下?lián)P子地區(qū)古生界硅巖地球化學(xué)特征及成因

李紅敬，林正良，解習(xí)農(nóng)

（1.中國(guó)石化石油物探技術(shù)研究院，南京211103；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074）

下?lián)P子地區(qū)古生界硅巖地球化學(xué)特征及成因

李紅敬1，林正良1，解習(xí)農(nóng)2

（1.中國(guó)石化石油物探技術(shù)研究院，南京211103；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074）

下?lián)P子地區(qū)的3套區(qū)域性烴源巖（下寒武統(tǒng)、中二疊統(tǒng)以及上二疊統(tǒng)）均發(fā)育灰黑色層狀硅巖，硅巖地球化學(xué)特征及成因的研究對(duì)認(rèn)識(shí)該區(qū)烴源巖的沉積環(huán)境具有重要意義。通過(guò)對(duì)下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)4條典型地質(zhì)剖面（下寒武統(tǒng)青陽(yáng)青坑剖面、二疊系巢湖平頂山剖面、巢湖馬家山剖面以及涇縣昌橋剖面）的硅巖主量元素和稀土元素的地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：下寒武統(tǒng)硅巖為純硅質(zhì)巖；二疊系硅巖部分樣品含少量泥質(zhì)成分；下寒武統(tǒng)黃柏嶺組、中二疊統(tǒng)孤峰組以及上二疊統(tǒng)大隆組硅巖均存在Ce負(fù)異常，而這3個(gè)層段的Eu異常明顯不同。根據(jù)研究區(qū)古生界硅巖的MnO/TiO2值、Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）關(guān)系以及稀土元素特征，綜合判斷上二疊統(tǒng)大隆組硅巖沉積背景為大陸邊緣淺海，而下寒武統(tǒng)和孤峰組層狀硅巖沉積于海盆中，其沉積環(huán)境與大隆組硅巖相比，更遠(yuǎn)離陸源影響。根據(jù)研究區(qū)3個(gè)層段的硅巖Al/（Al+Fe+Mn）值、Al-Fe-Mn三角散點(diǎn)圖以及稀土元素特征，判斷研究區(qū)下寒武統(tǒng)硅巖為熱水沉積成因硅巖，上二疊統(tǒng)硅巖為典型生物成因硅巖，中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖為生物和熱水混合成因硅巖。

硅巖；地球化學(xué)；成因；古生界；下?lián)P子地區(qū)

0　引言

硅巖形成于特定的地球化學(xué)條件下，常發(fā)育于關(guān)鍵的地層層位，能夠提供重要的地質(zhì)信息［1］。前人［2-4］對(duì)下?lián)P子地區(qū)早二疊世孤峰組層狀硅巖的成因存在不同認(rèn)識(shí)：夏邦棟等［2］認(rèn)為下?lián)P子地區(qū)早二疊世孤峰組層狀硅巖是熱水成因，并混入少量非熱水物質(zhì)；楊玉卿等［3］指出華南地區(qū)中二疊統(tǒng)層狀硅巖主要是生物化學(xué)成因，并混有少量熱水及火山成因；呂炳全等［4］曾提出，下?lián)P子地區(qū)中二疊統(tǒng)孤峰組中的硅質(zhì)層形成于大規(guī)模海進(jìn)和上升流形成的淺海缺氧環(huán)境。前人［5-6］對(duì)華南地區(qū)晚二疊世大隆組硅巖成因和沉積環(huán)境的研究，主要集中于中上揚(yáng)子地區(qū)，例如鄂東南、桂西南以及黔南地區(qū)。梁狄剛等［7］指出下?lián)P子地區(qū)發(fā)育下寒武統(tǒng)、上二疊統(tǒng)以及中二疊統(tǒng)3套區(qū)域性烴源巖。綜上可知，目前國(guó)內(nèi)對(duì)下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)下寒武統(tǒng)和上二疊統(tǒng)大隆組層狀硅質(zhì)巖成因及沉積環(huán)境的探討甚少。因此，筆者針對(duì)下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)烴源巖層段下寒武統(tǒng)黃柏嶺組、中二疊統(tǒng)孤峰組以及上二疊統(tǒng)大隆組的典型剖面采集新鮮硅巖樣本，并進(jìn)行主量元素和微量元素測(cè)試，進(jìn)而對(duì)比分析研究區(qū)不同時(shí)代硅巖的地球化學(xué)特征，探討其沉積環(huán)境和成因，以期為研究區(qū)晚古生代烴源巖形成條件的研究提供依據(jù)。

