1、地質(zhì)學(xué)報ACTAGEOLOGICASIN1CA蘭州民和盆地八盤峽剖面河口群沉積物色度紀(jì)錄的140.66124.19Ma間氣候變化黃常），讖W），張明科,黃永蝦，孔立氣財七劉學(xué)D,朱強(qiáng)2）1）蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&資源環(huán)境學(xué)院，蘭州,730000；2）中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)工程研究所，蘭州,730000內(nèi)容提要：隨著新生代全球氣候變化研究的不斷深入，迫切需要了解前新生代氣候變化背景，特別是白堊紀(jì)作為距今最近的“溫室地球”時期，其氣候變化已成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)課題。本文通過對蘭州-民和盆地八盤峽剖面河口群沉積物采樣與色度測址，獲得了蘭州-民和盆地140.66124.19Ma期間的色度

2、變化序列.對色度值變化機(jī)制分析發(fā)現(xiàn),河口群總體為一套紅色色調(diào)的碎屑沉積巖石組合，有機(jī)質(zhì)含感極低.色度值變化與風(fēng)化作用及沉積環(huán)境有關(guān)，亮度值的高低主要與沉積物中鈣質(zhì)膠結(jié)物的含址有關(guān),而紅度（黃度）值的變化主要與赤鐵礦含髭多少有關(guān)。綜合分析色度值及沉積環(huán)境變化顯示盆地沉積時處于暖濕氣候環(huán)境.進(jìn)一步分為140.66137.43Ma氣候相對濕熱、137.43127.41Ma氣候相對溫濕和127.41124.19Ma氣候相對干熱3個階段，這種階段性變化以氣候的快速轉(zhuǎn)型為界,而且比海洋沉積物記錄的全球海平面溫度階段性變化的起始時間提前約11.3Ma。關(guān)鍵詞：色度；氣候變化；早白堊世;河口群；蘭州-民和盆地

3、白堊紀(jì)是全球構(gòu)造與環(huán)境的重要轉(zhuǎn)折時期，期間發(fā)生的許多重大構(gòu)造-環(huán)境事件對現(xiàn)今全球構(gòu)造和環(huán)境格局形成具有重要作用，如大洋快速擴(kuò)張（Larson,1991；Larsonetal.,1999；Jonesctal.,2001）及南方大陸解體、環(huán)赤道海槽和特提斯海萎縮與關(guān)閉（Vander,1993；Audley-Charles,1998；Metcalfe,1999），大型火成巖省噴發(fā)（Schlangeretal.,1981jTardunoetal.»1991）和超地幔柱的強(qiáng)烈活動（Schlangeretal.,1981；Tardunoetal.,1991;Larson,1991）等構(gòu)造事件改變

4、了地球海陸分布及大氣碳循環(huán)，導(dǎo)致全球海平面、大氣CO?含量及全球平均溫度均比現(xiàn)今高。白堊紀(jì)作為距今最近的典型“溫室地球''時期（Berner,1994；Hermanetal.,1996；Berneretal.,2001；Gradsteinetal.,2004；Gerta,2008）,研究它的氣候環(huán)境演變對認(rèn)識地史時期地球"溫室狀態(tài)”與“冰室狀態(tài)”交替演變（Gradsteinetal.,2004）、預(yù)測未來氣候變化趨勢具有重要意義，因而受到地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注。近20年來，通過對海洋沉積物紀(jì)錄的環(huán)境變化信息研究,白堊紀(jì)是全球構(gòu)造與環(huán)境的重要轉(zhuǎn)折時期，期間發(fā)生的許多重大構(gòu)造

5、-環(huán)境事件對現(xiàn)今全球構(gòu)造和環(huán)境格局形成具有重要作用，如大洋快速擴(kuò)張（Larson,1991；Larsonetal.,1999；Jonesctal.,2001）及南方大陸解體、環(huán)赤道海槽和特提斯海萎縮與關(guān)閉（Vander,1993；Audley-Charles,1998；Metcalfe,1999），大型火成巖省噴發(fā)（Schlangeretal.,1981jTardunoetal.»1991）和超地幔柱的強(qiáng)烈活動（Schlangeretal.,1981；Tardunoetal.,1991;Larson,1991）等構(gòu)造事件改變了地球海陸分布及大氣碳循環(huán)，導(dǎo)致全球海平面、大氣CO?含量及

6、全球平均溫度均比現(xiàn)今高。白堊紀(jì)作為距今最近的典型“溫室地球''時期（Berner,1994；Hermanetal.,1996；Berneretal.,2001；Gradsteinetal.,2004；Gerta,2008）,研究它的氣候環(huán)境演變對認(rèn)識地史時期地球"溫室狀態(tài)”與“冰室狀態(tài)”交替演變（Gradsteinetal.,2004）、預(yù)測未來氣候變化趨勢具有重要意義，因而受到地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注。近20年來，通過對海洋沉積物紀(jì)錄的環(huán)境變化信息研究,初步恢復(fù)了白堊紀(jì)氣溫變化趨勢，同時發(fā)現(xiàn)存在明顯的氣溫高低波動及3次全球性的降溫事件（Gradsteinetal.,200

7、4；Gerta,2008），這為恢復(fù)白堊紀(jì)氣候環(huán)境提供了重要依據(jù)，但目前缺乏白堊紀(jì)陸相沉積物紀(jì)錄的氣候變化信息，制約著對全球白堊紀(jì)質(zhì)候演變、海-陸-大氣系統(tǒng)相互作用等重大問題的準(zhǔn)確認(rèn)識。隴中盆地出露巨厚的連續(xù)的白堊紀(jì)陸相沉積地層，是提取陸地環(huán)境變化記錄的理想地區(qū)。古地磁結(jié)果顯示盆地在白堊紀(jì)時位于北緯25°左右（孟自芳，1994）,古生物等資料進(jìn)一步揭示該區(qū)處于南方干旱亞熱（熱）帶和北方溫濕暖溫帶過渡地區(qū)（殷鴻福,1988；中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所等，1985）；現(xiàn)今隴中盆地位于我國溫帶、亞熱帶和高寒帶的交匯部位（圖1）;是認(rèn)識我國白堊紀(jì)以來氣候環(huán)境演變的理想地區(qū)之一。民和-蘭州盆地是

