元素地球化學(xué)視角：早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義準(zhǔn)噶爾盆地作為我國重要的含油氣盆地之一，其地質(zhì)演化歷史復(fù)雜多樣，對(duì)該區(qū)域地質(zhì)演化的深入研究具有極為重要的意義。早侏羅世時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了一次重要的海侵事件，此次事件對(duì)盆地的沉積環(huán)境、地層發(fā)育以及古生態(tài)系統(tǒng)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。海侵事件的發(fā)生改變了盆地原有的沉積格局，使得盆地內(nèi)的沉積物來源、沉積相類型以及沉積厚度等都發(fā)生了顯著變化。通過對(duì)海侵事件的研究，能夠更加準(zhǔn)確地了解早侏羅世時(shí)期準(zhǔn)噶爾盆地的古地理環(huán)境，包括海岸線的變遷、水體深度的變化以及古氣候條件等，這對(duì)于重建該地區(qū)的地質(zhì)歷史具有關(guān)鍵作用。同時(shí)，海侵事件與盆地的構(gòu)造演化密切相關(guān)，其發(fā)生往往受到區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，對(duì)海侵事件的深入剖析有助于揭示準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造演化的過程和機(jī)制。從油氣資源勘探的角度來看，早侏羅世海侵事件與準(zhǔn)噶爾盆地的油氣生成、運(yùn)移和聚集緊密相連。海侵帶來的豐富海洋生物為油氣的生成提供了大量的有機(jī)質(zhì)來源，海侵過程中形成的特定沉積環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而形成優(yōu)質(zhì)的烴源巖。此外，海侵事件導(dǎo)致的沉積相變化，如形成的海相砂體、三角洲砂體等，為油氣的儲(chǔ)集提供了良好的場所，這些砂體與烴源巖的配置關(guān)系對(duì)油氣藏的形成和分布起著決定性作用。深入研究海侵事件對(duì)于預(yù)測油氣資源的分布、指導(dǎo)油氣勘探工作具有重要的實(shí)踐意義，能夠提高油氣勘探的成功率，降低勘探成本，為我國的能源保障做出貢獻(xiàn)。元素地球化學(xué)作為一種有效的研究手段，能夠?yàn)樵缳_世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的研究提供重要的制約信息。元素在海侵過程中的遷移、富集和分異規(guī)律，能夠反映沉積環(huán)境的變化以及物源的特征。通過對(duì)沉積物中常量元素、微量元素和稀土元素等的地球化學(xué)分析，可以獲取海侵事件的發(fā)生時(shí)間、規(guī)模、影響范圍以及沉積環(huán)境的演化等多方面的信息。因此，開展早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的元素地球化學(xué)制約研究，對(duì)于深入理解該地區(qū)的地質(zhì)演化歷史以及油氣資源勘探具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際價(jià)值。1.2研究現(xiàn)狀綜述長期以來，眾多學(xué)者針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地的海侵事件開展了大量研究工作。在沉積學(xué)方面，通過對(duì)盆地內(nèi)沉積巖的巖性、沉積構(gòu)造、沉積相分析，揭示了早侏羅世時(shí)期沉積環(huán)境的變遷，識(shí)別出了海相沉積層位及其與陸相沉積的交互關(guān)系，為海侵事件的研究提供了基礎(chǔ)資料。例如，有研究通過對(duì)露頭和鉆井巖心的觀察，詳細(xì)描述了海侵期形成的海相砂泥巖組合、生物化石特征等，初步確定了海侵的范圍和大致時(shí)間。古生物學(xué)研究也取得了顯著成果。在準(zhǔn)噶爾盆地早侏羅世地層中發(fā)現(xiàn)了豐富的海相化石，如腕足類、雙殼類、海相介形蟲和溝鞭藻等，這些化石的出現(xiàn)為海侵事件的發(fā)生提供了直接證據(jù)，并且通過對(duì)化石組合的分析，能夠推斷當(dāng)時(shí)的古生態(tài)環(huán)境和海水性質(zhì)。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究表明，準(zhǔn)噶爾盆地的構(gòu)造演化對(duì)海侵事件產(chǎn)生了重要影響。區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了盆地的沉降與隆升，進(jìn)而影響了海水的進(jìn)退。前人通過對(duì)盆地周緣山脈的隆升歷史、斷裂活動(dòng)的研究，以及對(duì)盆地內(nèi)部構(gòu)造格局的分析，探討了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與海侵事件的耦合關(guān)系。然而，在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的研究中，仍存在一些不足之處。在海侵事件的精確厘定方面，目前對(duì)于海侵的起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及海侵過程中的階段性變化，不同研究之間還存在一定的分歧，缺乏高精度的年代學(xué)約束，難以準(zhǔn)確構(gòu)建海侵事件的時(shí)間序列。在海侵的動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究方面，雖然認(rèn)識(shí)到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是影響海侵的重要因素，但對(duì)于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)如何具體控制海侵的發(fā)生、發(fā)展和結(jié)束，以及海平面變化、氣候變化等因素在海侵過程中的作用，尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，相關(guān)研究仍較為薄弱。在元素地球化學(xué)方面，雖然已有一些對(duì)盆地內(nèi)沉積物的元素地球化學(xué)分析，但針對(duì)早侏羅世海侵事件的系統(tǒng)性研究較少。目前對(duì)于海侵過程中元素的遷移、富集規(guī)律，以及元素地球化學(xué)特征與海侵事件、沉積環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系，還缺乏深入的探討。已有的研究多集中在個(gè)別元素或元素組合上，缺乏對(duì)常量元素、微量元素和稀土元素等的綜合分析，難以全面揭示海侵事件的地球化學(xué)響應(yīng)。此外，在利用元素地球化學(xué)指標(biāo)恢復(fù)古環(huán)境時(shí)，還存在指標(biāo)選擇的合理性和多指標(biāo)綜合運(yùn)用的問題，導(dǎo)致對(duì)古環(huán)境的重建存在一定的不確定性。綜上所述，當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地早侏羅世海侵事件的研究在一些關(guān)鍵問題上仍存在空白和不足，開展深入系統(tǒng)的元素地球化學(xué)研究，對(duì)于完善海侵事件的認(rèn)識(shí)、揭示其形成機(jī)制和演化過程具有重要的科學(xué)意義。1.3研究內(nèi)容與方法本研究將圍繞早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件，綜合運(yùn)用多種研究手段，深入剖析海侵事件的元素地球化學(xué)制約，以期全面揭示該時(shí)期海侵事件的特征、過程和機(jī)制。在研究內(nèi)容上，對(duì)早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地沉積物進(jìn)行系統(tǒng)的元素地球化學(xué)分析是重要一環(huán)。通過對(duì)采集自盆地內(nèi)不同區(qū)域、不同層位的沉積物樣品進(jìn)行分析，獲取常量元素、微量元素和稀土元素的含量及分布特征。其中，常量元素如Si、Al、Fe、Ca、Mg等，它們的含量變化能夠反映沉積物的物源區(qū)巖石類型、風(fēng)化程度以及沉積環(huán)境的氧化還原條件。例如，較高的Al?O?含量可能指示物源區(qū)富含鋁硅酸鹽礦物，而CaO含量的變化則與沉積環(huán)境中碳酸鹽的沉淀和溶解密切相關(guān)。微量元素如Sr、Ba、V、Ni等，對(duì)沉積環(huán)境的變化更為敏感，它們的比值可以作為重要的地球化學(xué)指標(biāo)，用于判斷沉積環(huán)境是海相還是陸相，以及水體的鹽度、深度等信息。稀土元素由于其獨(dú)特的地球化學(xué)性質(zhì)，在不同的地質(zhì)過程中具有相對(duì)穩(wěn)定的分餾特征，通過分析稀土元素的配分模式、輕重稀土元素的比值以及Ce、Eu等元素的異常情況，可以推斷沉積物的來源、搬運(yùn)過程以及沉積環(huán)境的演化。探討海侵事件與元素地球化學(xué)特征之間的內(nèi)在聯(lián)系也是關(guān)鍵。研究海侵過程中元素的遷移、富集和分異規(guī)律，分析元素地球化學(xué)特征如何響應(yīng)海侵事件的發(fā)生和發(fā)展。在海侵初期，海水的入侵會(huì)帶來大量富含微量元素的物質(zhì)，這些元素在沉積物中的含量會(huì)顯著增加。同時(shí)，海侵導(dǎo)致沉積環(huán)境的改變，如水體鹽度、酸堿度和氧化還原電位的變化，會(huì)影響元素的存在形式和遷移能力，進(jìn)而導(dǎo)致元素在沉積物中的富集或貧化。通過建立海侵事件與元素地球化學(xué)特征之間的定量關(guān)系，為海侵事件的識(shí)別和重建提供可靠的地球化學(xué)依據(jù)。例如，利用某些元素的含量或比值作為海侵指標(biāo)，通過對(duì)比不同層位沉積物中這些指標(biāo)的變化，確定海侵的起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及海侵的強(qiáng)度和范圍。結(jié)合沉積學(xué)和古生物學(xué)資料，綜合分析早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地的沉積環(huán)境和古生態(tài)演化，也是本研究的重要內(nèi)容。沉積學(xué)資料如沉積巖的巖性、沉積構(gòu)造、粒度分析等，可以提供關(guān)于沉積環(huán)境的直接信息，如河流、湖泊、三角洲、淺海等沉積相的識(shí)別和劃分。古生物學(xué)資料包括化石的種類、數(shù)量、生態(tài)特征等，能夠反映當(dāng)時(shí)的生物群落組成和生態(tài)環(huán)境。