同位素定年及古環(huán)境反演

1、1.同位素定年及古環(huán)境反演(Re-Os)(l)(Re-Os同位素在沉積地層精確定年及古環(huán)境反演中的應用進展)Re-Os同位素親有機質的性質，使得富有機質沉積巖在沉積的過程中能夠吸附富集海水中的Re、Os,沉積巖的沉積壓實過程也是其中Re-Os同位素體系封閉計時的過程，沉積巖Re-Os同位素等時線年齡代表地層沉積時代,Os同位素初始比值1870s/1880s反映沉積時海水的Os同位素比值oRe-Os同位素體系在富有機質沉積巖中的成功應用,能夠直接確定地層沉積時代，從而對地層界線進行直接厘定，并且能夠對一些沉積礦床形成時代、冰川事件發(fā)生時代進行厘定和限制。通過沉積巖Re-Os同位素特征，可以對古環(huán)

2、境進行反演，有助于了解全球大氣海洋的演化，氣候的變化，對研究生物滅絕等重大地質事件發(fā)生的時限和機制以及金屬礦床的成礦物質來源具有重要意義。Re-Os同位素在沉積巖中應用原理：因此，將Re-Os同位素直接應用于金屬礦物定年,解決了長期無法解決的內生金屬礦床成礦年齡直接準確厘定問題，為探討大規(guī)模成礦作用發(fā)生的時限、成礦的地球動力學背景和成礦模型的建立以及成礦預測提供了理論依據(jù)。近些年來,Re-Os同位素另外一種特殊的地球化學性質一一親有機性，被地質學家廣泛關注,Re-Os同位素在沉積地層精確定年及古環(huán)境反演中的應用得到了國內外越來越多地質學家的廣泛認可(Cohen,2004;Hannahetal.

3、,2004;Yangetal.,2009)海水的Re、Os通常是以ReO4-和HOsO5-等高價態(tài)形式存在，富有機質的沉積巖常形成于還原性較強環(huán)境,在這種條件下，海水中遷移性較強的高價的ReO4-和HOsO5-會被還原成較難遷移的低價離子而被有機物吸附下來，因此在富有機質的沉積巖沉積的過程中，高價態(tài)的Re、Os離子可被還原富集(Peucker-Ehrenbrinketal.,2000;Yoshiroetal.,2007)因此Re、Os的富集過程與沉積巖的沉積過程應該是同時的，沉積巖的沉積時代也是Re-Os同位素計時器開始計時的時間，并且同時代沉積的地層有相同的Os同位素初始比值，即沉積時海水的

4、Os同位素比值。由于放射性母體187Re經(jīng)過B衰變形成子體187Os，其半衰期為41.6Ga，比地球年齡還要高一個數(shù)量級,在沉積巖中有機物所吸附的Re-Os同位素體系封閉條件下,Re-Os等時線年齡就能夠代表其沉積年代，并且Os同位素初始比值能夠反映當時海水中的Os同位素比值,這就是Re-Os同位素在沉積巖中應用的原理。海水中的Re、Os來源主要有3個：(1)由于大陸地殼的風化剝蝕作用，巖石土壤的淋濾作用,使得大陸地殼中的Re、Os由河流帶入海洋，陸源Re-Os同位素Re/Os較高,最高能達幾千,Os同位素具有高放射性成因特征，不同時代、不同巖性的陸殼187Os/188Os值特征不同,平均值為

5、1.4(Cohen,2004),些老地層中187Os/188Os值大于50(Chenetal.,2009)。(2)由洋中脊熱液帶到海水中,Re/Os較低，一般小于1,Os同位素具有非放射性成因特征,187Os/188Os比值大于0.127。(3)以宇宙塵埃的形式進入海水,Re/Os較低，一般小于1,187Os/188Os值接近于原始地幔值約為0.127(一般條件下，海水中的Os主要來源于大陸，能占80%,其余的20%來自海底熱液和宇宙塵埃物質(Sharmaetal.,1997)。因此，能夠通過Re-Os同位素研究沉積巖的沉積時代以及海水Os同位素的變化來確定當時海水的環(huán)境以及古海水對地殼隆升、

