由于锶在海水中的滞留时间很长(约10⁶a)，而海水的混合时间约为10³a，只有锶在海水中滞留时间的千分之一，因此，在地质年代单位为百万年的时间尺度上，海水中的锶是经过充分混合呈均一性的^[1]，那么任一时代全球范围内海水中锶同位素比值与经纬、海洋盆地或水深无关^[2]，而是随着时间而变化的，即在地质历史中海水的锶同位素比值是时间的函数，这种学术思想最早源于瑞典地质学家Wickman^[3]。但由于存在锶同位素组成分析方法与测定精度、全球数据积累程度以及对海相碳酸盐矿物成岩蚀变的认识等问题尚未解决，从而限制了海相碳酸盐锶同位素的发展^{[4, 5]}，直到1982年Burke等^[6]的研究成果才奠定了锶同位素方法在沉积地质学中的应用基础，形成了“锶同位素地层学”这门新的学科分支^{[7, 8, 9]}。

羌塘盆地是一个北界为可可西里—金沙江缝合带，南界为班公湖—怒江缝合带，东、西以中生界盆地边缘相地层尖灭为界的中生代沉积盆地，是青藏高原内部海相地层保存最为完整的含油气盆地^[10]。特别是侏罗系发育齐全，分布广泛，以海相沉积为主兼有海陆过渡与陆相沉积，也是我国研究海相侏罗系最为理想的场所，这为我们研究上侏罗—下白垩统锶同位素组成与演化提供了得天独厚的条件。晚侏罗—早白垩世期间是班公湖—怒江洋盆最终消亡，羌塘海相盆地逐步萎缩向陆相盆地或剥蚀区转变的一个过渡时期，区内发生了大规模的海退^[11]，与侏罗纪中、晚期相比，盆地内同期沉积地层的岩相变化较大，古生物依据相对较少且对一些重要化石分子的时代认识有差异，地层的划分和对比非常困难^[12]。

随着地质历史中海相地层锶同位素数据的不断积累完善，目前国际上已公布的锶同位素组成数据及其演化曲线几乎涵盖了整个显生宙时期所有时代的沉积地层。其中，最具代表性的是Veizer等^[13]公布的显生宙海水锶同位素演化曲线和McArthur等^[14]公布的509 Ma以来采用LOWESS按最佳拟合获得的海水锶同位素演化曲线。国际上在已公布的各地质历史时期海水锶同位素数据中，侏罗—白垩系的研究是最为成熟，数据积累最多的时期之一^{[15, 16, 17]}。然而，在国内有关侏罗—白垩纪时期海水锶同位素组成的研究程度远远落后于国外水平，青藏高原作为中国侏罗—白垩纪时期海相沉积地层分布最为广泛的区域，仅有尹观等^[18]、谢渊等^[19]、黄思静等^[20]与石和等^[21]学者进行了锶同位素的相关研究。并且前人的研究大多都集中于藏南地区，对藏北羌塘盆地侏罗—白垩纪海相碳酸盐岩锶同位素的研究基本上是空白。为此，我们在梳理研究地层古生物资料的前提上，在评价了样品成岩蚀变性及对海水信息保存程度的基础上，测试了羌塘盆地半岛湖地区上侏罗—下白垩统锶同位素组成，并建立了相应的演化曲线以供于全球对比研究。 1 剖面位置、地层古生物概述

研究样品采自西藏北羌塘盆地坳陷中西部半岛湖地区长虹河剖面，剖面位于西藏那曲地区双湖县以北长虹河中游(图 1a)，起点坐标34°05′48.7″ N，88°18′52.2″ E，终点坐标34°05′56.1″ N，88°19′36.4″ E。该剖面的上侏罗—下白垩统索瓦组地层主要以海相碳酸盐岩为主(图 1b)，剖面底部与下伏侏罗系夏里组砂岩呈整合接触，顶部被第四系覆盖，未见顶，地表露头较好，化石较为丰富，有利于开展地层学和沉积学等方面的研究。

