湖北竹山楊家堡組硅質(zhì)巖成因及沉積環(huán)境分析①

劉 浩 徐大良 牛志軍 彭練紅 魏運(yùn)許 趙小明

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心 武漢 430205;2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局古生物與生命—環(huán)境協(xié)同演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430205)

0 引言

硅質(zhì)巖是僅次于碳酸鹽巖的生物和化學(xué)沉積巖類，其分布廣，硬度大，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，是磷、釩、金、銀、鉛鋅、鉑族元素等礦產(chǎn)的重要含礦巖系。硅質(zhì)巖的形成往往與特定的地球化學(xué)條件相關(guān)，通過對(duì)硅質(zhì)巖的巖石學(xué)、沉積學(xué)、地球化學(xué)等特征的研究，可以了解其巖石成因、沉積環(huán)境等信息，為揭示古環(huán)境、古構(gòu)造等提供了研究依據(jù)［1-8］。

在埃迪卡拉紀(jì)—寒武紀(jì)之交，揚(yáng)子陸塊周緣普遍發(fā)育一套硅質(zhì)巖，與其上覆的黑色頁巖構(gòu)成黑色巖系。這套硅質(zhì)巖在揚(yáng)子?xùn)|南緣被命名為老堡組或留茶坡組，上覆地層為牛蹄塘組黑色頁巖，而在揚(yáng)子北緣被命名為楊家堡組，上覆地層為莊子溝組黑色板巖。前人對(duì)該時(shí)期的硅質(zhì)巖的巖石成因、沉積環(huán)境等方面的研究較多，但是這些研究多集中于揚(yáng)子地區(qū)的東南緣，且多數(shù)學(xué)者認(rèn)為揚(yáng)子?xùn)|南緣的硅質(zhì)巖的形成多與海底熱液有關(guān)［7-14］。相比之下，揚(yáng)子北緣的硅質(zhì)巖的研究程度較低。李曉彪等［15］對(duì)揚(yáng)子北緣城口地區(qū)早寒武世巴山組硅質(zhì)巖做過研究，表明其形成也與熱液有著密切的關(guān)系。而對(duì)揚(yáng)子北緣的與巴山組同時(shí)期武當(dāng)山地區(qū)的楊家堡組硅質(zhì)巖，前人多從巖石學(xué)及沉積學(xué)的角度去闡釋其沉積環(huán)境，尚缺少地球化學(xué)方面的研究。筆者對(duì)湖北省竹山縣旁楊家堡組剖面進(jìn)行了實(shí)測(cè)并采樣，試圖從沉積學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)方面來探討楊家堡組硅質(zhì)巖的巖石成因與沉積環(huán)境。

1 地質(zhì)背景與樣品描述

湖北省竹山縣位于揚(yáng)子陸塊北緣的南秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造演化較為復(fù)雜(圖1)，主要為印支—燕山構(gòu)造階段和喜馬拉雅構(gòu)造階段形成的一系列北西向、近東西向斷層及褶皺［16］。震旦紀(jì)—志留紀(jì)該區(qū)為揚(yáng)子板塊北部被動(dòng)陸緣裂谷盆地，沉積物以半深?！詈Ｏ喙栀|(zhì)巖類、泥質(zhì)巖類、碳酸鹽巖為主［17］。寒武紀(jì)楊家堡組硅質(zhì)巖的下伏地層為震旦紀(jì)江西溝組與霍河組，江西溝組為深水硅質(zhì)巖與變質(zhì)砂巖、板巖沉積，霍河組為硅質(zhì)白云巖、白云質(zhì)石英粉砂巖、大理巖沉積。楊家堡組上覆地層為莊子溝組為黑色炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖夾泥質(zhì)板巖。楊家堡組和莊子溝組構(gòu)成的海相黑色巖系，為南秦嶺地區(qū)的鎳、鉬、釩、鈾、石煤等礦產(chǎn)的重要賦存層位［18］。這套海相黑色巖系也記錄當(dāng)時(shí)海洋盆地強(qiáng)烈伸展和構(gòu)造沉降、大洋缺氧等構(gòu)造、環(huán)境事件［19］。

