【摘 要】
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陕西靖边位于陕北黄土高原和毛乌素沙地南缘交界处,靖边东南方向22公里处分布有波浪谷丹霞地貌区,处于正—负地貌过渡段,交错层理发育,序列完整、纹理明显。近年来,专家学者对于陕北丹霞的研究主要在旅游资源开发、地貌特征、景观学分析等方面,而关于靖边丹霞红色砂岩理化性质及沉积环境特征、古气候意义等方面缺乏系统性的研究,红色砂岩中蕴含了大量古气候与环境信息,对其理化性质进行分析,有助于进一步了解靖边红色砂岩
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陕西靖边位于陕北黄土高原和毛乌素沙地南缘交界处,靖边东南方向22公里处分布有波浪谷丹霞地貌区,处于正—负地貌过渡段,交错层理发育,序列完整、纹理明显。近年来,专家学者对于陕北丹霞的研究主要在旅游资源开发、地貌特征、景观学分析等方面,而关于靖边丹霞红色砂岩理化性质及沉积环境特征、古气候意义等方面缺乏系统性的研究,红色砂岩中蕴含了大量古气候与环境信息,对其理化性质进行分析,有助于进一步了解靖边红色砂岩的沉积成因及气候演化规律,为保护丹霞地貌提供科学依据。本文以靖边县丹霞地貌区内的红色砂岩为主要研究对象,选择了具有代表性的3种沉积类型的8个剖面进行分析,第1种是厚层砂岩与薄层砂岩互层的剖面,第2种是全部由薄层砂岩互层的剖面,第3种是厚层砂岩互层的剖面。在8个剖面中采集了 241个样品进行实验分析。通过对红色砂岩物质进行粒度、磁化率、元素、CaCO3测定以及X-射线衍射分析,得到红色砂岩沉积时期的气候变化、沉积成因、搬运动力及水体深度等信息,主要结论如下:（1）剖面粒度与磁化率指标测定结果显示,该区域红层砂岩非风成沙漠相沉积。各剖面中的红色砂岩粒度成分以中砂和粗砂为主,黏粒含量极少,粒径较粗,与风成沙漠相沉积物不符。薄层与薄层互层剖面粒径偏小,厚层与厚层互层剖面粒径偏大,厚层与薄层互层剖面中的厚层粒径大、薄层粒径较小;粒度频率分布曲线多以单峰为主,呈尖顶峰态且多为极正偏。磁化率与粒度有良好的对应关系,低频磁化率高值对应细粒,低值对应粗粒。低频磁化率的平均值变化范围为（5.15～17.44）×10-8m3·kg-1,频率磁化率的平均值变化范围为3.66%～10.39%,χlf最大值与χfd最小值位于LZ2剖面,χlf最小值与χfd最大值位于LZ7a剖面。（2）剖面颜色多呈紫红色、红色,结合元素、矿物、CaCO3等测定结果揭示全剖面整体上表现为暖干环境。厚层与厚层互层剖面中,CaO、Mn、Sr的含量较高,Fe2O3、SiO2的含量较低,薄层与薄层互层剖面中,Fe2O3、Al2O3、Na2O、V的含量较高,CaO含量少,厚层与薄层互层剖面中,各元素在厚层与薄层之间的含量差异显著,一般表现为薄层中的Al2O3、CaO、V、Ni、Zn元素含量高于厚层;砂岩中的碎屑矿物以石英和长石为主,石英与方解石在厚层与厚层互层剖面中的含量较高,薄层与薄层互层剖面中的方解石含量少,厚层与薄层互层剖面中,LZ4剖面中薄层石英含量高,LZ7a和LZ7b两剖面中薄层的斜长石和方解石含量高。气候指数（长石与石英之比,即F/Q）反映厚层与薄层互层剖面中的厚层形成时期气候偏干。CaCO3与粒度对应关系较好,厚层与厚层互层剖面中的CaCO3含量相对较高、薄层与薄层互层剖面中的CaCO3含量相对较低。Na/K 比值变化在0.55～0.73之间,化学蚀变指数（CIA）在各剖面中的平均值为48.57%～51.02%,表现为沉积之前受到的风化作用弱。（3）交错层理、水平层理等显示研究区砂岩具有河湖相沉积物的层理特征。砂岩的平均粒径在1.04Φ～2.05Φ之间,明显比风成沉积物粒径大,分选性比风成沉积物差。砂岩中含钙量较高,碳酸钙平均含量在1.92%～7.03%之间,与沙漠相风成沉积物的特点不符。Sr/Ba 比值较小,反映沉积环境盐度较低。结合萨胡公式和元素比判别,该区沉积环境非风成沉积,而是淡水湖相沉积。（4）研究区域内剖面形成时期的气候变化具有波动性,按照剖面深度从下至上总体上可分为三个阶段:暖干—湿润—暖干。厚层与厚层互层剖面形成时期,降水相对少,气候相对偏干;薄层与薄层互层剖面形成时期,降水较多,气候湿热;厚层与薄层互层剖面形成时期,气候变化波动大,其中厚层形成时期气候相对偏干,薄层形成时期气候相对湿热。（5）通过砂岩的理化性质在全剖面上的变化规律揭示沉积时期水动力、水位波动变化。对应气候的阶段变化,水动力表现为“总体弱—总体强—总体弱”的变化规律,水深表现为“浅—深—浅”的变化规律。厚层与厚层互层的较粗粒沉积剖面形成时期,湖水萎缩,湖水水位下降,总体水动力弱,湖水波动变化较小;薄层与薄层互层的较细粒沉积剖面形成时期,湖水扩张,湖水水位上升,总体水动力强,湖水波动变化较大;厚层与薄层互层的剖面形成时期,湖水水位频繁上升与下降,湖水相对稳定时期形成厚层较粗粒,相对不稳定时期形成薄层较细粒。
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