系舟山南段张夏组鲕粒灰岩特征★

毛永栋 邢庆强 张 诚 侯冬红 孙 华

(山西省地质调查院，山西 太原 030006)



系舟山南段张夏组鲕粒灰岩特征★

毛永栋 邢庆强 张 诚 侯冬红 孙 华

(山西省地质调查院，山西 太原 030006)

通过对鲕粒灰岩中主量元素分析，总结了Ca，Mg，Al，Mn，Si，Na，Fe等元素及其比值与海平面变化关系，指出亲陆性元素Si，Al，K，Ti和Fe与海平面呈负相关关系，而亲海性元素Na，Mg和Ca与海平面变化呈正相关关系。

鲕粒，亲陆性元素，亲海性元素

1 沉积背景及剖面简介

华北克拉通在寒武—奥陶纪，基底开始活化，沉降和沉积速率加快，生物活动加强，以碳酸盐岩沉积为主，整体沉没在海平面之下，仅中央带为露出海平面的陆源剥蚀区。大陆边缘海的镶边碳酸盐岩台地沉积体系和碳酸盐岩缓坡沉积体系交替出现[1-4]。

研究区位于山西省中部，横跨山西地层分区中的恒山—五台山地层小区、吕梁山地层小区、太行山中南段地层小区内，区内主要以碳酸盐岩沉积为主，从底到顶依次出露霍山组、馒头组、张夏组、崮山组、三山子组、马家沟组等。

鉴于测区碳酸盐岩沉积较全，交通便利，基岩出露良好，笔者在忻州市岩峰村盘道沟中系统测制了一条剖面，该剖面位于恒山—五台山地层小区内，该剖面是研究该小区内寒武纪沉积学、生物地层学的首选剖面。

2 样品采集与测试

样品采用逐层取样法，在出现鲕粒灰岩地方采集薄片及碳酸盐样品。薄片大小约3 cm×5 cm×8 cm，碳酸盐样品重量约1 kg。样品在国土资源部太原矿产资源监督检测中心测试，其中碳酸盐样品使用仪器为723P分光光度计和S2原子吸收分光光度计，测试温度为20 ℃，相对湿度为30%。

3 岩石学特征

鲕粒灰岩在动荡水、浅水中分布较多，代表了一种水动力较强的沉积环境。张夏组中出现的鲕粒种类主要有放射鲕和同心鲕，呈圆状、椭圆状等，杂乱分布—顺层定向排列，大小一般为0.2 mm～4 mm，有时重结晶明显，多由方解石组成，多以内碎屑为核心。放射鲕形成于相对低能或间歇性高能环境，同心鲕形成于相对高能环境[6-7]。

表1 张夏组鲕粒特征与海平面变化关系

将鲕粒灰岩含量、大小(粒径)及其种类与张夏组海平面变化曲线相比较，结果见表1。

从表1可以看出，鲕粒含量及其大小之间呈正相关关系，海水较深时，鲕粒含量少，直径小，以放射鲕占主导地位；海水较浅时，鲕粒含量多，直径大。鲕粒种类和海平面变化呈负相关，当海水变深时，放射鲕含量增加，同心鲕含量减少，反之，当海水变浅时，同心鲕含量增加，放射鲕含量减少。

4 主量元素特征

利用Mg/Al的比值可以判断沉积环境，沉积环境由淡水向海水过渡的时候，m值(m=100×(MgO/Al2O3))会随着水体盐度的增大而逐渐地增加。当m<1的时候，代表了淡水的沉积环境；当m在1～10之间时，代表了陆海过渡性的沉积环境；当m在10～500时，代表了海水的沉积环境；当m>500时，代表了陆表海的沉积环境。测区m值多数大于500，表明张夏组沉积环境为陆表海。

表2 张夏组Ca，Ca/Ca+Fe，Mg/Al和海平面变化关系

Ca的含量指示了沉积区距海岸线相对距离，离海岸线越远Ca含量越高，离海岸线越近时Ca含量越低。根据经验指数，Ca/(Ca+Fe)<0.6为淡水沉积环境，而Ca/(Ca+Fe)>0.89为海水沉积环境，样品中该值在0.93～0.99之间，均值0.97，代表了海水沉积环境。从表2可以看出，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al总体与海平面变化呈正相关关系，海水变深时，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al含量(比值)增大；海水变浅时，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al含量(比值)减小。

Si，Al，Ti，K，TFe其主要赋存于陆源泥质、粘土矿物中，可以用它们的含量变化指示沉积区和物源的距离[9-14]。通过表3可以看出，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe它们之间总体呈正相关关系，与海平面变化总体呈负相关关系，当海水变深时，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe含量变小，当海水变浅时，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe含量增大。

Mg是亲海性元素，含量大小指示了沉积区和物源的距离[15,16]。 从表4可以看出，白云岩中Mg含量较高，Mg含量变化曲线与海平面曲线基本一致。Na含量与成岩流体(水介质)盐度呈正相关[17]，含量曲线和海平面曲线基本一致，张夏组三段底部Na含量明显升高，和白云岩化有关；张夏三段上部含量降低，和礁灰岩层相对应。

表3 张夏组Mn，Si，Al，K，Ti和Fe和海平面变化关系

5 结果与讨论

1)海平面变化影响着鲕粒的种类、含量及其大小(粒径)。

具体来说，海水变深时，海底相对安静，海水能量较低，有利于放射鲕的形成，而海水变浅时，受潮汐作用影响，海水能量较高，有利于同心鲕的形成。

2)用元素含量及其比值可以指示沉积环境(沉积区和物源区的关系)。

其中代表陆源物质的Si，Al，K，Ti和TFe等元素之间呈正相关关系，与海平面变化有密切关系，当海水较深时，元素含量较低，海水较浅时元素含量较高。从底到顶该组元素含量变小，代表了海侵的沉积环境。

3)代表了沉积环境中海水的组成Mg和Na之间呈正相关关系。

它们与海平面变化呈正相关关系，当海水较深时，此类元素含量较高，当海水较浅时，此类元素含量较低。从底到顶该组元素含量增大，代表了海侵的沉积环境。

4)用Ca/(Ca+Fe),Mg/Al及其Ca可以指示沉积环境。

从底到顶元素比值呈增大的趋势，指示了张夏组当时的沉积环境为海相，并且海水逐渐变深即海侵的沉积环境。

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The Zhangxia formation zooids limestone characteristics southern section of Zhoushan★

Mao Yongdong Xing Qingqiang Zhang Cheng Hou Donghong Sun Hua

(ShanxiGeologySurvey,Taiyuan030006,China)

Through the analysis on the major elements of zooids limestone, this paper summarized their ratio and relationship with sea-level changes of Ca, Mg, Al, Mn, Si, Na, Fe and other elements, pointed out that the dear land elements Si, Al, K, Ti and Fe had inverse correlation to sea-level, but the dear sea elements Na, Mg and Ca had positively correlation to sea-level.

zooids, dear land element, dear sea element

1009-6825(2015)18-0050-02

2015-04-15★：本文为《山西省1∶5万大盂测区区域地质矿产调查》项目成果之一

毛永栋(1983- )，男，助理工程师

P642

A