琼东南盆地中央峡谷早上新世沉积物稀土元素特征及物源分析

王永凤，王英民，李 冬 （中国石油大学 （北京）地球科学学院，北京102249）

徐 强 （中国海洋石油研究总院，北京100027）

琼东南盆地中央峡谷早上新世沉积物稀土元素特征及物源分析

王永凤，王英民，李 冬 （中国石油大学 （北京）地球科学学院，北京102249）

徐 强 （中国海洋石油研究总院，北京100027）

为确定琼东南盆地中央峡谷早上新世沉积物 （距今5.5Ma）物质来源，取中央峡谷沉积物样品进行稀土元素分析，经球粒陨石标准化后，在稀土元素含量分布模式中呈斜率负值的形式，轻稀土元素相对富集，具有较高的∑LREE/∑HREE值 （轻稀土元素总量与重稀土元素总量比值），平均为13.23，中等正Eu异常，δEuN（Eu异常）平均为3.29。经对比发现，其特征与红河沉积物最为相似，断定沉积物主要来自于红河物源，在琼东南盆地的流向为自西向东流；此外，δEuN值与∑LREE/∑HREE记录了母岩区的特征，而不受搬运、水动力、沉积、成岩及变质作用影响，是成功判别中央峡谷沉积物来源的关键。

琼东南盆地；中央峡谷；稀土元素；物源分析

琼东南盆地为南海西北部、北东向伸展的新生代盆地，西临莺歌海盆地。中央峡谷沿陆架斜坡前缘带平行于岸线发育，跨越莺歌海与琼东南盆地结合部，横穿琼东南盆地，主要发育于早上新世后，总长570km，宽3～8km，为琼东南盆地主要的深水重力流沉积之一［1］。已有一些学者对中央峡谷的成因、形态等方面进行了探讨［2，3］，但观点尚未统一。其中由于资料缺乏对物质来源及峡谷流向问题目前争议较大，主要体现为以下两点：其一是中央峡谷的流向问题，即中央峡谷是由西向东流还是由东向西流；其二是沉积物来自于海南岛还是红河。笔者认为中央峡谷物质来源问题是解决峡谷成因、流向等一系列问题的关键。目前在琼东南盆地中央峡谷仅有Y3井钻遇早上新世沉积物，为解决中央峡谷物源问题提供了重要的资料。鉴于稀土元素在物源分析中应用效果较好［4～12］，故选取Y3井早上新世时期中央峡谷沉积物样品进行了稀土元素分析，并与潜在物源区沉积物稀土元素特征进行对比来确定其沉积物的归属问题，并对研究结果进行了讨论。

1 材料和方法

Y3井位于琼东南盆地西部，该井钻遇中央峡谷早上新世两期砂体沉积，是研究中央峡谷沉积物来源的关键井。为研究该砂体物质来源，明确中央峡谷流向问题，对Y3井砂体取得3个样品，进行稀土元素分析测试；另外收集了红河物源沉积物 （Y1井）和海南岛物源沉积物 （Y2井）的稀土元素测试数据用于对比分析，Y1井、Y2井和Y3井位置见图1，Y1井、Y2井和Y3井稀土元素数据见表1，其中Y1井与Y2井为收集数据。

图1 稀土元素分析样品取样点分布图

首先对所收集和测试的稀土元素数据进行球粒陨石标准化，分析其稀土元素配分模式和元素组成的特点，再与红河物源沉积物 （Y1井）、海南岛物源沉积物 （Y2井）的稀土元素特征进行对比，确定中央峡谷早上新世沉积物的物质来源，进而明确中央峡谷流向问题，最后对研究结果进行了讨论。

表1 样品稀土元素数含量数据表

2 结果与讨论

2.1 Y3井样品稀土元素特征

从表2可知早上新世中央峡谷沉积物（Y3井）总稀土元素含量∑REE较高，平均在125.92μg/g。在中央峡谷沉积物稀土元素（REE）的球粒陨石标准化配分模式 （图2）中，3条曲线均呈斜率负值的形式，呈右倾型，在元素Eu处出现上 “凸”，可以判定中央峡谷早上新世沉积物中轻稀土元素（LREE）相对富集。轻稀土元素与重稀土元素 （HREE）分馏明显，其中，∑LREE/∑HREE值平均为13.23，（La/Lu）N、（La/Yb）N、 （Ce/Yb）N值高，分别为 22.7、18.93和15.06（表2）；同时还具有明显的中等正Eu异常特征，δEuN（Eu异常）值平均为3.29。

图2 中央峡谷沉积物REE的球粒陨石标准化配分模式

2.2 物源分析

沉积物中稀土元素 （REE）组成及分布模式主要取决于源岩组成，而受风化剥蚀、搬运、水动力、沉积、成岩及变质作用影响小，在河流和地表水的剥蚀和搬运作用过程中的变化不明显。其含量、配分模式和一些重要的稀土元素参数对探讨沉积物的形成条件、物源区性质和气候环境具有重要意义，故REE常被作为沉积物的物源示踪工具，并且应用效果较好［4～12］。