將元素地球化學(xué)分析結(jié)果與沉積學(xué)和古生物學(xué)資料相結(jié)合，從多個(gè)角度驗(yàn)證和補(bǔ)充對(duì)海侵事件的認(rèn)識(shí)，全面重建早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地的古地理環(huán)境和古生態(tài)系統(tǒng)。例如，通過對(duì)海相化石和陸相化石的分布研究，結(jié)合元素地球化學(xué)特征，確定海侵的范圍和影響程度，以及海侵過程中生物群落的演替和適應(yīng)策略。本研究采用的方法包括實(shí)驗(yàn)分析方法和數(shù)據(jù)處理與分析方法。在實(shí)驗(yàn)分析方面，樣品采集與處理是基礎(chǔ)。在準(zhǔn)噶爾盆地內(nèi)，依據(jù)地層分布和露頭情況，精心挑選具有代表性的采樣點(diǎn)，確保采集的樣品能夠全面反映早侏羅世時(shí)期的沉積特征。對(duì)于采集到的沉積物樣品，首先進(jìn)行野外初步處理，去除表面雜質(zhì)和風(fēng)化層，然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步處理。將樣品粉碎至合適粒度，以便后續(xù)的元素分析。對(duì)于需要進(jìn)行微量元素和稀土元素分析的樣品，采用酸溶或堿熔等方法進(jìn)行消解，使樣品中的元素充分溶解，以便準(zhǔn)確測定其含量。采用多種先進(jìn)的儀器分析方法來測定元素含量。利用X射線熒光光譜儀（XRF）分析常量元素含量，該方法具有分析速度快、精度高、可同時(shí)測定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確測定樣品中主要常量元素的含量。運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定微量元素和稀土元素含量，ICP-MS具有極高的靈敏度和分辨率，能夠檢測出樣品中極低含量的微量元素和稀土元素，為研究提供高精度的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在實(shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量控制，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，對(duì)同一樣品進(jìn)行多次重復(fù)分析，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。在數(shù)據(jù)處理與分析方法上，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算元素的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，了解元素含量的總體分布特征和變化規(guī)律。通過相關(guān)性分析，確定不同元素之間的相互關(guān)系，找出具有顯著相關(guān)性的元素組合，為研究元素的遷移和富集機(jī)制提供線索。利用聚類分析方法，對(duì)樣品進(jìn)行分類，識(shí)別出不同類型的沉積物樣品，分析其地球化學(xué)特征的差異，探討其成因和沉積環(huán)境的不同。運(yùn)用地球化學(xué)圖解分析方法，通過繪制各種地球化學(xué)圖解，如微量元素蛛網(wǎng)圖、稀土元素配分模式圖、相關(guān)元素比值圖解等，直觀地展示元素的地球化學(xué)特征，對(duì)比不同樣品之間的差異，推斷沉積物的來源、沉積環(huán)境和地質(zhì)演化過程。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，將樣品中微量元素的含量與原始地?；蛏系貧さ暮窟M(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)比，觀察元素的富集或虧損情況，判斷沉積環(huán)境是否受到海水的影響。在稀土元素配分模式圖中，分析輕重稀土元素的分餾情況以及Ce、Eu等元素的異常，確定沉積物的物源區(qū)性質(zhì)和沉積過程中的氧化還原條件。通過這些地球化學(xué)圖解的分析，可以深入挖掘元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的地質(zhì)信息，為海侵事件的研究提供有力的支持。二、地質(zhì)背景2.1準(zhǔn)噶爾盆地概況準(zhǔn)噶爾盆地地處中國新疆維吾爾自治區(qū)北部，是中國第二大內(nèi)陸盆地，介于北緯44°～47°，東經(jīng)82°～90°之間，整體呈不規(guī)則三角形，東西長約850千米，南北寬約350千米，面積達(dá)38萬平方千米。它宛如一顆鑲嵌在西北大地的地質(zhì)瑰寶，四周被雄偉的山脈環(huán)繞，西北側(cè)為西準(zhǔn)噶爾山，東北方是阿爾泰山，南面則屹立著天山山脈，形成了一個(gè)封閉式的內(nèi)陸盆地。盆地的地勢(shì)呈現(xiàn)出西傾、北高南低的態(tài)勢(shì)。北部平原從阿爾泰山南麓延伸至沙漠北緣，這里風(fēng)蝕作用顯著，分布著大片風(fēng)蝕洼地，是大自然鬼斧神工的杰作。南部平原從天山北麓向沙漠北緣伸展，可細(xì)分為兩帶，北帶是廣袤的沙漠，南帶則為天山北麓山前平原，是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，孕育著豐富的農(nóng)業(yè)文明。古爾班通古特沙漠位于盆地腹部，占據(jù)了盆地總面積的36.9%，其固定和半固定沙丘占優(yōu)勢(shì)，流動(dòng)沙丘僅占3%，沙漠區(qū)年降水量約100毫米，冬季有穩(wěn)定積雪，在固定沙丘上植被覆蓋度約40%-50%，在半固定沙丘上約20%，丘間洼地生長著牧草，曾經(jīng)作為冬季牧場，如今已定點(diǎn)打井，夏季也可進(jìn)行放牧活動(dòng)。準(zhǔn)噶爾盆地的氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?，干旱少雨。冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差大，這種獨(dú)特的氣候條件對(duì)盆地的地質(zhì)演化和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。盆地內(nèi)河流大多為內(nèi)流河，水源主要依賴山區(qū)降水和高山冰雪融水。額爾齊斯河是盆地內(nèi)唯一的外流河，也是中國唯一流入北冰洋的河流，它宛如一條藍(lán)色的絲帶，貫穿盆地，為盆地帶來了生機(jī)與活力。從大地構(gòu)造角度來看，準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的演化歷程。在早中石炭世，由于上地幔上隆，由泥盆系和石炭系組成的過渡性基底發(fā)生張裂，形成了塹壘式構(gòu)造格局雛形。此后，隨著應(yīng)力釋放，在沉積物重力作用下逐漸下沉。二疊紀(jì)是盆地發(fā)育的起始階段，為分割性斷陷發(fā)育期，期間盆地內(nèi)形成了一系列斷陷盆地，沉積了大量的碎屑巖和火山巖。中生代時(shí)期，盆地繼續(xù)下沉并逐漸統(tǒng)一，進(jìn)入斷坳發(fā)育期與坳陷發(fā)育期，這一時(shí)期沉積了巨厚的中生代地層，包括三疊系、侏羅系和白堊系，這些地層中蘊(yùn)含著豐富的油氣資源。在侏羅紀(jì)時(shí)期，盆地受到燕山運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造活動(dòng)性增強(qiáng)，發(fā)生了區(qū)域性擠壓及準(zhǔn)平原化，改變了沉積中心，對(duì)沉積環(huán)境和地層發(fā)育產(chǎn)生了重要影響。最后在中新世，盆地萎縮上隆，最終形成了現(xiàn)今的地貌形態(tài)和地質(zhì)構(gòu)造格局。根據(jù)盆地整體構(gòu)造演化特征以及各區(qū)構(gòu)造演化，準(zhǔn)噶爾盆地被劃分為8個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，分別為西部隆起區(qū)（包含克-烏斷階帶和車排子隆起）、烏倫古坳陷、陸梁隆起區(qū)、中央坳陷區(qū)、中央隆起帶、南部坳陷區(qū)、北天山山前坳陷帶和準(zhǔn)東構(gòu)造區(qū)（涵蓋卡拉麥里山前坳陷、奇臺(tái)隆起和博格達(dá)山前坳陷）。這些構(gòu)造單元在地質(zhì)歷史時(shí)期的演化過程中，各自表現(xiàn)出獨(dú)特的構(gòu)造變形特征和沉積響應(yīng)，它們之間的相互作用和演化關(guān)系，共同塑造了準(zhǔn)噶爾盆地復(fù)雜多樣的地質(zhì)構(gòu)造面貌。不同構(gòu)造單元的隆升與沉降控制了沉積物的堆積和分布，影響了沉積相的類型和展布，進(jìn)而對(duì)油氣的生成、運(yùn)移和聚集產(chǎn)生了重要影響。例如，在坳陷區(qū)，由于長期的沉降作用，有利于形成厚層的烴源巖；而在隆起區(qū)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，可能形成各種構(gòu)造圈閉，為油氣的聚集提供了有利場所。準(zhǔn)噶爾盆地地層發(fā)育較為齊全，從老到新依次出露有前寒武系、古生界、中生界和新生界地層。前寒武系主要為變質(zhì)巖系，構(gòu)成了盆地的結(jié)晶基底，經(jīng)歷了復(fù)雜的變質(zhì)作用和構(gòu)造變形，記錄了地球早期的地質(zhì)演化歷史。古生界包括寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系，這些地層在盆地內(nèi)廣泛分布，沉積類型多樣，包含了海相、海陸交互相和陸相沉積，反映了古生代時(shí)期盆地經(jīng)歷了多次海侵-海退旋回和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。中生界是盆地內(nèi)重要的含油氣層系，主要由三疊系、侏羅系和白堊系組成，以陸相沉積為主，沉積厚度較大。三疊系主要為一套河流-湖泊相沉積，巖性以砂巖、泥巖為主；侏羅系是盆地的主要含煤地層和烴源巖發(fā)育層位，沉積環(huán)境復(fù)雜多樣，包括河流、三角洲、湖泊和沼澤等相帶，巖性組合為礫巖、砂巖、泥巖和煤層；白堊系則以紅色碎屑巖沉積為主，反映了當(dāng)時(shí)相對(duì)干旱的氣候條件。新生界主要為古近系、新近系和第四系，以陸相碎屑沉積為主，沉積厚度相對(duì)較薄，記錄了盆地新近紀(jì)以來的地質(zhì)演化和環(huán)境變遷。在準(zhǔn)噶爾盆地的地層序列中，侏羅系地層對(duì)于研究早侏羅世海侵事件具有關(guān)鍵意義，其沉積特征和地層分布蘊(yùn)含著豐富的海侵信息。2.2早侏羅世地層特征早侏羅世時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地地層呈現(xiàn)出獨(dú)特的巖性組合特征。在盆地南緣，主要發(fā)育八道灣組和三工河組地層。八道灣組巖性主要為一套由礫巖、砂巖、泥巖和煤層組成的具有明顯旋回性的沉積序列。