系舟山南段張夏組鮞?；?guī)r特征★

毛永棟 邢慶強(qiáng) 張 誠(chéng) 侯冬紅 孫 華

(山西省地質(zhì)調(diào)查院，山西 太原 030006)

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系舟山南段張夏組鮞?；?guī)r特征★

毛永棟 邢慶強(qiáng) 張 誠(chéng) 侯冬紅 孫 華

(山西省地質(zhì)調(diào)查院，山西 太原 030006)

通過(guò)對(duì)鮞?；?guī)r中主量元素分析，總結(jié)了Ca，Mg，Al，Mn，Si，Na，F(xiàn)e等元素及其比值與海平面變化關(guān)系，指出親陸性元素Si，Al，K，Ti和Fe與海平面呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而親海性元素Na，Mg和Ca與海平面變化呈正相關(guān)關(guān)系。

鮞粒，親陸性元素，親海性元素

1 沉積背景及剖面簡(jiǎn)介

華北克拉通在寒武—奧陶紀(jì)，基底開(kāi)始活化，沉降和沉積速率加快，生物活動(dòng)加強(qiáng)，以碳酸鹽巖沉積為主，整體沉沒(méi)在海平面之下，僅中央帶為露出海平面的陸源剝蝕區(qū)。大陸邊緣海的鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系和碳酸鹽巖緩坡沉積體系交替出現(xiàn)[1-4]。

研究區(qū)位于山西省中部，橫跨山西地層分區(qū)中的恒山—五臺(tái)山地層小區(qū)、呂梁山地層小區(qū)、太行山中南段地層小區(qū)內(nèi)，區(qū)內(nèi)主要以碳酸鹽巖沉積為主，從底到頂依次出露霍山組、饅頭組、張夏組、崮山組、三山子組、馬家溝組等。

鑒于測(cè)區(qū)碳酸鹽巖沉積較全，交通便利，基巖出露良好，筆者在忻州市巖峰村盤(pán)道溝中系統(tǒng)測(cè)制了一條剖面，該剖面位于恒山—五臺(tái)山地層小區(qū)內(nèi)，該剖面是研究該小區(qū)內(nèi)寒武紀(jì)沉積學(xué)、生物地層學(xué)的首選剖面。

2 樣品采集與測(cè)試

樣品采用逐層取樣法，在出現(xiàn)鮞粒灰?guī)r地方采集薄片及碳酸鹽樣品。薄片大小約3 cm×5 cm×8 cm，碳酸鹽樣品重量約1 kg。樣品在國(guó)土資源部太原礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心測(cè)試，其中碳酸鹽樣品使用儀器為723P分光光度計(jì)和S2原子吸收分光光度計(jì)，測(cè)試溫度為20 ℃，相對(duì)濕度為30%。

3 巖石學(xué)特征

鮞粒灰?guī)r在動(dòng)蕩水、淺水中分布較多，代表了一種水動(dòng)力較強(qiáng)的沉積環(huán)境。張夏組中出現(xiàn)的鮞粒種類主要有放射鮞和同心鮞，呈圓狀、橢圓狀等，雜亂分布—順層定向排列，大小一般為0.2 mm～4 mm，有時(shí)重結(jié)晶明顯，多由方解石組成，多以內(nèi)碎屑為核心。放射鮞形成于相對(duì)低能或間歇性高能環(huán)境，同心鮞形成于相對(duì)高能環(huán)境[6-7]。

表1 張夏組鮞粒特征與海平面變化關(guān)系

將鮞?；?guī)r含量、大小(粒徑)及其種類與張夏組海平面變化曲線相比較，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出，鮞粒含量及其大小之間呈正相關(guān)關(guān)系，海水較深時(shí)，鮞粒含量少，直徑小，以放射鮞占主導(dǎo)地位；海水較淺時(shí)，鮞粒含量多，直徑大。鮞粒種類和海平面變化呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)海水變深時(shí)，放射鮞含量增加，同心鮞含量減少，反之，當(dāng)海水變淺時(shí)，同心鮞含量增加，放射鮞含量減少。

