温暖湿润，风化作用加强，粘土矿物成分增多，比值减小；反之，气候干冷，比值增大.此外，钾是植物生长发育所必需的元素之一，钾含量的增加所反映的植被发育指示了气候较温暖湿润，同样可揭示该比值的气候意义(Sinha et al., 2003；崔王等，2007；钟巍等，2007).
(2)(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3比值曲线.Al是稳定元素，温暖湿润气候条件下，风化作用强烈使之富集；K2O、Na2O和CaO化学性质活泼，沉积物形成时期干燥气候环境有利于3者的富集.3者加和后对气候变化反映更充分.因此(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3比值是反映气候变化最为敏感的替代指标之一.气候干旱，比值增大；反之，气候暖湿，风化加强，比值减小(文启忠等，1995；崔王等，2007；钟巍等，2007).
(3) CaO/MgO比值曲线.钙、镁主要以氧化钙和氧化镁的形式存在于沉积物中，一定的气候环境中均可被溶解迁移.Ca2+离子半径较大，其迁移能力也较大.因此，富集Ca2+的环境应比富集Mg2+的环境相对更干.CaO/MgO比值增加反映气候变干，比值减小表明气候相对较湿润(崔王等，2007).
(4) SiO2/Al2O3比值曲线.沉积物中的SiO2和Al2O3含量反映了源区的风化程度和水动力条件，进而指示古气候的暖湿、干冷变化.气候湿热，原岩受风化作用强烈，导致Al形成了最终的风化产物.同时，强烈彻底的风化作用使硅酸盐形成最终的粘土矿物，导致SiO2含量降低.因此，比值降低，风化作用强烈彻底，气候暖湿(高尚玉等，1985; Julia and Luque, 2006；钟巍等，2007).
本文利用常量元素数据绘制SiO2/Al2O3、Na2O/K2O、CaO/MgO和(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3比值随剖面深度变化曲线，其变化趋势相似，表明各阶段气候变化特征具有一致性，如图 6所示.
图 6 CaO、Na2O、K2O、MgO、Al2O3和SiO2构成的比值指标随剖面高度变化曲线Fig. 6. Variations of ratio Na2O/K2O, CaO/MgO, SiO2/Al2O3 and (K2O+Na2O+CaO)/Al2O3 with the depth of the section3.3 常量元素衬度系数及其变化规律
图 7中曲线表明，剖面各取样点典型常量元素衬度系数CaO呈现底部偏大、中部偏小；Na2O、Al2O3呈现上部、底部偏小，中部偏大；K2O呈现上、中部偏大，底部偏小的变化规律.这一规律为该剖面的元素分带提供了较好的参考依据.
图 7 K2O、Na2O、CaO和Al2O3衬度系数曲线Fig. 7. Wealthy coefficient curves of K2O, Na2O, CaO, Al2O34. 沃马剖面地球化学元素分布趋势的阶段划分
4.1 元素分布趋势的阶段划分方法
在分析西藏吉隆盆地沃玛新生代剖面变价元素Fe、Mn及常量元素Na、Mg、Al、Si、K和Ca含量、衬度系数及其构成的比值指标随剖面深度变化曲线的基础上，将Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/Mn(Ⅱ)两种变价元素价态比值指标、Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)两种还原态的衬度系数指标作为该剖面地球化学元素分布趋势划分的主要定量参考依据，具体步骤如下：
(1) Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/Mn(Ⅱ)比值是对沉积对环境变化的综合反映，其变化规律用另一种量化形式反映了沉积环境的变化，且能弥补衬度系数的不足.在划分元素分带时将该比值作为主要参考依据.
(2) 依据Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的衬度系数大于1或小于1为标准，划分出两种变价元素还原态在剖面上的富集层段和迁移层段.其相对富集层是地层沉积时还原环境的典型标志，而相对迁移层是地层沉积时氧化环境的典型标志.
(3) 以变价元素衬度系数的绝对值0.20作为进一步划分环境变化强弱程度的区间值.在富集层段，衬度系数每增大0.20，还原程度增加一级；在迁移层段，衬度系数每减小0.20，氧化程度增加一级(刘平贵等，2000).按照这一原则，本剖面可划分为强还原环境(衬度系数＞1.20)、弱氧化-还原环境(衬度系数1.00~1.20)、氧化-弱还原环境(衬度系数为1.00~0.80)和强氧化环境(衬度系数 < 0.80)4个级别，并与比值划分方法相互补充.
(4) 以总铁(TFe)、Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)绝对含量指标、CaO、K2O和Al2O3衬度系数变化指标及SiO2/Al2O3、CaO/MgO和(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3等常用常量元素比值变化指标等作为对所得结论进行验证、对比，确保对古气候演变推断的合理性和准确性.