1　地質(zhì)背景

下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)構(gòu)造上屬于下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)，無(wú)為盆地和南陵盆地為下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)兩大主要油氣構(gòu)造單元。研究區(qū)東南側(cè)為江南斷裂，西北側(cè)為郯廬斷裂和滁河斷裂，在其西南端分布著望江盆地和潛山盆地（圖1）。下?lián)P子地區(qū)地層發(fā)育良好，震旦紀(jì)一中二疊世為海相沉積［8-9］，晚三疊世至今多為陸相沉積，該區(qū)古生界海相地層主要發(fā)育于深水陸棚相環(huán)境。

圖1　下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)構(gòu)造圖及野外剖面位置Fig.1　The structure diagram of Lower Yangtze Wuwei-Nanling area and the location of field sections

研究區(qū)下寒武統(tǒng)典型剖面為青陽(yáng)青坑剖面，該剖面位于安徽省銅陵市青陽(yáng)縣酉華鄉(xiāng)附近山路旁（參見(jiàn)圖1），出露的地層為震旦系藍(lán)田組及下寒武統(tǒng)黃柏嶺組和大陳嶺組。震旦系藍(lán)田組與下寒武統(tǒng)黃柏嶺組呈平行不整合接觸。下寒武統(tǒng)黃柏嶺組下段巖性為厚層灰?guī)r與硅巖互層，上段巖性為灰色泥頁(yè)巖；大陳嶺組巖性為灰白色巨厚層灰?guī)r。

研究區(qū)二疊系典型剖面為巢湖平頂山剖面和涇縣昌橋剖面，剖面位置見(jiàn)圖1所示。巢湖平頂山剖面出露的地層自下而上依次為孤峰組、龍?zhí)督M以及大隆組（圖2），其中孤峰組與棲霞組呈不整合接觸。孤峰組底部巖性為含磷結(jié)核的灰黃色泥巖，下段為黑色硅巖和灰黑色炭質(zhì)泥巖，上段為灰—灰黑色頁(yè)巖。龍?zhí)督M巖性為淺灰色粉砂巖夾泥巖。大隆組巖性主要為黑色薄層硅巖。涇縣昌橋剖面位于安徽省宣城市涇縣南華職業(yè)高中附近，其出露的地層自下而上依次為二疊系的龍?zhí)督M、大隆組以及三疊系的殷坑組，地層厚度約188.5 m。該剖面底部為龍?zhí)督M，其巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖以及煤線，向上為大隆組，其巖性為黑色硅質(zhì)頁(yè)巖及泥巖；最頂部為殷坑組，其巖性為灰色灰?guī)r。

圖2　下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)典型剖面巖性柱狀圖及采樣位置Fig.2　The lithological column of the sections and the location of the samples in Lower Yangtze Wuwei-Nanling area

2　樣品及測(cè)試方法

本文研究共采集下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖樣品12件，樣品受風(fēng)化—氧化作用的影響很微弱；下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖樣品4件，均采集于青陽(yáng)青坑剖面；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖樣品5件，均采集于巢湖平頂山剖面；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖樣品3件，其中2件采集于巢湖平頂山剖面，1件來(lái)自于涇縣昌橋剖面（參見(jiàn)圖2）。

筆者對(duì)研究區(qū)古生界的12件硅巖樣品進(jìn)行了主量元素和微量元素測(cè)試分析：主量元素是利用XRF-1800波長(zhǎng)掃描X射線熒光光譜儀進(jìn)行樣品測(cè)定，測(cè)試數(shù)據(jù)相對(duì)誤差為±5%，該測(cè)試是在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)生物過(guò)程與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成；微量元素測(cè)試由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，分析儀器為Agilent 7500a等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)試方法采用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法（ICP-MS）。為了監(jiān)控測(cè)試精密度和準(zhǔn)確度，筆者進(jìn)行了重復(fù)樣與標(biāo)準(zhǔn)樣的對(duì)比分析，結(jié)果顯示元素的相對(duì)偏差＜5%，表明總體分析結(jié)果可靠。

