童雪飞,康志宏,周 磊,刘晨晓,郭瑞琴,皇甫静静
(1.中国地质大学(北京) 海相储层演化与油气富集教育部重点实验室,北京 100083;2.中国地质大学(北京) 页岩气资源评价与战略选区国土资源部重点实验室,北京 100083;3.中国地质大学(北京) 能源学院,北京 100083;4.中国地质大学(北京) 海洋学院,北京 100083)
塔里木西北缘乌什南上石炭统索格当他乌组微量稀土元素特征及地质意义
童雪飞1, 2, 3,康志宏1, 2, 3,周磊1, 2, 3,刘晨晓4,郭瑞琴1, 2, 3,皇甫静静1, 2, 3
(1.中国地质大学(北京) 海相储层演化与油气富集教育部重点实验室,北京100083;2.中国地质大学(北京) 页岩气资源评价与战略选区国土资源部重点实验室,北京100083;3.中国地质大学(北京) 能源学院,北京100083;4.中国地质大学(北京) 海洋学院,北京100083)
为探讨塔里木盆地西北缘柯坪地区上石炭统索格当他乌组沉积环境、物源属性和构造背景,在野外地质调查的基础上,对柯坪地区乌什南剖面上石炭统索格当他乌组细碎屑岩进行了系统的地球化学样品采集与测试分析。通过氧化还原敏感元素组合及微量元素特征比值对比,发现研究区索格当他乌组细碎屑岩形成于弱还原环境。再利用Hf-La/Th、La/Sc-Co/Th和REE-La/Yb判别图解、微量元素特征比值(La/Sc、Sc/Th、Cr/Th及Co/Th),并结合岩石矿物薄片分析,认为索格当他乌组细碎屑岩与上地壳特征相似,母岩以长英质岩石为主,混有部分花岗岩和安山岩。对比不同构造背景下杂砂岩的稀土、微量元素特征,并结合碎屑岩La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10三角图解,认为研究区上石炭统索格当他乌组细碎屑岩源岩具有大陆岛弧、活动大陆边缘、被动大陆边缘多重构造背景。
上石炭统;稀土元素;微量元素;沉积环境;物源属性;构造背景
陆源碎屑岩中元素的地球化学行为受源区母岩成分、风化、搬运和沉积沉降等因素综合控制[1-4]。研究认为锆(Zr)、钍(Th)、镧(La)、钪(Sc)、铬(Cr)、钴(Co)、铱(Y)等微量元素及稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)几乎不受风化、搬运、沉积沉降等过程的影响,保存了源岩物质成分原始信息[2-4],因此研究细碎屑岩地球化学特征,可以很好地反映物源属性、构造背景[5],进而恢复沉积盆地构造、沉积环境[6]。
图1 天山及邻区构造略图及剖面位置图(据李忠等[13]修编) Fig.1 Geological map showing tectonic units in Tianshan and adjacent area and the section location(modified from Li Zhong[13], 2004)
塔里木盆地西北缘的阔克沙勒以南的索格当他乌地区处于南天山与塔北隆起之间,石炭系地层呈近东西向展布,明显受控于东西向的断裂带[7-8]。相关学者在该地区开展了石炭系地层学、岩石学、岩相学等方面的研究,而针对该区石炭系地层的物源属性、构造沉积环境等方面的研究较少[9],同时关于南天山造山作用的时限问题目前还存在分歧,Allen等在1993年、高俊等在2006年认为南天山碰撞造山作用开始于晚古生代[10-11],李曰俊等2009年认为是二叠纪末—三叠纪初期[12]。本研究拟在野外剖面实测基础上,对上石炭统索格当他乌组细碎屑岩沉积物进行岩石矿物薄片和稀土、微量元素等测试分析,来探讨柯坪地区上石炭统细碎屑岩物源、构造和沉积环境。
图2 研究区索格当他乌组特征元素垂向分布及取样位置图Fig.2 Vertical distribution of REEs and sampling location in the study area
研究区位于塔里木盆地西北缘阔克沙勒以南的索格当他乌地区,构造位置上邻近柯坪古陆,地层分区上,属于柯坪地层分区阿合奇小区[8]。乌什城南石炭系出露较完整,是较典型的剖面(图1)。石炭系地层由老到新发育有蒙达勒克组(C1m)、乌什组(C1w)、库鲁组(C1k)和索格当他乌组(C2s)[7-8](图2),岩性自下而上变化明显,底部以灰色砾岩、中粗砂岩,紫红色石英岩屑细砂岩与泥质粉砂岩、泥岩互层,向上砂岩减少,以碳酸盐岩为主,夹薄层细砂岩、泥岩,上部上石炭统索格当他乌组地层碳酸盐岩减少,主要为暗色泥页岩、粉砂质泥岩与粉砂岩互层。沉积环境以碳酸盐岩台地和陆棚沉积为主,总体上属于陆表滨浅海环境,沉积环境经历了由浅变深再变浅的沉积旋回[7,14]。