图 1 研究区位置图(a)和地质简图(b) 1.剖面位置；2.地层界线；3.河流；4.夏里组；5.索瓦组；6.白龙冰河组；7.康托组；8.唢呐湖组Fig. 1 Location and geologic sketch map of the study area

图选项

羌塘盆地晚侏罗—早白垩世地层包括扎窝茸组、雪山组、白龙冰河组和索瓦组，目前对它们的划分、对比和相互间的叠置关系尚存在一些争议，谭富文等^[12]通过对侏罗纪末期—白垩纪初期各地层组的空间展布、沉积特征以及所反映出的沉积相带展布、古地理面貌等特征研究，认为扎窝茸组、雪山组、白龙冰河组和索瓦组是同时异相的产物，盆内最高海相层位应该跨入早白垩世。原索瓦组由青海省区调大队(1987)创名，该组相当于原雁石坪群的上灰岩段，标准剖面位于羌塘盆地东部的雀莫错，在以往的文献中都将其对比为晚侏罗世^{[22, 23, 24]}，但近年来陆续发现的古生物化石证据表明索瓦组时代可能跨入早白垩世。如：伊海生等^[25]通过对北羌塘菊石的研究初步建立了5个菊石组合，并在那底岗日雪山之北的方湖地区上灰岩段索瓦组顶部20余米厚的青灰色泥晶灰岩中，采获了早白垩世圆笠虫(Orbitolina)，在昌玛错两侧见有白垩纪似异卷虫(Heterohelix)，因此认为羌塘地区特别是中西部地区最高海相层位可能延伸到早白垩世；孙伟等^[26]通过对半岛湖地区索瓦组层状礁中珊瑚的研究发现含有下白垩统的化石分子:^★日喀则宽星珊瑚(Latusastraea xigazeensis Liao et Xia)、^★普雷弗星珊瑚(未定种)(Preverastraea sp.)和亚洲海绵状水螅申扎亚种(Spongiomorpha asiatica xainzaensis Deng)。此外，前人对盆地内多条索瓦组剖面岩层中孢粉化石进行了研究，均发现含有早白垩世北冈瓦纳大陆和特提斯海洋周边地区的孢粉组合特征分子^{[27, 28, 29]}。

1996年成都地质矿产研究所^① 在本次研究的剖面中采集到大量菊石化石：Viratosphinctes sp.(束肋旋菊石)，Paraboliceras sp.(复肋菊石)，Blanfordiceras cricki(克利氏布兰弗菊石)，Haplophyyoceras aculeatum(尖简叶菊石)；在独星湖剖面上采集到Aulacosphinctes sp.(沟旋菊石)和Kossmatia sp.(考斯马菊石)。此外，金星湖地区索瓦组顶部发现有Berriasella sp.(贝里阿斯菊石)^[25]。贝里阿斯菊石—布兰弗菊石组合是具有早白垩世贝里阿斯期色彩的分子，束肋旋菊石—复肋菊石—尖简叶菊石—沟旋菊石—考斯马菊石组合时代公认为牛津—提塘期，但均可上延到贝里阿斯期。我们认为虽然索瓦组是研究区含化石最为丰富的层位，但由于对确定时代、层位意义最大的菊石类化石产出层位未做认真清理，菊石标本保存一般，均未见到缝合线，鉴定结果的准确性会受到一定影响，因此对该组时代归属尚存在一些争议。为此，我们试图通过锶同位素地层学方法，建立索瓦组锶同位素演化曲线并进行全球对比，从而对索瓦组的时代提出新认识。
①中石油青藏项目经理部. 羌塘盆地区域石油地质调查报告(工程代号QT96YD-02). 成都地质矿产研究所，1996 2 测试方法、分析结果及样品对海水信息的保存性 2.1 测试方法和分析结果