3　硅巖特征

3.1巖石學(xué)特征

下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖主要以薄層—中層狀產(chǎn)出，多呈黑色和灰黑色，單層厚幾厘米至幾十厘米，致密堅(jiān)硬，主要由非晶質(zhì)石英組成，并發(fā)育孔隙（圖版Ⅰ-1）。巢湖平頂山孤峰組硅巖可見(jiàn)放射蟲(chóng)化石，利用背散射電鏡觀察并結(jié)合能譜分析可見(jiàn)硅巖中含草莓狀黃鐵礦（圖版Ⅰ-2），反映硅巖沉積環(huán)境為還原環(huán)境［10］。

3.2元素地球化學(xué)特征

下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖主要成分為SiO2，其次為Al2O3。下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.30%～97.64%，平均為96.30%，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%～0.54%，TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.011%～0.030%，全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.08%～1.90%（用Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表），MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.008%～0.010%；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為89.67%～96.05%，平均為93.24%；Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.63%～3.38%，TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.016%～0.240%，全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.52%～2.00%（用Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表），MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%～0.049%；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.55%～91.03%，平均為83.29%；Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.42%～9.00%，TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%～0.32%，全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.31%～3.44%（用Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表），MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%～0.015%（表1）。由以上3個(gè)層段的硅巖化學(xué)成分可知，青陽(yáng)青坑剖面的下寒武統(tǒng)硅巖為純硅巖，而二疊系硅巖部分樣品含少量的泥質(zhì)成分。

下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)硅巖稀土元素分析結(jié)果如表2所列。由稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化曲線（圖3）可見(jiàn)，研究區(qū)下寒武統(tǒng)黃柏嶺組、中二疊統(tǒng)孤峰組以及上二疊統(tǒng)大隆組層狀硅巖均存在Ce負(fù)異常，Ce/Ce*值分別為0.68～0.83，0.59～0.71以及0.77～0.84。古生界3個(gè)層段的Eu異常不同：下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖呈強(qiáng)的Eu正異常，Eu/Eu*值為1.109～2.502，平均為1.633；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖呈弱的Eu負(fù)異常，Eu/ Eu*值為0.77～0.96，平均為0.84；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖Eu/Eu*值為0.770～1.183，其中巢湖平頂山剖面硅巖樣品的Eu/Eu*值為1.183，而該剖面大隆組硅巖的1件樣品和涇縣昌橋剖面大隆組硅巖樣品為Eu負(fù)異常。古生界下寒武統(tǒng)黃柏嶺組、中二疊統(tǒng)孤峰組以及上二疊統(tǒng)大隆組的LaN/YbN值分別為0.170～0.346，0.468～1.542以及0.831～1.183。古生界硅巖稀土元素總量（ΣREE）普遍偏低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（4.27～98.76）×10-6，平均為28.21×10-6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)頁(yè)巖的ΣREE（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為204.12×10-6）。

表1　下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1　Major element data of Palaeozoic siliceous rocks in Lower Yangtze Wuwei-Nanling area%

表2　下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)硅巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2　The rare earth element content of siliceous rocks in Lower Yangtze Wuwei-Nanling area 10-6

圖3　下?lián)P子無(wú)為-南陵地區(qū)古生界硅巖稀土元素頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化曲線Fig.3　The rare earth element patterns of Palaeozoic siliceous rocks in Lower Yangtze Wuwei-Nanling area

4　硅巖沉積環(huán)境和成因

4.1硅巖沉積環(huán)境

硅巖的MnO/TiO2值是判斷硅巖沉積期大地構(gòu)造環(huán)境及其硅質(zhì)來(lái)源的重要指標(biāo)。MnO是來(lái)自大洋深部的標(biāo)志，而TiO2含量多與陸源物質(zhì)介入相關(guān)。前人［11］研究表明，開(kāi)闊大洋中硅質(zhì)沉積物的MnO/TiO2值較高，可達(dá)0.5～1.5，而離陸地較近的陸緣海和大陸坡沉積的硅巖，其MnO/TiO2值較低，一般＜0.5。下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)中二疊統(tǒng)4件層狀硅巖樣品的MnO/TiO2值均為0.08～0.32，而僅有1件硅巖樣品的MnO/TiO2值異常，可達(dá)3.0，這可能是因熱液作用或者上升流將大洋深部物質(zhì)混入而沉積形成高M(jìn)nO/TiO2值的硅巖；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖的MnO/TiO2值為0.02～0.11，均＜0.5，因此，可以判斷上二疊統(tǒng)大隆組硅巖的沉積大地構(gòu)造環(huán)境為大陸坡或陸緣淺海；下寒武統(tǒng)4件硅巖樣品的MnO/TiO2值分別為0.30，0.73，0.73以及0.40，平均值為0.54，＞0.5，因此，可以判斷下寒武統(tǒng)硅巖沉積的大地構(gòu)造環(huán)境比大隆組硅巖沉積遠(yuǎn)離大陸而靠近深海。

