准噶尔盆地玛湖凹陷晚二叠世至中三叠世古气候、物源及构造背景

二叠纪-三叠纪之交重大地质转折期,海相地质记录指示全球发生了一系列显著的生物和环境事件, 但是,该时期陆相古气候、古风化作用等方面的研究还很薄弱,争议较大.为了恢复新疆准噶尔盆地玛湖凹陷上二叠统乌尔禾组至中三叠统克拉玛依组的古气候、物源特征等, 本研究对玛湖凹陷钻井岩心中的泥岩样品开展了全岩主量和微量元素测试,采用多种化学风化指数判定源区风化程度及古气候条件,通过多种地球化学比值及图解来恢复源岩岩性及其构造背景.化学蚀变指数(Chemical Index of Alteration, CIA)、化学风化指数(Chemical Index of Weathering, CIW)、Parker风化指数(Weathering Index of Parker, WIP)和斜长石蚀变指数(Plagioclase Index of Alteration, PIA)等多种化学风化作用指标均指示,玛湖凹陷自晚二叠世至早三叠世发生显著的风化作用变化,由低等程度的化学风化作用转变为中等程度的化学风化作用,某些季节可能会较为温暖湿润,且在整个早三叠世保持大致稳定,在早三叠世晚期稍减弱,这与锶同位素反映的全球风化作用变化趋势一致.中三叠世时的化学风化作用与早三叠世相比,并未降低,反而稍有增加,这可能代表了地区性事件.早三叠世化学风化作用显著增强的原因可能在于全球变暖、植被破坏及季节性降雨增加等.此外,上二叠统乌尔禾组至中三叠统克拉玛依组的物源岩性主要为长英质火成岩,源岩形成时的构造背景可能为大洋岛弧环境.      

羌塘角木日地区中二叠统龙格组泥岩地球化学特征及其地质意义

沉积岩物源分析对揭示盆地物质组成、储集岩性质及古环境恢复等研究具有重要指示意义。文中对藏北羌塘盆地角木日地区中二叠统龙格组的钙质泥岩样品进行了微量元素地球化学测试分析,系统地研究了微量元素含量、特征比值及稀土元素配分方式。结果表明研究区龙格组钙质泥岩样品具有中等轻稀土元素分异((La/Sm)N=2.50~5.41),重稀土元素比较平坦((Gd/Yb)N=1.32~2.47),具有微弱的Eu负异常;Sr/Ba,V/Cr,Ni/Co,Ceanom及δEu等相关参数综合显示,研究区中二叠纪时期整体表现为海相氧化环境;样品Rb/Sr比值及La/Th-Hf,La/Sc-Co/Th,Th/Sc-Zr/Sc关系图解综合说明龙格组钙质泥岩物源区风化作用较弱,源岩主要为安山岩;通过对沉积岩La/Sc-Ti/Zr,La-Th-Sc和Th-Sc-Zr/10等构造环境判别图解分析,综合表明区钙质泥岩物源区的构造背景主要为大洋岛弧型。     

大兴安岭中南段下二叠统寿山沟组典型泥岩地球化学特征及其地质意义

西乌珠穆沁旗地区下二叠统寿山沟组泥岩为大兴安岭中南段发育的较好烃源岩.通过对寿山沟组泥岩中的主量、微量、稀土元素特征的分析,深入剖析了寿山沟组的物源、构造背景及其风化作用.岩石样品ICV值分布于1.15～1.57,平均值为1.33,认为样品基本未受到二次成岩作用影响.通过A－CN－K三角图判断寿山沟组泥岩受到一定的钾交代作用,经过校正得到CIA_corr值为54.28～70.06,平均值为65.33,表明物源区经历了初等—中等的化学风化作用.通过主量－微量元素多变量物源区环境分析,认为寿山沟组泥质沉积物主要来源于长英质物源区,且混有少量铁镁质火山岩源区物质,其构造背景为大陆岛弧.综合分析认为,大兴安岭中南段下二叠统寿山沟组泥岩的沉积特征归因于古亚洲洋二叠纪初期洋壳的俯冲作用.     