竹山縣城旁楊家堡組發(fā)育齊全，其頂?shù)捉缇€清晰。筆者進(jìn)行了詳細(xì)地實(shí)測(cè)，剖面起點(diǎn)為 32°14'9.46″N，110°14'33.36″E。該組底部為黑色中—厚層碳硅質(zhì)泥巖、硅質(zhì)白云巖夾硅質(zhì)巖，單層厚度12～28 cm，總厚41.2 m;下部為黑色中—薄層白云巖夾硅質(zhì)巖，單層厚5～15 cm，水平層理發(fā)育，總厚24.2 m;中部為黑色薄層硅質(zhì)巖夾碳硅質(zhì)泥巖，厚31.6 m;上部為灰色硅質(zhì)巖夾泥巖，厚102 m(圖2)?？傮w而言，楊家堡組下部白云巖居多，中上部白云巖減少，以硅質(zhì)巖及硅質(zhì)頁巖為主，反映該地區(qū)水體逐漸變深的一個(gè)過程。

筆者系統(tǒng)采集硅質(zhì)巖樣品，共采集樣品21件(圖2)。在室內(nèi)進(jìn)行了薄片觀察后選取17件樣品進(jìn)行主量元素和微量元素分析。這17件硅質(zhì)巖樣品主要由微晶石英所組成(含量均超過85%)，含少量碳質(zhì)及微量白云母。石英顆粒細(xì)小，粒度一般0.01～0.05 mm，彼此鑲嵌排列，顆粒長(zhǎng)軸呈定向性排列，少量石英顆粒達(dá)0.1～0.2 mm，呈條帶狀相對(duì)集中分布。

圖1 竹山地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及剖面位置Fig.1 Geological sketch map of Zhushan area and location of the section of Yangjiabao Formation

2 分析方法及結(jié)果

采集的硅質(zhì)巖樣品，磨去風(fēng)化表面，取新鮮部分，用蒸餾水去污后，粉碎至200目，干燥后送至分析測(cè)試。主量元素測(cè)試在國(guó)土資源部武漢巖礦測(cè)試中心的X射線熒光光譜儀(AXXIOS)上進(jìn)行的，測(cè)試結(jié)果見表1。微量元素送至中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)，使用該實(shí)驗(yàn)室Agilent 7500a ICP-MS分析完成，精度優(yōu)于±3%。詳細(xì)的樣品處理、分析測(cè)試、分析精度同Liu等［20］，分析結(jié)果見表2。

本文采用澳大利亞后太古代平均頁巖(PAAS)進(jìn)行稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化［21］。Ce、Eu、Pr和 Y 異常表達(dá)式分別為:Ce/Ce*=2×CeN/(LaN+PrN)，Eu/Eu*=EuN/(SmN×GdN)1/2，Pr/Pr*=2PrN/(CeN+NdN)，Y/Y*=2YN/(DyN+HoN))［22］(N 代表頁巖標(biāo)準(zhǔn)化)。

3 地球化學(xué)特征

竹山地區(qū)楊家堡組除底部樣品Z-1的SiO2(83.3%)含量較低外，其他樣品SiO2含量介于90.13%～98.47%，為較純的硅質(zhì)巖(圖3)。樣品Z-1具有較高的燒失量(7.55%)和較高的CaO含量(6.83%)，表明被燒失的揮發(fā)分以CO2為主。除Z-1外，所有的其他常量元素含量都低于2%。Al2O3和TiO2含量均偏低，分別為0.19%～1.45%和0.01%～0.09%，MnO含量為0.000 4%～0.009%。全鐵含量為0.053%～0.348%(用Fe2O3含量表示)。

稀土元素的分析結(jié)果見表2。經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)后的分布曲線(圖2)顯示，楊家堡組樣品均呈左傾分布。所有樣品均顯示Ce的負(fù)異常和Y的正異常，Ce/Ce*介于0.25與0.92之間，平均為0.54;Eu成負(fù)異常，Eu/Eu*為0.74～3.61，平均值為1.65。LaN/CeN為0.96～3.34，平均為 1.92;LaN/YbN為 0.048～0.481，平均為0.167。Y/Ho值介于 34.81～60.19，平均為47.0。除樣品Z-20外，其他樣品∑REE普遍偏低(1.919～76.54 ug/g)，平均為 25.37，不到 PAAS 的∑REE總量(184.79 ug/g)的1/7。

