（地球化学专业论文）攀枝花青龙山昔格达组剖面地球化学特征及其古气候环境演变.pdfVIP

摘 要 i 攀枝花青龙山昔格达组剖面地球化学特征攀枝花青龙山昔格达组剖面地球化学特征 及其古气候环境演变及其古气候环境演变 作者简介： 蒋实， 1984 年 11 月生， 师从成都理工大学张成江教授， 将于 2010 年 6 月毕业于成都理工大学地球化学专业，获得理学硕士学位。 摘摘 要要 攀枝花地区昔格达组地层是攀西晚新生代河湖相沉积的标志性地层， 也是四 川省内新近纪地层唯一成岩的地方。 论文以科研项目“攀枝花昔格达组地球化学 特征及其古环境意义”为依托，从沉积学、地层学、岩石学、矿物学、地球化学 等方面研究了攀枝花青龙山昔格达组地层剖面的地质特征、 沉积特征、元素地球 化学特征，探讨了昔格达组地层的沉积环境和古气候变化。通过研究，得出以下 结论： 1、青龙山昔格达组剖面厚度为31.5m，岩性主要为泥岩，粉砂质泥岩及少量 粉砂岩。底部呈现青灰色和灰黄色岩层交错沉积；越往上岩层颜色越浅，从青灰 色、灰黄色、紫灰色泥岩、粉砂质泥岩交错沉积过渡到浅灰色、浅黄灰色泥岩和 灰黄色、浅灰黄色粉砂质泥岩；顶部沉积物以紫灰色、浅紫色、紫红色泥岩和灰 黄色粉砂质泥岩为主。 2、对青龙山昔格达组剖面进行粒度分析、矿物组分分析和微量元素分析， 剖面自下而上可以分为四个沉积旋回： 旋回1：剖面25.82-31.52m，沉积物主要为青灰色泥岩、灰黄色粉砂岩。沉 积物粒径较小，主要以极细粉砂为主，沉积物分选性较好，说明沉积时水动力较 弱， 湖水相对较深； 沉积物中蒙脱石含量较少， 伊利石、 绿泥石含量较高， sr/cu、 cu/zn比值较大，th/u比值逐渐升高，说明气候相对干燥、寒冷，风化作用不明 显，沉积环境偏碱性。该阶段代表基准面上升，可容纳空间增大时的湖相沉积。 旋回 2：剖面 16.2-31.5m，沉积物主要为灰-灰黄色中-薄层泥岩，粒度变化 不大； 沉积物中蒙脱石略微升高， 伊利石和绿泥石含量逐渐降低， 微量元素 cu/zn 比值大于 0.35，th/u 比值急剧降低，说明气候较旋回 1 温和、潮湿，风化作用 有所增加，成岩介质为还原-氧化环境。 旋回 3：剖面 5.7-16.2m，沉积物主要为浅灰色、浅黄灰色泥岩和粉砂质泥 岩，粉砂质泥岩中出现钙质胶结，具平行层理。沉积物大部分粒径较小，只有个 成都理工大学硕士学位论文 ii 别颗粒粒径达到 20m，沉积物分选性较旋回 2 相对差一些，水动力条件变化大； 沉积物中绿泥石含量逐渐降低， 其余各矿物含量基本保持不变， 微量元素比值变 化不大，th/u 比值继续降低，说明气候逐渐温和、潮湿，风化作用有所增加， 沉积环境也向弱酸性转变。该阶段代表前期基准面下降，水动力增强，后期基准 面再次上升，湖水扩张，古地形渐趋平缓，可容纳空间逐渐增大时的湖相沉积。 旋回 4：剖面 0-5.7m，沉积物主要为紫灰色、紫红色泥岩和灰黄色粉砂质泥 岩，粉砂质泥岩中同样出现钙质胶结。沉积物分选性相对较差，粗粒含量明显增 加，说明沉积时水动力较强且变化大，湖水变浅。沉积物中蒙脱石含量较高，伊 利石、绿泥石含量逐渐降低，sr/cu 比值降低，th/u 比值较小，说明干湿气候交 替明显， 总体上气候相对早期阶段潮湿、 炎热， 风化作用加剧， 沉积环境偏酸性。 该阶段代表基准面下降，水流下切作用增强时的河湖相沉积，此时，湖相泥岩层 数减少，厚度变薄，后期新构造运动愈加强烈。 关键词：青龙山昔格达组 粒度分析 矿物组分 微量元素 古环境 abstract iii geochemical characteristics and paleoclimate evolution of qinglongshan xigeda formation in panzhihua introduction of the author: jiang shi, female, was born in november 1984 whose tutor was professor zhang chengjiang. she graduated from chengdu university of technology in geochemistry major and was granted the master degree in june 2010. abstract xigeda formation of panzhihua is the symbol formation of lacustrine sediment in late cenozoic era of panxi and the only place where diagenesis in neogene of sichuan province. the paper is relyed on the research project “geochemical characteristics and paleoclimate evolution of xigeda formation in panzhihua”. studied