广元恐龙化石埋藏地沙溪庙组地球化学特征及对物源区和古风化作用的指示

广元恐龙化石埋藏地是四川盆地中侏罗世重要的恐龙化石点,恐龙化石埋藏于中侏罗统沙溪庙组之中。笔者对该恐龙化石埋藏地沙溪庙组泥质岩的常量元素、微量元素和稀土元素特征进行了研究,并根据泥质岩的地球化学特征讨论了物源区性质、构造背景以及物源区的风化特征。主量元素和稀土元素表明其物源区以长英质岩石为主,构造背景为被动大陆边缘:指示化学风化程度的CIA指数及成分成熟度的ICV指数,表明物源区经历了中等的化学风化作用,反映了中侏罗世恐龙生活在半干旱的古气候环境之中。     

松辽盆地东南隆起区上白垩统嫩江组泥页岩段地球化学特征与物源分析

嫩江组泥岩的地球化学分析结果表明:泥岩中含有一定量的铁镁质组分和较多的稳定组分。微量元素和稀土元素分析结果显示,嫩江组含油页岩段沉积时期存在多个物源。CIA和PIA值没有随着埋深的减少而增加,说明嫩江组泥岩受后期风化影响很小。CIA值为70.5~77.0,Th/U值为2.67~3.98,说明泥岩源区经历了中等强度风化作用。Zr/Sc—Th/Sc图解表明泥岩的化学成分受源岩成分控制。通过源岩和构造背景判别图以及前人资料可知,松辽盆地嫩江组母岩主要为海西期花岗岩,源岩的构造背景为大陆边缘造山带火山岛弧岩系。物源中输入较多的铁镁及含钙物质,促进油页岩的形成。     

皖南南华系上溪群羊栈岭组中段细碎屑岩的地球化学特征及其地质意义

皖南地区前寒武纪地层广泛出露,包括上溪群和溪口群,其中上溪群羊栈岭组中段岩性以泥岩、粉砂岩和细砂岩等细碎屑岩为主,并含有多套砾岩层。通过对绩溪县杨溪镇和东至县葛公镇剖面羊栈岭组中段细碎屑岩的地球化学分析,发现羊栈岭组中段样品具有相对较高的Al₂O₃/TiO₂比值（21.57）、较高的LREE/HREE比值（6.98）和明显的负Eu异常（0.71）,在TiO₂和Al₂O₃二元图解、Zr和TiO₂二元图解及La/Th-Hf二元图解中,大多数样品落入长英质物源区中。表明它们的物源以长英质岩石为主。此外,反映源区风化程度的参数CIA、CIW和PIA值均较低,平均值分别为71.6、75.4和71.2,分别低于PAAS的76.4、82.7和79.0,表明源区的风化程度较低。将样品的地球化学特征和皖南新元古代岩体和火山岩进行比较,发现它们具有亲缘性,结合其它岩石学和地层学证据认为这些岩体和火山岩为沉积物提供了重要的物源。在主量元素判别图中,样品主要落入活动大陆边缘区并受大陆岛弧的影响,在微量元素构造背景判别图中,样品均落入大陆岛弧区。此外,样品的各种REE元素特征值属于大陆岛弧来源的沉积物的范围,同时又与活动大陆边缘沉积物相近,指示羊栈岭组中段可能代表了一套活动大陆边缘的弧后盆地沉积。而羊栈岭组中段作为一次完整的海侵-海退序列中的一部分可以代表整个上溪群形成的构造背景。     

利用泥质岩化学蚀变指数分析物源区风化程度时的限制因素*

近年来,根据泥质岩中常量元素的摩尔数计算出的化学蚀变指数(CIA: Chemical index of alteration)、化学风化指数(CIW: Chemical index of weathering)和斜长石蚀变指数(PIA: Plagioclase index of alteration)被广泛用来反映物源区的风化程度及物源区古气候,这些指数在应用时都有一些严格的限制因素,应给予足够重视。CIA计算公式未排除成岩作用过程中钾交代作用的影响,需要采用A-CN-K[Al₂O₃-(CaO^*+Na₂O)-K₂O]三角图进行判断,对发生钾交代作用的样品利用A-CN-K三角图或CIA_corr计算公式进行校正。CIW计算公式中去掉了K₂O,但没有排除钾长石中的Al元素。PIA计算公式中考虑了钾长石中的Al元素,但只适用于判断母岩中仅含有斜长石而不含钾长石的物源区风化程度。综合分析表明,在判断物源区风化程度及古气候时,CIA的干扰因素相对较少,值得推广。但即使利用从泥质岩常量元素获得的CIA值来判断物源区的风化程度时,仍需要考虑沉积分异作用、再旋回作用、沉积区进一步风化作用以及成土作用、成岩期的钾交代作用的影响,建议首先依据泥质岩常量元素的摩尔数计算出成分变异指数(ICV: Index of compositional variability),然后对ICV>1的样品进行CIA的计算,并利用A-CN-K三角图或CIA_corr计算公式对CIA值进行钾交代作用的校正,该校正过的CIA_corr计算值可用来判断物源区的风化程度。     