研究区长虹河剖面索瓦组以碳酸盐岩建造沉积为主，主要岩性为泥晶灰岩、生屑灰岩、鲕粒灰岩、砂屑灰岩、泥灰岩(图 2,3)。样品的选择按照锶同位素地层学原理，选择尽可能代表原始海水锶同位素组成的样品，主要为较纯的泥晶灰岩部分和由低镁方解石构成的腕足化石壳体部分。所有用于分析的样品都进行了薄片鉴定和阴极发光检测，大多数样品都不具有或只具弱的阴极发光性。为了最大程度上避免方解石胶结物和方解石脉对样品锶同位素值的影响，本文借助双目镜对用于锶同位素分析的样品进行了细致的挑选，然后利用小型牙钻机和玛瑙研钵将样品粉碎至200目，进行元素分析和锶同位素分析。

图 2 长虹河剖面索瓦组岩性柱状图及采样位置Fig. 2 Lithology column and sampling location in the Suowa Formation of Changhonghe section

图选项

Ca、Si、Mn和Sr等元素分析在国土资源部西南矿产资源监督检测中心用X荧光光谱法测试，所用 仪器为PANalytical生产的AXIOS荧光光谱仪，相对误差小于0.5%。

锶同位素测试由核工业北京地质研究院完成，用0.5 mol/L的盐酸溶液溶解200目的样品，离心分离，清液加入阳离子交换柱。用2.5 mol/L的盐酸溶液淋洗锶，蒸干，质谱分析。同位素分析采用ISOPROBE-T热电离质谱计，单带，M+，可调多法拉第接收器接收。质量分馏用⁸⁶Sr/⁸⁸Sr=0.119 4校正，标准测量结果：NBS987为0.710 250±7，实验室流程本底：2× 10^-10 g，误差以2σ(±)表示。

长虹河剖面全部23个样品的锶同位素分析结果见表 1，同时表中给出了这些样品相应的常微量元素含量，以供我们后面对使用这些锶同位素数据时评估其对海水信息的保存性。

在研究锶同位素地层学时应充分考虑其原始组分的抗成岩蚀变能力，对碳酸盐样品而言，其原始组分为低镁方解石的各种组分是进行锶同位素地层学研究的良好材料^[30]，首先应进行对海相碳酸盐成岩蚀变性的检测及样品对海水信息保存性的判别。海相碳酸盐矿物的 Mn、Sr含量或Mn/Sr比值和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与Si、Mn、Sr等元素含量的相关性图已成为人们用以判断样品成岩蚀变强度，评估其对海水信息代表程度的有效方法^{[13, 31, 32, 33]}。本文中，我们主要以Dreey等^[34]建议的Sr＞200×10^-6，Korte等^[35]建议的Mn＜250×10^-6和Kaufman等^{[36, 37]}建议的Mn/Sr＜2作为基本评估标准，同时结合⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与Si、Mn、Sr等元素含量的相关性分析，试图通过元素分析和锶同位素与元素含量相关性分析来综合评估样品是否遭受成岩蚀变及其对海水信息的保存性，为进一步开展锶同位素比值全球对比等方面的研究提供参考。

由表 1可知，长虹河剖面索瓦组23个海相碳酸盐样品的Sr含量全部都大于Dreey等^[34]建议的研究锶同位素地层学中好样品Sr含量为200×10^-6的下限值，平均值为385×10^-6，近半数样品的Sr含量还大于Korte等^[35]建议的研究锶同位素地层学中好样品Sr含量为400×10^-6的下限值。有6个样品的Mn含量大于Korte等^[35]建议的锶同位素地层学研究中好样品的 Mn 含量上限值(250×10^-6)，同时这6个样品的Mn/Sr值和Fe含量都显著高于其它样品，说明其在沉积期后受到大气淡水的影响发生了较强的成岩蚀变，从而对海水的信息代表性较差，属于应该剔除的样品。此外，在锶同位素曲线上有一个明显的离散点，其锶同位素比值为0.707 993，远大于有效样品的锶同位素平均值(0.707 350)，我们认为该样品的 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值不可靠，属于应该剔除的样品。综上所述，长虹河剖面晚侏罗—早白垩世索瓦组海相碳酸盐具有较高的Sr含量和较低的Mn/Sr值，大多数样品只遭受了较小的成岩蚀变，其对海水信息的保存性较好。

