沉積巖石中稀土元素對形成環(huán)境的響應(yīng)

余瑜 李杜文 薛靈文

摘要：近年來，隨著研究方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，對沉積巖的地化研究已經(jīng)形成了一定的體系，稀土元素因在各類巖石中分布廣泛同時具有較好的示蹤作用。筆者在前人的研究基礎(chǔ)上，研究分析了稀土元素在各種沉積巖中的特征，并分析總結(jié)了對相關(guān)的沉積環(huán)境的響應(yīng)。

關(guān)鍵詞：沉積巖；稀土元素

中圖分類號：P641 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

1對構(gòu)造背景和沉積環(huán)境的確定

巖石形成的構(gòu)造背景對于巖石學(xué)的研究具有重要意義[1]。利用北美平均頁巖或澳大利亞后太古代平均頁巖對實(shí)驗(yàn)測試得出的稀土元素數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后，可得到稀土元素配分曲線。不同類型、不同成因的巖石具有不同的稀土元素配分曲線，如大陸堿性玄武巖因?yàn)檩p稀土元素富集，所以整體呈右傾的曲線，而大洋拉斑玄武巖為較平坦的曲線（圖1）。

圖1 不同構(gòu)造環(huán)境砂巖的稀土元素模式曲線

陸源碎屑巖中的δCe可以反映沉積物質(zhì)沉積時的氧化還原條件，當(dāng)δCe>1時為正異常，表示沉積環(huán)境為較為富氧的環(huán)境；δCe<1時為負(fù)異常，為缺氧環(huán)境[2]。前人對硅質(zhì)巖的研究發(fā)現(xiàn)洋中脊的硅質(zhì)巖的δCe平均為0.29，；形成于廣海平原的硅質(zhì)巖的δCe的值稍高為0.60；大陸邊緣硅質(zhì)巖的δCe最高為1.03。

Lan/Ybn值和Lan/Cen值同樣可用于區(qū)分海相沉積巖形成的沉積環(huán)境，Lan/Ybn在大洋中脊平均值為0.3，深海平原為0.3～1.1，而大陸邊緣為1.1～1.4；Lan/Cen在大洋中脊、廣海平原、大陸邊緣分別是3.5左右、1.0～2.5、0.5～1.5。

據(jù)Potter P E[3]通過對大西洋和太平洋不同深度的REE垂向分布研究，發(fā)現(xiàn)REE隨著深度增大而濃度增大。同樣的結(jié)論來自于田景春[4]的對中國南方二疊紀(jì)的研究結(jié)果，海洋沉積物質(zhì)中稀土元素總量與海平面的升降有著密切關(guān)系，海平面上升時，沉積物質(zhì)的ΣREE含量也會上升，海平面下降時ΣREE含量下降，但需要指出的是，這僅適用于未經(jīng)后期成巖作用改造的或海洋原始沉積巖石。

2物質(zhì)來源的示蹤

沉積巖中對于物源的確定有利于沉積環(huán)境和構(gòu)造盆地的還原，這一點(diǎn)在碎屑巖中應(yīng)用較為廣泛。稀土元素得益于其較強(qiáng)的抗遷移性，從物源區(qū)到沉積成巖的過程中稀土元素的分配模式幾乎不發(fā)生改變[1]。在碎屑巖的物源研究中，可以對碎屑砂巖進(jìn)行稀土元素的頁巖標(biāo)準(zhǔn)化，物質(zhì)來源一致的碎屑巖的稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化曲線應(yīng)為一致。據(jù)郝強(qiáng)[5]對川西坳陷須二段物源進(jìn)行的稀土元素看出，研究區(qū)內(nèi)北部地區(qū)Dy虧損，Ce無異常，稀土元素分布曲線呈平坦型，中部地區(qū)分配曲線呈右傾型，Ce明顯正異常，而南部地區(qū)Dy，Eu均表現(xiàn)為虧損，分配曲線略有左傾，表明研究區(qū)北部、中部和南部受到來自不同的物源控制，這與巖石碎屑、陰極發(fā)光和重礦物分析的結(jié)果一致。同時，ΣREE和La/Yb值常被用于判斷物質(zhì)來源（圖2）。

圖2 La/Yb-ΣREE判斷原巖

3巖石成因的判斷

稀土元素是判斷硅質(zhì)巖成因的重要標(biāo)志。熱液成因的硅質(zhì)巖其稀土元素具有如下特征：稀土元素總量偏低，δEu>1，且經(jīng)北美頁巖（NASC）標(biāo)準(zhǔn)化后，呈平緩的左傾斜。

4結(jié)論

沉積巖中地球化學(xué)元素特征對沉積物質(zhì)物源、沉積相、盆地構(gòu)造有著重要的指示作用，也一直是沉積學(xué)家所關(guān)注研究的重點(diǎn)。稀土元素在沉積學(xué)的研究中應(yīng)用廣泛，對沉積構(gòu)造、形成環(huán)境、物源和巖石成因的識別判斷有著重要意義，相信在沉積學(xué)今后的研究中稀土元素會得到越來越多的地質(zhì)學(xué)家重視。

參考文獻(xiàn)

[1]Taylor S R， Mlennan S M， The continental Crust： Its Composition and Evolution； an Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks[M]. Oxford：Blackwell Scientific Publications，1985.

[2] 韋剛健，陳毓蔚，李獻(xiàn)華，等. NS93-5鉆井沉積物不活潑微量元素記錄與陸源輸入變化探討[J].地球化學(xué)，2001，30（3）：208—216.

[3] Potter P E. Trace elements in marine and fresh water， argillaceous sediments[J]. Geochimica et Cosmochmica Acta，1986，27（4）：47-55.

[4] 田景春，陳高武，張翔，等. 沉積地球化學(xué)在層序地層分析中的應(yīng)用[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006， 33（1）： 32-33.

[5]郝強(qiáng)，林良彪，余瑜，等.川西坳陷須家河組二段物源及主控因素分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2014，14（26）：5-12.