4 主量元素特征

利用Mg/Al的比值可以判斷沉積環(huán)境，沉積環(huán)境由淡水向海水過(guò)渡的時(shí)候，m值(m=100×(MgO/Al2O3))會(huì)隨著水體鹽度的增大而逐漸地增加。當(dāng)m<1的時(shí)候，代表了淡水的沉積環(huán)境；當(dāng)m在1～10之間時(shí)，代表了陸海過(guò)渡性的沉積環(huán)境；當(dāng)m在10～500時(shí)，代表了海水的沉積環(huán)境；當(dāng)m>500時(shí)，代表了陸表海的沉積環(huán)境。測(cè)區(qū)m值多數(shù)大于500，表明張夏組沉積環(huán)境為陸表海。

表2 張夏組Ca，Ca/Ca+Fe，Mg/Al和海平面變化關(guān)系

Ca的含量指示了沉積區(qū)距海岸線相對(duì)距離，離海岸線越遠(yuǎn)Ca含量越高，離海岸線越近時(shí)Ca含量越低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，Ca/(Ca+Fe)<0.6為淡水沉積環(huán)境，而Ca/(Ca+Fe)>0.89為海水沉積環(huán)境，樣品中該值在0.93～0.99之間，均值0.97，代表了海水沉積環(huán)境。從表2可以看出，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al總體與海平面變化呈正相關(guān)關(guān)系，海水變深時(shí)，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al含量(比值)增大；海水變淺時(shí)，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al含量(比值)減小。

Si，Al，Ti，K，TFe其主要賦存于陸源泥質(zhì)、粘土礦物中，可以用它們的含量變化指示沉積區(qū)和物源的距離[9-14]。通過(guò)表3可以看出，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe它們之間總體呈正相關(guān)關(guān)系，與海平面變化總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)海水變深時(shí)，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe含量變小，當(dāng)海水變淺時(shí)，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe含量增大。

Mg是親海性元素，含量大小指示了沉積區(qū)和物源的距離[15,16]。 從表4可以看出，白云巖中Mg含量較高，Mg含量變化曲線與海平面曲線基本一致。Na含量與成巖流體(水介質(zhì))鹽度呈正相關(guān)[17]，含量曲線和海平面曲線基本一致，張夏組三段底部Na含量明顯升高，和白云巖化有關(guān)；張夏三段上部含量降低，和礁灰?guī)r層相對(duì)應(yīng)。

表3 張夏組Mn，Si，Al，K，Ti和Fe和海平面變化關(guān)系

5 結(jié)果與討論

1)海平面變化影響著鮞粒的種類、含量及其大小(粒徑)。

具體來(lái)說(shuō)，海水變深時(shí)，海底相對(duì)安靜，海水能量較低，有利于放射鮞的形成，而海水變淺時(shí)，受潮汐作用影響，海水能量較高，有利于同心鮞的形成。

2)用元素含量及其比值可以指示沉積環(huán)境(沉積區(qū)和物源區(qū)的關(guān)系)。

其中代表陸源物質(zhì)的Si，Al，K，Ti和TFe等元素之間呈正相關(guān)關(guān)系，與海平面變化有密切關(guān)系，當(dāng)海水較深時(shí)，元素含量較低，海水較淺時(shí)元素含量較高。從底到頂該組元素含量變小，代表了海侵的沉積環(huán)境。

3)代表了沉積環(huán)境中海水的組成Mg和Na之間呈正相關(guān)關(guān)系。

它們與海平面變化呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)海水較深時(shí)，此類元素含量較高，當(dāng)海水較淺時(shí)，此類元素含量較低。從底到頂該組元素含量增大，代表了海侵的沉積環(huán)境。

4)用Ca/(Ca+Fe),Mg/Al及其Ca可以指示沉積環(huán)境。

從底到頂元素比值呈增大的趨勢(shì)，指示了張夏組當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境為海相，并且海水逐漸變深即海侵的沉積環(huán)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★：本文為《山西省1∶5萬(wàn)大盂測(cè)區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查》項(xiàng)目成果之一

毛永棟(1983- )，男，助理工程師

P642

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