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user: 2. 微量元素法 2.1. Sr/Ca、Mg/Ca法 介形类属小型双壳甲壳类，成年个体壳长一般为0.5~3 mm，其壳体由低镁方解石组成。在湖泊中，介形类一般生活在中性到碱性的水体中，在这类环境的沉积物中，壳体能很好的保存下来。介形类具蜕壳的习性，在其生命周期中一般蜕壳7~8次。介形类不同种类的生命周期差别很大，大多数属于季节性生长的种类，所以对环境变化非常敏感。介形类是古水化学的有效指示器。在介形类底层研究中，有相当多的成果集中在水体盐度和离子组成重建方面的研究。在内陆干旱–半干旱地区，湖泊盐度的上升往往是由于气候变干而引起的蒸发量增加的结果 [ 9 ] [ 10 ] 。因此介形类化石记录的盐度和离子浓度的变化可以指示水文信息 [ 11 ] ，进而反映湖区气候和有效湿度的变化。 现有研究表明介形类生长周期和环境因素有很大关系 [ 12 ] - [ 17 ] 。对湖泊沉积物碳酸盐中的微量元素如Mg、Sr等的研究有利于确定古湖泊的物理化学条件，其实验过程简单易行，是确定湖泊水体古盐度的上好指标。对湖泊沉积物的分析常采用此方法 [ 18 ] 。 早在20世纪60年代，国外古生物学家就已发现，海洋和内陆湖泊中含钙质的介形类生物，如腹足类、双壳类、珊瑚等的壳体中Mg 2+ 和Sr 2+ 的含量与水体的盐度有关，并利用地层中介形类化石的[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]和[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]判别海相和陆相 [ 19 ] 。20世纪80年代后期，随着元素测试技术及精度的提高，可精确地测定微体生物壳体化石的Mg 2+ 、Sr 2+ 含量。Chivas等人 [ 20 ] - [ 22 ] 率先通过野外采样及实验培养的方法，对多个属种介形类壳体及其宿生水体的微量元素进行研究，获得了介形类壳体Mg 2+ 、Sr 2+ 含量与其宿生水体中Mg 2+ 、Sr 2+ 含量的分配系数，并探讨了介形类壳体中微量元素与湖水盐度、温度的关系。研究表明，介形类壳体中的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]取决于宿生水体的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]；而[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]则取决于宿生水体[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]和水体温度 [ 23 ] 。其中，某一特定属种介形类壳体的Mg 2+ 、Sr 2+ 含量与其宿生水体中Mg 2+ 、Sr 2+ 含量的分配系数KD的表达式为： (1) t指温度(℃)；[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]为物质的量浓度比。 通常湖水的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]与盐度呈正相关关系 [ 24 ] ，其关系式为 (2) (2)式中S为湖水盐度；A，B为常数，可根据现代湖水Sr 2+ 、Ca 2+ 含量与盐度的测定获得。 将(1)和(2)式合并即可获得定量计算古盐度公式 (3) 因此通过分析湖泊沉积钻孔岩心中的介形类壳体的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]，可以定量恢复湖泊的古盐度。 2.2. 应用 张彭熹等 [ 25 ] 研究了青海湖湖底钻孔岩芯中介形虫壳体的地球化学，恢复了冰后期青海湖水体演化和温度变化的历史，建立了冰后期青海湖湖区的环境演化序列和古气候波动模式，并利用介形虫壳体的δ 18 O和Sr/Ca的变化，对全新世以来青海湖水体的古温度、古盐度和古水位的定量变化情况进行了有益的探讨和研究。曹建廷等 [ 26 ] 利用岱海湖泊岩芯介形类的丰度、Limnocythere cf. inopinata介壳体的Sr/Ca和Mg/Ca的摩尔比值并结合其它地球化学资料，重建了岱海小冰期以来气候环境演化的过程和特征。张恩楼等 [ 27 ] 利用胖真星介(Eucypris infiata)壳体的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]比值，结合湖水以及现生介形虫壳体的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]比值，定量重建了青海湖近900a来的古盐度序列。