the geological features, sedimentary characteristics, geochemical characteristics of qinglongshan xigeda formation from the sedimentology, stratigraphy, petrology, mineralogy, and geochemistry and so on, and surveied the sedimentary environment and the change of paleoenvironment of xigeda formation.through research, we drew the following conclusions: 1. the thickness of qinglongshan xigeda formation is 31.52m.the main lithology is mudstone, silty mudstone and small siltstone. steel-gray and sallow rock staggered deposition on the bottom.the higher up, the color of rock is light, and the lithology from the blue gray, yellowish gray, purple gray mudstone, silty mudstone staggered deposited transition to light gray, pale yellow gray mudstone and yellowish gray, light gray, yellow silty mudstone.top of the sediment is mainly with purple gray, light purple, purple mudstone and mudstone sallow silty. 2. through grain-size analysis, mineral composition analysis, trace element analysis, qinglongshan xigeda formation can be divided into four sedimentary cycles from bottom to top: cycle 1: section 25.82m to 31.52m. sediments are mainly blue gray mudstone, 成都理工大学硕士学位论文 iv yellowish gray siltstone. the size of sediment particle is small, and mainly dominated with fine silt.the sorting is also better. this indicated that the water power is weak, and the lake is relatively deep.the content of montmorillonite is low in sediments,but illite and chlorite are higher. the ratio of sr / cu and cu / zn is higher, and ratio of th / u is gradually increased. this indicated that climate is relatively dry and cold, no significant weathering, and sedimentary environment is alkaline. this stage representatives of base level rise which can accommodation increased space when the lake sediments. cycle 2: section 16.2m to 31.5m.sediments are mainly medium to thin mudstone and the color is gray to sallow, little change in size. the content of montmorillonite is slightly higher in sediment while illite and chlorite were gradually decreased.trace elements ratio of cu / zn is greater than 0.35 and th/u ratio decreased sharply which indicated the climate is