湖泊热液活动对古气候和古环境重建以及有机物富集机制的影响：以二叠纪早期银额盆地拜因盖比组为例

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：The influence of lacustrine hydrothermal activity on palaeoclimate and palaeoenvironment reconstructions and organic matter enrichment mechanisms: A case study of the early Cretaceous Bayingebi Formation, Yin'e Basin

古气候重建与热液活动影响研究。本文以早白垩世Bayingebi组第二段为对象，通过元素地球化学、孢子花粉组合及生物标志物分析，重建了沉积期的古气候与水体环境，揭示了热液活动对元素地球化学指标和有机质富集的双重影响：低CIA值与高Sr/Cu比指示干旱气候，但热液输入导致指标失真，中等强度热液促进有机质富集，而高强度活动则抑制其富集。

　　本研究旨在探讨热液活动对沉积环境和古气候重建中元素地球化学指标以及有机质富集的影响。通过对吉林大学地球科学学院位于中国长春的 Yin'e 盆地内早白垩世拜应比组（Bayingebi Formation）的热液影响沉积岩进行分析，结合有机地球化学、元素地球化学、孢粉组合和生物标志物等多方面的数据，研究者们试图揭示该时期沉积环境和古气候的特征。这些数据不仅有助于理解热液活动对元素地球化学指标的改变，还能够评估其对有机质富集的促进或抑制作用。

热液活动是地质过程中一种重要的自然现象，它通过将深部来源的元素如 Sr、U、B、Cr、Ca 和 Mg 带入地表，从而改变沉积环境中的元素地球化学特征。热液沉积岩通常被认为是火成岩和沉积岩之间的过渡类型，它们的形成与地下热水或岩浆热液流体与海水或湖水的混合密切相关。根据热液沉积岩的形成温度和颜色，它们可以被分为高温暗色的“黑烟囱”和低温浅色的“白烟囱”。早期研究主要集中在洋中脊、岛弧和现代深海热液喷口微生物群落，而近年来，湖相热液沉积岩在东非裂谷湖泊以及鄂尔多斯、额尔宾、Yin'e 和三塘湖盆地等地被广泛报道。

热液活动不仅为湖泊中的生物提供丰富的营养物质，如 NO??、PO?3?、NH?? 和微量元素 Fe、Ba、Zn、Cu 等，还通过加热促进嗜热细菌的生长，从而丰富微生物群落。此外，热液活动释放的还原性气体如 H?S、SO? 和 CO? 可以在湖泊中形成缺氧条件，这种环境有利于有机质的保存。然而，研究也表明，强烈的热液活动可能不利于有机质的富集，这可能是由于强烈的热液活动改变了沉积环境的氧化还原状态，从而影响了有机质的保存和富集。

在本研究中，热液活动对元素地球化学指标的影响是关键关注点。例如，Sr/Cu、Sr/Ba、V/Cr、V/Sc 比值以及 U 和 Mo 富集因子（UEF 和 MoEF）是重建沉积环境的重要指标。然而，这些指标可能会受到热液活动的干扰，导致其可靠性下降。因此，研究者们需要结合多种方法，如有机地球化学、元素地球化学、孢粉组合和生物标志物，来综合判断沉积环境和古气候的特征。

通过对拜应比组第二段的样品进行分析，研究者们发现其沉积环境和古气候的特征存在一定的复杂性。例如，低化学蚀变指数（CIA）值（<65）和高 Sr/Cu 比值（>10）表明古气候可能是寒冷干燥或炎热干燥的，这与由孢粉组合推断出的半湿润至湿润的暖温带古气候相矛盾。此外，Pr/Ph、Pr/n-C??、pH/n-C?? 和 V/Ni 比值表明水柱可能处于缺氧状态，但 V/Cr 比值和 U、Mo 富集因子则提示水柱可能处于氧化或亚氧化状态。这种矛盾可能反映了沉积环境在不同阶段的动态变化，以及热液活动对这些指标的干扰。

在有机地球化学方面，研究发现拜应比组第二段的样品中总有机碳（TOC）含量变化较大，从 0.08% 到 15%，平均为 4.4%。游离烃（S?）含量较低，范围从 0.02 mg/g 到 5.1 mg/g，平均为 0.52 mg/g。可热解烃（S?）含量范围较广，从 0.19 mg/g 到 82 mg/g，平均为 23 mg/g。氢指数（HI）从 40 到 778 mg S?/g TOC，平均为 431 mg S?/g TOC。这些数据表明该时期的有机质含量和类型可能存在一定的变化，这与热液活动的影响密切相关。