准噶尔盆地东部双井子地区上石炭统泥岩地球化学特征及其地质意义

准噶尔盆地东部石钱滩凹陷石炭系巴塔玛依内山组火山岩之后发育一套连续稳定的碎屑岩沉积。笔者等通过XRD、主微量元素分析等手段针对其中的细粒沉积岩开展元素地球化学研究,其结果对恢复准东地区晚石炭世源区风化特征、古气候、判断其源岩性质及源区构造背景具有重要意义。研究表明,巴山组—石钱滩组泥岩具有低石英含量特点,其中巴山组泥岩黏土含量稍高,而石钱滩组泥岩中长石含量高,两者黏土成份均为蒙脱石（>99%）,反映了干燥、寒冷的气候特征且沉积介质长期为碱性;CIA结果显示巴山组—石钱滩组时期经历了中等—弱化学风化作用,并具有干湿交替气候变化特征;主微量元素及相关判别图解显示巴山组—石钱滩组泥岩的源岩多以偏中性的长英质火山岩为主,少量中基性及少量偏酸性的火山岩物源,并且多数为未分异的弧;泥岩的地球化学特征反映了沉积物源区构造背景主要为大陆岛弧背景,结合石钱滩组碎屑锆石峰值年龄及主要物源区分析认为,野马泉地体与其南部的准噶尔地体东北缘于335 Ma左右开始由俯冲转变为碰撞造山。     

黑龙江黄松群的地球化学特征及形成环境分析

对佳木斯—兴凯地块西南缘的黄松群进行其物源区特点、古风化条件和构造背景等分析结果显示,该套变质碎屑岩源岩为泥砂质沉积岩,源区母岩以中酸性火成岩为主。风化作用相关指数CIA、CIW及PIA,由杨木组到阎王殿组逐渐增高,而ICV值则呈递减趋势,体现了风化作用由弱到强,成分成熟度逐渐升高的特点。主量元素特征值SiO_2=69.95%、TiO_2=0.58%、TFe_2O_3+MgO=5.34%、Al_2O_3/SiO_2=0.21,微量元素特征值La=37.54×10~(-6)、Ce=72.83×10~(-6)、δEu=0.60、ΣREE=182.29×10~(-6)。REE配分模式与活动大陆边缘碎屑沉积物类似,并且在不同构造环境判别图解中,绝大多数样品投影点落入活动大陆边缘区。地球化学特征表明,黄松群碎屑岩可能沉积于活动大陆边缘环境。     

Geochemistry of lower Jurassic shales of the Shemshak Formation, Kerman Province, Central Iran: Provenance, source weathering and tectonic setting

Lower Jurassic shales of the Shemshak Formation of Kerman Province, Central Iran, were analyzed for major and selected trace elements to infer their provenance, intensity of palaeoweathering of the source rocks and tectonic setting. Plots of shales on Al₂O₃ wt.% versus TiO₂ wt.% diagram and Cr (ppm) versus Ni (ppm) diagram indicate that acidic (granitic) rocks constitute the source rocks in the provenance. Average CIA, PIA and CIW values (84%, 92%, 93%, respectively) imply intense weathering of the source material. Plots of shales on bivariate discriminant function diagram reveal an active continental margin setting for the provenance. The inferred tectonic setting for the Lower Jurassic shales of the Shemshak Formation of Kerman Province is in agreement with the tectonic evolutionary history of the Central Iran during the Jurassic period.     