6、雪球地球、隕石撞擊等重大地質事件的響應。inpulEuJiew：inpulEuJiew：LLerfrom(miCTQ)ID6t4oritQSruvtrineiikiut1pseniUrft-.nncoiilLnrifiialcrust(rtiicro)meteod怙g：”05嚴佻0.127,lowRe/Osratio,highOsMhCtusL&:嚴忸MhCtusL&:嚴忸LuEiel-/:賀廚;Iihetdllireroii賢diin“仔；lowRchjiicdOs卜MORiydroiherilkulx/Ivcn!s(yount;crust/I-”inpiRWsuawjitcr)、。卿iic

7、-ri*h黑du陀-L-hh*hi回昭：WIJLTT?：?.：.:：二：；：Re/Osrflllosyr.：crus)hiliRe.-Osratio,lowLOs1TOC o 1-5 h z_7：:-holdentsi:1bJOs/:LLOsc.1.9:?/?ytllng：crust：(K.1OsMl.L7.r、刁l一7二八mantle:】27,七jlowRe/OsratiohhighOs/iJIA%.i%j1.海水中Re、Os的3個主要來源示意圖海水Os同位素演化曲線：對于某一連續(xù)沉積地層來講，其中的Re-Os同位素特征（Re、Os含量,Os同位素比值,Re/Os值）會隨著不同時代的沉積環(huán)境

8、不同而發(fā)生變化,因此,可以通過富有機質沉積巖Re-Os同位素特征進行分析來反演當時古海水的Re-Os同位素特征，海水中的Os同位素變化往往是由于古氣候的變化或者較大的構造事件而引起的。因此，通過對沉積地層中的Re-Os同位素進行研究，不僅能夠記錄古環(huán)境的變化特征，而且還能夠對全球較大的構造事件進行研究。海水中Os同位素演化曲線可用作摘要或結論處：沉積地層的精確定年對于地層學的研究具有重要意義。地層是地質事件記錄最豐富的載體，而地質年代表作為地層學研究的重要成果和基本文件，它的功能是為地層學以及整個地球科學的研究和地球的歷史過程提供一個恰當?shù)臅r間參照體系以利于全球范圍的地質演化對比研究和成礦規(guī)律

9、研究，揭示地球演化的階段性和所經(jīng)歷的重大事件。因此，國際地層表的建立和不斷完善是地層學研究的長期目標和永恒內容（王鴻禎,2006）。地層研究需要開展生物地層、化學地層、磁性地層、年代地層、層序地層、事件地層等多專業(yè)的綜合研究，地層的劃分主要是以地層中某種古生物的首次出現(xiàn)為依據(jù)，在應用生物地層方法建立精確的等時地層格架有困難的情況下，可以充分利用事件地層標志和同位素測年等多學科綜合研究方法建立等時地層對比格架（王訓練,2003），從而促進地區(qū)和全球相關地層對比繼承，在地層建階研究中，同位素年代學研究等是需要加強的工作（王澤九,2010）。可見，高精度的同位素測年以及同位素變化研究，是地層綜合研究

10、的一個不可或缺的重要的組成部分。事實上，沉積巖精確定年一直是一個世界性難題，因為在現(xiàn)有的技術手段下缺乏合適的測年對象。目前，地質年代表中年代地層時代的確定和劃分主要采用錯石U-Pb法對沉積地層中火山巖夾層，特別是采用凝灰?guī)r和斑脫巖中的錯石進行U-Pb年齡厘定，因為錯石U-Pb同位素體系封閉性較好，并且U-Pb同位素衰變常數(shù)經(jīng)過了較為準確的測定，它們的年齡可代表沉積巖地層的形成時代（陳文等,2011）。然而，在地層界線上很少直接發(fā)現(xiàn)有火山巖夾層，地層界線絕對年齡往往是根據(jù)上下地層中火山巖鋯石U-Pb年齡以及火山巖與界線層距離計算得到的。在顯生宙的一些地層界線，是以黑色頁巖的沉積為典型標志，并且其

11、中的一些黑色巖系地層是與大洋缺氧事件以及生物滅絕事件關系緊密。這些黑色巖系能夠采用Re-Os同位素體系進行直接精確定年，能夠很好地研究生物滅絕等事件發(fā)生的絕對年代以及可能的發(fā)生機制。然而，黑色頁巖等樣品在地層中的分布有限，尤其在我國沉積地層中灰?guī)r的分布范圍更廣，許多生物地層的劃分是以古生物大量出現(xiàn)的碳酸鹽巖地層為主要對象并且富有機質碳酸鹽巖往往能夠作為烴源巖是油氣地質學家重點研究的對象Re-Os同位素在碳酸鹽巖地層年代學研究中的成功應用，更有利于生物地層與年代地層直接進行比對，無疑極大地拓展了Re-Os同位素技術在沉積地層研究應用范圍(中國地質科學院,2014)。Re-Os同位素在沉積地層中的