8、隴中盆地白堊紀(jì)地層出露最連續(xù)的次級盆地，其中下白堊統(tǒng)河口群總厚約3500m,為一套河流-湖泊相沉積，1:2C萬蘭州幅將其分為上、下兩個巖組，對上巖組中的注：本文為國家自然科學(xué)基金頊日（瑞號40972025、40721061、40571017）,教育部新世紀(jì)人才計劃（NCET-07）.國家柬點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（堀號2005CB422001）.高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃（編號B06026）聯(lián)合資助成果.收稿日期：2010-04-15,改何日期,2010-11-20,責(zé)任編輯：周健，作者簡介：戴霜.男.1967年生.教授，主要從事中一新生代構(gòu)造與環(huán)境研究.Email：daisher.DOI,CNKI,

9、11-1951/P.20110517.1012.005網(wǎng)絡(luò)出版時（：2011-5-1710,12網(wǎng)絡(luò)出版地址:http：/oftheHekouGroupfromLanzhou-MinheBasinDAIShuang°,LIUJunwein,ZHANGMingzhe",HUANGYongbo1>,KONGLin,ZHAOJien,LIUXuen,ZHUQiang2,1)KeyLaboratoryofWesternChinasEnvironmentalSystems*MinistryofEducationofChina&CollegeofResourcesandE

10、nvironment,LanzhouUniversityLanzhou730000;2)ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute.CAS,Lanzhou,730000AbstractWiththeincreasingresearchofglobalCenozoicclimatechange,itisimperativetounderstandthebackgroundofclimatechangepriortotheCenozoic*especiallytheCretaceousclimatewhichisch

11、aracteristicofthe"greenhouseEarth"alikepresent-day'sclimate.TheCretaceousclimatechangehasbeenattractingamagnitudeofattention.ThisstudyobtainedthesequenceofcolorvariationoftheLanzhou-Minhebasinduring140.66124.19MabysamplingandcolormeasurementfortherednonmarinesedimentsfromtheLowerHekouG

12、roupalongtheBapanxiasectionintheLanzhou-MinheBasin.AnalysisofthemechanismforcolorvariationshowsthatHekouGroupisgenerallyonesetofreddetritalsedimentaryrocksassemblage,withtheleastamountoforganicmaterial.Thecolorvariationwaspredominantlycontrolledbytheweatheringofthesourceareaandsedimentaryenvironment

13、.Thelevelofbrightness(L,)valueswasrelatedmainlytothecontentofthecalciumcement(thesedimentsarepoorintheorganicmatter)andtherednessandyellowness(a*and6*)tothecontentofthehematite.Thestepwisevariationofthecolortogetherwiththesedimentarysettingssuggeststhatthebasinwasinawetwarmclimateenvironment»wh

14、ichcanbefurtherdividedintothreestages：relativelywethot-warmstageatthe140.66124.19Ma,relativelywetandwarmstageat137.43127.41Ma>anddry-warmstageat127.41124.19Ma.Theclimatetransitionwasboundedbytherapidclimateshift,andtheinitiationofthisshiftwasapproximately11.3Mapriortotheageobservedfromtherecordof

15、themarinesediment.Keywords:color；climatechange；EarlyCretaceous；HekouGroup；Lanzhou-Minhebasin圖1中國早白堅(jiān)世(實(shí)線)與現(xiàn)代氣候(虛線)格局(據(jù)殷鴻福，1988；中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所等,1985改編)Fig.1TheChineseclimatepatternduringCretaceous(darklines)andpresent-day(dashedlines)(modifiedfromYin,1988；InstituteofGeologyinChineseAcademyofGeologicalSc

16、iencesetal.,1985)中國現(xiàn)代氣候分區(qū)：I一熱帶»n-亞熱帶；皿一溫帶；N一寒帶；V一高原寒帶TheChineseclimatepatternduringpresent-day：Itropics>Usubtropics>皿temperatezone；IVfrigidzoneiVfrigidzoneoftheplateau抱粉分析顯示早白堊世晚期氣候處于亞熱帶環(huán)境（吉利明，1994,1995）,目前還缺乏下巖組記錄的氣候環(huán)境信息。野外考察發(fā)現(xiàn)，該套地層宏觀顏色變化明顯，是利用色度等代用指標(biāo)進(jìn)行高分辨率氣候演變研究的理想材料。本文通過對蘭州-民和盆地八盤峽剖面下白

17、堊統(tǒng)河口群下部沉積物色度測量，結(jié)合已獲得的古地磁測年初步結(jié)果，獲得了140.66124.19Ma間的色度變化序列，并探討了色度記錄的氣候變化信息，為全球海-陸氣候紀(jì)錄對比提供了基礎(chǔ)資料。1河口群地層巖性與年代下白堊統(tǒng)河口群最初由孫健初等（1946）命名為河口系，1:20萬蘭州幅稱河口群，并分為上、下兩個巖組。1：25萬蘭州幅將河口群自下而上劃分為8個組級非正式巖石地層單位;其中第一至第五組對應(yīng)于原下巖組，第六至第八組對應(yīng)于上巖組，經(jīng)野外考察與剖面測量，各組巖性特征見表lo關(guān)于河口群的時代，生物化石資料顯示屬早白堊世（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989）Aptian-Albian期（吉利明，1994,1

