摘要
近年来全球气候变暖成为研究的热点问题,为了精确的预测未来气候的变化,古气候古环境的研究成为了重点内容。第四纪古沉积物记录了丰富的古环境和地质构造等信息,为深层次理解地层划分和区域构造-地貌-气候-水系演化耦合关系提供了重要的意义。罗家窝棚组地层是哈尔滨地区第四纪下限地层,其岩性是紫红色砂砾石,早期的区测资料仅对其进行了岩性的描述,认为其是冰碛物堆积,但对其地球化学属性的研究尚未开展,因此本研究以黑龙江五常拉林镇罗家窝棚村层型剖面为研究对象,首次对其沉积学、矿物学及元素地球化学展开综合研究,深入探讨了该地层的沉积过程和沉积环境。 罗家窝棚组是一套弱-中等程度固结的紫红色砂砾石堆积,局部含泥质和粉砂质/沙质透镜体,整套砾石风化程度很高,无定向性排列,分选和磨圆较差,砾石成分以陆源碎屑岩(砂岩和粉砂岩,44.2%)和花岗岩(37.4%)为主,其次为凝灰岩(11.2%),石英质、闪长岩、流纹岩和玄武岩等少量出现。重矿物组成以赤/褐铁矿占绝对优势(87.5%),其次为白钛石(5.0%)、锆石(1.8%)和磷灰石(1.1%),其他重矿物含量很少,不含不稳定矿物(如辉石和角闪石)。 罗家窝棚组地层的常量元素以SiO2(62.36%)、Al2O3(18.59%)、Fe2O3(6.91%)和K2O(2.51%)为主,四者平均含量之和可达90.37%;微量元素与UCC相比,其中过渡元素(TTE:Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga),除了Ga全部富集,其余元素随着粒级差异而呈现出不同的变化,高场强元素(HFSE:Y、Zr、Nb、Hf、Ta、Th、U),除了Ta全部亏损,其余元素波动较大,大离子亲石元素(LILE:Rb、Sr、Cs、Ba、Pb),除了Pb全部富集,其余元素波动较大;稀土元素总量∑REE为100~863(平均值为324),REE表现为LREE富集而HREE亏损,EU体现出明显的负异常。 罗家窝棚组沉积物的地球化学组成表现出空间的均一性,元素迁移指标αAlE、化学蚀变指数CIA(72-95)、风化指数WIP(9-67)、A-CN-K和A-CNK-FM三角图解以及稳定重矿物系数ATi指数和W指数共同揭示了罗家窝棚组中的细颗粒碎屑及泥质基质经历了很强的化学风化过程;低的ICV指数和K2O/Al2O3-N2O/Al2O3、CIA/WIP和Zr/Sc-Th/Sc二元图解体现出沉积物成熟度偏低,是高度风化情况下的初次循环;沉积物岩性、Al2O3/TiO2值、物源区判别图解和不活动元素比值共同揭示了碎屑沉积物主要来源于长英质母岩,但中性和铁镁质母岩也有少量贡献;采用整合的方法,包括沉积学、矿物学和地球化学地层属性的综合分析,本文认为罗家窝棚组地层是干热气候条件下的近距离搬运的洪积物堆积,而非寒冷条件下的冰碛物。