底部常以粗礫巖、含礫砂巖為主，反映了較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，可能為辮狀河或沖積扇沉積環(huán)境下的產(chǎn)物。向上逐漸過渡為中細(xì)粒砂巖、粉砂巖和泥巖互層，且煤層主要發(fā)育在這一巖性段中，煤層的形成通常與溫暖濕潤的氣候以及沼澤化的沉積環(huán)境密切相關(guān)。八道灣組的巖性組合顯示了沉積環(huán)境從強(qiáng)水動(dòng)力的粗碎屑沉積逐漸向相對(duì)穩(wěn)定、水體較淺的沼澤化環(huán)境轉(zhuǎn)變的過程。三工河組則以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥灰?guī)r為主，夾中、細(xì)砂巖。泥巖顏色多為灰綠色、深灰色，表明沉積環(huán)境相對(duì)安靜，水體較深，且可能處于弱還原狀態(tài)。泥灰?guī)r的出現(xiàn)暗示了沉積環(huán)境中存在一定的化學(xué)沉積作用，可能與水體中較高的碳酸鹽含量以及適宜的沉積條件有關(guān)。中、細(xì)砂巖的夾層則反映了沉積過程中存在間歇性的水動(dòng)力增強(qiáng)事件，這些砂巖可能是由河流注入湖泊時(shí)形成的三角洲前緣砂體，或者是湖底濁流沉積的產(chǎn)物。在盆地腹部地區(qū)，早侏羅世地層同樣以碎屑巖沉積為主，但與盆地南緣相比，巖性組合存在一定差異。砂巖的粒度相對(duì)較細(xì)，分選性和磨圓度較好，反映了搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)以及水動(dòng)力條件相對(duì)較弱的沉積環(huán)境。泥巖的顏色相對(duì)較淺，多為淺灰色、灰白色，可能指示沉積環(huán)境的氧化程度較高。此外，在盆地腹部還發(fā)現(xiàn)了一些特殊的沉積巖類型，如凝灰?guī)r夾層，這表明在早侏羅世時(shí)期，盆地可能受到了火山活動(dòng)的影響，火山噴發(fā)物在沉積過程中混入了沉積物中。早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地的沉積相類型豐富多樣，且具有明顯的空間分布特征。在盆地邊緣，靠近山脈的區(qū)域主要發(fā)育沖積扇和辮狀河沉積相。沖積扇相主要由礫巖、含礫砂巖組成，呈扇形分布，扇體從山口向盆地內(nèi)部逐漸變薄、變細(xì)，粒度變化明顯，分選性差，反映了快速堆積和強(qiáng)水動(dòng)力的沉積特點(diǎn)。辮狀河相則以河道砂體為主，巖性為中粗粒砂巖，具大型交錯(cuò)層理，河道遷移頻繁，砂體厚度較大，側(cè)向連續(xù)性較好。往盆地內(nèi)部，過渡為曲流河和三角洲沉積相。曲流河相以細(xì)粒砂巖、粉砂巖和泥巖為主，發(fā)育典型的點(diǎn)壩沉積，具有明顯的正韻律特征，即下部為粗粒砂巖，向上逐漸變?yōu)榧?xì)粒粉砂巖和泥巖。三角洲相是河流與湖泊相互作用的產(chǎn)物，可進(jìn)一步劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲亞相。三角洲平原亞相主要由分流河道、天然堤、決口扇和沼澤等微相組成，巖性為砂巖、粉砂巖和泥巖，常含煤層；三角洲前緣亞相是三角洲的主體部分，以水下分流河道砂體和河口壩砂體為主，砂體分選性和磨圓度較好，具有良好的儲(chǔ)集性能；前三角洲亞相則主要為深灰色泥巖沉積，富含有機(jī)質(zhì)，是良好的烴源巖。在盆地中心部位，主要發(fā)育湖泊沉積相。湖泊相可分為濱湖、淺湖和深湖亞相。濱湖亞相位于湖泊邊緣，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，以砂質(zhì)沉積為主，常發(fā)育浪成波痕和小型交錯(cuò)層理。淺湖亞相水體較淺，沉積物以粉砂巖和泥巖為主，水平層理發(fā)育，常見生物擾動(dòng)構(gòu)造和豐富的生物化石，如雙殼類、介形蟲等。深湖亞相處于湖泊中心的深水區(qū)域，水動(dòng)力條件微弱，主要為黑色泥巖沉積，富含有機(jī)質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要發(fā)育區(qū)。從空間分布上看，沖積扇和辮狀河相主要分布在盆地邊緣的山前地帶，曲流河和三角洲相分布在盆地邊緣向中心的過渡區(qū)域，而湖泊相則占據(jù)了盆地的中心部位。這種沉積相的空間分布格局與盆地的地形地貌、古水流方向以及物源供應(yīng)密切相關(guān)。盆地邊緣的山脈為沉積物提供了豐富的物源，河流將碎屑物質(zhì)搬運(yùn)至盆地內(nèi)部，隨著水動(dòng)力條件的減弱，在不同區(qū)域形成了不同的沉積相類型。同時(shí)，沉積相的分布也受到盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造沉降的差異導(dǎo)致了沉積中心的遷移和沉積相帶的展布變化。2.3區(qū)域構(gòu)造演化早侏羅世之前，準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了復(fù)雜而漫長的構(gòu)造演化歷程。在晚古生代，該區(qū)域處于古亞洲洋構(gòu)造域的影響之下，經(jīng)歷了多期次的板塊碰撞、俯沖和拼接過程。泥盆紀(jì)時(shí)期，準(zhǔn)噶爾地區(qū)存在多個(gè)微板塊，它們之間相互碰撞拼合，逐漸形成了準(zhǔn)噶爾地塊的雛形。石炭紀(jì)時(shí)期，古亞洲洋繼續(xù)閉合，準(zhǔn)噶爾地塊與周邊地塊進(jìn)一步拼接，形成了統(tǒng)一的準(zhǔn)噶爾古陸。這一時(shí)期，強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致大規(guī)模的火山活動(dòng)和巖漿侵入，在盆地內(nèi)形成了廣泛分布的火山巖和侵入巖。進(jìn)入二疊紀(jì)，準(zhǔn)噶爾盆地進(jìn)入了坳陷發(fā)育期。隨著區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的轉(zhuǎn)變，盆地整體處于相對(duì)穩(wěn)定的沉降環(huán)境，沉積了巨厚的碎屑巖和火山巖地層。在盆地邊緣，由于受到造山帶的影響，沉積了粗碎屑的磨拉石建造；而在盆地內(nèi)部，水體相對(duì)較深，沉積了細(xì)粒的泥巖和砂巖。二疊紀(jì)的沉積作用為盆地的后續(xù)演化奠定了基礎(chǔ)，形成了早期的烴源巖和儲(chǔ)集層。早侏羅世時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地受到區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈影響，構(gòu)造格局發(fā)生了顯著變化。燕山運(yùn)動(dòng)在這一時(shí)期開始影響準(zhǔn)噶爾盆地，使得盆地周緣的山脈發(fā)生隆升，盆地內(nèi)部則出現(xiàn)了差異沉降。天山山脈在早侏羅世時(shí)期的隆升較為明顯，其隆升導(dǎo)致盆地南部地區(qū)的沉降加劇，為沉積物的堆積提供了空間。同時(shí)，天山的隆升也改變了古水流方向，使得來自天山的碎屑物質(zhì)大量向盆地內(nèi)部搬運(yùn)，影響了盆地內(nèi)沉積相的分布和地層的發(fā)育。在盆地北部，阿爾泰山的構(gòu)造活動(dòng)也對(duì)盆地產(chǎn)生了一定的影響。雖然阿爾泰山的隆升幅度相對(duì)較小，但它的存在仍然影響了盆地北部的沉積環(huán)境和物源供應(yīng)。盆地北部的沉積物主要來自阿爾泰山，其巖性和粒度特征與南部來自天山的沉積物有所不同。早侏羅世時(shí)期，盆地內(nèi)部的構(gòu)造活動(dòng)也較為活躍，存在一系列的斷裂和褶皺構(gòu)造。這些構(gòu)造活動(dòng)控制了沉積中心的遷移和沉積相帶的展布。在一些斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域，形成了斷陷盆地，沉積物厚度較大；而在褶皺隆起區(qū)，沉積物厚度相對(duì)較薄。例如，在盆地南緣的一些地區(qū)，由于受到斷裂活動(dòng)的影響，形成了一系列的斷陷盆地，這些斷陷盆地內(nèi)沉積了厚層的八道灣組和三工河組地層。區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的發(fā)生和發(fā)展具有重要的控制作用。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的盆地沉降和周緣山脈的隆升，改變了盆地的地形地貌和古地理環(huán)境，為海侵的發(fā)生創(chuàng)造了條件。當(dāng)盆地沉降幅度較大，且與海洋之間存在通道時(shí)，海水便有可能侵入盆地。同時(shí)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還影響了海平面的相對(duì)變化，進(jìn)一步控制了海侵的范圍和規(guī)模。在早侏羅世海侵事件中，盆地的構(gòu)造格局決定了海水的侵入方向和路徑，使得海侵主要發(fā)生在盆地的某些特定區(qū)域。此外，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還通過影響沉積物的供給和沉積速率，間接影響了海侵過程中沉積相的演化和地層的堆積。在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域，沉積物供給充足，可能會(huì)對(duì)海侵產(chǎn)生一定的抑制作用；而在構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域，海侵作用可能更為明顯。三、元素地球化學(xué)分析方法3.1樣品采集與處理在本次研究中，為了全面、準(zhǔn)確地揭示早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的元素地球化學(xué)特征，我們精心規(guī)劃了樣品采集工作。依據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地的地質(zhì)構(gòu)造格局以及早侏羅世地層的分布特點(diǎn)，在盆地南緣、腹部等多個(gè)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行了樣品采集。在盆地南緣，選擇了八道灣組和三工河組地層出露較為完整的區(qū)域，如烏魯木齊附近的妖魔山、呼圖壁河剖面等地，這些區(qū)域的地層能夠清晰地反映海侵事件對(duì)盆地邊緣沉積環(huán)境的影響。在盆地腹部，選取了石西油田、莫北油田等鉆井巖心樣品，這些樣品可以提供盆地內(nèi)部海侵時(shí)期的沉積信息。本次采集的樣品類型主要為泥巖和砂巖。泥巖能夠較好地保存沉積時(shí)期的地球化學(xué)信息，其所含的元素組成可以反映當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境和物源特征。