硅巖的成巖作用不會(huì)使Ti，F(xiàn)e，Al以及REE的含量有所變化，因此Ti，F(xiàn)e，Al以及REE可以用來(lái)判別硅巖形成的沉積環(huán)境［12］。Murray等［12］通過(guò)對(duì)全球自早古生代至第三紀(jì)以來(lái)不同沉積背景下的49件硅巖樣品的地球化學(xué)特征進(jìn)行詳細(xì)研究，提出利用Fe2O3/TiO2，LaN/CeN及Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）的值可判別硅巖的沉積環(huán)境。研究區(qū)青陽(yáng)青坑剖面下寒武統(tǒng)硅巖存在較高的Fe2O3/TiO2值（為55～131，平均為91）和偏低的Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）值（為0.12～0.24，平均為0.17）。在Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）圖中［圖4（a）］：下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖樣品投影在大洋中脊區(qū)域；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖樣品分布于遠(yuǎn)洋盆地—大洋中脊區(qū)域；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖樣品投影于大陸邊緣—遠(yuǎn)洋盆地。由LaN/CeN-Al2O3/（Al2O3+ Fe2O3）（N表示北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化值）圖［圖4（b）］可知，下寒武統(tǒng)硅巖樣品分布于3個(gè)構(gòu)造環(huán)境之外，而研究區(qū)大隆組硅巖樣品點(diǎn)落于大陸邊緣，孤峰組硅巖樣品點(diǎn)落于或靠近于遠(yuǎn)洋盆地（圖4）。邱振等［13］深入分析了Murray投影圖（圖4）的各項(xiàng)參數(shù)，結(jié)果表明，F(xiàn)e在大洋中脊附近熱液沉積物中富集，可作為熱液參與的指標(biāo)，而Al和Ti可以指示陸源碎屑輸入，靠近大陸邊緣的硅巖Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）值均＞0.5，而大洋中脊附近的硅巖Fe2O3/TiO2值一般＞50。LaN/ CeN也可指示大洋中脊附近的海底熱液活動(dòng)。綜上可知，Murray投影圖的實(shí)質(zhì)是判斷沉積物中海底熱液物質(zhì)和陸源物質(zhì)貢獻(xiàn)的相對(duì)多少［13］。因此，本文研究認(rèn)為，無(wú)為—南陵地區(qū)上二疊統(tǒng)大隆組硅巖沉積于大陸邊緣，而下寒武統(tǒng)硅巖和中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖沉積于遠(yuǎn)離陸源物質(zhì)的海盆中。

Murray等［12］對(duì)硅巖稀土元素的研究表明，硅巖中w（LaN）/w（CeN）和w（Ce）/w（Ce*）可以有效地判斷硅巖的形成環(huán)境。大陸邊緣硅巖的w（LaN）/w（CeN）為0.5～1.5，w（Ce）/w（Ce*）為1.09±0.25；大洋盆地硅巖的w（LaN）/w（CeN）為1.0～2.5，w（Ce）/w（Ce*）為0.60± 0.13；大洋中脊附近硅巖的w（LaN）/w（CeN）≥3.5，w（Ce）/ w（Ce*）為0.30±0.13［12］。研究區(qū)下寒武統(tǒng)硅巖w（Ce）/ w（Ce*）為0.68～0.83，w（LaN）/w（CeN）為1.02～1.44；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖w（Ce）/w（Ce*）為0.59～0.72，w（LaN）/w（CeN）為1.45～1.84；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖w（Ce）/w（Ce*）為0.77～0.84，w（LaN）/w（CeN）為1.25～1.31。研究區(qū)古生界3個(gè)層段的硅巖稀土元素特征比較明顯，下寒武統(tǒng)黃柏嶺組和中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖的形成環(huán)境為深海盆地，大隆組硅巖的特征與大陸邊緣硅巖的特征十分相近。