moderate and moisture than the cycle1, weathering increased ,and diagenetic medium is reduction oxidation environment. cycle 3: section 5.7m to 16.2m.sediments are mainly light gray sediment, light yellow gray mudstone and silty mudstone with parallel bedding which appear cemented calcareous. most of the sediment particle size is small, only individual up to 20m. sediment sorting is relatively worse than the cycle 2, and hydrodynamic conditions are change largely. the content of chlorite in sediments are decreased gradually, other mineral are essentially remain unchanged.the ratio of trace elements did not vary significantly, but ratios of th / u continue to decrease.this indicated that the climate is became mild and moisture gradually, the weathering increased,and environment of sedimentary is changed to the weak acid.this stage representative of base level fall, water power increased in prophase and datum plane rised, lake water expanded in anaphase when ancient topographty planed slowly and acceptance space gathered along basin of lake. cycle 4: section 0m to 5.7m.sediments are mainly purple gray, purple mudstone and yellowish gray silty mudstone which also occurred calcareous cement. the sediments have poor sorting, and coarse-grained content increased significantly which indicated strong hydrodynamic forces and change greatly, the lake shallow. the abstract v content of montmorillonite is higher in sediments, but illite and chlorite are lower. the ratio of sr / cu is decreased, and the ratio of th / u is small. this indicated that wet and dry climate alternating significantly.overall, the climate is wet and hot compared with early stage, water power increased, and sedimentary environment is acidic.this stage imply datum plane dropped and the process of water-cut increased, here clay layers cut down, the depth attenuation, the later new tectonic movement even more strongly. keywords: qinglongshan xigeda formation grain-size analysis mineral composition analysis trace-element analysis paleoclimate 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的人员对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名： 年 月 日 第 1 章 引 言 1 第第1 1章章 引引 言言 1.11.1 选题依据选题依据 近年来由于环境因素的变化导致的全球变暖、 温室效应、 地质灾害等方面的 问题日益严重， 环境问题已成为制约人类发展的重要问题。