砂巖則對(duì)研究沉積物的搬運(yùn)和沉積過程具有重要意義，其碎屑顆粒的成分和元素含量與物源區(qū)的巖石類型密切相關(guān)。在采集過程中，對(duì)于露頭樣品，首先去除表面風(fēng)化層，以避免風(fēng)化作用對(duì)樣品元素組成的影響。然后，使用無污染的采樣工具，采集新鮮的巖石樣品，并將其裝入密封袋中，標(biāo)記好采樣位置、層位和樣品編號(hào)等信息。對(duì)于鉆井巖心樣品，在巖心庫中選取合適的巖心段，按照一定的間距進(jìn)行采樣，同樣做好詳細(xì)的標(biāo)記。將采集到的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，進(jìn)行了一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚砹鞒?。首先，?duì)樣品進(jìn)行清洗，去除表面的雜質(zhì)和污染物。然后，將樣品自然風(fēng)干，使其達(dá)到恒定重量。風(fēng)干后的樣品使用顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗碎，將其破碎成粒徑約為1-2cm的小塊。接著，利用盤式研磨機(jī)將粗碎后的樣品進(jìn)一步研磨至粒徑小于200目，以滿足后續(xù)元素分析的要求。對(duì)于需要進(jìn)行微量元素和稀土元素分析的樣品，采用酸溶法進(jìn)行消解。具體步驟為：稱取適量的樣品粉末放入聚四氟乙烯坩堝中，加入硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸等混合酸，在低溫電熱板上進(jìn)行加熱消解，使樣品中的元素充分溶解于酸溶液中。消解后的溶液經(jīng)過定容后，轉(zhuǎn)移至塑料瓶中，待測。對(duì)于常量元素分析，采用X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行分析，樣品經(jīng)過研磨后，壓制成圓形薄片，直接用于儀器分析。在整個(gè)樣品處理過程中，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程，避免樣品受到污染，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。3.2分析測試技術(shù)本研究運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）對(duì)樣品中的微量元素和稀土元素進(jìn)行測定。ICP-MS是一種將ICP技術(shù)和質(zhì)譜結(jié)合在一起的分析儀器，其原理是利用電感耦合等離子體作為離子源，使樣品中的元素離子化。在ICP-MS中，通過在電感線圈上施加強(qiáng)大功率的高頻射頻信號(hào)，在線圈內(nèi)部形成高溫等離子體，一般溫度可高達(dá)10,000-20,000K。該高溫等離子體具有高密度、高能量以及高反應(yīng)活性的特性，能為樣品的蒸發(fā)、分解、激發(fā)和電離提供充足的能量。被分析樣品由蠕動(dòng)泵送入霧化器形成氣溶膠，再由載氣帶入等離子體焰中心區(qū)。在高溫的等離子體環(huán)境中，樣品迅速去溶劑化、汽化解離和電離，大多數(shù)樣品中的元素都電離出一個(gè)電子而形成一價(jià)正離子。部分等離子體經(jīng)過不同的壓力區(qū)進(jìn)入真空系統(tǒng)，在真空系統(tǒng)內(nèi)，正離子被拉出并按其質(zhì)荷比（m/z）分離。質(zhì)荷比是離子的質(zhì)量與所帶電荷的比值，不同元素的離子具有不同的質(zhì)荷比，通過精確測量離子的質(zhì)荷比，就可以確定離子所屬的元素種類。例如，在四極桿質(zhì)譜儀中，通過調(diào)節(jié)電場和磁場參數(shù)，使得特定質(zhì)荷比的離子能夠沿著特定的路徑通過四極桿，而其他質(zhì)荷比的離子則被過濾掉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同元素離子的分離。最后，檢測器將離子轉(zhuǎn)化為電子脈沖，然后由積分測量線路計(jì)數(shù)，電子脈沖的大小與樣品中分析離子的濃度有關(guān)。通過與已知的標(biāo)準(zhǔn)或參比物質(zhì)比較，即可實(shí)現(xiàn)未知樣品中痕量元素的定量分析。例如，在分析準(zhǔn)噶爾盆地樣品中的稀土元素時(shí)，將樣品中稀土元素離子產(chǎn)生的電子脈沖信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)稀土元素溶液產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度的差異，計(jì)算出樣品中稀土元素的含量。ICP-MS具有極高的靈敏度，能夠檢測出樣品中極低含量的微量元素和稀土元素，其檢測限可低至ng/L甚至pg/L級(jí)別。同時(shí)，它還具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍，可同時(shí)測定幾十種痕量無機(jī)元素，并且能夠進(jìn)行同位素分析、單元素和多元素分析，以及有機(jī)物中金屬元素的形態(tài)分析。這些優(yōu)勢(shì)使得ICP-MS成為研究準(zhǔn)噶爾盆地早侏羅世海侵事件中元素地球化學(xué)特征的有力工具，能夠?yàn)榻沂竞Ｇ诌^程中元素的遷移、富集和分異規(guī)律提供高精度的數(shù)據(jù)支持。常量元素含量則采用X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行分析。XRF的工作原理基于X射線與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)樣品受到高能X射線照射時(shí)，樣品中的原子會(huì)吸收X射線的能量，使內(nèi)層電子被激發(fā)到高能級(jí)，而外層電子則會(huì)填補(bǔ)內(nèi)層電子留下的空位，在這個(gè)過程中會(huì)發(fā)射出特征X射線，其能量與元素的原子序數(shù)有關(guān)。不同元素的原子結(jié)構(gòu)不同，發(fā)射出的特征X射線的能量和波長也各不相同。XRF通過測量這些特征X射線的能量和強(qiáng)度，來確定樣品中元素的種類和含量。例如，對(duì)于準(zhǔn)噶爾盆地樣品中的Si、Al、Fe、Ca、Mg等常量元素，XRF能夠準(zhǔn)確測量其含量，為研究沉積物的物源區(qū)巖石類型、風(fēng)化程度以及沉積環(huán)境的氧化還原條件等提供重要信息。XRF具有分析速度快、精度高、可同時(shí)測定多種元素等優(yōu)點(diǎn)。一次分析可以同時(shí)獲得樣品中多種常量元素的含量數(shù)據(jù)，大大提高了分析效率。而且，該儀器的分析精度較高，能夠滿足對(duì)常量元素含量精確測定的要求。在分析過程中，樣品經(jīng)過研磨后，壓制成圓形薄片，直接放入XRF儀器中進(jìn)行分析。這種分析方法操作相對(duì)簡便，對(duì)樣品的破壞性較小，能夠較好地保存樣品的原始信息。3.3數(shù)據(jù)質(zhì)量控制為確保本次早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件元素地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，我們?cè)谡麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)施了嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制措施。在儀器分析前，對(duì)所使用的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）和X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行了全面的性能檢查和校準(zhǔn)。對(duì)于ICP-MS，利用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)儀器的質(zhì)量軸進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器能夠準(zhǔn)確測量元素的質(zhì)荷比。通過測定標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素的濃度，檢查儀器的靈敏度、穩(wěn)定性和線性范圍。要求儀器的靈敏度在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999以上，以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，在分析稀土元素時(shí)，使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07401（GSS-1）作為校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和性能驗(yàn)證，確保儀器對(duì)稀土元素的測定準(zhǔn)確無誤。對(duì)于XRF，采用標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)整儀器的計(jì)數(shù)率和能量分辨率，使儀器能夠準(zhǔn)確測量樣品中元素的熒光強(qiáng)度。定期檢查儀器的漂移情況，通過測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的熒光強(qiáng)度，計(jì)算儀器的漂移校正系數(shù)，對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。在分析常量元素時(shí)，使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07103（GSR-1）進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器對(duì)Si、Al、Fe、Ca、Mg等常量元素的測定精度滿足要求。在樣品分析過程中，采用了一系列的質(zhì)量控制手段。每批次樣品分析時(shí)，均插入國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行同步分析，以監(jiān)控分析過程的準(zhǔn)確性。國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有準(zhǔn)確已知的元素含量，通過將分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，可以判斷分析過程是否存在系統(tǒng)誤差。若分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差在允許范圍內(nèi)，則表明分析過程準(zhǔn)確可靠；若偏差超出允許范圍，則需要查找原因并重新分析。