18、995）,少量的古地磁研究認(rèn)為其底部年齡約為M3Ma（孟自芳，1994）,對八盤峽剖面按照14m間隔連續(xù)進(jìn)行古地磁采樣和測量，分別獲得了24個正極性和負(fù)極性事件，與GPTS2004標(biāo)準(zhǔn)極性M0M15相對應(yīng)，獲得第一至第五組年代為140.66124.19Ma（唐玉虎，2008）。2樣品采集與測量結(jié)果2.1樣品采集與測八盤峽剖面河曰群第一組至第五組厚2194m,野外采樣間隔24m,部分地段加密到0.5-1m,共采集新鮮巖石樣品500余件，平均每個樣品時間分辨率為32.8ka左右，完全能滿足本次研究需要。樣品經(jīng)過自然晾干，取5g在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)瑪瑙研缽磨衰1蘭州-民和盆地河口群地層劃分及巖性特征Table

19、1ThestratigraphicsynthesisanditslithologiesofHekouGroup,Lanzhou-Minhebasin地層劃分序度（m年代（Ma）巖性描述河n群一八紐230得色一褐紅色鈣質(zhì)泥巖央薄層粉砂巖組成七組258主要由鈣質(zhì)泥頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成六組873主要由褐紅色、灰紫色、暗紫紅色鈣質(zhì)泥巖、砂巖夾6層41。m厚層黃噸、綠色不等厚淀巖.見有發(fā)育底沖刷、斜層理、波痕、泥裂以及生活活動遺跡蟲管等五組708130.60124.19下部為巨厚原狀灰綠色、灰泵紅色含礫砂巖夾泥質(zhì)砂巖薄層.厚142中部為厚巨照層狀灰綠色、灰紫紅色砂巖夾灰綠色砂巖，厚142m；

20、上部為中呼層狀灰紫紅色一灰紫色細(xì)砂巖夾中海層狀灰綠色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖.摩424m四組818137.13130.60下部灰紫一暗紫紅色中細(xì)粒石英砂巖、泥質(zhì)砂巖，見有交借層理、平行層理、泥裂發(fā)存；上部暗紫紅色粉砂質(zhì)塊狀泥巖，灰紫紫紅色砂巖夾灰綠色一藍(lán)灰色砂巖組成三蛆81137.42137.13巨以層暗紫紅色中礫石英砂巖見有大型斜層理發(fā)育二組546140.52137.42主要由紫統(tǒng)、棕統(tǒng)色厚層一巨厚層粉砂質(zhì)泥巖夾棕紅色泥質(zhì)物砂巖及少量羯紫色中一薄層細(xì)砂巖、灰白色塊狀長石石英砂巖一組41140.66140.52下部為灰綠色厚層礫巖；中部為灰綠色、灰紫色中一厚層礫巖夾棕色中一厚薄層粉砂質(zhì)泥巖；上部為灰

21、紫色中一厚層細(xì)礫巖、中-薄層細(xì)砂巖與棕色中層粉砂質(zhì)泥巖互層細(xì)到200目以下，用美國X-Ritc948型分光測色儀（使用D65標(biāo)準(zhǔn)光源、CR-A74白色校正板，標(biāo)準(zhǔn)偏差V0.5%,色差<0.25CIELABDE*）在壓平實(shí)的樣面上隨機(jī)選取3個區(qū)域（10°視野）測量樣品的亮度（L'）、紅度GT）和黃度O'）值，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行3點(diǎn)平滑后得到了河口群下巖組的色度變化序列（圖2）。2.2測量結(jié)果采樣剖面L值總體呈升高趨勢（圖2D），和擴(kuò)值呈降低趨勢且二者變化趨勢一致（圖2E、F）,但與L值變化趨勢相反。色度值變化明顯分為I、D、U1三個階段（圖2D、E、F、G）,各段特征

22、值見表2。第I段自剖面底部至587m（對應(yīng)的年代為140.66137.43Ma）,包括河口群第一組和第二組（圖2A）。L.值在全剖面最低,a,&值在剖面最高。進(jìn)一步分為la和Tb兩個亞段，其中Ta亞段即剖面0139m（140.66139.86Ma）,包括河口群第一組和第二組下部，L/值呈明顯增高趨勢，廠值均呈急速下降趨勢，主要巖性為灰綠色礫巖夾礫質(zhì)砂巖、泥巖，沉積相為沖積扇（第一組）和扇三角洲相（圖2B）；Ib亞段即剖面139587m<139.86137.43Ma）,L*平均值為48.43,為全剖面最低,2、b，平均值分別為21.07和38.32,為全剖面最高；巖性為第二組上部扇

23、三角洲砂巖夾泥巖。第II段即剖面5871816m（137.43127.41Ma）,包括河口群第三組、第四紐和第五紐下段，相對第I段f值較高并逐漸升高，、和b'值較低且逐漸降低（表2,圖2）。進(jìn)一步分為Ila、Ub、IIc和Ud四個亞段，11a亞段對應(yīng)于河口群第三組（587668m,137.43137.13Ma）,L,值急速增高和$值急速下降，巖性為辮狀河沉積礫巖、石英砂巖；Ub亞段對應(yīng)第四組下部（6681050m,137.13*2八盤峽剖面不同階段色度值對比Table2ThecolorvalueinvariousportionoftheBapanxiasection階段年代（Ma）變化

24、范圍平均值La,b,IT皿fflb124.19126.2448.7375.541.27-17.3810.8829.8761.159.3】19.58IDa126.24127.4141.3978.332.0720.2810.4741.655.4713.0727.08D1平場值41.3978.331.2720.2810.4741.658.3111.1923.33fld127.41131.2146.4385.260.125.098.9844.5663.228.0018.57De131.21133.5742.1475.036.622.5914.8140.2452.6716.1227.5711Db133.

