湖泊沉积物中的矿物及其研究作用

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1、湖泊沉积物中的矿物及其研究作用摘要：湖泊沉积物是指湖泊中沉积的物质。湖泊沉积物是不同地质、气候、水文条件下各类碎屑、黏土、自生/生物成因矿物以及有机物质等的综合休。沉积矿物蕴含着丰富区域和全球环境演变信息，如湖水的化学组成、流域构造、气候、水文以及人类活动的相互作用等。利用湖泊沉积物进行区域及过去全球变化研究中，深入的机理研究归根到底都要涉及矿物学，如流域化学风化作用、粒度组成、生物壳体化学组成、测年材料的选择等。本文综述了湖泊沉积物中碎屑、黏土、自生/生物矿物的矿物组合、特征、研究作用。提出除了继续加强对湖泊沉积物中矿物来源、成因和古环境示踪的深

2、入研究以外，矿物相间的转变及其对湖水和孔隙水组成的响应、一些非晶质或隐晶质及低丰度矿物相在湖泊化学和动力学中的作用也是很有潜力的研究领域。同时，对湖泊沉积物的研究也有助于油气的勘探、钻井、开发。关键词：碎屑矿物；黏土矿物；自牛/牛物矿物；环境载体；湖泊沉积物；油气储集空间。湖泊沉积物是指湖泊中沉积的物质。河流汇入湖泊将砂、砾石堆积在入湖河口，形成以沙内含重矿物、粗贝壳屑与细粒为主的三角洲沉积。在湖滨，由于波浪冲刷湖滨岩石，堆积以砂砾为主的沙坝，沙堤和沙嘴。湖湾静水处沉积淤泥。湖中心沉积为黑色淤泥和粘土。由于覆盖面广、分辨率高、对区域环境响应迅速等优

3、势，湖泊沉积物己成为科学家日益重视的陆地环境变化研究中最重要的信息载体之一。湖泊沉积物是湖盆在自然与人类作用下各圈层相互作用的产物和信息库，保存了丰富的有关区域构造活动、气候变化和人类活动的信息。流域内不同时期风化-剥蚀方式、强度和沉积过程都直接影响着湖泊沉积物的矿物组成和各种环境代用指标的诠释。因此，在利用湖泊沉积物进行区域及过去全球变化研究中，很多环境代用指标和测年所用材料的选择、指标的机理解译等都离不开矿物学。在对湖泊地层研究其油气储藏情况时，湖泊沉积物是主要的研究对象，通过对湖泊沉积物的研究才能更加准确的判断是否含有油气以及油气层的位置。1

4、、矿物组合特征湖泊沉积物是沉积环境的直接结果，矿物成分的变化是流域内气候条件和水文条件变化的结果，在人类活动对自然环境影响口益曾加的今天，沉积物屮矿物成分的变化往往反映了人类对环境的影响。因此，通过对湖泊沉积物屮矿物成分的分析研究也可以了解流域内人类活动对环境的影响。流域内岩石类型是输入湖盆水体和沉积物屮元素、同位素组成的最主要制约因素。不同岩右类型风化强度及其对水体可溶态物质组成的相对贡献是利用湖泊沉积物序列反映受气候旋回、构造事件等因素控制的流域物理剥蚀和化学风化率变化的关键，也影响着自生矿物（化学沉积）的形成。在地球表生作用过程中，高温高压下

5、形成的岩石在暴露地表后将发生物理和化学反应，往往导致矿物的溶解、分解，并在地表环境下形成更稳定的新矿物，如黏土、碳酸盐矿物等。因此，湖泊沉积物中矿物是原生耐风化矿物和次生矿物的组合，其组合特征受流域基岩类型、构造、气候、湖泊内生物种类以及人类活动等因素的综合制约。识别沉积物矿物的物源对阐明沉积物与湖水之间的交互作用是十分关键的。2、碎屑矿物及其作用在绝大多数湖泊沉积物中，石英和长石是碎屑部分的主要矿物，石英是湖泊沉积物中最普遍的矿物，但在火山岩、碳酸盐或热带的湖泊中，石英也可能完全缺失。石英矿物的表面物理形态、结晶度及分布特征可以很好地反映沉积物的

6、物质来源、搬运状况以及湖泊内部发牛的物理过程。特定地点石英颗粒粒径随时间的变化则可能反映一定时间尺度内风场的强度变化。长石是湖泊沉积物中与石英时时伴牛的另一种常见矿物，两者的含量常呈正相关。与石英不同的是，长石类矿物在搬运过程中还常发生进一步的化学风化作用。由于钾长石比钠长石抗风化力强，从而导致随着远离湖岸斜长石丰度逐渐减少，而钾碱长石含量则相对增加。总的来说，两者变化反映了基岩和总体矿物的丰度。因此，绝大多数湖泊沉积物的非黏土碎屑矿物及其组合通常是流域范围内地质差异的反映，而由于湖泊内部物理过程的差异也常常造成湖盆不同部位具有明显差异的碎屑矿物组

7、合。其中，最重要的因素为搬运物的分选性沉淀和湖流簸选过程，特别是湖泊浅水区。因此，依据岩芯中沉积物非黏土碎屑矿物及其组合的变化还可以推测湖盆的发展过程以及水动力变化历史。对湖泊沉积物中碎屑矿物的研究还有助于钻井位置的选取以及注采井的分布。3、黏土矿物及其作用早在20世纪屮期就有学者指出黏土矿物对有机物生桂的反应有催化作用。随着对黏土矿物研究的深入，发现黏土矿物的转化是坯源岩排坯的主要动力。在开发过程屮，黏土矿物对储层的敏感性影响极大。黏土矿物总含量控制储集空间类型，黏土矿物与油气勘探关系密切，黏土矿物的总含量控制储集空间类型，高岭石异常高值带是工业

8、油层出现的重要标志。黏土矿物是地球表生环境下最常见的矿物，也是湖泊沉积物屮另一类重要的组成矿物。湖泊沉积物中黏土矿物的形成