塘沽地区沙河街组下部含云质泥岩主微量元素地球化学特征及地质意义

细粒泥岩记录并反映着源区及沉积区的重要地质信息.塘沽地区沙河街组下部发育一套湖相含云质泥岩, 为了解该地区的构造背景、沉积背景、风化程度以及物源属性, 对25块含云质泥岩的地球化学特征进行了全面的分析.经"去白云石"调整后, 各类元素地球地化参数及图解反映出了一致的地质信息.其中, 高∑REE值(154.0×10-6~219.3×10-6)、中等强度的负铕异常(0.64~0.73)以及包括K₂O/Na₂O-SiO₂, SiO₂/Al₂O₃-K₂O/Na₂O和判别函数几类双变量图解均指示塘沽地区具有主动大陆边缘(安第斯型)的构造背景; SiO₂-(K₂O+Na₂O+Al₂O₃)图解指示岩石沉积期气候干旱, 相当B(200.17~313.21)指示沉积水体为咸水类型, 近似黄铁矿矿化度(approximate degree of pyritization, 简称DOP_apx)(0.02~0.38)、自生铀(0.14~1.22)及U/Th(0.17~0.44)指示水体具备常氧属性; 化学蚀变指数(chemical index of alteration, 简称CIA)(51.26~65.74), 长石蚀变指数(plagioclase index of alteration, 简称PIA)(51.65~78.06), 修正成分变异指数(modified index of composition variation, 简称ICV_m)(0.67~1.24)及A-CN-K图解反映了母岩经受了弱-中等强度的风化程度; 判别函数图解、K-Rb双变量判别图解、A-CN-K图解、Al₂O₃/TiO₂指标(23.37~28.58)、与上地壳(upper continental crust, 简称UCC)相似的稀土配分模式及负铕异常则共同确定长英质岩石为含云质泥岩的母岩来源.在上述背景条件的约束下, 研究表明塘沽地区沙河街组含云质泥岩的物质来源应主要由燕山褶皱带提供.      

Provenance of Middle Jurassic clastic rocks from the Bogda area of Eastern Tianshan and its implications

ABSTRACT

The siliciclastic rocks in the Xishanyao (XSY) and Toutunhe (TTH) formations recorded the Middle Jurassic palaeogeographic evolution processes of the Bogda Mountains. To explore their provenance, the geochronological, geochemical, and petrological characteristics of the Middle Jurassic sandstones from the west Bogda area are analyzed in this study. The detrital grains of sandstones are generally poorly to moderately sorted and subangular to subrounded. Low to moderate CIA* (chemical index of alteration), PIA (plagioclase index of alteration), CIW (chemical index of weathering) and relatively high ICV (index of compositional variability) values indicate the overall low to moderate weathering intensity, low sediment recycling, and abundant first-cycle siliciclastics supply. The abundant acid volcanic lithic fragments and element contents/ratios of the sandstones indicate source areas dominated by felsic rocks. The detrital zircon U-Pb age spectrum of the lower XSY Formation is dominated by a single Carboniferous age group. Multiple Palaeozoic zircon U-Pb age groups exist in the middle-upper XSY Formation. The TTH Formation has a typical age of late Middle Jurassic. Combined with the sedimentological characteristics, it reveals that (1) the Eastern Bogda Mountains (EBM) were the only provenance for the lower XSY Formation; (2) both the Yemaquan arc and the EBM provided detritus for the middle XSY Formation; (3) the Yemaquan arc became a minor provenance for the TTH and upper XSY formations. Middle Jurassic palaeogeographic evolution in the EBM is inferred as follows: (1) during the deposition of the lower XSY Formation, the EBM suffered a rapid uplift and became an obvious positive relief; (2) the palaeorelief became high in the Yemaquan arc area and low in the EBM during the deposition of the middle XSY Formation; (3) the Yemaquan arc was considerably eroded, which caused the palaeotopography to decline sharply during the deposition of the upper XSY Formation; (4) the EBM uplifted again during the TTH Formation period, accompanied by volcanic activities at ~165Ma.     