25、57137.1342.11-83.590.2323.819.2944.6853.8317.0032.12Da137.13137.4315.6675.465.1221.2614.7637.6158.3711.9624.30n平均值15.6685.260.125.098.9844.6857.8612.7325.10TIb137.43139.8636.7866.186.3354.771365.5548.4321.0738.321la139.86140.6634.2886.070.127.2911.5364.9451.2117.9638.49I平均值34.2886.070.154.7711.5365.

26、5549.1020.3238.362200210020001900220021002000190014004齡!1WC淺和-U4t125-126-127-5.淺湖11128-120-130-濱淺湖tfi.、湖相.131-132-.,133-134-135-.BZH'、ffi洲411136-4UK-139-yc沖枳ii4MO-141-；泥7；:二一；帝砂成呢公mudstone"siltymudstone物砂為siltstoneGH上:上pebbledsandstonepebblcsioneBZH-醇狀河流4l1(anabtomosedstream)宕，妣學(xué)栗樣位置(thepla

27、cementofthesampleforrockmagnetism)圖2蘭州-民和盆地八盤峽剖面河口群色度測最結(jié)果Fig.2ThecolormeasurementofthesedimentsoftheHekouGroupfromtheBapanxiasection*Lanzhou-MinhebasinA-地層巖性；B沉積環(huán)境;C-年代;DL.亮度；E-q紅度；F-b黃度；G一色度參數(shù)變化階段：II一氣候階段d-«同位素記錄的口星紀(jì)溫度變化AFormationlithology(Bsedimentaryenvironment»CagejDL*brightnessindex|E

28、a*rednessindex：Fb*yellownessindex<GthestepsofcolorparametersHthestepsofclimaticilthechangeoftempertureinCretaceousrecordedbyoxygenisotope133.57Ma),L，較低,和廿值較高；巖性為濱湖相石英砂巖、泥巖；Ilc亞段對應(yīng)于第四組中上部(10501322m,133.57131.21Ma),!/、廠和5.平均值相對于口b均有所降低，巖性為濱淺湖相沉積厚層砂巖、粉砂巖、泥巖；na亞段為河口群第五組下段(13221816m,131.21127.41Ma),I/

29、平均值為63.22,為全段也是全剖面最高且逐漸升高；a*M.平均值為全剖面最低且逐漸降低；主要巖性為淺湖相沉積的紫紅色泥巖、砂巖夾灰綠色砂巖、泥巖等。第HI階段為剖面上部18162194m,即河口群第五組上部(127.41124.19Ma),；/平均值為全剖面最高并逐漸升高，。、/平均值全剖面最低并呈降低趨勢(表2,圖2D、E、F)。該段進(jìn)一步可分為Dla.nib兩個亞段，DIa亞段為第五組中部(18161980m,127.41126.24Ma),L,平均值較低且逐漸降低，析M平均值較高并逐漸升高；巖性為濱淺湖相沉積的褐紅色夾少量灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖;IDb亞段為第五組上部(19802

30、194m,126.24-124.19Ma),I/、和b，平均值接近ID段均值,、。值均呈上升趨勢；巖性為濱湖相沉積的厚層砂巖、粉砂巖、泥巖。3討論3.1河口群沉積物色度值變化機(jī)制探討3.1.1色度值變化與巖石成分、沉積環(huán)境沉積物色度是反映氣候變化的一個重要指標(biāo)，其中亮度（L）反映沉積物的明亮程度，它的大小主要與沉積物中碳酸鈣、石膏、石英、長石等淺色礦物及有機(jī)質(zhì)的含量多少有關(guān)，淺色礦物含質(zhì)越多和/或有機(jī)質(zhì)含量越低，亮度值越高。紅度（。）和黃度（甘）值則與沉積物中赤鐵礦、針鐵礦、磁鐵礦等致色礦物的含量密切相關(guān)，尤以赤鐵礦對紅度值（廠）的貢獻(xiàn)最大。淺色礦物及鐵氧化物、有機(jī)質(zhì)的含量與物源區(qū)的物質(zhì)組成、

31、生物繁盛程度及風(fēng)化搬運(yùn)過程有關(guān)，在物源區(qū)物質(zhì)組成和生物產(chǎn)量沒有顯著變化，或風(fēng)化作用過程緩慢徹底的情況下，這些物質(zhì)成分的變化及其控制的色度參數(shù)值的變化主要反應(yīng)了氣候變化的信息（方小敏等，1997；王乃昂等，1999；沈吉等,2001；Yanget.al,2003；吳艷宏等，2004；Jianget.al,2007;徐麗等，2009）。研究表明，盆地周邊山體在河口群沉積時經(jīng)歷了3個階段的隆升過程（唐玉虎等，2008）,剖面跨越的時間段代表一種快速隆升過程，盡管存在磁化率的次級波動，而且這種波動可能也代表了一種構(gòu)造隆升強(qiáng)度或者速率的變化，但從磁化率總體變化來看，是處于大的相對“平穩(wěn)”的構(gòu)造隆升過程。

32、野外觀察發(fā)現(xiàn)河口群巖石成分比較穩(wěn)定，砂巖、泥巖等主要由不同粒級的石英、長石及粘土礦物組成，不含石膏，僅底部礫巖段含有大量的花崗閃長巖、閃長巖角礫；說明沉積過程中物源區(qū)比較穩(wěn)定，而隨著時間變化沉積環(huán)境即沖積扇、河流相和湖相的變化，可能是氣候因素造成的。另外，沖積崩、崩三角洲和河流相沉積物由碎屑和泥質(zhì)膠結(jié)，而湖相沉積物尚有不等量的鈣質(zhì)膠結(jié)物；通過對剖面典型樣品測試發(fā)現(xiàn)，樣品有機(jī)質(zhì)含量0.01%1.12%；說明生物產(chǎn)量很低；同時，我們根據(jù)亮度數(shù)據(jù)選取具有代表性的樣品（100個左右）進(jìn)行碳酸鈣含量測試，并與亮度（1/）進(jìn)行相關(guān)性分析（圖3）,發(fā)現(xiàn)八盤峽剖面河口群沉積物的亮度指標(biāo)與碳酸鈣含量兩者呈正相關(guān)