为研究索格当他乌组细碎屑岩的微量、稀土元素地球化学特征,以期探讨柯坪地区晚石炭世索格当他乌组细碎屑岩物源特征及其构造、沉积环境,本次研究样品取自新疆柯坪地区乌什城南库鲁剖面(地理坐标:N41°07′50.24″,E79°16′23.00″),野外产状178°∠46°。野外系统采集索格当他乌组新鲜未经风化剥蚀的细碎屑岩样品,室内选择12个无裂隙且相对比较坚硬的岩石样品,将其碎至1 cm3左右的小块并用超纯水进行3次(每次1分钟)振荡清洗,用经清洗无污染的玛瑙碾钵粉碎至200目以下,送长安大学成矿作用及其动力学实验室进行制样分析。测试分析在温度为20 ℃,相对湿度为30%的条件下,依据GB/T 14506.30—2010标准,采用Thermo高精度元素电感耦合等离子体质谱(Thermo Scientific ELE-MENT high-resolution ICP-MS)法完成。其检测门限为10-9级次,很少发生质谱谱线重叠的现象,是稀土元素测试分析的较理想手段。
3.1岩石薄片分析
岩矿薄片分析结果表明,泥页岩成分较复杂,主要由泥质构成,见少量粉砂-细粒级石英、长石、石英岩及千枚岩、花岗岩碎屑颗粒,有个别微晶结构方解石晶体零星分布,泥质呈鳞片状结构(图3),表明源岩可能具有混合成因的特征。
3.2微量元素地球化学特征
研究区细碎屑岩样品的微量元素测试分析结果见表1。与上地壳元素平均丰度相近,其中,Li、Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Cs、Bi、Ga、U等元素浓集系数均小于2,表现为弱富集;Be、Rb、Ba、Pb、Th等元素浓集系数分别为0.83、0.78、0.77、0.84、0.86,为弱亏损,Sr浓集系数为0.35,表现为强烈亏损。
图3 索格当他乌组岩石薄片微观特征Fig.3 Microstructure characteristics of the samples from Suogedangtawu Formation
样品 LiBeScVCrCoNiCuZnGaRbSrZrWS-145.80.9818.02148.8121.7017.8854.2235.5897.8728.66123.50139.60294.0WS-253.52.4319.02134.2101.8017.1053.0633.7586.3126.98103.70154.00282.5WS-328.03.1013.14133.7100.0019.6451.6834.8992.8721.7425.6964.26277.7WS-432.90.0313.20111.385.0613.1537.3124.8369.9720.4565.09108.50218.3WS-523.42.6112.41108.683.6614.2738.2728.9276.6320.7066.77105.60224.4WS-630.10.7313.06111.279.1114.5640.1229.2685.1522.6730.65105.90236.6WS-730.50.3512.43102.378.2913.0038.8632.5872.5419.7877.74122.90244.0WS-85.60.3313.8911.422.912.245.123.4417.458.88115.6086.6526.2WS-918.10.6714.544.012.552.392.651.5919.658.15110.2096.9418.8WS-1019.63.0210.44121.997.5112.6839.9432.2491.4522.3872.1787.59228.1WS-1144.12.7110.08121.699.2012.0439.6933.0264.8122.2756.47105.90245.8WS-1219.12.109.65124.285.6913.5039.1933.7674.5121.4738.4778.37230.0平均值29.21.5913.32102.880.6312.7036.6826.9970.7720.3473.84104.68210.5上地壳丰度20.01.9010.0070.044.0012.0021.0017.0063.0018.0095.00300.0170.0浓集系数1.460.831.331.471.831.061.751.591.121.130.780.351.24
