古湖相碳酸盐沉积和化石贝壳的87Sr/86Sr及其意义

位于极端干旱区的额济纳盆地，是我国内陆地区代表性的盆地之一。这里不仅具有典型的大陆性气候、脆弱的生态系统，而且在平缓的戈壁滩下面，沉积有厚达200-400余米的古湖相地层。盆地东南与最高达近500m沙丘的巴丹吉林沙漠比邻，构成了特征性的盆地-沙漠系统，是世界少有的自然景观，也是目前研究热点之一。考察研究工作揭示，巴丹吉林沙漠在蹑今30000a左右存在一湿润时期（Wunnemann等，1998；杨小平，2002；杨小平等，2003），并与临区腾格里沙漠相应时期发育的大湖期可以对比（Zhang等，2002，2004）。新近的考察工作发现，在盆地东南部古日乃与巴丹吉林沙漠过渡区，存在有多级古沙丘被水夷平的、高度不等的平台，在这些平台之上，保存有水体快速蒸发环境条件下沙粒物质被钙质胶结的坚硬、类似砂岩的顶盖，其高度在大范围内可以对比，同时伴有湖相碳酸盐沉积、根管等。这些地貌、沉积与盆地北部沙砾石层中大量出现的贝壳化石和湖相地层，构成了古湖泊存在的地质证据。14C测年结果表明，分布于第二级平台上的碳酸盐结核其形成年代为距今25000a前（25630±270a、25530±230a、25640±220a，半衰期5568a，下同），掰鳃类贝壳化石的年代为距今28000a(28530±430a、28630±320a、28780±340a、28560±280a)。对这两组样品进行87Sr/86Sr分析结果表明（表1），碳酸盐沉积的87Sr/86Sr比值变化较为显著而贝壳化石的87Sr/86Sr比值变化相对较小，且贝壳化石的87Sr/86Sr比值的平均值小于碳酸盐沉积的87Sr/86Sr比值。由于贝壳化石和碳酸盐沉积的87Sr/86Sr比值在一定意义上代表了古湖水的锶同位素比值，而87Sr/86Sr比值又与湖泊水体盐度相关（刘秀明等，2000），因此可以推测，贝壳化石所代表的古湖泊发育时期的水体较碳酸盐结核形成时期的盐度要低，也就是说古湖泊发育早期的为淡水，后期水体盐度有所增高。这是与贝壳化石本身代表的淡水种属相一致。由于后期湖泊水拉的快速下降和水体的快速蒸发，使得碳酸盐结核沉积的87Sr/86Sr比值增高，而这种古湖泊水位的快速下降和结核的形成是直接与气候变化相关联的。反映了该时期额济纳盆地古湖泊高湖面的存在和气候快速变化的历史。