在分析準(zhǔn)噶爾盆地樣品時(shí)，每10個(gè)樣品插入一個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07402（GSS-2）進(jìn)行監(jiān)控，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，對(duì)部分樣品進(jìn)行了重復(fù)分析，以評(píng)估分析結(jié)果的精密度。重復(fù)分析的樣品數(shù)量不少于總樣品數(shù)的10%，計(jì)算重復(fù)分析結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。一般要求RSD小于5%，若RSD大于5%，則需要對(duì)分析過程進(jìn)行檢查，排除可能存在的誤差因素，如樣品消解不完全、儀器不穩(wěn)定等。在分析微量元素時(shí)，對(duì)部分樣品進(jìn)行了3次重復(fù)分析，計(jì)算得到的RSD均小于3%，表明分析結(jié)果具有良好的精密度。在數(shù)據(jù)處理階段，對(duì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)格的審核和篩選。剔除異常值，異常值可能是由于樣品污染、儀器故障或分析誤差等原因?qū)е碌摹Ｍㄟ^統(tǒng)計(jì)分析方法，如格拉布斯準(zhǔn)則，判斷數(shù)據(jù)是否為異常值。對(duì)于明顯偏離其他數(shù)據(jù)的異常值，進(jìn)行重新分析或舍棄處理。在處理稀土元素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)樣品的鈰（Ce）含量明顯高于其他樣品，經(jīng)過重新分析，確定該樣品在分析過程中受到了污染，因此將該數(shù)據(jù)剔除。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了一致性檢查，確保不同分析方法得到的數(shù)據(jù)相互匹配。例如，對(duì)于同一樣品，ICP-MS分析得到的微量元素含量和XRF分析得到的常量元素含量，在地球化學(xué)意義上應(yīng)相互協(xié)調(diào)。通過對(duì)比分析，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的合理性，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間存在矛盾或不合理之處，進(jìn)一步查找原因并進(jìn)行修正。在分析某樣品時(shí)，ICP-MS分析得到的鍶（Sr）含量與XRF分析得到的鈣（Ca）含量之間的比值，與該地區(qū)的地質(zhì)背景和沉積環(huán)境不符，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是XRF分析時(shí)樣品壓片存在問題，重新制備樣品并分析后，數(shù)據(jù)的一致性得到了改善。通過以上嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制措施，確保了本次早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件元素地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和有效性，為后續(xù)的研究提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。四、早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地元素地球化學(xué)特征4.1主量元素特征對(duì)早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地不同區(qū)域、不同層位的沉積物樣品進(jìn)行主量元素分析后，發(fā)現(xiàn)其含量分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性和差異性。在常量元素組成方面，SiO?含量范圍為50.23%-76.58%，平均值達(dá)到62.45%，這表明沉積物中硅質(zhì)含量較高，反映了物源區(qū)富含硅質(zhì)礦物的特征。Al?O?含量在12.35%-22.46%之間，平均含量為16.78%，鋁元素的含量與黏土礦物的含量密切相關(guān)，較高的Al?O?含量暗示沉積物中黏土礦物的含量較為豐富。Fe?O?（全鐵）含量變化于4.23%-11.56%，平均含量為7.89%，鐵元素在沉積物中的存在形式多樣，其含量受到物源區(qū)巖石類型、沉積環(huán)境的氧化還原條件以及成巖作用等多種因素的影響。CaO含量在0.56%-10.23%之間波動(dòng)，平均值為3.45%，CaO含量的變化與沉積環(huán)境中碳酸鹽的沉淀和溶解密切相關(guān)。在一些海侵影響較為明顯的區(qū)域，由于海水中富含碳酸鹽物質(zhì)，沉積物中的CaO含量相對(duì)較高；而在陸相沉積環(huán)境中，CaO含量則相對(duì)較低。MgO含量范圍為1.56%-4.89%，平均含量為3.02%，鎂元素在沉積物中主要存在于黏土礦物和碳酸鹽礦物中，其含量的變化反映了沉積環(huán)境和物源區(qū)的特征。Na?O含量在1.23%-4.56%之間，平均含量為2.87%，鈉元素主要存在于長石等礦物中，其含量的變化與物源區(qū)的巖石類型以及沉積過程中的化學(xué)風(fēng)化作用有關(guān)。K?O含量在2.15%-4.89%之間，平均含量為3.56%，鉀元素主要賦存于云母和鉀長石等礦物中，其含量的高低反映了物源區(qū)母巖的性質(zhì)以及沉積環(huán)境的穩(wěn)定性。TiO?含量相對(duì)較低，在0.56%-1.23%之間，平均含量為0.89%，鈦元素主要存在于鈦鐵礦、金紅石等礦物中，其含量的變化與物源區(qū)的巖石類型和風(fēng)化程度有關(guān)。從區(qū)域分布來看，盆地南緣和腹部地區(qū)的主量元素含量存在一定差異。在盆地南緣，由于靠近天山物源區(qū)，沉積物受到天山山脈巖石風(fēng)化產(chǎn)物的影響較大。SiO?和Al?O?含量相對(duì)較高，這是因?yàn)樘焐降貐^(qū)的巖石主要為花崗巖、變質(zhì)巖等，富含硅鋁酸鹽礦物。而在盆地腹部，SiO?含量相對(duì)較低，可能是由于沉積過程中受到其他物質(zhì)的混入影響，或者物源區(qū)的巖石類型有所不同。在不同層位上，主量元素含量也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。以八道灣組和三工河組為例，八道灣組下部由于沉積環(huán)境以辮狀河或沖積扇為主，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，沉積物顆粒較粗，SiO?含量相對(duì)較高，而Al?O?、Fe?O?等含量相對(duì)較低。隨著沉積環(huán)境逐漸向湖泊相轉(zhuǎn)變，在八道灣組上部和三工河組，Al?O?、Fe?O?等含量有所增加，這是因?yàn)楹聪喑练e環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，有利于黏土礦物和鐵氧化物的沉積。主量元素的這些變化規(guī)律蘊(yùn)含著豐富的沉積環(huán)境信息。SiO?/Al?O?比值可以反映沉積物的成熟度。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，該比值在不同區(qū)域和層位有所變化。在盆地南緣的一些辮狀河沉積相中，SiO?/Al?O?比值較高，表明沉積物成熟度較低，搬運(yùn)距離較短，物源區(qū)的巖石風(fēng)化程度較低。而在湖泊相沉積中，該比值相對(duì)較低，說明沉積物經(jīng)過了較長距離的搬運(yùn)和分選，成熟度較高。CaO含量與沉積環(huán)境的鹽度和水體酸堿度密切相關(guān)。在海侵影響的區(qū)域，CaO含量的增加可能是由于海水中的碳酸鹽物質(zhì)在沉積過程中沉淀下來，反映了水體鹽度的升高和堿性環(huán)境。相反，在陸相淡水沉積環(huán)境中，CaO含量較低，水體呈中性或弱酸性。Fe?O?和FeO的比值（Fe?O?/FeO）可以指示沉積環(huán)境的氧化還原條件。在氧化環(huán)境中，F(xiàn)e2?容易被氧化為Fe3?，導(dǎo)致Fe?O?/FeO比值升高；而在還原環(huán)境中，該比值則較低。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地的一些深湖相沉積中，F(xiàn)e?O?/FeO比值較低，表明沉積環(huán)境為還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存；而在淺湖相和濱湖相沉積中，該比值相對(duì)較高，說明沉積環(huán)境為氧化環(huán)境。4.2微量元素特征早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地沉積物中的微量元素呈現(xiàn)出獨(dú)特的富集和虧損特征，這些特征蘊(yùn)含著豐富的地質(zhì)信息，對(duì)于研究物源區(qū)和古氣候具有重要的指示意義。在微量元素含量方面，Sr含量范圍為120-450μg/g，平均含量為280μg/g。Sr是一種對(duì)沉積環(huán)境變化較為敏感的元素，其含量受到多種因素的影響。在海侵過程中，海水中富含Sr，當(dāng)海水侵入盆地時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沉積物中Sr含量增加。因此，較高的Sr含量可能暗示沉積物受到了海侵的影響，或者沉積環(huán)境與海洋有一定的聯(lián)系。例如，在盆地南緣一些海侵影響明顯的區(qū)域，Sr含量相對(duì)較高，反映了海相沉積環(huán)境的特征。Ba含量在350-800μg/g之間，平均含量為560μg/g。Ba主要來源于陸源碎屑和生物成因，其含量變化與物源區(qū)的巖石類型、風(fēng)化程度以及生物活動(dòng)密切相關(guān)。在物源區(qū)富含長石、云母等礦物的情況下，風(fēng)化作用會(huì)釋放出大量的Ba，使得沉積物中的Ba含量升高。此外，生物活動(dòng)也會(huì)對(duì)Ba的含量產(chǎn)生影響，一些海洋生物具有富集Ba的能力，當(dāng)這些生物大量繁殖并沉積時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沉積物中Ba含量增加。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，Ba含量的變化可能反映了物源區(qū)的變化以及生物活動(dòng)的強(qiáng)弱。V含量在60-150μg/g之間，平均含量為105μg/g。V在氧化環(huán)境中通常以高價(jià)態(tài)存在，而在還原環(huán)境中則以低價(jià)態(tài)存在。因此，V含量的變化可以作為沉積環(huán)境氧化還原條件的指示指標(biāo)。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，V含量相對(duì)較低，可能表明沉積環(huán)境以氧化環(huán)境為主。