(续)表1 研究区石炭系索格当他乌组细碎屑岩微量元素实验分析数据(wB/(μg/g))
注:浓集系数为样品元素平均含量与上地壳元素平均含量的比值;上地壳丰度数据引自参考文献[2];Uaut代表自生铀。
表2 研究区索格当他乌组细碎屑岩稀土元素实验分析数据(wB/(μg/g))
注:上地壳丰度数据引自参考文献[11]。
3.3稀土元素地球化学特征
研究区细碎屑岩样品稀土元素实验分析数据及其特征参数见表2、表3。由表可以看出,研究区细碎屑岩样品稀土元素含量与上地壳稀土元素元素平均丰度相似,总体变化趋势大体一致。
稀土元素总含量(ΣREE)为130.24~289.63 μg/g,且含量较高,平均为201.46 μg/g,其中轻稀土元素含量(ΣLREE)为96.54~237.63 μg/g,平均为162.94 μg/g,重稀土元素含量(ΣHREE)为13.43~21.95 μg/g,平均为16.22 μg/g。轻、重稀土元素含量比(ΣLREE/ΣHREE)在6.83~11.69之间,平均为10.10,轻稀土元素相对重稀土元素明显富集。
稀土元素Eu属于变价元素,Eu3+性质与其他稀土元素相似,一般在还原环境中部分Eu3+可以
表3研究区索格当他乌组细碎屑岩稀土元素特征参数
Table 3The rare earth element characteristic parameters of fine clastic rock in the study area
样品ΣREE/(μg/g)ΣLREE/(μg/g)ΣHREE/(μg/g)ΣLREE/ΣHREE(La/Yb)NδEuδCeWS-1289.63237.6321.9510.8212.940.711.11WS-2261.67208.9721.349.7911.580.801.12WS-3130.2496.5414.136.837.160.751.02WS-4200.41166.2514.2311.6913.210.771.08WS-5204.64166.9015.1111.0512.190.771.09WS-6204.75165.1616.0410.3012.960.811.11WS-7200.30163.7715.2510.7413.630.681.10WS-8178.88146.9913.5610.8412.500.681.01WS-9238.49196.8817.2211.4314.940.731.04WS-10180.40149.4714.2410.5010.520.761.17WS-11139.41110.1213.438.208.680.730.93WS-12171.69138.3415.259.078.850.701.21平均值201.46162.9416.2210.1011.520.741.08
注:N表示球粒陨石标准化,数据引自Boynton[2],1984;ΣLREE=La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu;ΣHREE=Gd+Tb+Dy+Ho+Er+Tm+Yb+Lu;ΣREE=ΣLREE+ΣHREE;δEu=EuN/(SmN×GdN)1/2;δCe=CeN/(LaN×PrN)1/2。
被还原为Eu2+,从而导致Eu2+碱性度与REE3+整体差异大而发生分离[15-19]。δEu可用于反映Eu的异常程度,研究区δEu值为0.68~0.81,平均为0.74,表现为明显的负异常。
Ce具有+3和+4两种价态, 一般在氧化环境中Ce可被氧化为Ce4+,从而与其他三价REE分离,在风化作用过程中,同时Ce4+在弱酸环境中极易水解,并在原地滞留下来,淋滤出来的溶液中贫Ce[15-19]。研究样品δCe的值为0.93~1.21,平均为1.08,几乎无异常。