图 3 长虹河剖面索瓦组常见的碳酸盐岩岩石类型 a.泥晶灰岩，偶见生物碎片和陆源石英颗粒，chs9-1，单偏光；b.生屑灰岩，基质为泥晶方解石，生屑主要为腕足类、棘皮类、有孔虫、介形虫等，含少量晶间孔，chs4-1，单偏光；c.鲕粒灰岩，鲕粒以圆形为主，直径0.04~0.06 mm，鲕粒间充填亮晶方解石胶结物，发育晚期方解石脉切穿鲕粒，chs11-1，单偏光；d.砂屑灰岩，岩石具粒屑结构，粒屑成分主要为砂屑，基质为泥晶方解石，chs15-1，单偏光。Fig. 3 Various types of the Suowa Formation carbonate rocks in Changhonghe section

图选项

由于地层中的陆源碎屑矿物铝硅酸盐放射性成因锶的影响会导致样品锶同位素值的增加，长虹河剖面索瓦组地层碳酸盐中含有陆源碎屑矿物，样品的溶解过程中可能会导致铝硅酸盐溶解，从而造成放射性成因锶的引入，因而我们需要对样品溶解过程中放射性成因锶的影响程度作出必要的评估，样品中SiO₂含量与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值的关系是评价溶解过程合理性的主要方法^[33]。分析结果表明，样品的SiO₂含量与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值之间没有显示出正相关性(图 4a)，说明铝硅酸盐放射性成因的锶对样品的锶同位素组成没有造成实质性的影响，锶同位素组成的来源与地层中含硅的陆源碎屑矿物无关。因此，我们认为陆源碎屑中的壳源放射性成因锶并没有被溶出，实验溶解方法是较为合理的。同时，根据⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与Mn、Sr含量及其Mn/Sr值分别作相关图可知，Sr含量与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值之间没有显示出负相关性(图 4c)，而Mn含量和Mn/Sr值与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值之间也没有显示出正相关性(图 4b,d)。此外，通过Mn含量和SiO₂、Al₂O₃含量的相关性图(图 4e,f)可知，Mn含量和SiO₂、Al₂O₃含量之间并不存在明显的正相关性，因而，锰元素主要来源于碳酸盐矿物，而并非来源于铝(硅)酸盐矿物。

图 4 样品87Sr/86Sr值与SiO2含量(a)，Mn含量(b)，Sr含量(c)，Mn/Sr值(d)以及Mn含量与SiO2含量(e)，Al2O3含量(f)之间的关系图Fig. 4 Plots of Sr isotopic ratio versus SiO2 concentration(a),Mn concentration(b),Sr concentration(c),Mn/Sr ratio(d) and Mn concentration versus SiO2 concentration(e),Al2O3 concentration(f) for the samples

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由低镁方解石构成的腕足壳体是研究锶同位素地层学极好的材料之一，其对原始海水锶同位素值有很好的代表性，可用于锶同位素地层年龄的标定^[14]。本文测试了两个腕足化石外壳层的元素含量和锶同位素值(表 1)，均具有很高的Sr含量，很低的Mn含量和Mn/Sr值，且两个样品的锶同位素比值极为接近，分别为0.707 340和0.707 337。因此我们认为腕足化石并未受到成岩蚀变的改造，用其进行锶同位素地层年龄的标定是可靠的。为了保证年龄标定的准确性，我们选择Jones等^[15]综合了全球大量样品所作的侏罗—白垩系锶同位素演化曲线作为底图，并考虑了两个锶同位素值0.707 340和0.707 337的误差分别为0.000 008和0.000 011，其锶同位素值范围应为0.707 326~0.707 348，因此，在图 5(c)中黑框所标定的年龄范围为137.5~148 Ma。