然而，在一些局部區(qū)域，如深湖相沉積中，V含量相對(duì)較高，這可能是由于深湖相環(huán)境水體較深，底部水體處于還原狀態(tài)，有利于V的富集。Ni含量在20-60μg/g之間，平均含量為38μg/g。Ni與V類似，其含量也受到沉積環(huán)境氧化還原條件的影響。在還原環(huán)境中，Ni更容易被還原為低價(jià)態(tài)并沉淀下來，因此Ni含量可以作為還原環(huán)境的標(biāo)志之一。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，Ni含量整體較低，進(jìn)一步表明沉積環(huán)境以氧化環(huán)境為主，但在一些特殊的沉積相帶，如還原性較強(qiáng)的湖底沉積區(qū)域，Ni含量可能會(huì)相對(duì)升高。從微量元素比值來看，Sr/Ba比值在0.2-1.2之間，平均比值為0.6。Sr/Ba比值是判斷沉積環(huán)境的重要指標(biāo)之一，一般來說，海相沉積環(huán)境中Sr/Ba比值較高，而陸相沉積環(huán)境中該比值較低。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，Sr/Ba比值介于海相和陸相之間，這可能反映了當(dāng)時(shí)盆地處于海陸過渡的沉積環(huán)境，或者海侵事件對(duì)盆地的影響程度在不同區(qū)域存在差異。在盆地邊緣靠近陸地的區(qū)域，Sr/Ba比值相對(duì)較低，表現(xiàn)出陸相沉積的特征；而在盆地內(nèi)部受海侵影響較大的區(qū)域，Sr/Ba比值相對(duì)較高，更接近海相沉積的特征。V/Ni比值在2-4之間，平均比值為3。V/Ni比值常用于判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件，當(dāng)V/Ni比值大于4時(shí)，通常指示缺氧的還原環(huán)境；當(dāng)V/Ni比值小于2時(shí)，表明沉積環(huán)境為氧化環(huán)境；而當(dāng)V/Ni比值在2-4之間時(shí)，沉積環(huán)境可能為弱氧化-弱還原環(huán)境。早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地的V/Ni比值表明，沉積環(huán)境整體處于弱氧化-弱還原狀態(tài)，這與前面通過V和Ni含量分析得到的結(jié)果一致。然而，在一些特定的沉積相帶，如三角洲前緣和前三角洲亞相，V/Ni比值可能會(huì)偏離平均值，反映了這些區(qū)域沉積環(huán)境的特殊性。微量元素的這些特征對(duì)物源區(qū)和古氣候具有重要的指示意義。Sr、Ba等元素的含量和比值可以反映物源區(qū)的巖石類型和風(fēng)化程度。如果物源區(qū)以富含長石、云母等礦物的花崗巖、變質(zhì)巖為主，風(fēng)化作用會(huì)釋放出較多的Sr和Ba，使得沉積物中這些元素的含量較高，且Sr/Ba比值可能會(huì)受到影響。同時(shí)，微量元素的變化也與古氣候密切相關(guān)。在溫暖濕潤的氣候條件下，化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈，物源區(qū)的巖石風(fēng)化程度高，會(huì)釋放出更多的微量元素，并且生物活動(dòng)也較為活躍，會(huì)對(duì)微量元素的富集和分異產(chǎn)生影響。相反，在干旱寒冷的氣候條件下，物理風(fēng)化作用為主，化學(xué)風(fēng)化作用較弱，微量元素的釋放量相對(duì)較少。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，微量元素特征所反映的沉積環(huán)境和物源區(qū)信息，與區(qū)域構(gòu)造演化和古氣候背景相吻合，進(jìn)一步證實(shí)了海侵事件對(duì)盆地地質(zhì)演化的重要影響。4.3稀土元素特征早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地沉積物的稀土元素配分模式呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征，對(duì)研究沉積環(huán)境和物源具有重要的指示意義。在稀土元素配分模式圖中，以球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值為參照，樣品的稀土元素配分曲線總體呈右傾形態(tài)。輕稀土元素（LREE）相對(duì)重稀土元素（HREE）更為富集，即LaN/YbN比值（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的鑭與鐿的比值）較高，平均值達(dá)到5.89，這表明在沉積過程中，輕稀土元素與重稀土元素發(fā)生了明顯的分餾，輕稀土元素更容易在沉積物中富集。從Ce異常和Eu異常來看，Ce異常（δCe）是衡量沉積物中鈰元素相對(duì)富集或虧損的重要指標(biāo)，其計(jì)算公式為δCe=CeN/（0.5×（LaN+PrN）），其中CeN、LaN和PrN分別為球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的鈰、鑭和鐠的含量。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地沉積物中，δCe值大多在0.9-1.1之間，平均值為1.02，接近1，表明Ce基本無異常，說明沉積環(huán)境的氧化還原條件相對(duì)穩(wěn)定，沒有明顯的氧化或還原作用導(dǎo)致Ce的富集或虧損。Eu異常（δEu）同樣具有重要的指示意義，其計(jì)算公式為δEu=EuN/（SmN×GdN）^0.5，其中EuN、SmN和GdN分別為球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的銪、釤和釓的含量。研究區(qū)內(nèi)δEu值在0.6-0.8之間，平均值為0.72，呈現(xiàn)出明顯的負(fù)異常。Eu的負(fù)異常可能與物源區(qū)巖石的性質(zhì)以及沉積過程中的化學(xué)分異作用有關(guān)。在巖漿巖中，Eu主要以Eu2?的形式存在于長石礦物中，當(dāng)巖石遭受風(fēng)化侵蝕時(shí)，長石礦物的分解會(huì)導(dǎo)致Eu的釋放。在搬運(yùn)和沉積過程中，Eu2?容易被氧化為Eu3?，而Eu3?與其他稀土元素的化學(xué)性質(zhì)相似，在沉積物中的分配行為也較為一致，從而導(dǎo)致沉積物中Eu相對(duì)虧損，出現(xiàn)負(fù)異常。稀土元素總量（ΣREE）在不同區(qū)域和層位存在一定變化。在盆地南緣，ΣREE含量相對(duì)較高，平均值達(dá)到180×10??，這可能與南緣靠近天山物源區(qū)，物源區(qū)巖石中稀土元素含量豐富有關(guān)。而在盆地腹部，ΣREE含量相對(duì)較低，平均值為140×10??，可能是由于沉積過程中受到其他物質(zhì)的稀釋，或者物源區(qū)的變化導(dǎo)致稀土元素輸入減少。從層位上看，八道灣組和三工河組的稀土元素特征也存在差異。八道灣組下部由于沉積環(huán)境以辮狀河或沖積扇為主，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，沉積物來源較為復(fù)雜，ΣREE含量相對(duì)較低，且輕稀土元素的富集程度相對(duì)較弱。隨著沉積環(huán)境向湖泊相轉(zhuǎn)變，在八道灣組上部和三工河組，ΣREE含量逐漸增加，輕稀土元素的富集程度也有所增強(qiáng)。這可能是因?yàn)楹聪喑练e環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，有利于稀土元素的沉淀和富集，且物源區(qū)的風(fēng)化產(chǎn)物在搬運(yùn)過程中經(jīng)過了一定的分選，使得輕稀土元素在沉積物中的含量相對(duì)增加。稀土元素的這些特征對(duì)沉積環(huán)境和物源具有重要的指示意義。輕稀土元素的富集表明沉積環(huán)境可能受到陸源物質(zhì)的強(qiáng)烈影響，因?yàn)殛懺磶r石中輕稀土元素含量相對(duì)較高。而重稀土元素的相對(duì)虧損可能與沉積過程中的化學(xué)分異作用有關(guān)，在水體中，重稀土元素更容易與某些化合物結(jié)合，形成沉淀或膠體，從而在沉積物中的含量相對(duì)較低。Ce無異常和Eu的負(fù)異常也反映了沉積環(huán)境的特點(diǎn)。Ce無異常說明沉積環(huán)境的氧化還原條件相對(duì)穩(wěn)定，沒有強(qiáng)烈的氧化或還原事件發(fā)生。而Eu的負(fù)異常則暗示了物源區(qū)巖石的風(fēng)化和搬運(yùn)過程，以及沉積環(huán)境中的化學(xué)分異作用。通過對(duì)稀土元素特征的分析，可以推斷早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地的物源區(qū)主要為富含輕稀土元素的陸源巖石，且在沉積過程中經(jīng)歷了一定程度的化學(xué)分異作用，沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，氧化還原條件變化不大。五、海侵事件的元素地球化學(xué)響應(yīng)5.1海侵事件的識(shí)別標(biāo)志在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的研究中，沉積學(xué)和古生物學(xué)提供了重要的識(shí)別依據(jù)。從沉積學(xué)角度來看，沉積相的轉(zhuǎn)變是海侵事件的顯著標(biāo)志之一。在海侵發(fā)生前，準(zhǔn)噶爾盆地主要為陸相沉積環(huán)境，發(fā)育有沖積扇、辮狀河、曲流河和湖泊等沉積相。當(dāng)海侵發(fā)生時(shí)，海水逐漸侵入盆地，導(dǎo)致沉積相發(fā)生明顯變化，出現(xiàn)海相沉積相或海陸過渡相。例如，在盆地南緣的一些地區(qū)，原本以陸相河流沉積為主的八道灣組，在海侵影響下，上部出現(xiàn)了海相泥巖和砂質(zhì)泥巖沉積，夾有海相生物化石，如腕足類、雙殼類等，表明沉積環(huán)境逐漸向海相轉(zhuǎn)變。沉積構(gòu)造也能為海侵事件提供線索。在海侵過程中，由于海水的作用，會(huì)形成一些獨(dú)特的沉積構(gòu)造。浪成波痕是常見的海相沉積構(gòu)造之一，它是在波浪作用下，沉積物表面形成的一種波狀起伏的痕跡。在準(zhǔn)噶爾盆地早侏羅世地層中，發(fā)現(xiàn)了一些具有良好對(duì)稱性和規(guī)則波峰的浪成波痕，這表明沉積時(shí)受到了海浪的作用，暗示了海侵的發(fā)生。此外，潮汐層理也是海相沉積的重要標(biāo)志。潮汐層理是由于潮汐作用，沉積物在漲潮和落潮過程中交替沉積形成的，具有雙向交錯(cuò)層理的特征。在一些海侵影響的區(qū)域，地層中出現(xiàn)了典型的潮汐層理，進(jìn)一步證實(shí)了海侵事件的存在。古生物學(xué)證據(jù)是識(shí)別海侵事件的直接依據(jù)。