研究者们还发现，热液活动对有机质的富集具有双重作用。适度强度的热液活动可能促进有机质的富集，而频繁或强烈的热液活动则可能不利于有机质的富集。这可能与热液活动对沉积环境的氧化还原状态的影响有关，同时也与热液活动对营养物质的输入有关。因此，在重建古气候和沉积环境时，需要综合考虑热液活动的强度和频率，以及其对元素地球化学指标和有机质富集的综合影响。

在沉积结构方面，热液活动通常会在不同阶段和地点形成不同的沉积结构。例如，网状结构通常被认为是热液流体流动和迁移的通道，分布在单条裂隙或网状模式中。网状结构主要由碳酸盐矿物和黄铁矿填充，这表明热液活动在沉积过程中可能对矿物的沉积和分布产生了重要影响。此外，样品中还发现大量不规则的白色颗粒，呈“雪花”状分布，这可能反映了热液活动在沉积过程中形成的特殊结构。

研究者们还发现，热液活动对元素地球化学指标的影响是多方面的。例如，Sr、U、B 和 Cr 的输入可能改变这些元素的地球化学特征，使得它们在重建古气候和沉积环境时变得不可靠。因此，在进行古气候和沉积环境重建时，需要结合多种方法，如有机地球化学、元素地球化学、孢粉组合和生物标志物，以综合评估沉积环境的特征。

研究者们还发现，热液活动对沉积环境的影响可能与沉积岩的类型和形成条件密切相关。例如，研究者们发现拜应比组第二段的样品中存在大量的热液碳酸盐，这可能使得 CIA 指标无法准确反映古气候。因此，在进行古气候重建时，需要考虑热液活动对元素地球化学指标的干扰，以及其对沉积环境的综合影响。

在进行沉积环境和古气候重建时，研究者们还需要考虑热液活动对其他地球化学指标的影响。例如，Sr/Cu 比值和 Sr/Ba 比值可能受到热液活动的干扰，导致它们在重建古气候时变得不可靠。此外，V/Cr 比值和 U、Mo 富集因子也可能受到热液活动的影响，从而影响其在重建沉积环境时的可靠性。

因此，研究者们在进行古气候和沉积环境重建时，需要综合考虑热液活动对元素地球化学指标和有机质富集的影响，以及其对沉积环境的动态变化。这可能需要采用多种方法，如有机地球化学、元素地球化学、孢粉组合和生物标志物，以全面评估沉积环境的特征。此外，研究者们还需要关注热液活动对沉积岩类型的形成和分布的影响，以及其对沉积环境的综合影响。

研究者们还发现，热液活动对沉积环境的影响可能与沉积岩的形成条件密切相关。例如，研究者们发现拜应比组第二段的样品中存在大量的热液碳酸盐，这可能使得 CIA 指标无法准确反映古气候。因此，在进行古气候重建时，需要考虑热液活动对元素地球化学指标的干扰，以及其对沉积环境的综合影响。

此外，研究者们还发现，热液活动对沉积环境的影响可能与沉积岩的形成条件密切相关。例如，研究者们发现拜应比组第二段的样品中存在大量的热液碳酸盐，这可能使得 CIA 指标无法准确反映古气候。因此，在进行古气候重建时，需要考虑热液活动对元素地球化学指标的干扰，以及其对沉积环境的综合影响。

在进行沉积环境和古气候重建时，研究者们还需要考虑热液活动对其他地球化学指标的影响。例如，Sr/Cu 比值和 Sr/Ba 比值可能受到热液活动的干扰，导致它们在重建古气候时变得不可靠。此外，V/Cr 比值和 U、Mo 富集因子也可能受到热液活动的影响，从而影响其在重建沉积环境时的可靠性。

综上所述，热液活动对沉积环境和古气候重建的影响是多方面的，涉及元素地球化学指标、有机质富集以及沉积结构的形成。因此，在进行古气候和沉积环境重建时，需要综合考虑热液活动的强度和频率，以及其对沉积环境的综合影响。这可能需要采用多种方法，如有机地球化学、元素地球化学、孢粉组合和生物标志物，以全面评估沉积环境的特征。同时，研究者们还需要关注热液活动对沉积岩类型和形成条件的影响，以及其对沉积环境的动态变化。通过这些综合分析，研究者们可以更准确地重建古气候和沉积环境，并评估热液活动对这些指标的影响。