根據(jù)下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖的MnO/TiO2值、Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）關(guān)系以及稀土元素特征綜合判斷上二疊統(tǒng)大隆組硅巖沉積背景為大陸邊緣淺海，而下寒武統(tǒng)和孤峰組層狀硅巖沉積于海盆中，其沉積環(huán)境與大隆組硅巖相比，更遠(yuǎn)離陸源沉積物的影響。

圖4　Fe2O3/TiO2，LaN/CeN與Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）綜合圖解（大洋中脊、遠(yuǎn)洋盆地和大陸邊緣分區(qū)界線據(jù)文獻(xiàn)［1］修改）Fig.4　Comprehensive diagram of Fe2O3/TiO2，LaN/CeNand Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）

圖5　下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)硅巖Al-Fe-Mn 圖解［15］Fig.5　Al-Fe-Mn diagram of siliceous rocks in LowerYangtze Wuwei-Nanling area

4.2硅巖成因探討

硅巖成因?qū)嵸|(zhì)上是確定其硅的來(lái)源。硅質(zhì)通常主要來(lái)源于熱液活動(dòng)、硅質(zhì)生物以及富硅的巖石碎屑等［13］。通過(guò)薄片觀察，研究區(qū)內(nèi)硅巖沒(méi)有交代現(xiàn)象，野外觀察呈層狀，厚度穩(wěn)定。因此，可以判斷本文所研究的層狀硅巖為原始沉積而成。

Bostrom等［14］提出利用海相沉積物中的Al/（Al+ Fe+Mn）值可以判別熱液對(duì)沉積物的貢獻(xiàn)。深海鉆∶探計(jì)劃Leg32航次發(fā)現(xiàn)的熱液硅巖及位于東太平洋洋隆熱液沉積物的Al/（Al+Fe+Mn）值分別為0.12和0.01［15］，而日本中部三疊紀(jì)生物成因的半遠(yuǎn)洋硅巖的Al/（Al+Fe+Mn）值為0.60，頁(yè)巖的Al/（Al+Fe+ Mn）平均值為0.62［15］。下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)青陽(yáng)青坑剖面下寒武統(tǒng)硅巖樣品的Al/（Al+Fe+Mn）值為0.09～0.19，平均為0.13，表明該區(qū)下寒武統(tǒng)硅巖發(fā)育時(shí)存在熱液活動(dòng)。研究區(qū)平頂山剖面中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖的Al/（Al+Fe+Mn）值為0.22～0.53，平均為0.37，反映中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖不是典型的熱液成因硅巖，也不是典型的生物成因硅巖，而是熱液和生物混合成因硅巖。研究區(qū)上二疊統(tǒng)大隆組硅巖Al/（Al+Fe+Mn）值為0.58～0.66，平均為0.61，其比值在0.6左右，為生物成因硅巖。

在Adachi等［15］的Al-Fe-Mn投影圖中（圖5）：下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖更是集中分布于熱液成因的硅巖區(qū)；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖分布于非熱液成因硅巖區(qū)（參見(jiàn)圖5）；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖分布比較分散，在熱液成因和非熱液成因區(qū)域內(nèi)以及區(qū)域之間均有分布。以上說(shuō)明中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖不是典型的熱液成因硅巖，也不是典型的生物成因硅巖，而是生物和熱水混合成因硅巖。大隆組硅巖為典型的生物成因硅巖。