12、應用實例：地層沉積速率：黑色頁巖Re-Os同位素研究,能夠計算地層的沉積速率。Xu等(2014)通過對三疊系Botneheia組，不同層位黑色頁巖進行Re-Os同位素研究，獲得四組等時線年齡，由于所有年齡都是采用Re-Os體系對黑色頁巖沉積時代進行直接定年,因此能夠抵消Re-Os衰變常數(shù)等不確定度，并且,所有樣品的分析都是在同一實驗室進行分析，能夠抵消稀釋劑標定系統(tǒng)誤差。厘定地層界線：許多地層界線的確定是以大洋缺氧和生物滅絕事件為特征在這種條件下就會發(fā)育黑色頁巖，因此,能夠通過對黑色頁巖的Re-Os同位素分析對地質界線進行直接定年。Selby等(2005)采用Re-Os對Devonian-Mi

13、ssissippian界線黑色頁巖進行直接定年，獲得了精確的地層年齡(361.32.4)Ma,該年齡與其上部層位火山巖鋯石U-Pb年齡(360.7土0.7)Ma在誤差范圍內一致。冰川事件時代：Re-Os同位素能夠對于沉積有關的重大地質事件發(fā)生時代進行較好的限制和厘定。新元古代時期，地球上出現(xiàn)了幾次大規(guī)模冰川事件。但是，由于新元古界地層缺少有利的冰期沉積對比標志,并且目前無法采用地球化學手段對冰期沉積時代進行直接厘定因此對這些冰川事件發(fā)生的時限仍然存在較大爭議。在冰川事件結束之后,粉砂巖、泥巖等細粒碎屑沉積巖海通常會隨著海平面的上升而沉積，這些在缺氧環(huán)境下形成的富含有機質沉積巖是采用Re-Os同

14、位素進行定年的最佳對象，這些沉積巖的Re-Os同位素年齡能夠對冰期結束的最后時期進行限制。富有機質沉積巖Re-Os同位素研究能夠對冰期事件的開始和結束時間進行限制，尤其是對于缺少火山巖的地層年代學研究發(fā)揮了重要作用。礦床時代:Mao等(2002)對華南下寒武系富含Ni-Mo礦的黑色頁巖進行的Re-Os同位素分析，獲得了(54116)Ma的等時線年齡,這一結果與Pb-Pb同位素等時線年齡一致,準確厘定了華南黑色頁巖中Ni-Mo礦的沉積時代。生物滅絕事件機制：Re-Os同位素不僅能夠對地層沉積時代進行直接準確的定年，還能夠提供古海洋的Os同位素信息,從而對古環(huán)境進行進行示蹤。并且由于Re、Os地球

15、化學性質的差異，使得兩種元素在海水中的富集沉淀機制有所差異,這種差異會隨著沉積環(huán)境的變化而被Re-Os同位素記錄下來。Georgiev等(2012)通過對二疊紀/三疊紀地質界線黑色頁巖進行Re-Os同位素分析,雖然沒有發(fā)現(xiàn)Os同位素比值的異常，但是,通過較高的Re/Os比值,結合其它微量元素的證據(jù),提出當時的海洋是熱的,并且是酸性的,這種海水環(huán)境以及當時異常的氣候條件是造成二疊紀/三疊紀生物滅絕的重要原因。結束語：富有機質沉積巖Re-Os同位素研究已經(jīng)成為國際上研究的熱點,Re-Os同位素能夠為地層沉積時代進行直接厘定，尤其是對于火山巖夾層不發(fā)育的地區(qū)發(fā)揮了重要作用，這對地質年代表的校正研究以

16、及地層比對研究具有重要意義。此外,Re-Os同位素以其特有的地球化學性質，已經(jīng)成為在古環(huán)境演化研究方面一種靈敏的工具，為古海洋、古氣候的反演提供了很多重要的信息。2.U-Pb東昆侖牦牛山組流紋巖鋯石U-Pb年齡及構造意義陸露等利用測定的流紋巖鋯石中的U-Pb年齡來推測了耗牛山組火山巖的形成年齡，繼而推斷東昆侖早古生代洋盆關閉的構造年代。贛東北中元古界鐵沙街組石英角斑巖和流紋巖鋯石SHRIMPU-Pb年齡、Hf同位素及地球化學特征內蒙古西烏珠穆沁旗地區(qū)下二疊統(tǒng)原壽山溝組碎屑鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡及地質意義太原西山上二疊統(tǒng)一下三疊統(tǒng)地層最大沉積年齡的碎屑鋯石UPb定年約束劉超等應用LA