图 5 长虹河剖面索瓦组海相碳酸盐锶同位素组成演化曲线及与全球不同地区同时代的演化曲线对比图 a.据Veizer等[13]公布的晚侏罗—早白垩世全球锶同位素数据(本文引用了158个数据，地质年龄按Harland等[38]公布的地质年代表)，全球海平面变化曲线引自Hao等[39]；b.羌塘盆地半岛湖地区长虹河剖面，(1)~(4)为本文划分的锶同位素曲线演化阶段；c.据Jones等[15]综合的全球侏罗—白垩系锶同位素演化曲线Fig. 5 Evolution curve of 87Sr/86Sr in the Suowa Formation marine carbonate of Changhonghe section and correlation to other,s in different areas of the globe at the same time

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我们通过腕足化石外壳层锶同位素值年龄的标定，获得了地层腕足化石的年龄范围为137.5~148 Ma，在此年龄段的基础上，选取了1999年Veizer通过互联网公布的全球锶同位素值中的158个数据并绘制成演化曲线，以供与本次研究获得的锶同位素曲线进行对比(图 5a,b)。按照锶同位素组成等值对比的原则，从整体上看，在短期的锶同位素演化上，长虹河剖面晚侏罗—早白垩世索瓦组样品的锶同位素组成及其演化曲线与目前国际上已公布的同时代锶同位素演化曲线有着较好的可对比性(图 5)。主要体现在其锶同位素演化曲线整体上先呈现短暂的上升阶段，然后趋向于总体下降，最后呈现出两个阶段的总体上升，据此，我们把演化曲线划分为四个阶段进行对比(图 5b)。

(1) 短暂上升阶段。在这个阶段中，锶同位素值从最初的0.707 405到最后的0.707 485，呈短暂上升的趋势。该阶段的演化曲线与Jones^[15]提供的曲线较为一致，最高点0.707 485也与Jones的数据相吻合(图 5c)；但与Veizer等^[13]公布的锶同位素演化曲线稍有差异，这可能是因为Veizer提供的演化曲线在晚侏罗—早白垩界限处缺失数据点。综上所述，该阶段对应的地层年龄大致为145.0~147.0 Ma，属于晚侏罗世提塘阶末期。

侏罗系全球海平面总体上是呈上升的趋势，Hao^[39]的全球海平面变化曲线显示从基末利阶开始大幅度上升，到提塘阶早期达到侏罗系最高水位后迅速下降，整个提塘晚期出现全球海平面短暂的下降。因而全球海平面的短暂下降和对应的古陆面积增加，侵蚀作用加剧带来的放射性成因锶通量的增加都是造成提塘晚期⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值呈现短暂升高的原因。

(2) 总体下降阶段。该阶段锶同位素值从开始时的0.707 485到结束时的0.707 154，除在0.707 424这个点稍有上升外，整体上呈现持续下降的趋势，其演化曲线与Veizer等^[13]和Jones等^[15]公布的贝利阿斯期锶同位素演化曲线较为一致。该阶段对应的地层年龄大致为140.7~145.0 Ma，属于早白垩世贝利阿斯阶。

在经历侏罗纪末期极其短暂的海平面下降之后，白垩纪开始又迅速恢复海侵，印度北缘仍然处于较为强烈的拉张状态^[40]。早白垩世海水锶同位素的变化在很大程度上受泛大陆的解体控制，在白垩纪最早期(约145 Ma)，冈瓦纳大陆处于还没有或刚刚开始解体的阶段。长期以来，白垩世被认为是地史中温暖无冰期的气候，且在空间上也是均一性。近年来在早白垩世高纬度盆地冰筏沉积的发现，至少说明白垩纪具有季节性海洋低温和少量的冰盖，存在季节性寒冷气候，尤其在贝利阿斯—凡兰吟期存在冰室条件或较冷气候^{[41, 42, 43]}。早白垩世干旱寒冷的气候对于大陆壳的物理和化学风化速度有着明显的影响，使得古陆侵蚀作用和风化速率都迅速减弱，这时的壳源放射性成因锶的进入大量减少。同时，海平面的上升带来古陆面积的减少也导致壳源放射性成因锶的减少。因此，阿里贝斯期海平面的上升、古陆面积的减少和干旱寒冷的气候是导致锶同位素值下降的主要控制因素。

