祁春志

（遼寧省有色地質(zhì)局一0一隊(duì) 遼寧省撫順市 113000）

諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖地球化學(xué)特征

祁春志

（遼寧省有色地質(zhì)局一0一隊(duì) 遼寧省撫順市 113000）

本文通過對諸城凹陷下白堊統(tǒng)地層中的沉積巖進(jìn)行系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)研究，結(jié)合地層學(xué)方面的資料，研究了該地區(qū)砂巖的地球化學(xué)以及物源特征。

地球化學(xué)；下白堊統(tǒng)砂巖；物源分析；諸城凹陷

砂巖巖石地球化學(xué)對沉積盆地形成時(shí)期構(gòu)造背景的穩(wěn)定與否有著較高的敏感性，利用砂巖的主量、微量和稀土元素的地球化學(xué)特征判別巖石形成時(shí)的大地構(gòu)造背景，在很多地區(qū)取得了成功。地球化學(xué)分析方法可以從多種元素出發(fā)，從各個(gè)不同角度探討物源區(qū)的地球化學(xué)特點(diǎn)及物源區(qū)構(gòu)造背景，進(jìn)而判斷沉積時(shí)盆地所處的大地構(gòu)造位置，為確定盆地性質(zhì)和盆山演化的研究提供重要證據(jù)。同時(shí)砂巖地球化學(xué)特征對物質(zhì)來源、古氣候和沉積環(huán)境具有十分重要的示蹤和指示作用；通過分析砂巖的微量和稀土元素含量的變化，了解地區(qū)沉積環(huán)境、古氣候及物源特征。本文在利用下白堊統(tǒng)砂巖主量、微量和稀土元素地球化學(xué)特征確定物源區(qū)構(gòu)造背景的基礎(chǔ)上，結(jié)合膠萊盆地構(gòu)造和沉積相的最新研究成果，分析了該盆地下白堊統(tǒng)沉積時(shí)的物源屬性，對認(rèn)識盆地性質(zhì)和盆地演化具有一定意義。

1 膠萊盆地總體特點(diǎn)

盆地位于魯東隆起區(qū)中部，膠北隆起和膠南隆起之間，總體呈東西走向，橫截膠南造山帶，為一疊加于造山帶之上的白堊紀(jì)斷陷盆地，盆地內(nèi)油砂、瀝青等比較豐富，盆地屬受海洋氣候影響的大陸性氣候，以七寶山-大山-鳳凰山一線為界分為沭河、濰河兩大水系。諸城凹陷位于該盆地之中。

2 地層介紹

本區(qū)缺失古生界及中生界的三疊系和侏羅系。白堊系直接覆蓋于元古界變質(zhì)巖系之上，前者是膠萊坳陷的蓋層巖系，后者是基底巖系?；讕r系由太古界膠東群、下元古界荊山群、粉子山群及上元古界蓬萊群組成。蓋層巖系發(fā)育有白堊統(tǒng)萊陽組、青山組、上白堊統(tǒng)王氏組，局部地區(qū)發(fā)育了少量底第三系和第四系。

3 構(gòu)造介紹

諸城凹陷北以百尺河斷層為界，西接沂沭斷裂，南為三相家－郝戈莊斷裂。該凹陷在布格重力異常圖上表現(xiàn)為明顯的低異常，在東西向地震剖面上表現(xiàn)為一平緩的凹陷區(qū)。從反射地震剖面上看，萊陽組呈角度不整合覆蓋在基底膠南變質(zhì)巖系和膠北變質(zhì)巖系之上。在凹陷的東南邊緣，萊陽組各段大量出露，主要為邊緣相的扇礫巖。

4 樣品采集與分析

在對膠萊盆地諸城凹陷下白堊統(tǒng)野外露頭觀測的基礎(chǔ)上，針對出露較好的剖面采集細(xì)碎屑巖樣品。經(jīng)偏光顯微鏡下觀察，剔除風(fēng)化、蝕變樣品，從中選出較好的樣品進(jìn)行主量、微量和稀土元素的分析，樣品由相關(guān)部門的分析測試研究中心采用高分辨電感耦合等離子質(zhì)ICP-MSDZ/T0223-2001測定完成。

4.1 主量元素

主量元素分析數(shù)據(jù)中砂巖樣品的 SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、MgO、CaO、K2O、Na2O 的平均含量分別為 62.38%、14.75%、0.67%、4.85%、1.98%、3.74%、3.27%和4.12%，其中SiO2的含量較高，而Fe2O3、MgO的含量普遍較低，說明諸城凹陷下白堊統(tǒng)碎屑巖為雜砂巖。