33、性，相關(guān)系數(shù)為0.5487。因此判斷亮度（L）值的變化在此剖面上與沉積物的鈣質(zhì)膠結(jié)有關(guān)，并揭示了沉積過程中的氣候變化。通過對剖面代表性樣品（位置見圖2）的巖石磁學(xué)測量，剖面上以綠色色調(diào)為主的樣品，在外加磁場達(dá)到100200mT時，等溫剩磁已接近飽和，剩磁圖3蘭州-民和盆地八盤峽剖面河口群代表性樣品亮度（L）與碳酸鈣含址相關(guān)性Fig.3thecorrelationbetweenbrightness（L*）andthecontentofcalciumcarbonatefromtherepresentativesamplesoftheHekouGroupintheBapanxiasection,La

34、nzhou-Minhebasin矯頑力分布為60mT和89mT（圖4a、b）,說明樣品中鐵氧化物主要為磁鐵礦（唐玉虎等，2008）；而以紅色色調(diào)為主的樣品，在外加磁場達(dá)到1000mT時獲得的等溫剩磁相當(dāng)于飽和剩磁的65%,剩磁矯頑力分別為347mT和431mT（圖4c、d）,說明含有高矯頑力鐵氧化物（唐玉虎等，2008）,三軸等溫剩磁退磁曲線顯示高、中矯頑力分量在700笆時解阻，且中矯頑力分劇在250450P時略有降低（圖4e、f）,說明樣品中含有赤鐵礦和少果的磁赤鐵礦（Thompsonetal.,1995）。剩磁強(qiáng)度與樣品中所含的磁性礦物（鐵氧化物）含量成正相關(guān)，河口群不同層位不同巖性在實(shí)驗(yàn)

35、室獲得的剩磁強(qiáng)度不同，對于綠色色調(diào)巖石，砂巖（hkl586）的剩磁強(qiáng)度是泥巖（hkl976）的5.44倍（圖4a、b）,說明前者磁鐵礦含量相當(dāng)于后者的5.44倍，對應(yīng)的色度值分別為L=66.44,。=5.59,6*=17.87和1/=47.34,2=16.32,。=31.55,如果不考慮其他因素，則磁鐵礦含量越高，亮度值越高、而紅度值與黃度值越低。對于紅色色調(diào)巖石，紫紅色泥巖（hk58）的剩磁強(qiáng)度是灰紫色砂巖（hkl053）的3.08倍（圖4c、d）,說明泥巖相對于砂巖含有較多的赤鐵礦；對應(yīng)的色度值分別為L，=47.67,a'=21.57,5,=46.93和L*=53.51,cz,=1

36、3.63,6-=23.26,在不考慮其他因素的情況下，則赤鐵礦含量越高，亮度值越低、紅度值與黃度值越鼠上述結(jié)果揭示了兩個事實(shí)，一是亮度值與磁鐵礦（綠色巖石中）含量呈正相關(guān)、與赤鐵礦（紅色巖石中）含量呈反相關(guān)，紅度和黃度值則反之。由于磁鐵礦有比赤鐵礦強(qiáng)的金屬光澤，因而磁鐵礦對亮度的影響比赤鐵礦的大；赤鐵礦為紅色、磁鐵礦為黑色，所以紅度值與磁鐵礦含量成反相關(guān)、而與赤鐵礦含10002000H(mT)(c)SIRM".2SA/mBcr=60mT2.00.010002000H(mT)(b)/*SIRM=1.56A/mJVBcr=347mT0.f_i_r4010002000H(mT)(d)低轎頑

37、力分眼<0.12T)ASoftIRMs<0.I2T)高橋訪力分*<2.ST)HardIRMs(2.5T)中矯頑力分(0.5T)IntermediateIRMs(0.5T)圖4河口群代表性樣品巖石磁學(xué)測試結(jié)果Fig.4Therock-magneticmeasurementoftherepresentativesamplesoftheHekouGroup-hkl586綠色砂巖;一hk58紅色泥巖；一hkl976綠色泥巖；一hklO53灰紫色砂巖hkl586greensandstone：一hk58redmudstone；一hkl976greenmudstonej一hkl053gra

38、ypurplesandstone量:成正相關(guān)。二是綠色砂巖中磁鐵礦含量比泥巖中高，紅色泥巖中赤鐵礦含量比砂巖中高，顯示河口群在風(fēng)化沉積過程中，沉積物粒度越粗，氧化程度越低，可能是綠色砂巖相對于泥巖快速堆積與埋藏從而保留了較多的磁鐵礦，在紅色巖石中泥質(zhì)沉積物相對于砂質(zhì)沉積物經(jīng)歷了較長的風(fēng)化過程赤鐵礦作為風(fēng)化終端產(chǎn)物在泥巖中比砂巖中富集。這些都說明鐵氧化物的種類和含量控制了樣品的色度值變化，結(jié)合河口群宏觀巖性比較穩(wěn)定這一事實(shí)，說明鐵氧化物含量的變化可能是由于風(fēng)化沉積過程中氣候變化造成的。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)（表3）,巖石粒度越細(xì)，亮度越低，紅度越高；而且?guī)r石顏色從暗紫色-紫色到淺灰紫-灰紫色再到灰綠-綠色，亮