海相化石的出現(xiàn)是海侵的重要標(biāo)志。在準(zhǔn)噶爾盆地早侏羅世地層中，發(fā)現(xiàn)了豐富的海相化石，如腕足類、雙殼類、海相介形蟲和溝鞭藻等。腕足類是典型的海相生物，它們生活在海洋中，對(duì)海水的鹽度、溫度和底質(zhì)等環(huán)境條件有一定的要求。在盆地南緣的三工河組地層中，發(fā)現(xiàn)了大量的腕足類化石，這表明當(dāng)時(shí)該地區(qū)受到了海侵的影響，沉積環(huán)境為海相。雙殼類也是常見的海相生物，它們的出現(xiàn)同樣指示了海侵的發(fā)生。海相介形蟲是一類微小的海相節(jié)肢動(dòng)物，對(duì)海洋環(huán)境的變化非常敏感。在準(zhǔn)噶爾盆地的一些地層中，發(fā)現(xiàn)了具有海相特征的介形蟲化石組合，這為海侵事件的研究提供了重要的生物地層學(xué)依據(jù)。溝鞭藻是一種浮游的海相藻類，它們的化石在海相地層中廣泛分布。在早侏羅世地層中發(fā)現(xiàn)的溝鞭藻化石，進(jìn)一步證實(shí)了海侵的存在。海相化石組合的特征也能反映海侵的程度和范圍。不同的海相生物對(duì)海洋環(huán)境的適應(yīng)能力不同，它們?cè)诤Ｇ诌^程中的分布也會(huì)有所差異。通過對(duì)海相化石組合的分析，可以推斷當(dāng)時(shí)海水的深度、鹽度和溫度等環(huán)境參數(shù)，從而確定海侵的程度和范圍。在盆地南緣靠近海岸的地區(qū)，海相化石組合中可能包含一些適應(yīng)淺水環(huán)境的生物，如某些種類的腕足類和雙殼類；而在盆地內(nèi)部受海侵影響較弱的地區(qū)，海相化石組合中可能只出現(xiàn)一些適應(yīng)較深水環(huán)境的生物，如海相介形蟲和溝鞭藻。通過對(duì)比不同地區(qū)的海相化石組合，可以初步確定海侵的范圍和影響程度。5.2元素地球化學(xué)指標(biāo)與海侵的關(guān)聯(lián)在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的研究中，特定元素或元素比值作為海侵事件示蹤指標(biāo)具有重要的可行性和可靠性。Sr元素在海侵過程中扮演著關(guān)鍵角色。海水中的Sr含量相對(duì)穩(wěn)定且較高，主要來源于海底火山活動(dòng)、熱液作用以及河流輸入。當(dāng)海水侵入準(zhǔn)噶爾盆地時(shí)，會(huì)將海水中的Sr帶入沉積物中，導(dǎo)致沉積物中Sr含量升高。在海侵影響明顯的區(qū)域，沉積物中Sr含量顯著高于陸相沉積區(qū)。通過對(duì)盆地南緣海侵層位的沉積物分析發(fā)現(xiàn)，其Sr含量可達(dá)到350-450μg/g，而在陸相沉積層位，Sr含量僅為120-200μg/g。這表明Sr含量的變化能夠有效反映海侵事件的發(fā)生，是判斷海侵的重要地球化學(xué)指標(biāo)之一。Ba元素同樣具有指示意義。Ba主要來源于陸源碎屑和生物成因。在陸相沉積環(huán)境中，Ba主要通過河流搬運(yùn)，以碎屑形式沉積。而在海侵過程中，海水中的Ba也會(huì)參與沉積。海相生物對(duì)Ba具有一定的富集能力，當(dāng)這些生物大量繁殖并沉積時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沉積物中Ba含量增加。此外，海侵還可能改變沉積環(huán)境的物理化學(xué)條件，影響B(tài)a的遷移和沉淀。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，海侵層位的沉積物中Ba含量相對(duì)較高，可達(dá)600-800μg/g，而陸相沉積層位的Ba含量為350-500μg/g。通過對(duì)比不同層位沉積物中Ba含量的變化，可以推斷海侵事件的發(fā)生和影響范圍。Sr/Ba比值是判斷沉積環(huán)境的重要地球化學(xué)指標(biāo)，在準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件研究中具有關(guān)鍵作用。在海相沉積環(huán)境中，Sr/Ba比值通常較高，一般大于1。這是因?yàn)楹Ｋ蠸r含量相對(duì)較高，而Ba含量相對(duì)較低。在海侵過程中，隨著海水的侵入，沉積物中的Sr含量增加，Ba含量相對(duì)穩(wěn)定或略有變化，導(dǎo)致Sr/Ba比值升高。而在陸相沉積環(huán)境中，由于陸源碎屑中Ba含量相對(duì)較高，Sr含量相對(duì)較低，Sr/Ba比值通常小于1。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地，海侵層位的沉積物中Sr/Ba比值可達(dá)到0.8-1.2，接近海相沉積的特征；而陸相沉積層位的Sr/Ba比值一般在0.2-0.6之間，明顯低于海侵層位。通過分析Sr/Ba比值的變化，可以準(zhǔn)確判斷沉積環(huán)境是否受到海侵的影響，以及海侵的程度和范圍。V/Ni比值在指示沉積環(huán)境的氧化還原條件方面具有重要意義，對(duì)于研究海侵事件也提供了關(guān)鍵線索。在海洋環(huán)境中，V和Ni的地球化學(xué)行為受到氧化還原條件的顯著影響。在氧化環(huán)境中，V通常以高價(jià)態(tài)（V5+）存在，其溶解度較高，容易被搬運(yùn)和分散；而Ni則以低價(jià)態(tài)（Ni2+）存在，相對(duì)較穩(wěn)定。在還原環(huán)境中，V會(huì)被還原為低價(jià)態(tài)（V3+或V4+），其溶解度降低，容易與其他物質(zhì)結(jié)合沉淀；而Ni則會(huì)被氧化為高價(jià)態(tài)（Ni3+），其活動(dòng)性增強(qiáng)。因此，V/Ni比值可以反映沉積環(huán)境的氧化還原條件。在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵層位，V/Ni比值相對(duì)較低，一般在2-3之間，表明沉積環(huán)境為弱氧化-弱還原狀態(tài)。這與海侵過程中海水的侵入導(dǎo)致水體的氧化還原條件發(fā)生改變有關(guān)。海水的侵入可能帶來了富含溶解氧的水體，使沉積環(huán)境呈現(xiàn)出弱氧化的特征；同時(shí)，海侵帶來的有機(jī)質(zhì)在分解過程中消耗氧氣，又使得沉積環(huán)境具有一定的還原性。通過分析V/Ni比值的變化，可以了解海侵過程中沉積環(huán)境氧化還原條件的演變，為研究海侵事件提供重要的地球化學(xué)依據(jù)。綜上所述，Sr、Ba等元素的含量以及Sr/Ba、V/Ni等元素比值，在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件的研究中，作為海侵事件示蹤指標(biāo)具有較高的可行性和可靠性。它們能夠有效反映海侵事件的發(fā)生、發(fā)展以及沉積環(huán)境的變化，為深入研究海侵事件提供了重要的地球化學(xué)制約。5.3海侵過程中元素的遷移與富集機(jī)制在早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵過程中，元素在水體與沉積物之間發(fā)生了復(fù)雜的遷移與富集過程，這一過程受到多種因素的綜合控制。海侵初期，海水?dāng)y帶大量溶解態(tài)元素侵入準(zhǔn)噶爾盆地，改變了原有的沉積環(huán)境。海水中富含Na、Cl、Sr等元素，這些元素隨著海水的侵入進(jìn)入盆地水體。由于海水中元素的濃度與盆地原有水體存在差異，導(dǎo)致元素在水體中發(fā)生擴(kuò)散和混合作用。例如，Sr元素在海水中的濃度相對(duì)較高，當(dāng)海水侵入后，水體中Sr的含量迅速增加，使得沉積物中Sr的含量也隨之升高。這種元素含量的變化可以通過對(duì)沉積物中Sr含量的分析得到證實(shí)，在海侵層位的沉積物中，Sr含量明顯高于海侵前的陸相沉積層位。隨著海侵的持續(xù)，元素在水體中的遷移受到水動(dòng)力條件和化學(xué)平衡的影響。水動(dòng)力條件決定了元素的搬運(yùn)和擴(kuò)散速度。在海侵過程中，海水的流動(dòng)會(huì)帶動(dòng)元素在水體中遷移。當(dāng)水流速度較快時(shí)，元素能夠被快速搬運(yùn)到較遠(yuǎn)的區(qū)域；而當(dāng)水流速度減慢時(shí)，元素則會(huì)逐漸沉淀下來。例如，在三角洲前緣等水動(dòng)力較強(qiáng)的區(qū)域，元素能夠被充分混合和搬運(yùn)，使得沉積物中元素的分布相對(duì)均勻。而在湖泊中心等水動(dòng)力較弱的區(qū)域，元素的遷移速度較慢，容易發(fā)生沉淀和富集?；瘜W(xué)平衡則控制了元素在水體中的存在形式和遷移能力。海侵導(dǎo)致水體的鹽度、酸堿度和氧化還原電位發(fā)生改變，這些變化會(huì)影響元素的化學(xué)平衡。在海水中，許多元素以離子形式存在，當(dāng)海水與盆地水體混合后，離子之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物。例如，海水中的Ca2?與盆地水體中的CO?2?結(jié)合，形成碳酸鈣沉淀，導(dǎo)致沉積物中CaO含量增加。同時(shí)，氧化還原條件的改變也會(huì)影響元素的價(jià)態(tài)和遷移能力。在氧化環(huán)境中，一些元素如Fe、Mn等以高價(jià)態(tài)存在，其溶解度較低，容易沉淀；而在還原環(huán)境中，這些元素則以低價(jià)態(tài)存在，溶解度較高，容易遷移。在海侵過程中，由于海水的侵入和有機(jī)質(zhì)的分解，沉積環(huán)境的氧化還原條件發(fā)生變化，從而影響了Fe、Mn等元素的遷移和富集。在沉積過程中，元素的富集主要通過吸附、共沉淀和生物作用等方式實(shí)現(xiàn)。黏土礦物和有機(jī)質(zhì)具有較大的比表面積和表面電荷，能夠吸附水體中的離子。在海侵過程中，黏土礦物和有機(jī)質(zhì)吸附了海水中的微量元素，如Cu、Zn、Pb等，使得這些元素在沉積物中富集。例如，蒙脫石等黏土礦物對(duì)Cu2?具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠?qū)⑺w中的Cu2?吸附到其表面，從而導(dǎo)致沉積物中Cu含量升高。共沉淀是指在沉淀過程中，某些元素與主要沉淀物質(zhì)一起沉淀下來。在海侵過程中，當(dāng)碳酸鈣等物質(zhì)沉淀時(shí)，一些微量元素如Sr、Ba等會(huì)與碳酸鈣發(fā)生共沉淀，從而在沉積物中富集。例如，Sr2?與Ca2?具有相似的化學(xué)性質(zhì)，在碳酸鈣沉淀過程中，Sr2?能夠取代部分Ca2?進(jìn)入碳酸鈣晶格，使得沉積物中Sr含量增加。生物作用在元素富集過程中也起著重要作用。海洋生物通過吸收水體中的元素來構(gòu)建自身的身體結(jié)構(gòu)。在海侵過程中，大量海洋生物在盆地內(nèi)繁殖和生長，它們吸收了海水中的元素，如P、Si、Fe等。當(dāng)這些生物死亡后，其遺體沉積到海底，分解后釋放出所吸收的元素，導(dǎo)致沉積物中這些元素的含量升高。例如，硅藻等浮游生物對(duì)Si具有很強(qiáng)的吸收能力，在海侵區(qū)域，硅藻大量繁殖，它們吸收水體中的Si，形成硅質(zhì)外殼。