17、MCICPMS對華北中部太原西山晚二疊世一早三疊世上石盒子組、石千峰組、劉家溝組中4件砂巖樣品進行碎屑鋯石UPb定年，太原西山上石盒子組師腦峰砂巖(SNF)的沉積時間不早于27OMa,石千峰組底部K8砂巖(K8)沉積時間不早于25OMa。因此，太原西山地區(qū)石千峰組應歸屬于早三疊世，二疊系一三疊系的界線應位于石千峰組K8砂巖之下。碎屑鋯石最年輕顆粒年齡常用來確定地層最大沉積年齡(Rainbirdeta，2OO1)0Dickinson等(2OO9)在對科羅拉多高原及其周邊地區(qū)中生代鋯石UPb年齡數(shù)據(jù)庫進行分析時，提出可以用不同的方法來確定地層最大沉積年齡，并強調了利用幾種不同的方法來獲得最精確的最

18、大沉積年齡的重要性。一般用來確定地層年齡有7種方法(Diekinsonetal.,2OO9；Johnstonetal.,2OO9；Lawtonetal.,2O11；Robinsonetal.，2O12，Tuckeretal.，2O13)分別是：最年輕單顆粒年齡(YSG)；最年輕圖像碎屑鋯石年齡(YPP);最年輕碎屑鋯石年齡(YDZ)；加權平均年齡(YC1)(+3)；加權平均年齡(YC2)(+3)；算術平均年齡(WA):Tuffzire年齡(+6)。計算Tuffzirc年齡需要鋯石顆粒數(shù)大于1O(Ludwig，2OO9)，或者利用最年輕的6顆碎屑鋯石來進行計算(Tuckeretal.，2O13)

19、，限于本文的年輕鋯石顆粒較少，因此不討論Tuffzirc年齡。通過與已知生物地層年齡的對比，YSG和YC1(+3)的年齡普遍與實際地層年齡的誤差在5Ma之內；YDZ年齡誤差在2Ma之內；YPP的年齡比實際地層年齡年輕5%；YC2(+3)比地層實際年齡大10Ma(Dickinsonetal.,2009；Tuckereta,2013)。本文通過對比表2中6種不同方法計算得到的年齡值發(fā)現(xiàn)，YC2(5(+3)和WA年齡值偏大，YDZ的年齡值最小。因此，本文采用YPP年齡來代表地層最大沉積年齡，表2中師腦峰砂巖YPP值為270Ma,即沉積時間不早于270Ma；K8砂巖(K8)的YPP值為250Ma,在位

20、于K8砂巖之上的劉家溝組砂巖中只發(fā)現(xiàn)一粒中生代鋯石，年齡為2442Ma,在表2中劉家溝組砂巖的YPP值為262Ma，據(jù)此，K8砂巖的沉積時間應不早于250Ma。太原西山上古生界含煤地層最大沉積年齡的碎屑鋯石UPb定年約束及地層意義為了確定太原西山晚古生代含煤地層的沉積時間，應用LAMCICPMS對該剖面太原組、山西組及下石盒子組作為標志層的8個砂巖樣品進行了碎屑鋯石UPb定年，確定了它們的最大沉積年齡，為地層形成時限的確定提供了依據(jù)。絕對年代地層年齡的確定無疑是解決地層年代確定、劃分與對比的最好辦法(由于古生物門類中某些種屬的缺乏)。隨著碎屑鋯石UPb定年技術的發(fā)展，沉積巖中碎屑鋯石不但能夠用

21、來判斷物源及古地理，而且能夠確定地層時代和沉積作用年齡，從而重建盆地演化與造山帶的關系(ZhangSHetal.，2007；Richardseta1.，2005；Bruguieretal.,1997)。眾多學者利用砂巖碎屑鋯石UPb定年來確定地層的最大沉積年齡(李懷坤等，2007；李洪顏等，2009；Dickinsoneta1.，2009；Abatieta1.，2010；韓杰等201；葛玉魁等，2012；宋衛(wèi)衛(wèi)等，2012；XieHQeta，2012；Tuckeretal.，2013)，從而確定地層的形成時限，為地層劃分和對比、盆地演化的研究提供年代學依據(jù)。本文通過對太原西山上古生界含煤地層的