松辽盆地钱家店地区姚家组赋矿砂岩的组成、地球化学特征及其构造背景

松辽盆地钱家店地区姚家组砂岩矿物、地球化学成分与源区岩石性质和沉积构造环境密切相关。岩相学观察和矿物化学分析表明,所研究的岩石主要碎屑矿物由石英、岩屑和长石组成,含少量的黄铁矿、炭屑和重矿物等矿物。地球化学特征上,这些岩石普遍具有高SiO2含量(68.4%~79.61%)、相对高的K2O/Na2O比值(1.83~2.03)和较低的Fe2O3T+MgO含量(1.48%~4.22%),稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集,重稀土平坦和弱Eu、Ce负异常特征。较低的CIA(57~63)和PIA(60~71)指数、A-CN-K以及AK-C-N分布模式还说明源区经历了相对较弱的风化作用。Zr/Sc和Th/Sc比值共同表明姚家组的碎屑组成不具备沉积再旋回的特征,说明其为近源沉积,具有较差的分选性。砂岩物源区组成判别图研究表明,姚家组砂岩的物源区主要出露长英质岩浆岩。砂岩形成构造环境判别图解及特征指数分析表明,姚家组主要形成于被动大陆边缘沉积环境。     

自贡沙溪庙组地球化学特征及其对物源区和古风化的指示

本文对中侏罗统沙溪庙组泥质岩的主量元素、微量元素和稀土元素特征进行了研究,并讨论了物源区性质以及风化特征。物源区以长英质岩石为主,指示化学风化程度的CIA指数及成分成熟度的ICV指数,表明经历了低-中等的化学风化作用,反映了中侏罗世的半干旱气候环境。     

羌塘盆地角木日地区二叠系碳酸盐岩元素地球化学特征及其对古沉积环境的指示

对采自羌塘盆地角木日地区的二叠系碳酸盐岩,包括下二叠统展金组白云岩和中二叠统龙格组灰岩进行了元素地球 化学分析,并讨论了其对古沉积环境的指示意义。结果表明,样品Y/Ho比值平均为45.14,Gd表现为轻微Gd正异常,符合 海相灰岩特征;SiO2和Al2O3的平均含量较低,反映研究区陆源物质的侵入较为有限。碳酸盐岩中ΣREE含量较低,稀土元 素分异程度整体较弱,轻稀土元素相对重稀土元素呈轻微富集特征,Ce,Eu均具有明显负异常,结合V/Cr,V/(V+Ni),Sr/ Ba及Sr/Ca等微量元素含量及比值特征认为,研究区早-中二叠世沉积期海水总体呈氧化环境。纵向上龙格组顶部表现出氧 化性增强、盐度增大的趋势,推测可能与当时水体变浅有关,与早二叠世晚期研究区构造应力由拉张向挤压的变化有密切 关系。     

焦作煤田石炭-二叠纪泥质岩地球化学特征及古环境意义

泥质岩的地球化学特征蕴含了大量地质信息,在物源和沉积环境分析中的应用十分广泛。利用X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对华北板块南缘焦作煤田石炭-二叠纪泥质岩样品进行常量元素、微量元素（包括稀土元素）进行分析,并据此讨论泥质岩的物源性质、物源区岩石风化作用强度及当时古环境特征。研究区泥质岩的高Al₂O₃/TiO₂值及低Cr/Zr和K₂O/Al₂O₃值特征,以及泥质岩Zr-TiO₂和Th/Co-La/Sc源岩判别图、Ni-Cr图和（Gd/Yb）_N-Eu/Eu*图等的判别分析结果,都揭示了研究区泥质岩物源主要为后太古宙长英质岩石;Al₂O₃-CaO*+Na₂O-K₂O（A-CN-K）图和较高的黏土矿物成分反映了泥质岩源区受到钾交代作用的影响,致使CIA（化学蚀变指数）值被低估;高CIW（化学风化指数）值和Al₂O₃-CaO*-Na₂O（A-C-N）判别图分析结果表明泥质岩物源区母岩在石炭-二叠纪经历了强烈的风化作用;Sr/Ba和B/Ga比值变化指示本溪组沉积时期到太原组沉积早期为海相为主的沉积环境,太原组沉积中期到山西组沉积早期为海陆过渡相为主的沉积环境,山西组沉积中期到上石盒子组沉积时期为陆相沉积环境。     