随着人类活动对于整 个地球生态环境的影响程度越来越深，在研究环境因素时的复杂程度也越来越 高。 虽然现代气候环境的变化与人类活动密不可分，但也是在古气候环境的基础 上演变而来的， 古环境由于没有受到人类活动等因素的影响， 在进行研究时更容 易发现其变化规律，对现今的环境研究更有指示意义。 目前，对古环境的研究，主要研究对象为黄土、深海沉积和极地冰芯。近年 来，湖相沉积物的研究也慢慢发展起来，成为了新的古环境研究介质，湖泊沉积 是一种具高分辨率的自然档案， 被认为是过去环境变化的信息库，湖泊沉积物中 的粒度、矿物成分、总有机碳含量都被视为是恢复古气候环境的重要指标。 攀枝花地区昔格达组地层是攀西晚新生代河湖相沉积的标志性地层， 长期以 来和泥河湾组、三门组、元谋组一道被认为是中国早更新世代表性河湖相沉积， 也是四川省内新近纪地层唯一成岩的地方，其分布范围广，具有代表性。70 年 的研究历史中， 研究者们陆续对泸定海子坪 1-4、 汉源富林1,5,6、 冕宁周家大沟 7 、 泸沽石龙 1 、西昌大龙沟1、西昌缸窑 8-10 、西昌牛郎坝 8-10 、米易长坡11 、攀 枝花市清香坪 1,5,6 、老台子梁岗1,5,6 、昔格达村 1,5,6等剖面进行过研究，但对攀 枝花昔格达组地层剖面的研究还是相对较少。 同时，这些研究主要集中在昔格达 地层形成时代及沉积环境、昔格达土的物理力学性质及其工程地质特性等方面， 研究相对分散， 用地球化学的方法对昔格达组进行研究也较少。 因此本研究采用 西南地区分布较广、受后期构造影响较小的昔格达组地层作为研究对象。 虽然昔格达组剖面在沉积特征、 形成时代等方面都有相似性， 但不同剖面的 湖相沉积受周围环境影响较大， 其反应的环境演变过程也存在较大差异。 已做过 研究的攀枝花昔格达村剖面长度约为两百多米， 对地球化学样品的采集有较大的 影响。青龙山昔格达组剖面是近年来城市建造过程中挖凿出来的垂直剖面，该地 层保存完好，沉积以来未受大的构造运动影响， 这对研究过程中现场观察和样品 采集都相当有利。并且，对于昔格达组，多研究一条剖面，就能在前人研究昔格 达组地层基础上的一定补充和完善，我们对其认识也会更加深入和具体。 本研究是在科研项目“攀枝花昔格达组地球化学特征及其古环境意义”的支 持下进行的，将从沉积学、地层学、岩石学、矿物学、地球化学等方面研究攀枝 花青龙山昔格达组地层剖面的地质特征、 沉积特征、 地球化学特征和放射性特征， 成都理工大学硕士学位论文 2 更全面的研究攀枝花青龙山昔格达组剖面。 1.2 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 国内外古环境的研究现状 （1）研究对象方面 目前，在记录第四系纪以来气候波动的历史上，中国黄土、深海沉积同极地 冰芯一起被认为是一种十分理想的信息载体，成为全球气候变化的三大信息库。 20世纪60年代刘东生等对黄土粒度组成特征及空间变化的研究不仅为黄土 风成说提供了证据,而且为粒度分析在古气候研究上的应用奠定了基础。至80年 代,进一步研究了黄土古土壤粒度组分随时间的变化,发现黄土堆积时气候条 件比古土壤形成时干冷,黄土古土壤的多次叠覆反映了明显的粒度旋回特征。 90年代初，丁仲礼等发现黄土粒度变化周期性与地球轨道变化周期性相对应,安 芷生等提出黄土粒度变化主要由冬季风强度变化控制,可将其作为冬季风变化的 一个替代性指标 12。 碳酸盐含量是深水沉积物最重要的参数之一， 是海洋古环境、 古气候的变化 研究的重要信息来源，也是进行区域地层对比的重要依据。同时，来自周围大陆 的碎屑与海洋自生碳酸盐沉积的相对含量是气候变化与陆海相互作用变化的历 史记录 13。 孢粉组合中各组成的变化可反映其形成时期的气候特点。 深海沉积物 的粒度特征是恢复古气候、古环境，反映古环境状况的一个重要指标，粒度的粗 细代表了水动力的强弱， 粒度的大小变化记录了古大气环流信场变化 14， 从而具 有干湿变化的指示意义。 湖泊是气候、环境变化的灵敏指示器， 湖泊沉积是一种具高分辨率的自然档 案，被认为是过去环境变化的信息库。提取湖泊沉积中的多种环境信息，辅以精 确的计年，可以捕获过去气候变化在十年、百年时间尺度上的变化规律，为建立 气候模式提供重要的参数，同时也为气候模式的修正提供依据。 湖泊沉积物中的 粒度、 总有机碳含量作为恢复湖泊古环境的重要指标,近年来得到了广泛的应用。 一般认为，粗粒沉积物指示低水位时期的干旱气候,细粒沉积物指示高水位时期 的湿润气候。沉积物颗粒粒径的大小直接反映了沉积水动力状况，粗粒沉积物指 示较强的水动力环境,细粒沉积物指示较弱的水动力环境,它们可能分别代表了 湖泊的高水位期和低水位期。 20世纪80年代中期以来， 中国科学院兰州冰川冻土研究所曾多次对希夏邦马 峰冰川进行考察，通过钻取冰芯得出了400年来印度季风的演化过程 15及喜马拉 雅山中段约300年来的季风降水变化 16。