图4 研究区样品δCe与ΣREE(a)和δCe与δEu(b)相关性图解Fig.4 The relationship of δCe-ΣREE (a) and δCe-δEu (b) of clastic rock in the study area
4.1成岩作用影响
岩石样品中元素特征除受区域构造背景、源区母岩成分、古气候等的影响,还可能受后期成岩作用的影响[1]。Shields等在2001年研究认为成岩作用会影响Ce的异常值,从而导致δEu、δCe和ΣREE之间具有较好的线性关系[20]。研究区岩石样品的δCe与ΣREE和δEu协变关系如图4所示,有关参数线性关系不明显,表明后期成岩作用对稀土元素特征没有明显的控制作用。
4.2沉积环境分析
前人研究认为氧化还原敏感微量元素组合及其特征比值一般可以较好放映沉积水体的氧化还原状态[1,21-23]。Cr、Co、Cd、Cu、U、Zn等氧化还原敏感金属元素对沉积水介质的氧化还原条件比较敏感,它们在还原环境中富集,在氧化条件下含量较低甚至缺失[21-23]。研究区岩石样品中上述氧化还原敏感元素含量不高(表1),表现为弱富集,反映古沉积水介质为弱还原环境。
氧化还原条件下V、Sc性质相似,一般在还原环境中V、Sc不溶于水,导致它们在沉积物中富集,沉积物中的V含量相对于Sc含量呈正比变化,从而与其他不相容元素区分。Kimura等在2001年研究认为V/Sc比值高则反映沉积水体是缺氧的环境,常华进等2008年运用V/Sc对湖南安化留茶坡组硅质岩的研究也证实了高的V/Sc比值代表缺氧环境的观点[21,24]。研究区样品V/Sc比值0.27~12.87,平均7.88,且多数样品V/Sc大于8.0,高于地壳中V/Sc(7.9)(图2)。这表明细碎屑岩的沉积环境是相对缺氧的环境。
此外,V/(V+Ni)比值也可以作为沉积物的氧化还原状态的判别指标,Wingnall在1994年提出了V/(V+Ni)比值判别沉积物氧化还原状态的标志,当V/(V+Ni)< 0.46时,为富氧环境;当V/(V+Ni)为0.46~0.57时,为氧化环境;当V/(V+Ni)为0.57~0.83时,代表缺氧环境;当V/(V+Ni)为0.83~1.00时,为静海环境[11,15,21,25]。研究区样品V/(V+Ni)为0.60~0.77,平均为0.72,反映研究区细碎屑岩样品古沉积环境为缺氧的弱还原环境。
4.3物源属性分析
由于碎屑岩稀土元素在风化、搬运、沉积成岩过程中相对稳定,其分配模式常被用于物源分析[3,5-6, 26-28]。前人研究认为大陆上地壳的稀土元素具有轻稀土元素富集、重稀土元素平稳以及Eu负异常的特征[14]。索格当他乌组细碎屑岩样品经球粒陨石标准化后稀土元素分配模式见图5,与上地壳稀土元素分布曲线基本平行,具有轻稀土元素右倾富集、重稀土元素较为平坦稳定、Eu负异常、Ce几乎无异常等特征。这表明索格当他乌组地层物源区相同,沉积过程中物质来源较稳定,母岩物质来源于上地壳。从微量元素看,索格当他乌组细碎屑岩样品的微量元素平均值(表1)与上地壳元素平均值相近。此外,泥页岩中的微量元素特征比值如La/Sc、Sc/Th、Cr/Th、Co/Th等也可以指示沉积岩物源属性[11,14,26-29]。研究区样品微量元素特征比值与地壳元素对比(表4)表明,索格当他乌组细碎屑岩微量元素特征比值与上地壳微量元素特征比值相近,与洋壳和上地壳微量元素特征比值差别较大。
图5 研究区样品稀土元素球粒陨石标准化分配模式图Fig.5 Chondrite-normalized patterns of the samples from Suogedangtawu Formation in the study area
运用微量元素Hf-La/Th和La/Sc-Co/Th判别图解也可以对研究区岩石样品进行源岩属性分析[4,18,29-34](图6)。Hf-La/Th图解上索格当他乌组细碎屑岩样品点多数投在长英质源区;La/Sc-Co/Th图解中索格当他乌组细碎屑岩样品多数落在长英质火山岩和安山岩区域,这表明源岩以长英质岩石为主,可能伴有安山岩和火山岩的混入。
表4研究区细碎屑岩样品与不同构造背景微量元素特征比值对比
Table 4The comparison of trace elements characteristic parameters from the study area with thoses from graywackes in different tectonic settings