稀土元素分析是判斷是否為熱液成因的有效手段［16］。典型的海相熱液沉積物的ΣREE低，重稀土元素（HREE）富集，并具明顯的Ce負(fù)異常［16］。Fleet［17］在系統(tǒng)研究全球?qū)儆诜菬崴梢虻乃山饘俪练e與屬于熱水成因的金屬沉積中的稀土元素（REE）之后得出，非熱水沉積中的∑REE高，但HREE不富集，而熱水沉積中的∑REE低。生物成因和熱液成因類型硅巖的REE北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化配分模式明顯不同（圖6）。青陽(yáng)青坑剖面硅巖REE頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化曲線基本一致［參見(jiàn)圖3（c）］，均具較明顯的Ce負(fù)異常（為0.68～0.83，平均為0.75）和HREE富集的特征，且稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍偏低，為（4.27～26.53）× 10-6，平均值為11.27×10-6，不到標(biāo)準(zhǔn)ΣREE的1/17，與典型熱液成因硅巖的REE特征十分吻合。Eu異常也是判別硅巖熱液成因的重要指標(biāo)［16］。大洋中脊附近熱液成因沉積物中REE出現(xiàn)顯著的Eu正異常。下寒武統(tǒng)硅巖存在Eu正異常，Eu/Eu*值為1.11～2.50，平均值為1.63，因此下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖為典型的熱水成因硅巖。大隆組硅巖REE頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化曲線較平緩，HREE不富集（圖版Ⅰ），與生物沉積硅巖REE配分模式相似，而與熱水沉積REE配分模式明顯不同（圖6）［18］，表明大隆組硅巖不是非熱水成因硅巖，而是生物成因硅巖；孤峰組硅巖樣品REE標(biāo)準(zhǔn)化曲線為左傾，HREE富集，并存在Ce負(fù)異常和Eu負(fù)異常，該組其余4件硅巖樣品REE標(biāo)準(zhǔn)化曲線較平緩，HREE不富集，表明孤峰組硅巖為生物成因硅巖的同時(shí)又受到熱水作用的影響，故該組硅巖類型為生物和熱水混合成因硅巖。

圖6　不同成因類型硅巖REE北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化圖［18］Fig.6　The rare earth element patterns of siliceous rocks of different genesis

5　結(jié)論

（1）下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖主量元素特征表明，青陽(yáng)青坑剖面的下寒武統(tǒng)硅巖為純硅巖，而二疊系硅巖部分樣品含少量的泥質(zhì)成分。下寒武統(tǒng)黃柏嶺組、中二疊統(tǒng)孤峰組以及上二疊統(tǒng)大隆組硅巖均存在Ce負(fù)異常，而這3個(gè)層段的Eu異常存在明顯不同。下寒武統(tǒng)黃柏嶺組硅巖呈強(qiáng)的Eu正異常，Eu/Eu*值為1.109～2.502，平均值為1.633；中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖呈弱的Eu負(fù)異常，Eu/Eu*值為0.77～0.96，平均值為0.84；上二疊統(tǒng)大隆組硅巖Eu/Eu*值為0.770～1.183。

（2）根據(jù)下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)古生界硅巖的MnO/TiO2值、Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）關(guān)系以及稀土元素特征，綜合判斷上二疊統(tǒng)大隆組硅巖沉積背景為大陸邊緣淺海，而下寒武統(tǒng)和孤峰組層狀硅巖沉積于海盆中，其沉積環(huán)境與大隆組硅巖相比，更遠(yuǎn)離陸源影響。

（3）根據(jù)下?lián)P子無(wú)為—南陵地區(qū)下寒武統(tǒng)黃柏嶺組、中二疊統(tǒng)孤峰組以及上二疊統(tǒng)大隆組層狀硅巖的Al/（Al+Fe+Mn）值、Al-Fe-Mn三角散點(diǎn)圖以及稀土元素特征綜合判斷研究區(qū)下寒武統(tǒng)硅巖為熱水成因硅巖，上二疊統(tǒng)硅巖為典型的生物成因硅巖，而中二疊統(tǒng)孤峰組硅巖類型為生物和熱水混合成因硅巖。

（References）：

［1］Murray R W.Chemical criteria to identify the depositional environment of chert：general principles and applications［J］．Sedimentary Geology，1994，90：213-232.

［2］夏邦棟，鐘立榮，方中，等.下?lián)P子區(qū)早二疊世孤峰組層狀硅質(zhì)巖成因［J］．地質(zhì)學(xué)報(bào)，1995，69（2）：125-137. Xia Bangdong，Zhong Lirong，F(xiàn)ang Zhong，et al.The origin of cherts of the early Permlan Gufeng formation in the Lower Yangtze area，eastern China［J］．Acta Geologica Sinica，1995，69（2）：125-137.