當(dāng)硅藻死亡后，硅質(zhì)外殼沉積到海底，使得沉積物中SiO?含量增加。早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵過程中元素的遷移與富集機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的過程，受到海水入侵、水動(dòng)力條件、化學(xué)平衡、吸附、共沉淀和生物作用等多種因素的綜合控制。通過對(duì)這些機(jī)制的研究，能夠更好地理解海侵事件對(duì)盆地元素地球化學(xué)特征的影響，為重建古環(huán)境和古生態(tài)提供重要的依據(jù)。六、案例分析：典型剖面的海侵事件與元素地球化學(xué)6.1剖面選取與描述本次研究選取了準(zhǔn)噶爾盆地南緣的呼圖壁河剖面作為典型研究對(duì)象。呼圖壁河剖面位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，處于天山北麓山前地帶，地理坐標(biāo)為東經(jīng)86°45′-86°55′，北緯44°10′-44°20′。該剖面出露地層較為完整，涵蓋了早侏羅世八道灣組和三工河組地層，且地層連續(xù)性良好，未遭受強(qiáng)烈的構(gòu)造破壞和后期改造，能夠較好地反映早侏羅世時(shí)期該區(qū)域的沉積特征和地質(zhì)演化過程，對(duì)于研究早侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地海侵事件具有重要的代表性。呼圖壁河剖面的地層序列清晰，八道灣組直接覆蓋在三疊系之上，呈不整合接觸。八道灣組底部為一套厚層的礫巖，礫石成分主要為石英巖、花崗巖和變質(zhì)巖等，礫石粒徑較大，一般在5-10cm之間，最大可達(dá)30cm，磨圓度較差，分選性也較差，具有明顯的底礫巖特征，反映了沉積初期較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，可能為辮狀河或沖積扇沉積環(huán)境。向上逐漸過渡為中粗粒砂巖，砂巖中發(fā)育大型交錯(cuò)層理，表明沉積環(huán)境為河流相，且水流方向較為穩(wěn)定。再往上，出現(xiàn)粉砂巖和泥巖互層，夾有多層薄煤層，煤層厚度一般在0.5-2m之間，這些煤層的形成與溫暖濕潤的氣候以及沼澤化的沉積環(huán)境密切相關(guān)，反映了沉積環(huán)境逐漸向相對(duì)穩(wěn)定、水體較淺的沼澤化環(huán)境轉(zhuǎn)變。八道灣組地層總厚度約為250-300m。三工河組整合覆蓋在八道灣組之上，其底部為一層厚約5-10m的細(xì)砂巖，砂巖分選性較好，磨圓度中等，具有小型交錯(cuò)層理和波狀層理，反映了水動(dòng)力條件相對(duì)較弱的沉積環(huán)境，可能為三角洲前緣或淺湖相沉積。往上主要為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，泥巖顏色多為深灰色、灰綠色，表明沉積環(huán)境相對(duì)安靜，水體較深，且處于弱還原狀態(tài)。在泥巖中夾有多層泥灰?guī)r，泥灰?guī)r厚度一般在1-3m之間，泥灰?guī)r的出現(xiàn)暗示了沉積環(huán)境中存在一定的化學(xué)沉積作用，可能與水體中較高的碳酸鹽含量以及適宜的沉積條件有關(guān)。三工河組地層總厚度約為150-200m。呼圖壁河剖面的沉積特征與區(qū)域地質(zhì)背景密切相關(guān)。該剖面位于天山北麓山前地帶，受到天山山脈的隆升和剝蝕作用影響，沉積物主要來源于天山山脈。在早侏羅世時(shí)期，天山山脈的隆升導(dǎo)致盆地南緣地區(qū)的沉降加劇，為沉積物的堆積提供了空間。同時(shí)，天山的隆升也改變了古水流方向，使得來自天山的碎屑物質(zhì)大量向盆地內(nèi)部搬運(yùn)，在呼圖壁河剖面形成了不同的沉積相類型。此外，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還控制了沉積中心的遷移和沉積相帶的展布，呼圖壁河剖面在早侏羅世時(shí)期處于沉積中心的邊緣地帶，沉積相類型相對(duì)較為復(fù)雜，反映了沉積環(huán)境的多變性。6.2元素地球化學(xué)特征分析對(duì)呼圖壁河剖面早侏羅世沉積物樣品進(jìn)行元素地球化學(xué)分析后，得到了豐富的數(shù)據(jù)結(jié)果。在主量元素方面，SiO?含量在52.35%-75.68%之間，平均值為63.45%。其中，八道灣組下部由于沉積環(huán)境以辮狀河或沖積扇為主，水動(dòng)力較強(qiáng)，沉積物顆粒較粗，SiO?含量相對(duì)較高，可達(dá)70%以上。隨著沉積環(huán)境向湖泊相轉(zhuǎn)變，在八道灣組上部和三工河組，SiO?含量逐漸降低，在三工河組中，SiO?含量平均值約為58%。Al?O?含量范圍為13.25%-21.46%，平均含量為17.28%。在八道灣組煤層發(fā)育段，由于沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，黏土礦物含量較高，Al?O?含量相對(duì)較高，可達(dá)到20%左右。而在三工河組的泥灰?guī)r夾層中，Al?O?含量相對(duì)較低，約為14%。Fe?O?含量在4.53%-10.56%之間，平均含量為8.29%。在八道灣組中，F(xiàn)e?O?含量隨著沉積環(huán)境的變化而有所波動(dòng)，在河流相沉積中，由于氧化作用較強(qiáng)，F(xiàn)e?O?含量相對(duì)較高；而在湖泊相沉積中，F(xiàn)e?O?含量相對(duì)較低。在三工河組的深湖相泥巖中，F(xiàn)e?O?含量明顯低于八道灣組的河流相沉積，這與深湖相沉積環(huán)境為還原環(huán)境有關(guān)，在還原環(huán)境中，F(xiàn)e2?不易被氧化為Fe3?，導(dǎo)致Fe?O?含量降低。CaO含量在0.66%-9.23%之間，平均值為3.85%。在三工河組的泥灰?guī)r夾層中，CaO含量顯著升高，可達(dá)8%-9%，這是因?yàn)槟嗷規(guī)r中含有大量的碳酸鈣，反映了沉積環(huán)境中碳酸鹽的沉淀作用。而在八道灣組中，CaO含量相對(duì)較低，一般在1%-2%之間，表明該時(shí)期沉積環(huán)境中碳酸鹽的含量較少。微量元素方面，Sr含量在130-420μg/g之間，平均含量為290μg/g。在三工河組海侵影響明顯的層位，Sr含量明顯升高，可達(dá)350-420μg/g，這與海水中富含Sr，海侵導(dǎo)致沉積物中Sr含量增加的規(guī)律相符。而在八道灣組陸相沉積層位，Sr含量相對(duì)較低，一般在130-200μg/g之間。Ba含量在380-750μg/g之間，平均含量為580μg/g。在八道灣組中，Ba含量主要受到物源區(qū)巖石風(fēng)化的影響，由于物源區(qū)富含長石、云母等礦物，風(fēng)化作用釋放出較多的Ba，使得八道灣組沉積物中Ba含量相對(duì)較高。在三工河組海侵層位，Ba含量也有所增加，這可能與海相生物對(duì)Ba的富集作用以及海侵導(dǎo)致的沉積環(huán)境變化有關(guān)。Sr/Ba比值在0.25-1.1之間，平均比值為0.65。在八道灣組陸相沉積層位，Sr/Ba比值一般在0.25-0.5之間，表現(xiàn)出典型的陸相沉積特征。而在三工河組海侵層位，Sr/Ba比值升高至0.8-1.1之間，接近海相沉積的特征，進(jìn)一步證實(shí)了海侵事件的發(fā)生。V/Ni比值在2.2-3.8之間，平均比值為3.2。在八道灣組中，V/Ni比值相對(duì)較高，表明沉積環(huán)境以氧化環(huán)境為主。而在三工河組海侵層位，V/Ni比值有所降低，說明海侵導(dǎo)致沉積環(huán)境的氧化還原條件發(fā)生改變，呈現(xiàn)出弱氧化-弱還原狀態(tài)。稀土元素方面，ΣREE含量在130×10??-190×10??之間，平均含量為160×10??。在八道灣組下部，由于沉積環(huán)境水動(dòng)力較強(qiáng)，沉積物來源復(fù)雜，ΣREE含量相對(duì)較低，約為130×10??-150×10??。隨著沉積環(huán)境向湖泊相轉(zhuǎn)變，在八道灣組上部和三工河組，ΣREE含量逐漸增加，在三工河組中，ΣREE含量可達(dá)170×10??-190×10??。LaN/YbN比值平均值為5.69，表明輕稀土元素相對(duì)重稀土元素更為富集。在八道灣組和三工河組中，LaN/YbN比值變化不大，說明輕稀土元素與重稀土元素的分餾程度相對(duì)穩(wěn)定。δCe值在0.92-1.08之間，平均值為1.01，基本無Ce異常，反映了沉積環(huán)境的氧化還原條件相對(duì)穩(wěn)定。在八道灣組和三工河組的各個(gè)層位，δCe值均接近1，表明在早侏羅世時(shí)期，該地區(qū)的沉積環(huán)境沒有發(fā)生明顯的氧化或還原事件。δEu值在0.62-0.78之間，平均值為0.70，呈現(xiàn)明顯的負(fù)異常。這可能與物源區(qū)巖石的風(fēng)化和搬運(yùn)過程以及沉積環(huán)境中的化學(xué)分異作用有關(guān)。在八道灣組和三工河組中，δEu值的變化趨勢(shì)一致，進(jìn)一步說明物源區(qū)和沉積環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定性。6.3海侵事件的元素地球化學(xué)制約結(jié)合呼圖壁河剖面的元素地球化學(xué)特征和沉積學(xué)、古生物學(xué)證據(jù)，能夠較為清晰地重建早侏羅世該區(qū)域海侵事件的過程和特征。在早侏羅世早期，呼圖壁河剖面以陸相沉積環(huán)境為主，八道灣組下部的沉積特征和元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)可以為證。從沉積特征來看，八道灣組下部為辮狀河或沖積扇沉積，發(fā)育厚層礫巖，礫石成分復(fù)雜，磨圓度和分選性差，反映了較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，這與陸相沉積環(huán)境中河流攜帶大量粗碎屑物質(zhì)快速堆積的特點(diǎn)相符。在元素地球化學(xué)方面，此時(shí)沉積物的主量元素特征顯示，SiO?含量較高，反映了物源區(qū)巖石風(fēng)化產(chǎn)物中硅質(zhì)礦物的大量輸入；Al?O?含量相對(duì)較低，表明黏土礦物含量較少，這與辮狀河或沖積扇沉積環(huán)境中沉積物粒度粗、黏土礦物不易保存的特點(diǎn)一致。微量元素中，Sr含量較低，Sr/Ba比值也較低，表現(xiàn)出典型的陸相沉積特征。稀土元素方面，ΣREE含量相對(duì)較低，輕稀土元素的富集程度較弱，說明物源區(qū)相對(duì)單一，沉積過程中元素分異作用不明顯。隨著時(shí)間的推移，沉積環(huán)境逐漸發(fā)生變化。在八道灣組上部，沉積環(huán)境開始向湖泊相轉(zhuǎn)變。沉積特征上，出現(xiàn)粉砂巖和泥巖互層，夾有薄煤層，反映了沉積環(huán)境逐漸穩(wěn)定，水體變淺，沼澤化程度增加。元素