样品来源La/ScSc/ThCr/ThCo/ThδEu上地壳2.701.003.300.900.61下地壳0.3034.022233.01.07洋壳0.101.7312272141.02研究区(12)2.711.6610.711.680.74
注:参考数据引自McLennan等[5];δEu为采用Boynton推荐的球粒陨石平均值计算的结果,括号内为样品数。
利用稀土元素总量(ΣREE)和La/Yb比值作交会图(图7),索格当他乌组细碎屑岩样品点落在花岗岩和沉积岩交汇区域,这表明索格当他乌组长英质物源中混有较多花岗岩或酸性火山岩。
图6 研究区碎屑岩Hf-La/Th和 La/Sc-Co/Th关系图解(底图分别据Floyd和Leveridge[29],1987;Wronkiewicz和Condie[33],1987)Fig.6 The relationships of Hf-La/Th and La/Sc-Co/Th of the clastic rocks in the study area
图7 研究区碎屑岩ΣREE-La/Yb图解(底图据Allegre等[34],1978)Fig.7 The relationship of ΣREE-La/Yb of the clastic rocks in the study area
前人研究认为δEu值也可以被用于判断源岩物源属性[4,15,18]。如果沉积岩源岩为斜长石时,Eu常表现为正异常;若沉积岩源岩为玄武岩,Eu多无异常;若沉积岩源岩为花岗岩时,则Eu表现为负异常[15,18]。研究区岩石样品δEu为0.68~0.81,平均为0.74,细碎屑岩中明显的δEu负异常反映了花岗岩物源。
4.4构造背景分析
前人研究证实不同构造环境中碎屑岩地球化学特征不同,因此可以利用碎屑岩地球化学特征反演其所处的构造环境[6,15,35-36]。
Bhatia在1985年通过对不同构造背景下砂岩稀土元素特征的研究[6],总结了不同构造环境下沉积盆地稀土元素范围及特征比值。将研究区索格当他乌组样品稀土元素相关特征值与之对比(表5),结果表明索格当他乌组细碎屑岩稀土元素总量(ΣREE)为130.24~289.63 μg/g,平均为201.46 μg/g,与被动大陆边缘的稀土元素总量(210 μg/g)相近;La、Ce平均值分别为36.08 μg/g、77.30 μg/g,与活动大陆边缘(37.0 μg/g、78.0 μg/g)相近;La/Yb、LREE/HREE、(La/Yb)N值较大(17.12、10.1、11.52),与大洋岛弧和大陆岛弧相差甚远,与大陆边缘相近;Eu异常值平均为0.74,与大陆岛弧(0.79±0.13)相近。这表明研究区细碎屑岩样品构造环境介于大陆边缘与大陆岛弧之间。
稳定性较好的微量元素(如Th、Sc、Zr、Hf等)的组合特征常被用于分析判定沉积盆地的构造背景。Bhatia在1983年通过对不同构造背景下的沉积岩微量元素研究[37],提出了不同构造背景下沉积盆地微量元素特征标志。大洋岛弧背景下,沉积岩中La/Th约为6.7(标准差为2.0),Hf的含量约为2 μg/g;大陆岛弧环境下,La/Th约为4.5,Hf的含量为4~5 μg/g;大陆边缘环境下,La/Th约为2.6,Hf的含量一般在5 μg/g以上。研究区样品La/Th值为3.03~5.42,平均为4.40;Hf含量为0.44~7.82 μg/g,平均为5.41 μg/g,这表明该区上石炭统索格当他乌组细碎屑岩具有大陆边缘和大陆岛弧构造背景。利用La-Th-Sc、Th-Sc-Zr和Th-Co-Zr判别图解也可以进行构造背景分析(图8)。投影结果表明大部分点落到了大陆岛弧区域,少部分落到了活动大陆边缘区域。
地球化学判别标志指向研究区晚石炭世索格当他乌组源岩存在大陆岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘多重构造背景,表明晚石炭世还存在被动大陆边缘和主动大陆边缘物源供应,何文渊等在2011年通过总结南北天山代表性岩石同位素的研究认为,塔里木板块与伊犁—伊塞克陆块碰撞作用时限为383~325 Ma[38],上述物源构造背景揭示碰撞后南天山洋并未立即大幅隆升造山,晚石炭世研究区为弧后盆地,并接受了一套陆表浅海沉积。