22、巖石地層劃分界線及標志層砂巖進行碎屑鋯石UPb定年，試圖確定地層的最大沉積年齡，3.Sr龍門山地區(qū)泥盆紀鰓、碳同位素與海平面變化崔秉荃等嘗試將海相碳酸鹽同位素(Sr,C)的演化與沉積學、層序地層學特征結合起來研究龍門山地區(qū)泥盆紀的海平面變化。海洋中sr的來源主要是風化的地殼物質和洋中脊的慢源熱液。從總體上講，地殼物質相對富含鉚和放射性成因sr,因而有比較高的sr同位素比值。而通過洋中脊熱液活動或火山作用進入海洋的慢源sr,其同位素比值較低。一般說來，影響海相碳酸鹽sr同位素組成的主要因素是海平面變化和火山活動。在沒有大規(guī)?；鹕交顒拥挠绊憰r，海平面升高，風化作用速度降低、地表徑流量減少，地殼sr

23、帶入少，導致海洋銀同位素比值下降。反之，海平面下降則會造成海洋sr同位素比值升高。至于海相碳酸鹽的碳同位素組成，也和海侵海退有很大關系。海退可使陸表海大面積出露海面成為陸地，陸緣沼澤大規(guī)模減少或消失,生物因生存空間縮小而減少，大量富含12C的C02和HCO3-未被利用，加上大陸架沉積物出露，使原先沉積的有機質重新遭受氧化形成富含12C的CO2被帶入海洋，這些最終使海洋沉積碳酸鹽的碳同位素降低。相反，海侵階段沉積的富含有機質、浮游生物的碳酸鹽巖,其碳同位素組成通常比較高。這就說明了sr、碳同位素值為何一般呈負相關關系及為什么我們可以運用這兩種同位素地層曲線作為判斷海平面升降的輔助標志龍門山泥盆紀

24、層序的碳、鍶同位素效應鄭榮才將龍門山泥盆紀的準l級T一R旋回的層序組與碳、鍶同位素地層曲線演化總趨勢所反映的海平面升降變化規(guī)律做了對比，發(fā)現(xiàn)具有一致性，并具有極好的區(qū)域性和全球性。有機碳的生和消耗是控制海相碳酸鹽巖&13C變化的主要因素。如海平面下降時陸地擴大，海相生物因生存空間縮小而減少，海水中富12C的co2和HC03-消耗量也隨之降低,而陸地上富12C的有機碳則被重新氧化，并以CO2的形式不斷進入海洋，致使同期的海相碳酸鹽巖呈&13C負偏移，類似的情況也出現(xiàn)在生物生態(tài)蕭條和集體絕滅期，當海平面上升時陸地縮小，海相生物因生存空間擴大而繁盛，或隨海平面高速率上升的缺氧水體入侵事件，均可促進富

25、12C的有機碳高速埋藏,進而引起海相碳酸鹽巖的&13C正偏移.鍶同位素是指示海平面升降變化的靈敏指示劑。已知海洋中的鍶主要來源于風化的陸殼物質和海底火山活動帶出的慢源物質。陸殼鍶相對慢源鍶有更高的87Sr/86Sr值，因87Sr與86Sr質量差很小，碳酸鹽礦物沉淀時的鍶同位素分餾可忽略不計，直接由海水的87Sr/86Sr值決定礦物的鍶同位素特征。因而，地史中海相碳酸鹽巖的87Sr/86Sr值正偏移意味海平面下降和古陸擴大，負偏移則反映海平面上升和古陸收縮。伴隨海平面上升的海底火山活動，則在負偏移的演化曲線上疊加高負值異常。鍶同位素地層學在海相地層劃分和對比中的應用以二疊紀樂平世海相碳酸鹽巖地層

26、為例鍶同位素地層學是依據(jù)地層中鍶同位素組成(87Sr/86Sr)的變化特征，用于地層的劃分、對比、斷代甚至古環(huán)境研究等的地層學研究方法。隨著鍶同位素地層學的不斷發(fā)展以及同位素分析測試技術的提高，87Sr/86Sr在地球歷史中的演化特征與地層劃分和對比之間的相關性也得到更加深入廣泛的認識同古生代其他類型同位素地球化學的地層學意義相似(如碳、氧同位素組成等)，鍶同位素地層學具有明確的大尺度地質時間環(huán)境背景變化的地質學意義，即：海相沉積物自生礦物中(通常指海相碳酸鹽巖)的鍶同位素比值(87Sr/86Sr)，鑒于其在形成過程中通常與海水之間存在物理化學平衡，其物質組成記錄了海水87Sr/86Sr的演化

