瓊東南盆地中央峽谷早上新世沉積物稀土元素特征及物源分析

王永鳳，王英民，李 冬 （中國石油大學(xué) （北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249）

徐 強 （中國海洋石油研究總院，北京100027）

瓊東南盆地中央峽谷早上新世沉積物稀土元素特征及物源分析

王永鳳，王英民，李 冬 （中國石油大學(xué) （北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249）

徐 強 （中國海洋石油研究總院，北京100027）

為確定瓊東南盆地中央峽谷早上新世沉積物 （距今5.5Ma）物質(zhì)來源，取中央峽谷沉積物樣品進(jìn)行稀土元素分析，經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后，在稀土元素含量分布模式中呈斜率負(fù)值的形式，輕稀土元素相對富集，具有較高的∑LREE/∑HREE值 （輕稀土元素總量與重稀土元素總量比值），平均為13.23，中等正Eu異常，δEuN（Eu異常）平均為3.29。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，其特征與紅河沉積物最為相似，斷定沉積物主要來自于紅河物源，在瓊東南盆地的流向為自西向東流；此外，δEuN值與∑LREE/∑HREE記錄了母巖區(qū)的特征，而不受搬運、水動力、沉積、成巖及變質(zhì)作用影響，是成功判別中央峽谷沉積物來源的關(guān)鍵。

瓊東南盆地；中央峽谷；稀土元素；物源分析

瓊東南盆地為南海西北部、北東向伸展的新生代盆地，西臨鶯歌海盆地。中央峽谷沿陸架斜坡前緣帶平行于岸線發(fā)育，跨越鶯歌海與瓊東南盆地結(jié)合部，橫穿瓊東南盆地，主要發(fā)育于早上新世后，總長570km，寬3～8km，為瓊東南盆地主要的深水重力流沉積之一［1］。已有一些學(xué)者對中央峽谷的成因、形態(tài)等方面進(jìn)行了探討［2，3］，但觀點尚未統(tǒng)一。其中由于資料缺乏對物質(zhì)來源及峽谷流向問題目前爭議較大，主要體現(xiàn)為以下兩點：其一是中央峽谷的流向問題，即中央峽谷是由西向東流還是由東向西流；其二是沉積物來自于海南島還是紅河。筆者認(rèn)為中央峽谷物質(zhì)來源問題是解決峽谷成因、流向等一系列問題的關(guān)鍵。目前在瓊東南盆地中央峽谷僅有Y3井鉆遇早上新世沉積物，為解決中央峽谷物源問題提供了重要的資料。鑒于稀土元素在物源分析中應(yīng)用效果較好［4～12］，故選取Y3井早上新世時期中央峽谷沉積物樣品進(jìn)行了稀土元素分析，并與潛在物源區(qū)沉積物稀土元素特征進(jìn)行對比來確定其沉積物的歸屬問題，并對研究結(jié)果進(jìn)行了討論。

1 材料和方法

Y3井位于瓊東南盆地西部，該井鉆遇中央峽谷早上新世兩期砂體沉積，是研究中央峽谷沉積物來源的關(guān)鍵井。為研究該砂體物質(zhì)來源，明確中央峽谷流向問題，對Y3井砂體取得3個樣品，進(jìn)行稀土元素分析測試；另外收集了紅河物源沉積物 （Y1井）和海南島物源沉積物 （Y2井）的稀土元素測試數(shù)據(jù)用于對比分析，Y1井、Y2井和Y3井位置見圖1，Y1井、Y2井和Y3井稀土元素數(shù)據(jù)見表1，其中Y1井與Y2井為收集數(shù)據(jù)。

圖1 稀土元素分析樣品取樣點分布圖

首先對所收集和測試的稀土元素數(shù)據(jù)進(jìn)行球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化，分析其稀土元素配分模式和元素組成的特點，再與紅河物源沉積物 （Y1井）、海南島物源沉積物 （Y2井）的稀土元素特征進(jìn)行對比，確定中央峽谷早上新世沉積物的物質(zhì)來源，進(jìn)而明確中央峽谷流向問題，最后對研究結(jié)果進(jìn)行了討論。

表1 樣品稀土元素數(shù)含量數(shù)據(jù)表

2 結(jié)果與討論

2.1 Y3井樣品稀土元素特征

從表2可知早上新世中央峽谷沉積物（Y3井）總稀土元素含量∑REE較高，平均在125.92μg/g。在中央峽谷沉積物稀土元素（REE）的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式 （圖2）中，3條曲線均呈斜率負(fù)值的形式，呈右傾型，在元素Eu處出現(xiàn)上 “凸”，可以判定中央峽谷早上新世沉積物中輕稀土元素（LREE）相對富集。輕稀土元素與重稀土元素 （HREE）分餾明顯，其中，∑LREE/∑HREE值平均為13.23，（La/Lu）N、（La/Yb）N、 （Ce/Yb）N值高，分別為 22.7、18.93和15.06（表2）；同時還具有明顯的中等正Eu異常特征，δEuN（Eu異常）值平均為3.29。

圖2 中央峽谷沉積物REE的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式

2.2 物源分析

沉積物中稀土元素 （REE）組成及分布模式主要取決于源巖組成，而受風(fēng)化剝蝕、搬運、水動力、沉積、成巖及變質(zhì)作用影響小，在河流和地表水的剝蝕和搬運作用過程中的變化不明顯。其含量、配分模式和一些重要的稀土元素參數(shù)對探討沉積物的形成條件、物源區(qū)性質(zhì)和氣候環(huán)境具有重要意義，故REE常被作為沉積物的物源示蹤工具，并且應(yīng)用效果較好［4～12］。