表5 研究区样品与不同构造背景沉积盆地杂砂岩的REE特征对比
图8 研究区细碎屑岩La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10及Th-Co-Zr/10构造背景判别图解(底图据Bhatia和Crook[37],1986)Fig.8 The tectonic setting discrimination diagrams of fine clastic rocks according to La-Th-Sc,Th-Sc-Zr/10 and Th-Co-Zr/10 in the study area(Base map sources: Bhatia and Crook[37],1986)OIA.大洋岛弧;CIA.大陆岛弧;ACM.活动大陆边缘;PM.被动大陆边缘
(1)室内薄片分析认为泥页岩成分较复杂,主要由泥质构成,见少量粉砂-细粒级石英、长石、石英岩及千枚岩、花岗岩碎屑颗粒,有个别微晶结构方解石晶体零星分布,泥质呈鳞片状结构,表明源岩可能具有混合成因的特征。
(2)研究区上石炭统索格当他乌组细碎屑岩稀土元素总量(ΣREE)较高,轻重稀土元素比值(LREE/ HREE)和(La/Yb)N表明轻、重稀土元素分异明显,其分配模式表现为轻稀土元素右倾富集,重稀土元素较平坦稳定,Eu负异常,Ce无异常,与大陆上地壳的稀土元素分配曲线几乎平行,表明源岩物质可能来源于上地壳。
(3)Cr、Co、Cd、Cu、U、Zn等氧化还原敏感元素组合及V/Sc、V/(V+Ni)等微量元素特征比值均指示研究区上石炭统细碎屑岩形成于弱还原环境。
(4)根据微量元素和稀土元素组合及其特征比值,同时结合岩石矿物薄片鉴定结果可以看出研究区上石炭统细碎屑岩长英质物源中混入了较多的花岗岩和安山岩;经球粒陨石标准化后的稀土元素分布曲线基本平行,表明索格当他乌组沉积时物源供应较稳定。
(5)稀土元素、微量元素组合,δEu及La-Th-Sc、Th-Sc-Zr、Th-Co-Zr判别图解等表明研究区索格当他乌组细碎屑岩存在大陆岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘构造背景。物源属性及构造背景揭示塔里木板块与伊犁—伊塞克陆块碰撞后南天山洋并未立即隆升造山,南天山南缘晚石炭世还发育一套陆表浅海沉积。
[1]邓宏文,钱凯. 沉积地球化学与环境分析[M]. 兰州:甘肃科学技术出版社,1992:1-120.
[2]BOYNTONWV. Cosmochemistry of the rare earth elements[M]//HENDERSON P.Rare Earth Elements Geochemistry: Developments in Geochemistry.Amesterdam:Elsevier, 1984: 63-114.
[3]于炳松,乐昌硕. 沉积岩物质成分所蕴含的地球深部信息[J]. 地学前缘,1998,5(3):105-109.
[4]毛光周,刘池洋. 地球化学在物源及沉积背景分析中的应用[J]. 地球科学与环境学报,2011,33(4):337-346.
[5]MCLENNAN S M,HERNRNING S,MCDANIEL D K,et al. Geochemical approaches to sedimentation, provenance, and tectonics[J].Special Paper of Geological Society of America, 1993,284:21-40.
[6]BHATIA M R. Rare earth elements geochemistry of Australian Paleozoic graywacks and mudstones: provenance and tectonic control[J]. Sedimentary Geology, 1985,45:97-113.
[7]刘训,吴绍组,傅德荣,等. 塔里木板块周缘的沉积-构造演化[M]. 乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,1997:95-102.[8]贾承造,张师本,吴绍组. 塔里木盆地及周边地层[M]. 北京:石油工业出版社,1997:84-88.