1997年以来中国科学院兰州冰川冻土研 第 1 章 引 言 3 究所连续在珠峰地区进行冰川变化和冰芯研究，对降水、 雪坑化学和同位素的研 究表明珠穆朗玛峰地区 18o主要受降水影响，即具有“降水量效应” ，18o与冰 芯积累量有很好的负相关关系， 冰芯中 18o变化是印度季风强弱的替代指标， 为 印度季风研究提出了新思路。 （2）研究方法方面 对古环境进行研究的基本方法有地球化学特征，孢粉分析，磁性分析及其他 有机质含量、同位素的分析。具体研究方法如下： 第四纪沉积物保存有它们形成时的气候环境信息。研究表明 17-19地层中化学 元素的迁移聚集受到气候、地形、 源区物质化学成分的初始差异和化学元素自身 特点的影响。 假定在同一个剖面中各地层单元的地形条件和化学元素本身性质相 对不变，那么化学元素的淋溶、聚集就可以很大程度上解释古气候变化，地层中 化学元素氧化物的变化反映地层沉积环境的演化过程， 是探讨气候变化的理想指 标 20-22。 1962年， 刘东生等运用孢粉结果和其它研究资料一起论述了我国黄土的沉积 环境，后来相继有涉及到黄土的孢粉分析论文发表。90年代，孙湘君、杜乃秋、 柯曼红等也对黄土孢粉进行了有益的探索。 鉴定地层中的孢粉种类， 统计数量和 比例可以确定孢粉组合， 而利用孢粉组合又可以恢复其母体植物群， 所以研究地 层中的孢粉组合是恢复古气候的有效手段 23。 岩石和矿物的磁学参数的变化特征经常与响应的生物学、 化学、 矿物学及沉 积学特征相一致。 关于磁组构参数与沉积环境要素间的关系， 前人已有较多研究 24-27，可以得出如下认识：(1)体积磁化率是磁组构的基础要素，清楚地反映了 岩性、岩相的自变率，是物源、物质组成、沉积环境等要素的综合效应。(2)在 一般沉积条件下，磁线理方向(最大主磁化率轴kmax方向)与古水流方向平行。(3) 平均磁化率的相对大小基本反映了沉积物中铁磁性矿物含量的多少及沉积环境 的变化。(4)磁化率各向异性度p=kmax/kmin 28-30，反映沉积物中颗粒排列趋向程度， 受控于沉积动力强弱和沉积环境的稳定性。 还有用氨基酸总量、co2、ch4等微量气体含量变化、氢氧同位素值等研究古 环境。 1.2.2 昔格达地层的研究现状 常隆庆自1937年率先对昔格达地层进行研究以来, 昔格达地层引起了广泛 关注。目前国内研究主要集中在昔格达地层形成时代及沉积环境、昔格达土的物 理力学性质及其工程地质特性等方面, 其要研究成果如下： （1）昔格达地层形成时代及形成环境研究 20世纪6070年代，第四纪冰川考察队在西昌-攀枝花之间的安宁河河谷进 成都理工大学硕士学位论文 4 行调查，选择西昌缸窑、牛郎坝和攀枝花大水井剖面进行研究，主张昔格达组进 行3段划分。下段为泥砾、砂砾石、砂和粘土层沉积；中段为黑灰色粘土粉砂互 层，局部夹有厚层细砂；上段为黄色细砂层为主，夹有薄层粉砂和粘土, 3段基 本为连续沉积 10。 研究认为昔格达组下伏角砾层为冰碛或冰水沉积， 推测昔格达 组沉积前发育金沙冰期， 冰川作用塑造出安宁河河谷地貌，为昔格达组沉积提供 空间，昔格达组沉积与冰期末期沉积是连续的； 由昔格达组下段孢粉中未发现第 三纪残余分子，推测其时代为第四纪；孢粉组合垂向上的变化，记录了冰期逐渐 结束时湿冷气候向间冰期湿热气候转变过程 8-10,31。 罗永利、刘东生 11通过对昔格达村典型剖面样品的粒度分析、磁化率测试、 碳酸钙含量等方面的系统分析， 对昔格达组地层的形成环境作了较深入的分析研 究, 并由昔格达村剖面粒度曲线得出了静水湖相沉积的昔格达粒度分布可能是 湖水深度的函数的结论。蒋复初、吴锡浩等 2通过对四川泸定海子坪昔格达组地 层剖面的磁性研究, 得出了泸定昔格达组的地质年代, 认为泸定昔格达形成于 上新世中晚期, 沉积年代约412 216mab.p., 比汉源富林昔格达组沉积时代 ( 3128 1178mab.p.) 早约112ma左右。 张宗祜等 1对泸定海子坪、汉源富林、泸沽石龙、西昌大龙沟、攀枝花市清 香坪等剖面综合研究后， 认为在不同地区孤立出露的昔格达组剖面岩性大致可以 对比。重点对大龙沟剖面进行沉积相、矿物成分和孢粉组合研究，表明大龙沟剖 面孢粉组合与元谋盆地茂易马头山剖面中下部孢粉组合相似， 推测其时代为上 新世晚期， 当时植被与现在的面貌基本相似。 综合研究认为攀西地区第三纪晚期 形成的统一古夷平面因构造隆升破裂，断陷成一系列线状分布的串珠状湖泊,沉 积昔格达组 1,5 。 罗运利、 刘东生 11进行了沉积环境演化与旋回地层学研究。将昔格达地层研 究与气候研究结合起来。他们将整个昔格达剖面粒度曲线可以分为上下两段:上 部100m沉积物主要为厚层粉砂质粘土岩与厚层粉细砂层岩互层； 下部约148m沉积 物主要为中厚层粉细砂岩与薄层粘土岩互层。 上部100m地层碳酸钙含量较低， 代 表较为干燥的气候；下部约148m地层仅局部层段碳酸钙含量较高，可能反映较为 湿润的气候。在围绕青藏高原的隆起的研究中， 认为昔格达古湖的死亡是同金沙 江的河流下切有关 32。 （2）昔格达土的物理力学性质及其工程地质特征研究 从工程应用角度研究昔格达地层是从60年代开始的， 当时，国家对攀枝花进 行大规模建设， 昔格达地层作为多种建筑的地基土，它的工程性质开始引起工程 技术人员的重视，早期由于对其性质认识不清，在建设过程中或建成后，昔格达 地层发生了滑坡等地质灾害， 给人民生命财产造在了极大的损失。多数人认为昔 格达地层是极软岩，但也有少数人将其划分为硬土软岩。对昔格达地层的工程 第 1 章 引 言 5 性质研究集中在水利、交通等方面。这方面的代表有： 彭盛恩 33在昔格达土作为筑路坝特性材料的研究中，得出的结论为:昔格达 组50%-33%的粘土砾土与50%-67%细砂砾土的混合土具有较高的抗剪强度和较低 的压缩性，渗透性中等，抗渗透变形特征较好，适合于作筑坝材料。王思敬 34 对攀西地区的昔格达地层进行了工程地质特性的研究， 进行了结构分析和工程地 质分区。 成都理工大学的黄俊 35在孔德坊的指导下进行了昔格达地层微观性状的 研究。 李小泉 36在发表的文献中， 说明了不同昔格达地层的性质变化较大， 同时， 它可以作为地基的持力层;周云金等 37在进行攀枝花地区提水设施设计时，分析 了昔格达地层的特征，它具有成岩程度低，结构构造不均一，富含粘土颗粒及粘 土矿物，具有压缩性较强、遇水软化、脱水崩解等特点。 （3）现代昔格达地层的研究 最近几年，姚海涛等 7选择安宁河中上游厚300. 7m的冕宁周家大沟剖面进 行研究,剖面自上而下分为112. 6 m黄色层和188. 1 m灰色层，二者为连续沉积。 剖面被后期河流相砂砾石层覆盖，其细颗粒基质样品电子自旋共振(esr)年龄约 为1. 2 ma b.p., 剖面底直接与基岩接触。昔格达组沉积物中共采集356块古地 磁样品， 在详细的岩石磁学和磁组构研究后进行系统热退磁， 结果表明冕宁剖面 记录的地磁场方向基本以正极性为主，形成于4. 18 2. 58 ma b.p.。区域岩 石地层和磁性地层对比表明， 分布于大渡河、 安宁河和金沙江干流河谷的昔格达 组沉积物岩性组合相同， 磁极性序列基本相同， 反映了近似相同的沉积环境和演 化历史。 滕彦国等 38对攀枝花昔格达组地层中微量元素地球化学分异特征进行研究， 认为攀枝花地区昔格达组粘土微量元素的区域分布特征及分异特征除了受土壤 粒级和矿物组成等自身性质的影响外， 人类活动是制约微量元素分布和分异的最 重要的因素，表现为cr ,cu ,mn ,ni , pb ,zn 在宝顶及太平煤矿、攀钢、攀矿 及尾矿坝等工矿区浓度较高，表明矿业开发活动是土壤中微量元素的重要来源。 攀枝花地区昔格达组粘土不同层位微量元素之间的相关关系及组合特征研究表 明， 表层(a层) 土壤中微量元素的浓度除受土壤母质的影响外， 成土后的表生作 用及人类活动对微量元素的分异也具有重要的影响。 1.2.3 国内外研究中的不足 通过上述国内外研究现状可以看出， 目前，前人对昔格达组的研究则主要是 沉积学地层研究、工程地质研究和土壤中微量元素研究等，系统的地质学、岩石 学、矿物学和地球化学综合研究较少。同时，湖相沉积记录在研究古环境中起了 重要作用， 用地球化学的方法对湖相沉积进行研究，对恢复古环境的演变过程是 可行的。本论文将在前人研究的基础上，结合地质学研究，沉积学研究，地球化 成都理工大学硕士学位论文 6 学研究，揭示攀西地区新近纪以来的环境演变。 1.3 1.3 主要研究内容主要研究内容 本论文具体研究内容如下： （1）实测攀枝花青龙山昔格达组地层剖面，根据其岩性、地层颜色等特点 划分沉积旋回，并对比分析前人对昔格达组剖面的旋回划分； （2）采集不同层位的样品，用地质学、沉积学方法了解攀枝花青龙山昔格 达组地层剖面的岩性、 粒度、矿物成分等方面的特征以及它们与沉积环境变化的 关系； （3）测试分析样品中的微量元素和稀土元素含量，探讨它们的含量和比值 在昔格达地层剖面中的分布规律及对昔格达组沉积环境的反映， 并通过元素组合 揭示古环境的变迁及环境问题； （4）在野外用伽玛能谱仪测量剖面中不同层位的铀、钍、钾含量和比活度， 分析它们的含量和比值在剖面上的分布特征， 探讨攀枝花青龙山昔格达组剖面的 放射性特征和攀西地区古环境的演化规律； （5）通过以上四个方面，从沉积学、地层学、岩石学、矿物学、地球化学 等方面研究攀枝花青龙山昔格达组地层剖面的地质特征、 地球化学特征和放射性 特征，最终推断出昔格达组沉积环境的演化规律， 揭示新近纪以来攀西地区环境 演化。 1.4 1.4 方法及技术路线方法及技术路线 由于昔格达组地层的岩性变化、 粒度大小、矿物组合等方面的特点能够反映 其沉积环境，因此本次研究是将岩性、粒度、矿物成分进行相互印证，通过地层 柱状图的分层和这些要素的对比，划分出沉积旋回，最终得到昔格达组沉积环境 的结论； 放射性研究方法是用伽玛能谱仪测量地层中的天然放射性核素的含量， 比活 度和内外照射指数。该方法属于半定量和半定性研究。同时进行实验室内u、th 定量测试。 微量元素地球化学研究一般从野外地质观察和采样入手, 而后根据研究目 的选择适当的分析测试方法。 