4.2 元素分布趋势的阶段特征
根据上述划分方法，综合考虑所选取的各指示指标，结合所研究剖面柱状图及年代约束，将西藏吉隆盆地沃玛剖面自上而下划分为3个阶段，其变价元素及常见常量元素分布特征列于表 3、表 4.
表 3 吉隆沃玛剖面变价元素及其构成指标分布特征Table Supplementary Table Distribution of valence-variable element and its indicators of the Oma section in the Gyirong basin类别 指示指标 阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 整个剖面 年代(Ma) 约3.3~1.7 约6.7~3.3 约10.0~6.7 约1.7~10.0 剖面高度(m) 602.9~420.0 420.0~265.0 265.0~12.3 602.9~12.3 变价元素比值 Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ) 范围 0.53~17.49 0.81~134.50 0.74~59.87 0.53~134.50 均值 3.88 16.18 11.86 13.40 Mn(OX)/Mn(Ⅱ) 范围 0.50~4.16 0.13~7.40 0.32~4.38 0.13~7.40 均值 1.64 1.82 1.67 1.84 变价元素衬度系数 Fe(Ⅱ) 范围 0.42~2.60 0.32~2.10 0.22~2.57 0.22~2.57 均值 1.53 0.99 0.83 1.00 Mn(Ⅱ) 范围 0.23~3.37 0.30~2.22 0.14~2.83 0.14~3.37 均值 1.08 1.08 0.91 1.01 变价元素绝对含量(%) TFe 范围 1.32~5.32 0.58~22.84 0.63~5.33 0.58~22.84 均值 2.64 4.53 2.40 4.10 Fe(Ⅱ) 范围 0.29~0.96 0.10~1.09 0.093~1.07 0.093~1.09 均值 0.65 0.40 0.34 0.42 Mn(Ⅱ) 范围 0.009 4~0.087 0 0.005 8~0.073 0 0.003 7~0.021 0 0.003 8~0.008 6 均值 0.030 0.027 0.011 0.026 表 4 吉隆沃玛剖面常量元素及其构成指标分布特征Table Supplementary Table Distribution of constant element and its indicators of the Oma section in the Gyirong basin类别 指示指标 阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 整个剖面 年代(Ma) 约3.3~1.7 约6.7~3.3 约10.0~6.7 约1.7~10.0 剖面高度(m) 602.9~420.0 420.0~265.0 265.0~12.3 602.9~12.3 常量元素比值 SiO2/Al2O3 范围 2.55~6.99 2.70~7.31 2.58~12.53 2.55~12.53 均值 4.95 4.61 5.32 4.30 CaO/MgO 范围 8.71~23.27 4.73~21.43 0.30~64.33 0.30~64.33 均值 14.15 11.69 22.96 11.76 (K2O+Na2O+CaO)/Al2O3 范围 0.80~2.62 0.58~1.69 0.20~29.23 0.20~29.23 均值 1.46 0.94 3.94 0.96 常量元素衬度系数 CaO 范围 0.37~1.92 0.36~1.55 0.02~4.27 0.02~4.27 均值 1.14 0.75 1.39 0.74 K2O 范围 0.81~1.45 0.61~2.01 0.10~1.42 0.10~2.01 均值 1.13 1.03 0.88 0.94 Al2O3 范围 0.75~1.32 0.72~1.54 0.13~1.42 0.13~1.54 均值 0.97 1.08 0.86 0.93 表 3变价元素价态含量比值指标数据表明，Fe的相关形态比值变化趋势最为明显，Mn的形态比值在各阶段变化不大，对氧化-还原环境和气候的指示作用有限.第Ⅰ阶段(602.9~420.0 m，约3.3~1.7 Ma)：Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/Mn(Ⅱ)比值指标平均值分别为3.88、1.64，均低于整个剖面各自比值的平均值13.40、1.84，结合上文2.2中的分析可知该阶段表现为不利于氧化的气候环境，推断该阶段风化作用减弱，气候干冷；第Ⅱ阶段(420.0~265.0 m，约6.7~3.3 Ma)：两种元素不同价态含量比值指标的平均值为16.18、1.82，较第Ⅰ阶段增大，均达到或超过剖面平均值，尤其是Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)比值变化的幅度最为显著，表明该阶段整体上气候由干冷转向暖湿，风化作用增强，有利于氧化反应的发生；第Ⅲ阶段(265.0~12.3 m，约10.0~6.7 Ma)：两种元素不同价态含量比值的平均值11.86、1.67，较第Ⅱ阶段有一定幅度减小，表现为气候环境向有利于还原的方向转变，推断该阶段气候较第Ⅱ阶段干冷.