[9]王松,李双应,杨栋栋,等. 天山南缘石炭系—三叠系碎屑岩成分及其对物源区大地构造属性的指示[J]. 岩石学报,2012,28(8):2453-2465.
[10]ALLEN M B,WINDLEY B F,ZHANG C. Palaeozoic collisional tectonics and magmatism of the Chinese Tien Shan,central Asia[J]. Tectonophysics, 1993,220(1):89-115.
[11]高俊,龙灵利,钱青,等. 南天山:晚古生代还是三叠纪碰撞造山?[J]. 岩石学报,2006,22(5):1049-1061.
[12]李曰俊,杨海军,赵岩,等. 南天山区域大地构造与演化[J]. 大地构造与成矿学,2009,33(1):94-104.
[13]李忠,王道轩,林伟,等. 库车坳陷中-新生界碎屑组分对物源类型及其构造属性的指示[J]. 岩石学报,2004,20(3):655-666.
[14]德勒达尔. 塔里木盆地西部石炭—二叠纪沉积体系及沉积相[J]. 新疆石油地质,1996, 17(4):350-357.
[15]冯兴雷,付修根,谭富文, 等. 羌塘盆地孔孔茶卡地区石炭系擦蒙组烃源岩沉积环境分析[J]. 现代地质,2014,28(5):953-961.
[16]杜轶伦,曹毅,李大鹏, 等. 安徽铜陵志留系—三叠系地层层序地层和微量元素地球化学:对沉积环境的约束[J]. 现代地质,2014,28(2):281-291.
[17]屈李华,刘喜方,李金锁, 等. 北羌塘三叠系康鲁组沉积地球化学特征及其物源区和构造背景分析[J]. 现代地质,2015,29(4):789-803.
[18]石海岩,马海州,苗卫良,等. 云南思茅盆地江城上白垩统勐野井组稀土元素微量元素特征及地质意义[J]. 地球化学,2014,43(4):415-425.
[19]BAI Yueyue,LIU Zhaojun,SUN Pingchang, et al. Rare earth and major element geochemistry of Eocene fine-grained sediments in oil shale-and coal-bearing of the Meihe Basin, Northeast China[J]. Journal of Asian Earth Sciences,2015, 97:89-101.
[20]SHIELDS G, STILLE P. Diagenetic constraints on the use of cerium anomalies as palaeoseawater redox proxies: an isotopic and REE study of Cambrian phosphorites[J]. Chemical Geology,2001, 175(1/2):29-48.
[21]常华进,储雪蕾,冯连君,等. 氧化还原敏感微量元素对古海洋沉积环境的指示意义[J]. 地质论评,2009,55(1):91-96.
[22]熊小辉,肖加飞. 沉积环境的地球化学示踪[J]. 地球与环境,2011,39(3):405-411.
[23]郭文琳,苏文博. 华北克拉通北部14亿年前古风化壳的地球化学特征及古气候意义[J]. 现代地质,2014,28(2):243-255.
[24]KIMURA H,WATANABE Y. Ocean anoxia at the Precambrian-Cambrian boundary[J]. Geology,2001,200(29):995-998.[25]WINGNALL P B. Black Shales[M]. Oxford: Clarendon Press,1994: 45-89.
[26]杨仁超,李进步,樊爱萍,等. 陆源沉积岩物源分析研究进展与发展趋势[J]. 沉积学报,2013,31(1):100-101.
[27]李佑国,侯中健,王安建,等. 兰坪盆地新生代碎屑岩地球化学特征及其对物源的制约[J]. 岩石学报,2006,22(3):751-759.
[28]李双应,李任伟,岳书仓,等. 安徽肥西中生代碎屑岩地球化学特征及其对物源制约[J]. 岩石学报,2004,20(3):667-675.
[29]FLOYD P A,LEVERIDGE B E. Tectonic environment of the Devonian Gramscatho Basin,south Cornwall:Framework mode and geochemical evidence from turbiditic sandstones[J]. Journal of the Geological Society,London,1987,144:531-542.