27、過程。而海水中的Sr通常反映了來自典型洋殼和陸殼物質經(jīng)剝蝕或風化等過程產(chǎn)生的可溶性鍶的同位素組成，這些源自洋殼和陸殼具有時代87Sr/86Sr印記含鍶物質，由徑流或海水水解等途徑帶入海水，并在海水中以不同比例混合。由于與地幔物質有關的洋殼(低87Sr/86Sr)及高度結晶分異的陸殼(高87Sr/86Sr)在地球歷史中的演變比較緩慢，再疊加上87Rb隨時間衰變形成的部分87Sr，成為地球歷史上海洋鍶同位素組成(87Sr/86Sr)隨時間演化的主要控制因素，或者說海水中的87Sr/86Sr在一定程度上，在有限時限內是時間的函數(shù)。由于其來源和控制因素的單一性，使其在地球歷史上演化具有連續(xù)且時代特征明

28、顯的地層學意義。鍶同位素在沉積學中的研究與進展隨著海相碳酸鹽鍶同位素測試樣品溶解技術和成巖蝕變檢測方法以及地質歷史中海相地層鍶同位素數(shù)據(jù)庫的不斷完善，鍶同位素在沉積學各領域的研究得到了突飛猛進的發(fā)展。文章綜述了近年來國內在利用鍶同位素進行物質來源分析、海相地層定年、古氣候與古環(huán)境分析、水2巖相互作用研究、水文地球化學研究等領域的最新進展及發(fā)展方向。1.鍶同位素的基本地球化學特征1）鍶有4種天然同位素84Sr、86Sr、87Sr和88Sr,它們都是穩(wěn)定的。其中87Sr是由87Rb經(jīng)B衰變而成,故隨著87Rb的衰變，87Sr在地質歷史中是逐漸增多的。實際工作中，鍶同位素的組成一般用87Sr/86S

29、r值來表示。2）鍶和鈣在元素周期表中同屬一個主族且位置相鄰，并且鍶的離子半徑（0.113nm）與鈣的離子半徑（0.099nm）接近，同時鍶與鉀的離子半徑（0.133nm）也相差不大，所以鍶常常以類質同象的方式分散在含鈣、鉀的礦物中，如鈣質碳酸鹽（尤其是文石）、角閃石和磷灰石等，而很少形成自己獨立的礦物。3）在化學與生物化學過程中，鍶不會產(chǎn)生同位素分餾，因而在研究物質遷移和變化過程中，87Sr/86Sr是有效的示蹤劑。4）鍶在海水中的殘留時間（U106a）大大長于海水的混合時間（U1a），因而任一時代全球海水鍶元素在同位素組成上是均一的，不受緯度、深度的影響。5）海水中鍶同位素有2個來源：|大陸

30、古老的硅鋁質巖石化學風化所提供的相對富放射性成因的殼源鍶，具有較高的87Sr/86Sr值，全球平均值為0.7119;洋中脊熱液系統(tǒng)所提供的相對貧放射性成因的幔源鍶，具有較低的87Sr/86Sr值，全球平均值為0.7035?，F(xiàn)代海水的87Sr/86Sr值便是這2個來源鍶混合的結果，其平均值為0.709073+0.000003。6）海相碳酸鹽巖形成時，保存了當時地質條件下海水鍶同位素組成的信息，因而現(xiàn)在可以通過對未受成巖后生變化影響、保存好的碳酸鹽巖（尤其是其中的生物化石）的分析來獲得過去的海水鍶同位素記錄。鍶同位素在沉積學研究中的應用隨著鍶同位素研究的不斷深入，其應用領域不斷擴展。如今鍶同位素方

31、法已廣泛應用于物源、古氣候與古環(huán)境、水文地球化學、礦床學等研究領域，甚至進入了象考古學這樣的非傳統(tǒng)地學領域。1分析物質來源鍶同位素之所以可作為物源的示蹤劑,其理論依據(jù)為：地質歷史中海水的87Sr/86Sr值是時間的函8786數(shù)，地質年代越久遠，其中8Sr積累越多,8Sr/86Sr值越高。因此可以根據(jù)沉積物的鍶同位素組878786成及其化規(guī)律判讀其物質來源。近年來，鍶同位素作為物質來源的示蹤劑和記時器的研究在地球化學領域取得了一定進展。孟憲偉等23對我國長江、黃河流域泛濫平原細粒沉積物鍶同位素組成的空間變化規(guī)律及其制約因素進行研究,初步探討了黃海、東海沉積物物源鍶同位素示蹤的應用前景。孫省利等2