［3］楊玉卿，馮增昭.華南下二疊統(tǒng)層狀硅巖的形成及意義［J］．巖石學(xué)報(bào)，1997，13（1）：111-120. Yang Yuqin，F(xiàn)eng Zengzhao.Formation and significance of the bedded siliceousrocksoftheLowerPermian in South China［J］．Acta Petrologica Sinica，1997，13（1）：111-120.

［4］呂炳全，瞿建忠.下?lián)P子地區(qū)早二疊世海進(jìn)和上升流形成的缺氧環(huán)境的沉積［J］．科學(xué)通報(bào)，1989，34（22）：1721-1724. Lü Bingquan，Zhai Jianzhong.The Early Permian anoxic deposits from transgressivs and uplifting flow in the Lower Yangtze region［J］．chinese Science Bulleuin，1989，34（22）：1721-1724.

［5］徐躍通.鄂東南晚二疊世大隆組層狀硅質(zhì)巖成因地球化學(xué)及沉積環(huán)境［J］．桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，17（3）：204-212. Xu Yuetong.Genetic geochemistry for the bedded silicalite in the Late Permian Dalong formation and its sedimehtary setting in Southeastern Hubei［J］．Journal of Guilin institute of Technology，1997，17（3）：204-212.

［6］田云濤，馮慶來(lái)，李琴.桂西南柳橋地區(qū)上二疊統(tǒng)大隆組層狀硅質(zhì)巖成因和沉積環(huán)境［J］．沉積學(xué)報(bào)，2007，25（5）：671-677. Tian Yuntao，F(xiàn)eng Qinlai，Li Qin.The petrogenesis and sedmientary environment of the bedded cherts from Upper Permian Dalong Formation，Southwest Guangxi［J］．Acta Sedmentologica Sinica，2007，25（5）：671-677.

［7］梁狄剛，郭彤樓，陳建平，等.南方四套區(qū)域性海相烴源巖的分布［J］．海相油氣地質(zhì)，2008，13（2）：1-16. Liang Digang，Guo Tonglou，Chen Jianping，et al.distribution of four suits of regional marine source rocks［J］．Marine Origin Petroleum Geology，2008，13（2）：1-16.

［8］霍鳳斌，張濤，徐發(fā)，等.“兩層·六端元”頁(yè)巖評(píng)價(jià)方法在下?lián)P子地區(qū)的應(yīng)用［J］．巖性油氣藏，2013，25（3）：87-91. Huo Fengbin，Zhang Tao，Xu Fa，et al.Application of“two layer and six terminal element”shale evaluation method in Lower Yangtze area［J］．Lithologic Reservoirs，2013，25（3）：87-91.

［9］龔大興，林金輝，唐云鳳，等.上揚(yáng)子地臺(tái)北緣古生界海相烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征［J］．巖性油氣藏，2010，22（3）：31-37. Gong Daxing，lin Jinhui，Tang Yunfeng.Organic geochemical characteristics of Paleozoic marine source rocks in northern margin of Upper Yangtze Platform［J］．Lithologic Reservoirs，2010，22（3）：31-37.

［10］徐祖新，韓淑敏，王啟超.中揚(yáng)子地區(qū)陡山沱組頁(yè)巖儲(chǔ)層中黃鐵礦特征及其油氣意義［J］．巖性油氣藏，2015，27（2）：31-37. Xu Zuxin，Han Shumin，Wang Qichao.Characteristics of pyrite and its hydrocarbon significance of shale reservoir of Doushantuo Formation in middle Yangtze area［J］．Lithologic Reservoirs，2015，27（2）：31-37.

［11］Bostro：mK，KraemerT，GartnerSl.Provenanceandaccumulation rates of opaline silica：A1，F(xiàn)e，Ti，Mn，Cu，Ni，and Co in pacific pelagic sediment［J］．Chemical Geology，1973，11：123-148.

［12］MurrayRW，BrinkMRBT，GerlachDC，etal.Rare earth，major，and trace elements in chert from the Franciscan Complex and Monterey Group：Assessing REE sources to fine-grained marine sediments［J］．Geochimica et Cosmochimica Acta，1991，55：1875-1895.