[30]王苏里,周立发. 南祁连盆地二叠纪碎屑岩地球化学特征及其源岩探讨[J]. 地质科技情报,2012,31(6):102-108.
[31]CIGDEM S E, FERKAN S, ABDULLAH K. Trace and rare earth elements as indicators of provenance and depositional environments of Lias cherts in Gumushane,NE Turkey[J]. Chemie der Erde,2012,72(2):167-177.
[32]王伟涛,刘招君,何玉平,等. 黑龙江省绥滨坳陷下白垩统碎屑岩源区分析及其构造意义[J]. 沉积学报,2007,25(2):201-205.
[33]WRONKIEWICZ D J, CONDIE K C. Geochemistry of Archean shales from the Witwatersr and Supergroup,South Africa:source area weathering and provenance[J]. Geochimica et Cosmochi-mica Acta,1987,51(9):2401-2416.
[34]ALLEGRE C J, MINSTER J F. Quantitative models of trace element behavior in magmatic process[J]. Earth and Planetary Science Letters,1978,38(1):1-25.
[35]孔为伦,王松,杜页龙,等. 中上扬子北缘二叠纪碎屑岩组分和地球化学特征[J]. 地球化学,2011,40(3):473-486.[36]刘英俊,曹励明. 元素地球化学导论[M]. 北京:地质出版社,1987:34-56.
[37]Bhatia M R, Crook K A. Trace element characteristics of graywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary basins[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1986, 92(2):181-193.
[38]何文渊,邬光辉,刘胜,等. 塔里木盆地西部构造演化特征及油气勘探方向[M]. 北京:石油工业出版社,2011:12-20.
Geological Significance and Characteristics of Rare Earth and Trace Elements from Upper Carboniferous Suogedangtawu Formation of the South of Wushi County in Northwestern Margin of Tarim Basin
TONG Xuefei1, 2, 3,KANG Zhihong1, 2, 3,ZHOU Lei1, 2, 3,LIU Chenxiao4,GUO Ruiqin1, 2, 3,HUANGFU Jingjing1, 2, 3
(1.KeyLaboratoryofMarineReservoirEvolutionandHydrocarbonMechanism,MinistryofEducation,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.KeyLaboratoryforShaleGasExplorationandAssessment,MinistryofLandandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;3.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;4.SchoolofOceanSciences,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)
In order to discuss the sedimentary environment,provenance and tectonic settings of Upper Carboni-ferous Suogedangtawu Formation of Keping area in northwestern margin of Tarim Basin, on the basis of geological investigation, we selected 12 samples to test and analyze trace and rare earth elements. Redox-sensitive elements combination and trace element characteristic parameters reflect that the fine-grained detrital rocks form in weak reduction environment. Using Hf-La/Th, La/Sc-Co/Th and REE-La/Yb diagram, trace element ratios(La/Sc, Sc/Th, Cr/Th and Co/Th), combined with microscopic identification, we regard that the sources of sediments are mainly from upper continental crust with felsic rocks. By the contrast of characteristics of REE, combined with La-Th-Sc,Th-Sc-Zr/10,Th-Co-Zr/10 diagram, a conclusion can be drawn that the tectonic settings of the study area are continental island arc, active continental margin and passive continental margin.
Upper Carboniferous; REE; trace element; depositional environment; provenance; tectonic setting
2015-04-25;改回日期:2015-12-30;责任编辑:戚开静。
国家自然科学基金项目(41272132);中国地质调查局项目中国中、东部地区构造体系控油作用研究(1212011120965);中国地质调查局项目塔西南凹陷古生界油气成藏条件评价项目(1211302108022-3)。
童雪飞,男,硕士研究生,1990年出生,沉积学专业,主要从事沉积学和地球化学研究。
Email:tongxf420@cugb.edu.cn。
康志宏,男,教授级高级工程师,1966年出生,沉积学专业,从事沉积学和油气储层建模相关教学与研究工作。Email:kangzh98@163.com。
P618.51;P588.21
A
1000-8527(2016)02-0426-10