在巖土強烈風(fēng)化過程中，HREE絡(luò)合作用強于LREE，因而更容易在溶液中形成重碳酸鹽和有機(jī)絡(luò)合物，優(yōu)先被溶解遷移；而LREE則優(yōu)先被細(xì)顆粒 （主要是粘土）表面吸附，使輕、重稀土發(fā)生分異，輕稀土相對富集，重稀土虧損。因此，隨著風(fēng)化程度的加強，∑LREE/∑HREE、 （La/Yb）N、 （Ce/Yb）N等參數(shù)的比值會增加，表明輕、重稀土元素分餾程度越明顯。紅河物源沉積物主要是由紅河水系攜帶的大量因青藏高原隆升所遭受剝蝕的產(chǎn)物，由于青藏高原的隆升造成氣候發(fā)生劇烈變化，風(fēng)化程度高，輕、重稀土元素之間分異明顯，∑LREE/∑HREE、（La/Lu）N、（La/Yb）N、（Ce/Yb）N、和 （La/Sm）N等值較高；相對紅河沉積物而言，海南隆起風(fēng)化程度相對較低，上述特征值相對較低。而早上新世的中央峽谷沉積物中∑LREE/∑HREE、（La/Lu）N、（La/Yb）N、（Ce/Yb）N、和 （La/Sm）N等值較高 （表2），表明其沉積物源區(qū)的風(fēng)化程度較高，這與紅河物源沉積物較為相似。

表2 稀土元素參數(shù)計算結(jié)果

此外，δEuN值是稀土元素地球化學(xué)中的一個重要參數(shù)，δEuN＞1表示Eu正異常，δEuN＜1表示Eu負(fù)異常，在稀土元素配分模式中Eu處分別表現(xiàn)為“上凸”和 “下凹”，δEuN常可作為劃分同一大類巖石中的亞類和討論成巖成礦條件的重要依據(jù)。Eu是一個變價元素，一般情況下以Eu3＋存在，但是當(dāng)環(huán)境溫度較高 （大于200℃），低氧化還原電位 （還原條件）時，部分Eu3＋可還原成Eu2＋，出現(xiàn)了Eu異常。而在表生沉積環(huán)境下，沉積物在遷移和沉積過程中Eu異常的變化很小，沉積區(qū)沉積物的Eu異常主要繼承了源區(qū)的特征，使得源區(qū)物源和氣候信息不受損失。Eu元素正異常，表明其沉積物來源中基性巖/深部物質(zhì)占有重要地位；而Eu元素負(fù)異常，則表明其沉積物來源中酸性巖成分占有重要地位［13］。根據(jù)Y1井?dāng)?shù)據(jù)，紅河物源沉積物δEuN值為1.11，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式 （圖3）中Eu元素處表現(xiàn)為 “凸”形，為Eu正異常，表明母巖應(yīng)以中基性巖/深部物質(zhì)為主；海南島物源沉積物 （Y2井）的δEuN值為0.65，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式中在Eu元素處呈現(xiàn)低谷，為Eu負(fù)異常，表明母巖應(yīng)以中酸性巖成分為主，這與海南隆起酸性巖廣布相一致。早上新世中央峽谷沉積物的δEuN值為3.29（表2），為中等Eu正異常，母巖區(qū)應(yīng)以中基性巖、深部物質(zhì)為主，這與紅河物源沉積物相一致。綜合上述分析可以斷定早上新世中央峽谷沉積物主要來自于紅河物源，早上新世中央峽谷在瓊東南盆地的流向為自西向東流；此外，δEuN值與∑LREE/∑HREE值記錄了母巖區(qū)的特征，而不受搬運、水動力、沉積、成巖及變質(zhì)作用影響，是成功判別早上新世中央峽谷沉積物來源歸屬的關(guān)鍵。

圖3 REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式對比

3 結(jié) 論

1）對取自瓊東南盆地Y3井的早上新世中央峽谷沉積物樣品進(jìn)行稀土元素測定，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式中呈斜率負(fù)值的形式，LREE相對富集，為中等Eu正異常，具有較高的∑LREE/∑HREE值。

2）早上新世中央峽谷沉積物存在兩個潛在物源，即海南島物源和紅河物源。通過對比分析后，認(rèn)定早上新世中央峽谷沉積物的稀土元素特征與紅河沉積物最為相似，斷定瓊東南盆地早上新世中央峽谷沉積物主要來自于紅河，在瓊東南盆地的流向為自西向東流。

3）沉積物中稀土元素組成及分布模式主要取決于源巖組成，δEuN值與∑LREE/∑HREE值記錄了母巖區(qū)的特征，而不受搬運、水動力、沉積、成巖及變質(zhì)作用影響，是成功判別早上新世中央峽谷沉積物來源歸屬的關(guān)鍵。

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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

國家 “973”規(guī)劃項目 （2009CB219407）；國家自然科學(xué)基金項目 （40572067）。

王永鳳 （1983－），女，2006年大學(xué)畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事沉積學(xué)、層序地層學(xué)、地震沉積學(xué)等方面的研究工作。

［編輯］ 宋換新