本次研究采用高压密封消解方式溶样， 利用icp-ms 测定微量元素的丰度。 本论文的技术路线如下： 第 1 章 引 言 7 图图 1 1- -1 1 技术路线图 野外调查 样品处理 样品采集 实测地层剖面 地层观察 放射性核素分 析 矿物成分分析 微量元素 稀土元素分析 粒度分析 地质特征研究 地球化学特征研究 放射性特征研究 综合对比分析 得出结论 成都理工大学硕士学位论文 8 第第2 2章章 研究区概况研究区概况 2.1 2.1 自然地理概况自然地理概况 攀枝花地处川、滇南北构造带中段的安宁河构造带, 地理位置为北纬 26 21 2639, 东经 10145 10200，东北面与四川省凉山彝族自 治州的会理、德昌、盐源 3 县接壤，西南面与云南省的宁蒗、华坪、永仁 3 县为 界。地形切割强烈, 垂直分异显著。属侵蚀、剥蚀中山丘陵、山原峡谷地貌，具 有山高谷深， 盆地交错分布的特点， 地势由西北向东南倾斜， 山脉走向近于南北， 是大雪山的南延部分。海拔最高点位于盐边县境内的柏林山穿洞子(4195.5m)， 最低点位子仁和区平地镇师庄(937m)，相对高差 3258.5m，一般相对高差 1500m 2000m。 图图 2 2- -1 1 研究区交通位置图 研究区位置 第 2 章 研究区概况 9 攀枝花市属南亚热带北温带的多种气候类型， 被称为“南亚热带为基带 的立体气候”，具有夏季长、四季不明显，干、雨季分明，昼夜温差大、气候干 燥、降雨量集中、日照多(全年 2300 至 2700 小时)，太阳辐射强(578 至 628 千 焦平方厘米)，蒸发量大、小气候复杂多样等特点。年平均气温 19.2 至 20.3 摄氏度，是省内年平均气温和总热量最高的地区，一般最热月出现在 5 月，最冷 月出现在 12 月。6 月上旬至 10 月为雨季，11 月至翌年 5 月为干季，无霜期 300 天以上。攀枝花全年日照时数 2300-2700 小时，是四川盆地地区 2-3 倍，是我 国少见的阳光地带。有人概括：攀枝花有北方的阳光，南方的温度，印度洋的气 候。旅游气候资源突出，是我国优秀的避寒胜地，日照丰富，为四季阳光度假区 39。 攀枝花有通车公路 2500 公里，108 国道贯穿全市，与市、区纵横公路衔接， 形成了四通八达的现代公路网体系。 成昆铁路和川滇西线国道公路纵贯全境， 北 距成都 749 公里， 南接昆明 351 公里， 国家重点建设项目攀枝花市民用机场 已于 2003 年年底正式建成通航。 攀枝花市交通网络四通八达，是四川省通往华、 东南亚沿边、沿海口岸的最近点， 为“南方丝绸之路”的重要交通枢纽和商贸物 资集散地。 2.2 2.2 资源及工农业概况资源及工农业概况 攀枝花属长江水系，河流多，境内有大小河流 95 条。分属金沙江水系、雅 砻江水系，两水系在雅江桥汇合。流域控制面积较大的主要有安宁河、三源河、 大河三大支流。其中流域面积大于 500km2 以上的 6 条；100km2。500km2 的 26 条；50km2100km2 共 18 条;50km2 的小河流只统计直接汇入金沙江、雅砻江的 共 45 条。全市有土地总面积 74.34 万公顷。其中，耕地面积；3.16 万公顷，林 地 47.57 万公顷， 草地荒山 11.93 万公顷， 园地 0.58 万公顷， 水域 1.79 万公顷。 山地面积占土地面积的 92%。境内水能资源丰沛，过境水量 1102.03 亿立方米， 理论蕴藏量达核 492.9 万千瓦， 可开发量达到 410.1 万千瓦， 年发电量可达 271.5 亿千瓦时。 全市矿产资源得天独厚，已发现矿种 76 种，已探明储量的 45 种，矿产地 490 余处，其中大型、特大型矿床 45 个，中型矿床 31 个，累计探明钒钛磁铁矿 石储量 790415 万吨，伴生的钛储量 43125 万吨、钒储量 1054 万吨，探明的钛资 源占世界第一位，钒资源占全国第一位、世界第三位。2004 年主要矿产储量： 煤保有储量 39878 万吨，累计资源量 67107.1 万吨；钒钛磁铁矿保有储量 67.29 亿吨， 累计资源储量 71.8 亿吨； 伴生钛保有储量 42968 万吨， 累计资源储量 54872 万吨；伴生钒保有储量 1050.2 万吨，累计资源储量 1553 万吨；熔剂石灰石保有 成都理工大学硕士学位论文 10 储量 29598 万吨， 累计资源储量 31139 万吨； 冶金用白云岩保有储量 7528 万吨， 累计资源储量 7741.1 万吨；耐火粘土保有储量 1032.75 万吨，累计资源储量 1273.6 万吨；晶质石墨保有储量 1547.5 万吨，累计资源储量 1555.2 万吨；硅 藻土保有储量 1355.6 万吨；水泥用灰岩保有储量 20166 万吨，累计资源储量 23211 万吨；水泥砂岩保有储量 1194.05 万吨，累计资源储量 1936 万吨；大理 石资源储量 5400 万立方米， 饰面用花岗石资源储量 8395 万立方米， 苴却砚石资 源储量 2098.5 万吨。 2.3 2.3 区域地质概况区域地质概况 攀枝花地区地质构造复杂，地质史上岩浆活动频繁，新构造活跃，岩体破 碎，滑坡、泥石流比较发育。