4 討論

4.1 硅質(zhì)巖成因

硅質(zhì)巖中的Al、Ti主要來自于陸源物質(zhì)，而Fe、Mn主要來自于熱液活動(dòng)［23］。Adachi分析了深海鉆探計(jì)劃Leg32航次的42個(gè)白堊系樣品后指出，熱水沉積硅質(zhì)巖具有較高的 TFe2O3值，最高值可達(dá)6.68%［24］。此外，硅質(zhì)巖中的 Al/(Al+Fe+Mn)比例也是判別熱液的貢獻(xiàn)的一個(gè)重要指標(biāo)，該比值與距大洋中脊的距離呈正相關(guān)［25］，例如日本三疊紀(jì)Kamiaso生物成因的遠(yuǎn)洋硅質(zhì)巖中 Al/(Al+Fe+Mn)約為0.60［24］，而深海鉆探計(jì)劃Leg32航次發(fā)現(xiàn)的熱液硅質(zhì)巖中該比值平均為0.12。楊家堡組硅質(zhì)巖TFe2O3值為0.043%～0.341%，遠(yuǎn)少于熱水成因的硅質(zhì)巖TFe2O3含量，其Al/(Al+Fe+Mn)的平均值為0.71，更接近于日本三疊紀(jì)Kamiaso生物成因的硅質(zhì)巖組成。此外，在 Yamamoto等［26］建立的 Al-Fe-Mn 圖解中，楊家堡組硅質(zhì)巖數(shù)據(jù)落入或者靠近非熱水成因的范圍內(nèi)(圖4)。

圖2 竹山楊家堡組地層柱狀圖及樣品頁巖標(biāo)準(zhǔn)化稀土模式曲線北太平洋深部海水 PAAS 曲線據(jù) Alibo，et al.，1998［22］，熱液流體的 PAAS 曲線據(jù)常華進(jìn)等，2008［4］Fig.2 The stratigraphic column and PAAS-normalized REE patterns for siliceous rocks of Yangjiabao Formation PAAS-normalized REE patterns for North Pacific Deep Water and submarine hydrothermal fluids are based on Alibo，et al.，1998［22］ and Chang，et al.，2008［4］，respectively

表1 竹山地區(qū)楊家堡組主量元素含量表Table 1 Major element content of siliceous rocks of Yangjiabao Formation in Zhushan area

表2 竹山地區(qū)楊家堡組稀土元素含量表Table 2 REE content of siliceous rocks of Yangjiabao Formation in Zhushan area

硅質(zhì)巖的 SiO2、K2O、Na2O、Al2O3等元素之間的比值也可以用來解釋硅質(zhì)巖的成因。前人經(jīng)過統(tǒng)計(jì)總結(jié)了一些雙變量圖解，這些圖解可用來區(qū)分火山成因硅質(zhì)巖與生物成因硅質(zhì)巖。蘇聯(lián)別洛耶湖凝灰?guī)r硅質(zhì)巖與麥維姆河上游生物成因的硅質(zhì)巖在SiO2-Al2O3、SiO2-(K2O+Na2O)的雙變量圖解上數(shù)據(jù)分區(qū)明顯［27］。不同成因的硅質(zhì)巖在(K2O+Na2O)-Al2O3圖解中也會(huì)落入不同的區(qū)域［28］。在楊家堡組硅質(zhì)巖的SiO2-(K2O+Na2O)圖解中，有4個(gè)樣品都落入了生物成因區(qū)，其他13個(gè)樣品緊靠生物成因區(qū)(圖5)，而在SiO2-Al2O3圖解與(K2O+Na2O)-Al2O3圖解中，樣品均落入或者緊靠生物成因區(qū)(圖6，7)。這些雙變量圖解綜合表明了本區(qū)硅質(zhì)巖為生物本身或生物活動(dòng)有著密切的關(guān)系。

圖3 寒武紀(jì)楊家堡組硅質(zhì)巖(Z-2樣品)巖石顯微照片(左為單偏光，右為正交偏光)Fig.3 Photomicrographs of Cambrian silicesous rocks(Sample Z-2)(Left:sole polarized;Right:crossed polarized)