39、度值逐漸升高而紅度值逐漸降低，說明風(fēng)化、沉積過程中地表沉積物顏色逐漸變紅、粒度逐漸變細(xì)、粘土礦物（相應(yīng)的淺色礦物含量降低）及赤鐵礦（鐵氧化物的風(fēng)化終端產(chǎn)物）含量逐漸增高（紅度相應(yīng)增高）。同時，湖相沉積物比非湖相沉積物亮度值高，紅度值低（圖2,表4）,湖水越深，亮度越高，紅度越低（湖水較深時處于還原環(huán)境，不利于赤鐵礦的保存），由于湖相沉積物大多含有碳酸鈣質(zhì)膠結(jié)物，指示鈣質(zhì)膠結(jié)物是決定亮度值高低的又一重要因素，這些都與地質(zhì)觀測事實(shí)相一致，說明本文獲得的色度參數(shù)值客觀地反應(yīng)了河口群源區(qū)風(fēng)化與沉積時的氣候變化情況。綜上，河口群巖石以砂巖、泥巖為主，巖石礦物組成變化不大，總體為一套以紅色色調(diào)為主的碎屑沉

40、積巖石組合，剖面上不連續(xù)的夾有68層綠色色調(diào)巖石，綠色巖石一般厚14m,由于野外采樣間隔為14m,每個綠色層內(nèi)最多有兩個樣品，綠色層的出現(xiàn)并未導(dǎo)致色度值階段性變化的趨勢（圖2）,因此剖面色度值的變化趨勢可以簡單的看成是由紅色巖石引起的。剖面典型樣品有機(jī)質(zhì)含量極低，沉積物色度值變化主要與沉積物粒度、所含鐵氧化物種類與含量、碳酸鈣質(zhì)膠結(jié)物關(guān)系密切。3.1.2色度值與氣候變化關(guān)系現(xiàn)代土壤顏色與氣候關(guān)系研究表明（楊勝利等,2001）,紅度值和黃度值在干冷環(huán)境變化不敏感，而在暖濕環(huán)境變化極為敏感，并與溫度和降水呈正相關(guān)關(guān)系，據(jù)此可以反演成土過程中的氣候變化。土壤是地表風(fēng)化作用的最終產(chǎn)物，對于尚未成土或者

41、成土作用很弱的不同沉積環(huán)境的沉積物來說其氣候意義則顯得比較復(fù)雜（周偉等，1990；方小敏等,1997；王乃昂等，1999；沈吉等，2001；Yangetal.,2003；吳艷宏等,2004；宋春暉等,2005；Jiangetal.,2007；徐麗等,2009）。對于河口群沉積物來說，我們«4河口群不同沉積相色度值統(tǒng)計Tabel4ThecolorvaluevariationwithsedimentaryfaciesoftheHekouGroup沉枳環(huán)境色度L'a.前三角洲相48.4321.06沖枳扇相51.2117.96辮狀河相58.37)1.96濱湖相53.8317.00濱淺

42、湖相55.4713.07淺湖相61.309.24容性紫-暗紫色淺灰紫-灰紫色灰綠一綠色平均值（按巖性）L.aaL'aLa含礫砂巖51.8716.8560.5410.2175.042.9162.489.99砂巖50.6116.2360.899.8070.293.2460.609.76細(xì)一粉砂巖51.8316.6858.8210.1855.3313.43泥質(zhì)砂巖49.7020.2062.1611.7255.9315.96泥巖50.7518.7247.8515.8049.3017.26平均值（按顏色）50.9517.7458.0511.5472.663.07容性紫-暗紫色淺灰紫-灰紫色灰綠一

43、綠色平均值（按巖性）L.aaL'aLa含礫砂巖51.8716.8560.5410.2175.042.9162.489.99砂巖50.6116.2360.899.8070.293.2460.609.76細(xì)一粉砂巖51.8316.6858.8210.1855.3313.43泥質(zhì)砂巖49.7020.2062.1611.7255.9315.96泥巖50.7518.7247.8515.8049.3017.26平均值（按顏色）50.9517.7458.0511.5472.663.07表3河口群不同巖性色度參數(shù)統(tǒng)計Table3Thecolorvaluevariationwiththelitholog

44、yoftheHekouGroup認(rèn)為需要考慮沉積物的粒度、赤鐵礦及碳酸鈣含量及色度值變化與風(fēng)化作用強(qiáng)度、搬運(yùn)距離及沉積環(huán)境的關(guān)系來探討其記錄的氣候意義。一般地，沉積物的粒度主要與源區(qū)巖石的風(fēng)化強(qiáng)度及搬運(yùn)距離有關(guān)，風(fēng)化程度越強(qiáng)或/和搬運(yùn)距離越長，碎屑粒度越細(xì)，赤鐵礦越富集，在地表環(huán)境下相應(yīng)的亮度值越低而紅度值越高。但本文獲得的色度值變化與這種情況并不完全相符，在色度值變化第I階段，沉積物形成于沖積扇和扇三角洲環(huán)境，源區(qū)物理和化學(xué)風(fēng)化作用相對較強(qiáng)，剝蝕區(qū)和沉積區(qū)相對高差較大，搬運(yùn)距離較短，沉積物粒度一般較粗，赤鐵礦顆粒易于保存，總體顯示為亮度值低而紅度值高，這種情況對應(yīng)于濕熱環(huán)境，降水比較豐富，風(fēng)

45、化作用強(qiáng)烈；而在第口、皿階段，沉積物沉積于湖相環(huán)境，亮度值較高而紅度值較低，且R、皿段色度值內(nèi)波動變化趨勢特征明顯，不僅是沉積環(huán)境變化而且可能是氣候發(fā)生了顯著的變化.從原來的濕熱環(huán)境變?yōu)闇貪癍h(huán)境及至干熱環(huán)境。3.2河口群沉積物色度記錄的140.66124.19Ma氣候變化白堊紀(jì)總體處于全球溫度較高階段，其中海洋沉積物記錄的全球海平面溫度在141124Ma期間為922*C（Gerta,2008）,且溫度逐漸升高并存在比較明顯的階段性變化（圖21）。河口群為一套紅色色調(diào)為主的碎屑巖沉積組合，總體顯示沉積物形成于暖濕氣候環(huán)境，這與占生物資料揭示的盆地沉積時位于南方型干早亞熱（熱）帶和北方型溫濕暖溫帶