在岩土强烈风化过程中，HREE络合作用强于LREE，因而更容易在溶液中形成重碳酸盐和有机络合物，优先被溶解迁移；而LREE则优先被细颗粒 （主要是粘土）表面吸附，使轻、重稀土发生分异，轻稀土相对富集，重稀土亏损。因此，随着风化程度的加强，∑LREE/∑HREE、 （La/Yb）N、 （Ce/Yb）N等参数的比值会增加，表明轻、重稀土元素分馏程度越明显。红河物源沉积物主要是由红河水系携带的大量因青藏高原隆升所遭受剥蚀的产物，由于青藏高原的隆升造成气候发生剧烈变化，风化程度高，轻、重稀土元素之间分异明显，∑LREE/∑HREE、（La/Lu）N、（La/Yb）N、（Ce/Yb）N、和 （La/Sm）N等值较高；相对红河沉积物而言，海南隆起风化程度相对较低，上述特征值相对较低。而早上新世的中央峡谷沉积物中∑LREE/∑HREE、（La/Lu）N、（La/Yb）N、（Ce/Yb）N、和 （La/Sm）N等值较高 （表2），表明其沉积物源区的风化程度较高，这与红河物源沉积物较为相似。

表2 稀土元素参数计算结果

此外，δEuN值是稀土元素地球化学中的一个重要参数，δEuN＞1表示Eu正异常，δEuN＜1表示Eu负异常，在稀土元素配分模式中Eu处分别表现为“上凸”和 “下凹”，δEuN常可作为划分同一大类岩石中的亚类和讨论成岩成矿条件的重要依据。Eu是一个变价元素，一般情况下以Eu3＋存在，但是当环境温度较高 （大于200℃），低氧化还原电位 （还原条件）时，部分Eu3＋可还原成Eu2＋，出现了Eu异常。而在表生沉积环境下，沉积物在迁移和沉积过程中Eu异常的变化很小，沉积区沉积物的Eu异常主要继承了源区的特征，使得源区物源和气候信息不受损失。Eu元素正异常，表明其沉积物来源中基性岩/深部物质占有重要地位；而Eu元素负异常，则表明其沉积物来源中酸性岩成分占有重要地位［13］。根据Y1井数据，红河物源沉积物δEuN值为1.11，在稀土元素球粒陨石标准化配分模式 （图3）中Eu元素处表现为 “凸”形，为Eu正异常，表明母岩应以中基性岩/深部物质为主；海南岛物源沉积物 （Y2井）的δEuN值为0.65，在稀土元素球粒陨石标准化配分模式中在Eu元素处呈现低谷，为Eu负异常，表明母岩应以中酸性岩成分为主，这与海南隆起酸性岩广布相一致。早上新世中央峡谷沉积物的δEuN值为3.29（表2），为中等Eu正异常，母岩区应以中基性岩、深部物质为主，这与红河物源沉积物相一致。综合上述分析可以断定早上新世中央峡谷沉积物主要来自于红河物源，早上新世中央峡谷在琼东南盆地的流向为自西向东流；此外，δEuN值与∑LREE/∑HREE值记录了母岩区的特征，而不受搬运、水动力、沉积、成岩及变质作用影响，是成功判别早上新世中央峡谷沉积物来源归属的关键。

图3 REE球粒陨石标准化配分模式对比

3 结 论

1）对取自琼东南盆地Y3井的早上新世中央峡谷沉积物样品进行稀土元素测定，球粒陨石标准化的稀土元素配分模式中呈斜率负值的形式，LREE相对富集，为中等Eu正异常，具有较高的∑LREE/∑HREE值。

2）早上新世中央峡谷沉积物存在两个潜在物源，即海南岛物源和红河物源。通过对比分析后，认定早上新世中央峡谷沉积物的稀土元素特征与红河沉积物最为相似，断定琼东南盆地早上新世中央峡谷沉积物主要来自于红河，在琼东南盆地的流向为自西向东流。

3）沉积物中稀土元素组成及分布模式主要取决于源岩组成，δEuN值与∑LREE/∑HREE值记录了母岩区的特征，而不受搬运、水动力、沉积、成岩及变质作用影响，是成功判别早上新世中央峡谷沉积物来源归属的关键。

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Features and Source Analysis on Early Pliocene Sedimentary Rare Earth Element（REE）in Central Canyon of Qiongdongnan Basin

WANG Yong－feng，WANG Ying－min，LI Dong，XU Qiang（First Author's Address：Faculty of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing102249，China）

The REE analysis was an important method of provenance analysis.In order to determine the provenance of the sediments of the 5.5Ma central canyon in Qiongdongnan Basin，the analysis of REE was carried out.After the pelletal cosmolites were normalized，the REE distribution pattern was a negative slope with relative REE enrichment，there were medium normal－abnormity of Eu（avg.3.29）and high∑LREE/∑HREE value（avg.13.23）.Though the analysis and comparison，it is found out that the REE characteristics of is the most similar with that of Red River.The flow direction of the central canyon is from west to east in the Qiongdongnan Basin.In addition，δEuNand∑LREE/∑HREE values have the characteristics of their parent rocks，it is not influenced by the processes of transportation，hydrodynamics，deposition，diagenesis and metamorphism，so they are the key parameters for successful judging the provenance of the area.

Qiongdongnan Basin；central canyon；REE；provenance

TE121.3

A

1000－9752（2011）06－0050－03

2011－11－22

国家 “973”规划项目 （2009CB219407）；国家自然科学基金项目 （40572067）。

王永凤 （1983－），女，2006年大学毕业，博士生，现主要从事沉积学、层序地层学、地震沉积学等方面的研究工作。

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