32、4研究了熱水沉積巖的物質組成，認為其主要來源于地殼內部,而非陸源源或海源，說明熱水沉積巖是內生和外生作用的統(tǒng)一體。利用熱水沉積巖硅、鍶同位素可判斷熱水流體所流經(jīng)途中巖石的性質及基底巖石的類型是沉積巖還是變質巖及火成巖，從而可進一步判斷沉積時盆地是在陸殼還是在洋殼環(huán)境中演化的。張霄宇等25對南海東部海域表層沉積物進行鍶同位素物源示蹤研究發(fā)現(xiàn)，中國大陸陸源物質對南海東部海域沉積物的貢獻由西向東、由北向南逐漸減小。饒文波等對黃土高原物質來源進行鍶同位素（結合ND同位素）示蹤研究，認為26為塔里木盆地、內蒙古中西部沙漠、青藏高原是黃土高原的主要物源區(qū)，而這些物源區(qū)及黃土高原又是遠東地區(qū)風塵的生產(chǎn)地。2

33、.2海相地層定年利用鍶同位素組成進行海相地層定年的方法是，將未知年代海相地層中內源沉積物（主要是碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽等）的8Sr/86Sr值與已建立的地史時期海水8Sr/86Sr曲線或鍶同位素數(shù)據(jù)庫87868786進行對比，從而可獲得未知地層的年齡228。盡管國內在利用鍶同位素組成和演化曲線進行海7,27,28相地層定年方面尚處于萌芽階段,但少數(shù)學者已做了有益嘗試:如楊杰東等29利用鍶（包括碳）同位素對蘇皖北部上前寒武系的時代做了界定；潘家華等30根據(jù)太平洋海山磷酸鹽的鍶同位素組成確定了其形成年代;黃思靜等利用鍶同位素確定了四川龍門山泥盆系剖Frasnian/Famennian階、以及泥盆/

34、石炭系界線；鄭文武等31對遼南與蘇皖北新元古代地層作了用鍶（包括碳）同位素對比及年齡界定；黃思靜等利用鍶同位素標定了西藏南部崗巴剖面Cam2panian/Santonian階和Maastrichtian/Campanian階界線；黃思靜等32利用鍶同位素對塔里木盆地塔中12井一些關鍵深度（中、上奧陶統(tǒng)的界線）進行了年齡標定，解決了塔里木盆地地層學中一些懸而未決的問題；黃思靜等”利用四川盆地東北部中）下三疊統(tǒng)界線附近蒸發(fā)鹽的鍶同位素組成，獲得了我21國上揚子地區(qū)中）下三疊統(tǒng)界線的年齡值。這些研究都說明我國海相地層的鍶同位素研究已獲得長足進步，并逐漸成為解決沉積巖定年這一沉積學、地層學難題的有效方

35、法之一。然而，國內學者仍然對鍶同位素定年的可靠性持懷疑態(tài)度,這可能與國內鍶同位素地層學的研究精度有關。影響海相地層鍶同位素定年可靠性的核心問題仍然是樣品的成巖蝕變性和分析測試精度（包括了樣品的溶解處理）,這2個問題可能是造成數(shù)據(jù)較為離散的主要原因。隨著分析測試儀器的更新及樣品處理經(jīng)驗和鍶同位素數(shù)據(jù)的積累，鍶同位素定年的精度會逐漸提高并得到更為廣泛的應用。2.3古氣候、古海洋環(huán)境的研究鍶同位素是地球化學重要的示蹤手段之一，結合C、O同位素可以為研究古氣候、古環(huán)境的變化提供定量的依據(jù)。前人研究證明，從未經(jīng)成巖蝕變的代表海水組成的海相碳酸鹽（也包括硫酸鹽、磷酸鹽及其它一些可進行鍶同位素分析的內源沉積