地层出露较齐全，从太古界至新生界均有不同程度 的出露，其中古生界地层出露面积大，中南部有太古宇地层大片出露。从单相层 系连续整体看， 中生界三叠系、 侏罗系地层占主要地位。 岩性主要是砾岩、 砂岩、 粉砂岩、泥岩、泥页岩夹煤层等。境内岩浆岩十分发育，具有分布不均和多期性 特点（图 2-1） 。 在大地构造史上，本地域属扬子地台西缘、康滇地轴北段（攀西裂谷中段） ， 大部分形成于燕山运动期间， 并受后期喜马拉雅运动和新构造运动影响， 地质构 造复杂，褶皱、断裂发育，深受川滇南北向构造带和滇藏歹字形构造带复合影 响，地应力集中，方向各异。地域主干构造为一系列南北向展布的深大断裂、褶 皱带，如安宁河断裂带、昔格达断裂带、里明九桐子林断裂带以及共和、盐边 轴背斜等。在主干构造的背景下，北东向、北西向、东西向和旋卷构造带穿插交 错，大小断裂 250 多条，严格控制着地域现代地貌的发育。本区属侵蚀、剥蚀高 中山山原峡谷盆地貌，山地面积约占 92 %，丘陵占 0.32 %、河谷阶地占 7.25 %、 盆地仅占 0.16 %。攀枝花的震旦纪灯影组灰岩至二叠纪阳新组灰岩分布较广， 在此基础上发育了较多的岩溶地貌，如石林和岩溶洞穴，主要分布在西区、盐边 县西北地区和米易县西北及北部地区。 在鲊石可看到河流冰川遗迹。 现已成为岗 状丘陵地貌。 攀枝花地区地下热水以温泉形式出露，经初步调查共有 12 处，总流量 227 升秒，水温在 2545之间。温泉出露严格受断裂带的制约，大部分温泉沿 南北向断裂带展布。 第 2 章 研究区概况 11 图图 2 2- -2 2 攀枝花市地质构造纲要图 2.3.1 地层 攀枝花地区位于康滇南北向构造带中段西侧，出露的地层较全，以元古界、 古生界和中生界最发育，新生界分布少而零星。出露地层约占全市面积的一半， 其中以巨厚的中生界地层占主要地位。 元古界的前震旦系变质岩主要分布在盐边新坪、渔门、 桔子坪一带及米易北 部的普威和市区中部的仁和；震旦系为砂页岩、白云岩沉积，分布在雅砻江与鱼 敢鱼河汇合口附近及盐边西部和市区西北的老鹰岩至竹林坡一线。 古生界的滨海 -浅海相沉积，地层仅在盐边西北部的择木龙至大坪子成片出露，只有上二叠系 的火山喷发岩-峨眉山玄武岩大片露出于米易东部的龙肘山、雅砻江的二滩一带 及盐边北部，市区大黑山至格里坪也有分布。中生界的沉积岩主要是三叠系砂、 砾岩夹煤和侏罗系的砂岩夹泥岩等陆相沉积地层， 分布范围相当广， 包括米易马 颈子至盐边红坭、仁和区务本、宝鼎山和保安营等大片地区，其中上三叠系是主 成都理工大学硕士学位论文 12 要产煤地层。新生界的沉积以第三系昔格达组粉砂质泥页岩为主，分布在市区东 部红格一带及安宁河、金沙江河谷阶地上；第四系现代堆积仅零星分布剥蚀面、 河流阶地上和河谷之中，为河流、湖泊相沉积，面积较昔格达组为小。 2.3.2 岩浆岩 攀枝花市辖区内岩浆岩十分发育，分布面积约占全市面积一半。 岩浆活动种 类复杂，形式多样，分布不均并具多期性。岩体出露严格受南北向为主的构造控 制。各类岩体集中分布在金河-箐河断裂东南的南北向构造带内，形成南北向延 展的“杂岩带”；金河-箐河断裂西北除玄武岩有大片分布外，其它岩类出露很 少。 晋宁期岩浆岩以酸碱性岩浆的喷发和侵入为主，出露面积最大， 主要分布在 南北向断裂带附近。包括同德、大田、岔河、水陆乡、南坝和大火山等闪长岩、 石英闪长岩岩体及冷水箐、麻陇、干巴塘等基性超基性岩体。华力西期岩浆岩主 要分布在元谋一昔格达南北向断裂带和攀枝花断裂带之间， 即从米易的白马一直 延伸到攀枝花、芭蕉岩及红格、新九一带，形成北东走向的岩浆岩带。本期的岩 浆活动以玄武岩的喷发为其特征，其次是超基性、基性和碱性岩浆入侵，形成断 续出露橄榄岩、辉岩、辉长岩、正长岩等岩体。这个时期的岩浆岩是渡口市多金 属共生矿的主要成矿岩体，著名的攀西地区钒钛磁铁矿即产于基性、 超基性岩岩 体中，在正长岩岩体中，也发现一些稀有元素的矿化。 自晋宁期到燕山期，全市辖区均有花岗岩岩浆的入侵， 形成各个不同时期的 花岗岩岩体，主要分布在盐边的百枝，仁和区的攀枝花、巴斯箐、红格及米易的 白石岩、撒莲等地。在晚二叠世侵入岩的两侧及顶部，其围岩广泛发生热接触变 质作用，形成大理岩、矽卡岩、绢云母片岩和绢云母角岩，其原岩主要是震旦系 和中、下二叠统。 综上所述， 本区新老两个巨型岩浆旋回有着相似的发育和演化过程及相同的 空间分布规律， 即各岩浆旋回均以基性或超基性岩浆活动开始， 以偏酸性或碱性 岩浆活动结束。 岩浆岩的空间分布及岩石化学特征均有继承性， 并随地质历史的 发展和地壳的增厚，花岗岩类的分布逐渐占据优势地位 39。 2.3.3 断裂构造 青藏和川滇构造及其活动,对市区的构造成因及活动均有影响。川滇南北向 断裂构造带的中段经市区东侧， 是影响市区构造和地震的主要断裂带。市区断裂 构造主要有： （1）昔格达断裂：该断裂指川滇南北断裂带中的磨盘山-绿汁江断裂中段， 第 2 章 研究区概况 13 于九道沟(新九)以北分为东西两支，向南经昔格达、红格至拉鲊以南，区内长 150 公里，是市区规