圖4 楊家堡組硅質(zhì)巖Al-Fe-Mn三角判別圖Ⅰ.熱水成因硅質(zhì)巖(Hydrothermal-deposited siliceous rocks);Ⅱ.非熱水成因硅質(zhì)巖(Non-Hydrothermal siliceous rocks)Fig.4 Al-Fe-Mn discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation

稀土元素也是判斷硅質(zhì)巖成因的有效手段［4，10，29］。REE 含量在陸源碎屑(包括黏土礦物)比海水中要高得多，即使少量的陸源碎屑介入到硅質(zhì)巖中，也能顯著其REE的組成［30］。此外，海底熱液流體具有比普通海水高得多的REE含量［31-32］。除樣品Z-20的稀土總量為337.9 μg/g，其他楊家堡組硅質(zhì)巖的樣品的∑REE 為 1.9～76.54 μg/g，平均為25.37μg/g，和 PAAS 的∑REE(184 μg/g)相比，它們具有低得多的稀土總量，表明陸源碎屑物質(zhì)及熱液活動(dòng)對(duì)硅質(zhì)巖的影響非常小。

圖5 竹山楊家堡組硅質(zhì)巖的SiO2-(K2O+Na2O)判別圖Ⅰ.生物成因硅質(zhì)巖(Biologically-sedimentary siliceous rocks);Ⅱ.火山成因硅質(zhì)巖(Volcano-sedimentary siliceous rocks)Fig.5 SiO2vs.(K2O+Na2O)discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation

圖6 楊家堡組硅質(zhì)巖(K2O+Na2O)-Al2O3判別圖Ⅰ.生物成因硅質(zhì)巖(Biological-deposited siliceous rocks);Ⅱ.火山成因硅質(zhì)巖(Volcano-sedimentary siliceous rocks)Fig.6 (K2O+Na2O)vs.Al2O3discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation

LREE相對(duì)于HREE的虧損是現(xiàn)代及古代海水的一個(gè)顯著特征，其PAAS標(biāo)準(zhǔn)化曲線呈現(xiàn)左傾的特征［4，33］。一般頁巖LREE 相對(duì) HREE 無虧損，配分曲線呈平坦型，而酸性的熱液流體的REE表現(xiàn)出Eu的正異常(Eu/Eu*平均為15.6)和LREE富集(GdN/YbN平均為 2.57，LaN/YbN平均為 2.4)［4，34］，其配分曲線總體呈右傾型。楊家堡組硅質(zhì)巖的LaN/YbN平均為0.17，GdN/YbN平均為0.56，PAAS標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈現(xiàn)左傾的特征(圖2)，且La呈現(xiàn)正異常(LaN/CeN為0.96～3.34，平均為 1.92)，Gd為正異常(0.24～0.39，平均為0.31)，正的 Y 異常(1.32～2.17，平均為1.85)，這些特征與現(xiàn)代海水的稀土配分特征相似。然而，Eu/Eu*值為0.74～3.61，平均為1.65，表現(xiàn)為弱的正異常，Ce表現(xiàn)為負(fù)異常(0.25～0.92，平均為0.54)。典型熱液沉積物常具有明顯的Eu正異常，多為熱液噴口附近，而在遠(yuǎn)離熱液噴口的地方，由于海水混合作用一般不具有明顯的Eu正異常［35-36］。楊家堡組硅質(zhì)巖不明顯的Eu異常表明其沉積于熱液活動(dòng)的遠(yuǎn)端。Ce的負(fù)異常也表明熱液活動(dòng)的存在［3］，但因其具有比PAAS低得多的稀土總量，熱液活動(dòng)對(duì)硅質(zhì)巖成巖的貢獻(xiàn)較小。

圖7 竹山楊家堡組硅質(zhì)巖SiO2-Al2O3判別圖Ⅰ.生物成因硅質(zhì)巖(Biologically-sedimentary siliceous rocks);Ⅱ.火山成因硅質(zhì)巖(Volcano-sedimentary siliceous rock)Fig.7 SiO2vs.Al2O3discriminal diagram for siliceous rocks for Yangjiabao Formation