表 3中Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)两种还原态衬度系数数据同样表明Mn元素构成的指示指标在各阶段变化幅度不大，指示作用有限.在第Ⅰ阶段，Fe(Ⅱ)的衬度系数远大于1.2，富集程度大，指示强还原环境，表明风化作用减弱，气候干冷；在第Ⅱ阶段Fe(Ⅱ)衬度系数接近整个剖面的平均值，分别为0.99、1.11，虽然仍代表富集阶段，但较在第Ⅰ阶段已明显降低，指示弱氧化-还原环境，气候没有前一阶段干冷，有转向暖湿的趋势；第Ⅲ阶段Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)两种还原态的衬度系数进一步减小，所推断得到的结论与变价元素比值指标所得结论不能完全吻合，需要通过其他指示指标进行判断.
表 4中常量元素比值数据表明，CaO/MgO各阶段比值的平均值由14.15~11.69~22.96变化，分别低于、接近、高于整个剖面平均值，说明气候变化经历了干燥-湿润-干燥的过程.SiO2/Al2O3比值变化由第Ⅰ阶段的4.95减小到第Ⅱ阶段的4.61，说明气候逐渐变为暖湿，在第Ⅲ阶段比值明显增加，表明气候转变为干燥寒冷.(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3比值变化曲线表明，在划分的第Ⅰ阶段，其比值大致呈递减趋势，但数值在与整个剖面相比较高，指示气候干旱.第Ⅱ阶段其比值的平均值为0.93，小于整个剖面的平均值1.94，指示该阶段气候暖湿.第Ⅲ阶段出现了比值的突然增加，指示该阶段气候由暖湿变为干冷.结果表明，SiO2/Al2O3、CaO/MgO和(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3比值的变化阶段与通过变价元素Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/ Mn(Ⅱ)所划分的气候阶段吻合较好.
表 4数据和图 7曲线表明，CaO、K2O在第Ⅰ阶段衬度系数大于1，在沉积物中发生富集；Al2O3衬度系数小于1，在沉积物中发生迁移.3者均表明气候干冷.随着剖面高度的变化，在第Ⅱ阶段CaO的衬度系数值降到1以下、K2O的衬度系数值在1附近来回波动，说明较前一阶段两种元素在沉积物中由富集变为迁移，推断此阶段气温上升，气候湿润.同样，Al2O3的衬度系数值在1左右变化，但较前一阶段增加，说明气候由干冷转向暖湿.在第Ⅲ阶段，K2O、Al2O3的衬度系数呈现先减小后增加的趋势，但均小于1，说明两者发生明显迁移，指示气候干冷.CaO的衬度系数由小于1逐渐过渡到1以上，说明逐渐发生富集，指示气候变干.3者波动趋势所指示的气候变化一致并且与通过变价元素Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/Mn(Ⅱ)所划分的气候阶段吻合较好.
5. 结论
在分析西藏吉隆盆地沃玛新生代剖面变价元素Fe、Mn及常量元素Na、Mg、Al、Si、K和Ca含量、衬度系数及其构成的比值指标随剖面深度变化曲线的基础上，将Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)、Mn(OX)/Mn(Ⅱ)两种变价元素价态比值指标和SiO2/Al2O3、CaO/MgO和(K2O+Na2O+CaO)/Al2O3等常用常量元素比值变化指标为地球化学元素分布趋势划分的主要定量参考依据，并对Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)各自含量的衬度系数指标和CaO、K2O和Al2O3衬度系数变化指标进行补充，结合总铁、Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)绝对含量指标进行验证，推断出吉隆盆地古气候演化的3个阶段：
第Ⅰ阶段(602.9~420.0 m)：地层厚182.9 m，沉积年代约3.3~1.7 Ma.该阶段以强还原环境为主，风化作用较弱，气候处于干冷环境.
第Ⅱ阶段(420.0~265.0 m)：地层厚155.0 m，沉积年代约6.7~3.3 Ma.该阶段以弱氧化-还原环境为主，风化作用加强，气候处于湿润环境.
第Ⅲ阶段(265.0~12.3 m)：地层厚242.7 m，沉积年代约10.0~ 6.7 Ma.该阶段相对第Ⅱ阶段处于还原环境，风化作用减弱，气候处于干旱环境.