46、的過渡地區(qū)（殷鴻福，1988；中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所等，1985）,晚期處于亞熱帶環(huán)境（吉利明，1994,1995）的結(jié)論相一致。同時，本文獲得的色度值變化結(jié)合地層沉積觀測結(jié)果進(jìn)一步揭示出該階段氣候經(jīng)歷了干濕和溫?zé)岬牟▌幼兓@種波動變化以快速的氣候轉(zhuǎn)型為界，可以分為140.66137.43Ma氣候相對濕熱、137.43127.41Ma氣候相對溫濕和127.41-124.19Ma氣候相對干熱3個階段（圖2G）。通過與全球海平面溫度階段性變化時間對比發(fā)現(xiàn),河口群沉積物記錄的3個階段之間氣候轉(zhuǎn)型（甚至次級色度值變化階段轉(zhuǎn)換）發(fā)生的時間均比全球海平面溫度變化的時間提前約1L3Ma（圖2G、I）,這

47、種時間上的差異可能反映陸地系統(tǒng)比海洋系統(tǒng)更能敏感地反饋全球氣候變化。3.2.1140.66-137.43Ma氣候濕熱階段色度值變化第I階段，對應(yīng)河口群第一組和第二組，剖面上河口群不整合于加里東期花崗閃長巖之上，底部（第一組）由沖積礫巖夾砂巖及泥巖組成，其后為第二組扇三角洲沉積的砂巖、泥巖互層，總體顯示為快速沉積的碎屑巖。L.平均值為全剖面最低、q和5.平均值在全剖面最高（表2）,這與沉積物以碎屑膠結(jié)和赤鐵礦含量較高（圖4c）密切相關(guān)，即由于較高的降水量和比較通暢的排水環(huán)境，導(dǎo)致碳酸鈣大量淋失而赤鐵礦大量保存，反映了一種濕熱的氣候環(huán)境，河口群發(fā)育的沖積扇和扇三角洲沉積，屬大氣降水比較充足形成的。

48、另外，第la亞階段L*值逐漸波動性升高、。和殳值逐漸波動性降低，然后在第Ib亞階段色度值持續(xù)平穩(wěn)波動變化（圖2）,前者處于沖積扇環(huán)境,沉積物粒度從下向上逐漸變細(xì)，其中含有的灰綠色一綠色花崗閃長巖礫石向上逐漸變少，巖石顏色逐漸變紅，可能是就地風(fēng)化沉積的赤鐵礦顆粒含量逐漸變少造成的；而后者處于一個比沖積環(huán)境相對穩(wěn)定的扇三角洲環(huán)境，但洪水期快速堆積的較粗的砂巖膠結(jié)物較粗，孔隙度大而滲透性強(qiáng)導(dǎo)致碳酸鈣淋濾流失，致使L較低。這種沉積環(huán)境的變化及次級規(guī)模的色度值變化反映了該時期氣候的階段性變化，具體情況尚待進(jìn)一步的探討。3.2.2137.43127.41Ma氣候溫濕階段河口群色度值第II階段相比第（階段L

49、.值高而。.和U值低（圖2、表2）,說明該階段氣候環(huán)境有別于第I階段。階段伊始的第Ua亞段，L.值快速升高、而。.和6值快速下降，反映了氣候的快速變化過程該亞段沉積物為辮狀河流相砂巖夾礫質(zhì)砂巖條帶，巖石粒度較粗，顏色呈灰色色調(diào)，大型斜層理發(fā)育，屬快速剝蝕沉積產(chǎn)物，紅度值逐漸快速降低，說明巖石中赤鐵礦的含量有所減少，進(jìn)而指示風(fēng)化沉積時氣溫比前期有所降低。此后11b和He亞階段1/值處于較高水平，而/和b'值處于較低水平，并持續(xù)在均值附件波動（圖2）,巖石主要為紫紅色夾灰色泥質(zhì)砂巖，含有大量的蟲跡，為鈣質(zhì)膠結(jié)，赤鐵礦含量相對第I階段少，同樣指示沉積時氣溫較第I階段較低。沉積相變化說明區(qū)域性

50、大氣降水的增加導(dǎo)致剖面所在位置很快轉(zhuǎn)變?yōu)闉I湖一濱淺湖，致使沉積物處于半氧化一半還原環(huán)境，鈣質(zhì)膠結(jié)物增加、不甚利于赤鐵礦的保留，因而亮度值升高而a：、/值降低，說明該階段氣候相對濕潤。而Ud階段L.值快速逐漸升高，均值為全剖面最高、而廠和值逐漸降低，均值為剖面最低，沉積環(huán)境為淺湖環(huán)境，巖石為河口群第五組下段粒度較粗的中粒砂巖，色調(diào)為灰紫色間夾綠色,且綠色巖石中鐵氧化物為磁鐵礦（圖4a）,表明此時降水極度充沛、風(fēng)化剝蝕速率和湖泊充填速率相對較快，進(jìn)一步說明此時氣候相對溫濕。需要說明的是，在Ud亞段巖石主要為碎屑膠結(jié)，鈣質(zhì)膠結(jié)物含量比前述亞段有所減少，亮度值的增加可能是粒度變粗,其中含有大量石英顆粒