36、物）所獲得的海水鍶同位素組成和建立的演化曲線是研究全球古海洋事件的重要依據(jù)。海洋中Sr/Sr值是海平面變化的靈敏指示劑，而8786海平面的變化又與構造活動和氣候變化密切相關。通過分析海相碳酸鹽沉積物（包括硫酸鹽）的87Sr/86Sr值，建立其隨時間變化的曲線，可確定地層沉積形成時期的海平面變化特征33Dia等河和Clemens等均研究發(fā)現(xiàn)，海洋鍶同位素曲線與氣候變化相一致，即冰期時，冰蓋層最大，海網(wǎng)平面最低，海洋Sr/Sr值最小。SophieVerheyden等對比利時全新世的洞穴堆積物（如TOC o 1-5 h z878636鐘乳石）的研究發(fā)現(xiàn)，受西歐古氣候影響，海水駐留時間的改變和風化進程

37、的改變導致巖石中的Mg/Ca、Sr/Ca和Qr/Sr值發(fā)生變化。HongchunLi等37利用70280Kyr年前的洞穴堆積物（鐘乳石）的D18O、Di3C、Sr/Ca和87Sr/86Sr等值進行了古氣候重建，研究發(fā)現(xiàn)影響黃土高18138786原的東亞季風夏季風，在間冰期比冰期更為強烈。在國內，韋剛健等38所研究的南海浮游有孔蟲38的海水鍶同位素變化趨勢大體表現(xiàn)為，氣候冷期Sr/Sr值為低值，氣候暖期對應于Sr/Sr值87868786為高值。孫志國等39通過西沙珊瑚礁鍶同位素研究古環(huán)境并反演青藏高原的隆升。孫志國40又研究了黃河三角洲貝殼堤的鍶同位素特征，從鍶同位素記錄獲得了4次陸源物對渤海灣

38、的強輸入事件和2次海退事件。陳俊等41對陜西洛川黃土剖面中Rb、Sr的含量變化及其在不同粒級與不同相態(tài)中的分布進行研究，從2.6Ma以來Sr含量總體演化趨勢與北半球冰量變化模式的相似性驗證了高緯度冰蓋生長與東亞季風強度之間存在著耦合關系。張霄宇等25根據(jù)南海東部柱樣沉積物8Sr/86Sr值，結合D13C、D|8O同位素數(shù)據(jù)分析認為，南海15萬a來經(jīng)歷了2次87861318較大規(guī)模的冰期和3次間冰期。蘇曉云等42對黃土高原洛川黑木溝黃土剖面中的鍶同位素研究也顯示，黃土2古土壤Sr/Sr曲線大體上與海水Sr/Sr曲線具有同步的變化。楊杰東等8786878643測定了7MaB.P.以來靈臺剖面紅粘土

39、和黃土2古土壤序列的酸不溶物Sr和Nd同位素組成，研究樣品酸不溶物87Sr/86Sr變化可明顯分為2個階段：第一個階段,72.5MaB.P.,為紅粘土TOC o 1-5 h z8786層，酸不溶物8Sr/86Sr穩(wěn)定位于高值，反映了東亞冬季風處于相對平穩(wěn)的弱勢；第二個階段，從87862.5MaB.P.到現(xiàn)在，酸不溶物87Sr/86Sr呈下降趨勢，波動加強，反映了東亞冬季風不斷增強，并8786且冬季風和夏季風交替變化加強。饒文波等26對黃土高原黃土酸溶物鍶同位素研究得出，8Sr/268786Sr值清楚地記錄了夏季風演變的信息，而殘余物Sr比值明顯反映了冬季風的變化特征。這些研究表明,8Sr/86

40、Sr值變化反映了全球氣候變化，可作為氣候演變的替代指標之一。但值得8786注意的是，海水鍶同位素變化曲線與海平面變化曲線并非簡單的對應關系，這是因為海水鍶同位素組成與演化的控制因素是多方面的，在利用海水鍶同位素分析古氣候、古環(huán)境時一定要綜合考慮各種控制因素。例如黃思靜等44對晚二疊世）早三疊世海水鍶同位素演化主要趨勢和控制因44素的研究得出，造成該時期鍶同位素組成和演化與全球海平面升降不一致的原因可能有以下幾方面洋中脊快速擴張；晚二疊世的裂谷作用；二疊）三疊紀界線的生物絕滅事件及其后三疊紀初期的生態(tài)蕭條，造成全球大陸植被缺乏和風化速率加快。除了海相碳酸鹽和其它內源沉積物的鍶同位素研究以外，碳酸鹽（以及其它有關礦物）的鍶同位素研究還有著更為廣闊的前景。近年來，碳酸鹽的鍶同位素組成