4.2 稀土元素

稀土元素性質(zhì)類似、地球化學(xué)行為相近以及整體參與地質(zhì)過程，因此沉積物中的稀土元素常被用來進(jìn)行源區(qū)恢復(fù)。沉積巖中的稀土元素的含量主要受控于沉積物源區(qū)的性質(zhì)，因而它們是示蹤物源區(qū)構(gòu)造背景的最好標(biāo)志之一。稀土元素配分模式可以用來指示物源巖性特征，源自基性巖石的稀土元素具有低的LREE/HREE，無Eu異常。而長英質(zhì)巖石具有較高的LREE/HREE，具Eu負(fù)異常。

諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖的稀土元素分析數(shù)據(jù)顯示∑REE變化于（173.89-1626.36）×10-6之間，平均為690.77×10-6。在稀土元素配分曲線上，該源區(qū)變質(zhì)砂巖樣品的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土曲線相當(dāng)一致，表明它們基本來自相同的物源，與活動(dòng)陸緣雜砂巖相近?？傮w表現(xiàn)為輕稀土元素富集特征（La/Yb=1.58-36.95），重稀土相對虧損，LRERE/HREE比值平均為5.64，具弱的負(fù)Eu異常。這些特征均與已知構(gòu)造背景中的活動(dòng)陸緣和大洋島弧雜砂巖特征相似。稀土元素特征表明諸城凹陷在下白堊統(tǒng)沉積時(shí)期，其物源主要來自于上地殼。

4.3 微量元素

陸源碎屑中的微量元素具有較大的穩(wěn)定性。由于這些元素在沉積過程中相對低的活動(dòng)性以及在海水中低的停留時(shí)間，而適合于物源區(qū)和構(gòu)造環(huán)境的判別。

本文利用La-Th-Sc，Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10圖解對諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖樣進(jìn)行了投點(diǎn)分析。結(jié)果表明，大部分的砂巖樣品落在了大陸島弧區(qū)及其活動(dòng)大陸邊緣附近。這說明諸城凹陷下白堊統(tǒng)碎屑巖主要來自大陸島弧區(qū)及其活動(dòng)陸緣區(qū)，這與主量元素和稀土元素揭示的大地構(gòu)造背景基本一致。

5 物源屬性分析

由于沉積巖的主量元素和礦物成分密切相關(guān)。因此，沉積巖的主量元素?？勺鳛槌梢蚍诸惡蜆?gòu)造環(huán)境分析的重要參數(shù)。對各分析樣品的化學(xué)組成分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算獲得的參數(shù)得出諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖具有高SiO2和低Fe2O3，MgO的特點(diǎn)，說明它們主要為雜砂巖。根據(jù)已知構(gòu)造背景的不同碎屑巖組合的地球化學(xué)特征，進(jìn)行多變量（7個(gè)氧化物）判別方程分析，綜合出4種混合物源模型。在物源判別圖解上，諸城凹陷下白堊統(tǒng)平均落入長英質(zhì)火成物源區(qū)、中性巖火成物源區(qū)和石英質(zhì)沉積物源區(qū)，表明碎屑巖母源為穩(wěn)定陸塊、活動(dòng)陸緣及火山島弧。

諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖的稀土元素分布曲線比較相似，說明沉積物具有同源性。δEu為銪的異常系數(shù)，它可靈敏地反映體系內(nèi)地球化學(xué)狀態(tài)，并可作為鑒別物質(zhì)來源的重要參數(shù)。諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖的δEu多數(shù)樣品表現(xiàn)為弱負(fù)異常，說明其碎屑源巖為酸性火成巖。在稀土元素配分曲線上，輕稀土富集，重稀土相對虧損，具弱的負(fù)Eu異常，其特征類似于于上地殼特征。

微量元素的含量與上地殼微量元素的含量基本一致。在La/Th-Hf原巖屬性判別圖上，大多數(shù)巖樣落入長英質(zhì)源區(qū)，或混合長英質(zhì)∕基性巖源區(qū)，這說明諸城凹陷是在陸殼之上發(fā)育而成的陸內(nèi)盆地，而非大洋盆地。

6 總結(jié)

砂巖的地球化學(xué)特征清楚的揭示了盆地沉積巖的源區(qū)構(gòu)造背景和物源屬性。

（1）通過砂巖組分與氧化物含量分析，得出諸城凹陷下白堊統(tǒng)砂巖巖石主要為雜砂巖。雜砂巖的沉積構(gòu)造環(huán)境為活動(dòng)陸緣弧前盆地。

（2）樣品的稀土元素總體表現(xiàn)輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，具有弱的Eu異常。得出諸城凹陷下白堊統(tǒng)的大地構(gòu)造背景為活動(dòng)大陸邊緣。

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2016-3-1