沈吉等 [ 28 ] 通过分析计算岱海现生Limnocythere cf. inopinata介壳Sr的分配系数K D (Sr)，建立湖水Sr 2+ /Ca 2+ 与盐度的转换方程，利用岱海沉积钻孔中同种介壳的Sr/Ca，对岱海5000年以来古盐度的定量变化情况进行了初步的探讨。F. Gasse等 [ 29 ] 通过分析封闭洼地湖泊钙质沉积物重建了阿尔及利亚西部边缘海槽全新世的古水文和古环境。Daniel R. Engstrom等 [ 30 ] 对美国Devils湖的沉积物中介形虫壳体的微量元素和观测记录做了对比发现，介形虫重建的古盐度和历史测量盐度有很好的一致性。Jonathan A. Holmes等 [ 31 ] [ 32 ] 利用介形虫壳体的Mg/Ca和Sr/Ca重建了印度北部克什米尔地区晚第四纪的古盐度和古温度。P. Anadón等 [ 33 ] 使用动物区系组合和两种介形虫壳体 (Candona sp. and Cyprideis torosa)重建了西班牙Baza盆地早更新世的古环境。 2.3. 局限性 2.3.1. 文石对锶的强烈吸附问题 前人研究发现，当湖泊中有文石结晶析出时，会吸收水体中的Mg和Sr等元素，造成生活在其中的介形虫壳体中相应元素与水体盐度不成线性关系，原因是微量元素在结晶文石和介形虫壳体中的分配并不成比例关系 [ 30 ] 。 在封闭型湖泊体系中，一般情况下如果随着碳酸盐矿物沉淀，Ca 2+ 在湖水中的含量总能保持一定的水平，则介壳的[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]和[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]都与盐度存在着正相关关系。可是在多数情况下并不是这样的，碳酸盐矿物的沉淀出现时总是会伴随着文石的出现；由于Sr 2+ 在文石中的分配系数较大(Sr 2+ 在文石中的分配系数大于1，而在方解石中的分配系数仅为0.13)，所以当文石开始析出时，Sr 2+ 的浓度会下降，从而导致介形虫壳体中Sr 2+ 含量降低。也就是说此时Sr 2+ 与盐度之间存在复杂的变化关系，使得[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]与盐度表现为明显的正相关关系，而[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]与盐度的正相关性较弱甚至变为负相关关系。由于Sr 2+ 在碳酸盐矿物中的复杂性，因此在一般情况下，介形虫壳体的[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]较[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]更容易推断盐度，也更加可靠 [ 34 ] 。 因此，在利用[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]反演湖水古盐度时，对湖泊沉积物中的碳酸盐进行分析是必不可少的。如果有文石存在，文石可能吸附湖水中的大部分Sr 2+ ，介形虫壳体能够吸附的Sr 2+ 很可能只有很少的一部分，此时再利用介形虫壳体的[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]反演湖水古盐度，就会存在方法学问题。如果有文石存在，选择恰当的处理方法：①如果文石含量很低的情况下，可以忽略文石的存在；②通过实验模拟，可以确定文石存在时对盐度重建的影响程度，并据此对所重建的盐度进行校正；③有文石存在的阶段，则可以考虑去除对古盐度的反演。这样可能导致反演的湖水古盐度出现空白；比如，青海湖在末次冰期中的70%以上的时间中都有文石存在，并且比例很高，最高时接近100%；④选择其它指标进行古盐度的重建，[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]或许是一个不错的选择；或者是与其它指标结合反演古盐度；或者是选择其它方法，如利用介形虫壳体体长特征重建古盐度。 2.3.2. 介形连续分布问题 利用介形虫壳体[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]反演古盐度，还受介形连续性影响。有的学者在研究介壳时就发现，有些地层里存在介壳的缺失。 2.3.3. 介形不同种属问题 不同时期介形虫壳体的种属不同，所以其分配系数也是不同的。必须解决校正问题，因此，在这种情况下，目前只能局限于对短时间范围内的湖水盐度进行定量重建。 介形虫壳体[Sr 2+ ]/[Ca 2+ ]和[Mg 2+ ]/[Ca 2+ ]受控于其形成时周围水体的Sr 2+ 和Mg 2+ 浓度、温度、盐度、离子组成及水动力状况等。在解决具体问题时往往无法排除其他因素的影响，难以取得单一解。