(3) 波动上升阶段。该阶段锶同位素值从开始时的0.707 154到结束时的0.707 273，最高点为0.707 381。由于剖面此段地层出露较差、岩性上陆源碎屑含量较高等原因，导致此段所获取的有效锶同位素值数据较少，因此对该阶段的演化曲线用虚线表示(图 5b)。从整体上来看，此阶段呈波动上升的趋势，其演化曲线与Veizer等^[13]公布的凡兰吟期锶同位素演化曲线较为一致，对应的地层年龄大致为135.0~140.7 Ma，属于早白垩世凡兰吟阶。

早白垩世凡兰吟阶全球海平面呈现降—升的波动趋势，而对应的锶同位素值演化曲线呈现升—降的波动趋势，因此，该阶段锶同位素演化曲线与全球海平面升降曲线有着很好的反相关关系，我们认为海平面的变化和对应的古陆面积的变化是控制该阶段锶同位素变化的主要因素。

(4) 总体上升阶段。该阶段锶同位素值从最初的0.707 273到最后的0.707 412，整体上呈现单调上升的演化趋势，其演化曲线与Veizer^[13]和Jones^[15]公布的欧特里夫期锶同位素演化曲线均较为一致。该阶段对应的地层年龄大致为131.8~135. 0 Ma，属于早白垩世欧特里夫阶。

全球海平面在经历了凡兰吟期的降升波动后，在欧特里夫期呈现小幅度的单调下降趋势，其对应的古陆面积增加，同时，该时期总体表现为冷暖交替的潮湿气候，造成古陆侵蚀作用和风化速率加剧，壳源放射性成因锶的进入大量增加。因此，早白垩世欧特里夫期海平面的小幅度单调下降、古陆面积的增加和冷暖交替的潮湿气候是导致锶同位素值上升的主要控制因素。

需要注意的是，由于锶同位素分析样品密度较小，同时，国际上锶同位素值数据库在晚侏罗世提塘末期至早白垩世欧特里夫期这个阶段数据量总体偏少，此外某些样品可能在某种程度上受到了成岩蚀变的影响，因而，西藏羌塘盆地半岛湖地区索瓦组锶同位素组成与演化的深入研究仍有待做进一步的工作。 4 结论

(1) 对西藏羌塘盆地半岛湖地区长虹河剖面索瓦组23个海相碳酸盐样品进行了Si、Mn、Sr等元素和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值测定，通过所测定的地球化学数据对样品进行了成岩蚀变评估，除7个样品锶同位素组成对海水的代表性相对较差以外，其余样品的锶同位素组成对海水信息都具有较好的代表性。

(2) 长虹河剖面索瓦组锶同位素组成演化曲线整体上先呈现短暂的上升阶段，然后趋向于总体下降，最后呈现出两个阶段的总体上升，其演化曲线与目前国际上已经公布的同时代锶同位素演化曲线有着较好的可对比性。晚侏罗—早白垩世时期全球海平面的变化和对应的古陆面积变化以及侵蚀作用的强弱是控制锶同位素演化曲线的主要因素，其次，早白垩世冷暖气候的交替和干旱—潮湿气候的不断转变也对锶同位素组成有一定的影响。

(3) 综合前人对研究区索瓦组古生物地层资料的梳理，并通过对索瓦组海相碳酸盐锶同位素的研究，认为索瓦组的顶部可能延伸到早白垩世欧特里夫期，近而说明羌塘盆地在早白垩世欧特里夫期还存在大规模的海相地层，羌塘盆地结束中生代海相盆地的演化时间应该在早白垩世欧特里夫阶之后。