51、的緣故。3.2.3127.41124.19Ma干熱氣候階段第II階段末，色度值再次突變，其中L.值急劇降低然后逐漸升高00值快速升高后逐漸降低（圖2D、E、F）,說明此時發(fā)生了氣候的快速轉(zhuǎn)型。這一轉(zhuǎn)型可能與發(fā)生在約126.3Ma時全球海平面溫度的快速升高事件是同一事件，只不過海洋系統(tǒng)比河口群沉積物記錄的這一事件的時間滯后約1.1Ma。色度值的突變可能是由于第口階段特別是Ud亞段降雨量的持續(xù)增加，導(dǎo)致源區(qū)鈣質(zhì)快速淋溶，鐵質(zhì)成分在殘積物中富集，沉積物中含有較低的鈣質(zhì)和較高的鐵質(zhì)，在氣候突然變干時鐵質(zhì)形成赤鐵礦，因而使亮度值急劇降低而紅度和黃度急劇升高。該階段沉積環(huán)境由淺湖相轉(zhuǎn)變?yōu)闉I淺湖一濱湖相，巖

52、石以紫紅色為主，粒度變細(xì)，河口群第五組中段上部（色度值第IDa亞段）夾有少量綠色及灰黑色泥巖，指示湖水逐漸變淺并一度變成湖沼環(huán)境，說明氣候變干，降水變少，氣候處于相對干熱環(huán)境。在色度值第Ola亞段，L，值繼續(xù)升高，'&值突然降低，波動幅度變小,a，f值此時與U值變化趨勢一致即呈升高趨勢，這種變化可能反映輸入湖泊的沉積物（包括赤鐵礦）的減少，進(jìn)而指示源區(qū)風(fēng)化作用減弱，亮度值的增加可能是湖盆內(nèi)水體逐漸減少而碳酸鈣不斷沉淀的結(jié)果，而紅度值的緩慢增加可能是沉積物在地表暴露時間較長，赤鐵礦相對富集造成的。4結(jié)論河口群沉積物色度測量結(jié)果顯示出明顯的階段性變化特征，這種變化與巖石組成及膠結(jié)物

53、、沉積環(huán)境的變化有關(guān)。盆地周邊山體在本文涉及的時間段內(nèi)處于構(gòu)造快速隆升階段，沉積物組成和沉積環(huán)境變化反映色度值變化（包括山體隆升速率的波動）很大程度上是由于氣候的波動造成的。色度值反映蘭州-民和盆地在140.66124.19Ma期間氣候總體處于暖濕環(huán)境，而階段性變化說明氣候存在干濕、冷暖變化，可分為140.66137.43Ma氣候相對濕熱,137.43-127.41Ma氣候相對溫濕和127.41124.19Ma氣候相對干熱3個階段。影響河口群沉積物亮度值和紅度值變化的主要因素分別是沉積物中鈣質(zhì)膠結(jié)物及鐵氧化物的種類和含量，對于沉積環(huán)境變化引起的色度值的變化要結(jié)合風(fēng)化沉積過程來分析。沉積物色度作

54、為反應(yīng)氣候的直觀指標(biāo)，雖然可用來揭示氣候環(huán)境的變化信息，但還需要其他輔助指標(biāo)來綜合分析。參考文獻(xiàn)方小敏，奚曉貫.李育均,等.1997.中國西部晚中新世氣候變干事件的發(fā)現(xiàn)及其意義.科學(xué)通報，42（23）:25212524.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1989.甘肅省區(qū)域地質(zhì)志.北京：地質(zhì)出版社.69】.孟自芳.1994.蘭州附近下白堊統(tǒng)河口群中下巖段磁性地層劃分.地球物理學(xué)報，37（增刊I）：342347.吉利明.1994.甘甫民和盆地早白堊世弛粉植物群的古氣候環(huán)境和地理分區(qū)位置.沉積學(xué)報.12（2）:133-142.吉利明.）995.民和盆地早白堅(jiān)世晚期的抱粉組合.植物學(xué)報，37（7）：566573.宋

55、春暉，白骨峰，趙彥德，等.2005.臨夏盆地13-4.4Ma湖相沉積物顏色記錄的氣候環(huán)境變化探討.沉積學(xué)報.23(3)：507513.沈吉，張恩樓，夏威嵐，等.2001.青海湖近千年來氣候環(huán)境變化的湖泊沉積記錄.第四紀(jì)研究，21(6):508513.唐玉虎.2008.蘭州-民和盆地早白堊世磁性地層年代與育藏高原北部隆升.蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文.唐玉虎，戴霜，黃永波，等.2008.蘭州-民和盆地河口群沉積相和巖石磁化率記錄的白堊紀(jì)祁連山隆升.地學(xué)前緣.15(1),26】271.ThompsonR,OldfieldF.1995.環(huán)境磁學(xué).嚴(yán)堯基，吳邦燦等譯.北京：地質(zhì)出版社，1415.王乃昂，李吉均

56、，普繼秀，等.1999.青海湖近6000年來沉積氣候記錄研究.地理科學(xué)，19(2)：119124.吳惟宏，李世杰.2004.湖泊沉積物色度在短尺度古氣候研究中的應(yīng)用.地球科學(xué)進(jìn)展，19(5):789792.徐麗.苗運(yùn)法，方小敏，等.2009.青蔽高原東北部西寧盆地中始新世一漸新世沉積物顏色與氣候變化.蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，45(1)：1219.殷鴻福.1988.中國古生物地理學(xué).武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社.物勝利，方小敏，李吉均.等.2001,表土顏色和氣候定性至半定量關(guān)系研究.中國科學(xué)(D輯)，31(*1),175-181.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，武漢地質(zhì)學(xué)院.1985.中國古地理圖集.北京：地圖出版社.1-86.周偉，王琦，趙其淵，等.1990.渤海南部海底沉積物麒色的研究.海洋科學(xué),14(33】3