［13］邱振，王清晨.廣西來(lái)賓中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖海底熱液成因的地球化學(xué)證據(jù)［J］．中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2011，41（5）：725-737. Qiu Zhen，Wang Qingchen.Geochemical evidence for submarine hydrothermal origin of the Middle-Upper Per-mian chert in Laibin of Guangxi，China［J］．Science China Earth Sciences，2011，41（5）：725-737.

［14］Bostro：m K，Peterson M N A.The origin of aluminum-poor ferromanganoan sediments in areas of high heat-flow on the East Pacific Rise［J］．Marine Geollgy，1969，7：427-447.

［15］Adachi M，Yamamoto K，Sugisaki R.Hydrothermal chert and associated siliceous rocks from the northern Pacific：Their geological significance as indication of ocean ridge activity［J］．Sedimentary Geology，1986：47：125-148.

［16］Chen Dai，Qing Hairuo，Yan Xin，et al.Hydrothermal venting and basin evolution（Devonian，South China）：Constraints from rare earth element geochemistry of chert［J］．Sedimentary Geology，2006，183：203-216.

［17］Fleet A J.Hydrothermal and hydrogenous ferro-manganese deposites：Do they from a continuum continuum？［M］//Rona P A，Bostrom K，Laubier L，et al.The rare earth element evidence in hydrothermal process at seafloor spreading centers.New York：Plenum Press，1983：535-555.

［18］劉家軍，鄭明華.熱水沉積硅巖的地球化學(xué)［J］．四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，1993，13（2）：110-116. Liu Jiajun，Zheng Minghua.Geochemistry of hydrothermal sedimentary silicalite［J］．Acta Geological Sichuan，1993，13（2）：110-116.

圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說(shuō)明：1.硅巖掃描電鏡照片，非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)孔縫；2.硅巖掃描電鏡背散射，主要由非晶質(zhì)石英組成，含黃鐵礦

（本文編輯：郭言青）

Geochemical characteristics and origin of Palaeozoic siliceous rocks in Lower Yangtze area

Li Hongjing1，Lin Zhengliang1，Xie Xinong2
（1.Sinopec Geophysical Research Institute，Nanjing 211103，China；2.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources of Ministry of Education，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

As regional source rocks，the Lower Cambrian，Middle Permian and Upper Permian in Lower Yangtze area developed bedded siliceous rocks.The analysis of geochemical characteristics and origin of the Palaeozoic siliceous rocks in Lower Yangtze area is very important for understanding sedimentary setting of source rocks.Based on the analysis of major elements and rare earth elements of the siliceous rocks from the four typical sections（Lower Cambrian Qingkeng section in Qingyang town，Pingdingshan section in Chaohu Lake，Majiashan section in Chaohu Lake and Changqiao section in Jing county）in Lower Yangtze Wuwei-Nanling area，the SiO2content of the Lower Cambrian is a little higher than that of the Permian；the siliceous rocks of Lower Cambrian Huangpailing Formation，Middle Permian Gufeng Formation and Upper Permian Dalong Formation have weak negative Ce anomalies，but they have different Eu anomalies. Based on the MnO/TiO2ratio of Paleozoic siliceous rock，the relation of Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）and the rare earth element characteristics in the study area，it is concluded that the sedimentary setting of the siliceous rocks ofUpper Permian Dalong Formation is neritic shelf facies.While the bedded siliceous rock of the Lower Cambrian and Middle Permian Gufeng Formation deposited on the marine basin，of which the depositional environment is more closely to the inner of basin compared to the siliceous rocks of Dalong Formation.According to Al/（Al+Fe+Mn）ratio of the bedded siliceous rocks of three layers，the triangular plots of Al-Fe-Mn and rare earth element characteristics，it is considered that the Lower Cambrian siliceous rock is hydrothermal genesis，the Upper Permian siliceous rock is typically biogenic genesis，and the siliceous rock of Middle Permian Gufeng Formation is biological and hydrothermal mixed genesis.

siliceous rock；geochemical characteristics；genesis；Palaeozoic；Lower Yangtze area

P588.2

A

1673-8926（2015）05-0232-08

2015-06-16；

2015-07-28

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與精細(xì)表征”（編號(hào)：2014CB239201）資助

李紅敬（1983-），女，博士，工程師，主要從事盆地分析方面的研究工作。地址：（211103）江蘇省南京市江寧區(qū)上高路219號(hào)。E-mail：lihj.swty@sinopec.com。