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图 2 TFe、TMn及其还原态含量随剖面高度变化曲线
Fig. 2. Variations of TFe, TMn and the reduce state of Fe and Mn with the depth of the section
图 4 总铁(TFe)、总锰(TMn)及Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)衬度系数曲线
Fig. 4. Total concentrations of Fe, Mn and wealthy coefficient curves of Fe(Ⅱ), Mn(Ⅱ)
图 5 Na2O、MgO、CaO含量随剖面高度变化曲线
Fig. 5. Content variation of Na2O, MgO and CaO with the depth of the section
图 6 CaO、Na2O、K2O、MgO、Al2O3和SiO2构成的比值指标随剖面高度变化曲线
Fig. 6. Variations of ratio Na2O/K2O, CaO/MgO, SiO2/Al2O3 and (K2O+Na2O+CaO)/Al2O3 with the depth of the section
图 7 K2O、Na2O、CaO和Al2O3衬度系数曲线
Fig. 7. Wealthy coefficient curves of K2O, Na2O, CaO, Al2O3
表 1 吉隆沃玛剖面变价元素及其形态分布(%)
Table 1. Distribution of the valence-variable elements of the Oma section in the Gyirong basin
分布 TFe Fe(Ⅱ) Fe(Ⅲ) TMn Mn(Ⅱ) Mn(OX) 平均值 4.10 0.420 3.68 0.07 0.026 0 0.044 0 极大值 22.84 1.090 22.62 0.36 0.087 0 0.320 0 极小值 0.58 0.093 0.17 0.01 0.003 7 0.000 3 变异系数 1.04 0.500 1.17 0.81 0.580 0 1.120 0 
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表 2 吉隆沃玛剖面常量元素分布(%)
Table 2. Distribution of common elements of the Oma section in the Gyirong basin
分布 Na2O MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO 平均值 1.10 0.75 11.88 54.56 2.33 11.17 极大值 1.91 1.62 18.27 75.62 4.68 47.69 极小值 0.17 0.33 1.49 9.44 0.23 0.26 变异系数 0.38 0.36 0.26 0.25 0.27 0.76
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表 3 吉隆沃玛剖面变价元素及其构成指标分布特征
Table 3. Distribution of valence-variable element and its indicators of the Oma section in the Gyirong basin
类别 指示指标 阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 整个剖面 年代(Ma) 约3.3~1.7 约6.7~3.3 约10.0~6.7 约1.7~10.0 剖面高度(m) 602.9~420.0 420.0~265.0 265.0~12.3 602.9~12.3 变价元素比值 Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ) 范围 0.53~17.49 0.81~134.50 0.74~59.87 0.53~134.50 均值 3.88 16.18 11.86 13.40 Mn(OX)/Mn(Ⅱ) 范围 0.50~4.16 0.13~7.40 0.32~4.38 0.13~7.40 均值 1.64 1.82 1.67 1.84 变价元素衬度系数 Fe(Ⅱ) 范围 0.42~2.60 0.32~2.10 0.22~2.57 0.22~2.57 均值 1.53 0.99 0.83 1.00 Mn(Ⅱ) 范围 0.23~3.37 0.30~2.22 0.14~2.83 0.14~3.37 均值 1.08 1.08 0.91 1.01 变价元素绝对含量(%) TFe 范围 1.32~5.32 0.58~22.84 0.63~5.33 0.58~22.84 均值 2.64 4.53 2.40 4.10 Fe(Ⅱ) 范围 0.29~0.96 0.10~1.09 0.093~1.07 0.093~1.09 均值 0.65 0.40 0.34 0.42 Mn(Ⅱ) 范围 0.009 4~0.087 0 0.005 8~0.073 0 0.003 7~0.021 0 0.003 8~0.008 6 均值 0.030 0.027 0.011 0.026
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表 4 吉隆沃玛剖面常量元素及其构成指标分布特征
Table 4. Distribution of constant element and its indicators of the Oma section in the Gyirong basin
类别 指示指标 阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 整个剖面 年代(Ma) 约3.3~1.7 约6.7~3.3 约10.0~6.7 约1.7~10.0 剖面高度(m) 602.9~420.0 420.0~265.0 265.0~12.3 602.9~12.3 常量元素比值 SiO2/Al2O3 范围 2.55~6.99 2.70~7.31 2.58~12.53 2.55~12.53 均值 4.95 4.61 5.32 4.30 CaO/MgO 范围 8.71~23.27 4.73~21.43 0.30~64.33 0.30~64.33 均值 14.15 11.69 22.96 11.76 (K2O+Na2O+CaO)/Al2O3 范围 0.80~2.62 0.58~1.69 0.20~29.23 0.20~29.23 均值 1.46 0.94 3.94 0.96 常量元素衬度系数 CaO 范围 0.37~1.92 0.36~1.55 0.02~4.27 0.02~4.27 均值 1.14 0.75 1.39 0.74 K2O 范围 0.81~1.45 0.61~2.01 0.10~1.42 0.10~2.01 均值 1.13 1.03 0.88 0.94 Al2O3 范围 0.75~1.32 0.72~1.54 0.13~1.42 0.13~1.54 均值 0.97 1.08 0.86 0.93
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