四川拉拉铜矿床赋矿层位变质沉积岩地球化学特征

拉拉铜矿区赋矿层位变质沉积岩的主量元素(ICV(av)=3.04,K2O/Al2O3(av)=0.22,CIA(av)=53.1)及Cs、Rb显著亏损特征,表明其物源区岩石只含有较少的粘土矿物和碱性长石,为中—低化学风化程度,且处于较不稳定的构造环境;多数样品的微量元素表现为显著富集高场强元素、亏损过渡族元素及Cr/Zr(av)=0.15、Th/Sc(av)=0.58,且具轻稀土富集、重稀土平坦((La/Yb)n(av)=25.7)的稀土元素配分模式,表明物源区以长英质组分为主;Sm、Nd同位素组成特征也显示其物源区以长英质组分为主,且沉积于大陆岛弧的弧后拉张环境。同时,结合矿区赋矿层位变钠质火山岩的构造判别结果,认为拉拉铜矿床也形成于该构造背景下。     

豫西济源盆地中生代泥岩地球化学特征对物源区的指示

秦岭造山带印支期造山作用控制着济源盆地的形成与演化,对盆地中沉积物物源进行研究,有利于恢复造山带造山-隆升的细节.通过对济源盆地中生代泥岩地球化学的系统分析,发现样品的CIA(化学风化指数)校正值在早-中三叠世、晚三叠世、早-中侏罗世和中侏罗世后期的平均值分别为68.5、76.4、86.0和73.7,这一演化特征可能反映其经历了古气候控制的化学风化过程.但是三叠纪样品CIA值明显过低,可能与源区活动的构造背景相关;ICV(成分变异指数)值显示沉积物具有初次沉积的特征,反映了源区早期发生过弧-陆碰撞或具备陆缘弧特征的克拉通基底隆升.而早-中侏罗世样品表现为高的CIA值,ICV值显示沉积物具有再循环特征,其初次沉积可能发生在弧后盆地中,后随造山带的隆升,被剥露再搬运而沉积下来.泥岩物源区构造环境判别结果显示,沉积物主要来自活动大陆边缘和被动大陆边缘,且含有较多大陆岛弧(陆缘弧)的信息.由此说明,中生代济源盆地盆缘构造活动经历了由克拉通基底隆升到造山带剥露的过程,这一过程与秦岭造山带印支期的造山作用密切相关.      

鄂尔多斯盆地西缘宁东地区侏罗系含铀地层元素地球化学特征

沉积岩的地球化学特征记录了岩石沉积时的重要地质信息,是研究沉积古环境、源区构造背景及源岩属性的有效手段。采用X衍射荧光光谱（XRF）和等离子体质谱仪（ICP-MS）对鄂尔多斯盆地西缘宁东地区中侏罗统直罗组下段地层砂岩和泥岩样品的主、微量元素及稀土元素含量进行测试分析,旨在对其沉积古环境进行恢复,并对其源区构造背景、源岩属性等特征进行综合研究。研究表明:Sr含量、Sr/Cu值、V/（V+Ni）值、U/Th值、化学蚀变指数（CIA）等地球化学指标综合指示出研究区直罗组下段地层沉积古气候为半干旱-半湿润气候,古水体环境为富氧的淡水环境。根据稀土元素（REE）特征分析,推测研究区直罗组下段地层物源主要来自盆地西北部的阿拉善古陆,源岩岩性主要为片麻岩、石榴石浅粒岩、变不等粒石英砂岩和变中细粒石英砂岩。源区构造背景主要为大陆岛弧,与大洋岛弧也有一定关联。      

内蒙古东北部中二叠统哲斯组砂岩地球化学特征分析及物源区示踪

利用岩石地球化学示踪技术,对内蒙古东北地区中二叠统哲斯组砂岩的物源区和构造背景进行了研究.对研究区中二叠统哲斯组砂岩常量元素、微量以及稀土元素的分析表明,哲斯组砂岩样品的常量元素整体上SiO2、Al2O3、Fe2O3含量高(分别为67.87％ ～71.94％、14.57％～15.61％、2.61％ ～6.20％),CaO、MgO含量低(分别为0.31％ ～0.58％和0.80％～1.93％).微量元素上呈大离子亲石元素Ba、Sr相对富集,高场强元素除Zr、Y外相对较低,并且具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损和明显负Eu异常的特点,其中(La/Yb)n=5.08～8.67,Eu/Eu* -0.56～0.77.认为研究区哲斯组砂岩的物源主要来自于上地壳长英质源区,源岩可能为花岗岩,其物源区的构造背景为大陆岛弧环境.