綜上所述，筆者認(rèn)為楊家堡組硅質(zhì)巖的物質(zhì)來源主要來自于生物或者其活動(dòng)產(chǎn)生的硅質(zhì)物質(zhì)，熱液活動(dòng)也提供了一部分硅質(zhì)來源。在震旦紀(jì)末期及寒武紀(jì)早期，海洋中菌藻類微生物非常繁盛，這些菌藻類生物在硅質(zhì)巖的成巖過程中發(fā)揮了重要作用。一方面，微生物產(chǎn)生大量的有機(jī)物質(zhì)，在異養(yǎng)細(xì)菌的幫助下與水體中的氧發(fā)生反應(yīng)，使得海水偏酸性而有利于硅質(zhì)巖的沉積［4］，另一方面，某些菌藻類能直接參與硅質(zhì)巖的成巖作用。伊海生等［37］和夏文杰等［38］在湘西地區(qū)震旦紀(jì)—寒武紀(jì)之交的留茶坡組硅質(zhì)巖中均發(fā)現(xiàn)了豐富的菌藻類生物化石。這些化石一般為10～20 μm，小者不到 0.1 μm，個(gè)體較小，在光學(xué)顯微鏡下亦沒有固定的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。在硅質(zhì)巖成巖后，由于礦物的重結(jié)晶作用和有機(jī)質(zhì)的降解作用，使得生物結(jié)構(gòu)更加模糊，僅能見到色暗、斑點(diǎn)或者凝膠狀團(tuán)塊［38］。楊家堡組硅質(zhì)巖的時(shí)代與留茶坡組相當(dāng)，其所含有的碳質(zhì)物質(zhì)來源于菌藻類或者其活動(dòng)產(chǎn)生的有機(jī)物，表明硅質(zhì)巖的形成可能與這些菌藻類生物的活動(dòng)密切相關(guān)。這些菌藻類個(gè)體微小，并且經(jīng)歷重結(jié)晶作用和有機(jī)質(zhì)降解，因此難以觀察出明顯的生物結(jié)構(gòu)。

4.2 硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境

硅質(zhì)巖在成巖過程中，可能會(huì)造成SiO2含量的變化，但是其 Al、Fe、Ti和 REE卻相對(duì)穩(wěn)定，可以用來區(qū)分沉積環(huán)境［39-40］。Murray［23］分析了全球早古生代至第三紀(jì)不同沉積背景下的49個(gè)硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征后，提出用 TFe2O3/TiO2，LaN/CeN和 Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)等指標(biāo)來判別硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境［23］(圖8a～d)。楊家堡組硅質(zhì)巖均具有較低的TFe2O3/TiO2比值(2.16～12.56，平均值為 5.86)和 Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值(0.65～0.87，平均值為 0.78)，LaN/CeN為0.96～3.34，平均為 1.92。在 TFe2O3/(100-SiO2)-Al2O3/(100-SiO2)圖解和100×TFe2O3/SiO2-100×Al2O3/SiO2圖解中，樣品均靠近大陸邊緣位置，但圖解并未區(qū)分大陸邊緣與大洋盆地。在Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)圖解中，有2個(gè)點(diǎn)落入遠(yuǎn)洋盆地與大陸邊緣交互區(qū)內(nèi)，其他點(diǎn)均落入大陸邊緣范圍內(nèi)，而在LaN/CeN-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)圖解中，除4個(gè)數(shù)據(jù)落入大陸邊緣區(qū)、1個(gè)數(shù)據(jù)落入遠(yuǎn)洋盆地區(qū)外，其他的數(shù)據(jù)點(diǎn)均在靠接近大陸邊緣及遠(yuǎn)洋盆地附近。這些特征表明硅質(zhì)巖沉積于邊緣海盆環(huán)境。

Y和Ho的離子半徑和電負(fù)性相近，因此具有相似的地球化學(xué)特征。前人研究表明，上地殼物質(zhì)及PAAS均具有和球粒隕石相似的 Y/Ho值(26～28)［30，41］。除高度分異的花崗巖外，包括洋中脊和大洋島弧玄武巖在內(nèi)的巖漿巖，均具有與球粒隕石相似的Y/Ho值［42］。不同的水體之間，Y/Ho的比值也不一致，如海水的Y/Ho值(Y/Ho≈55)比河水及河口水體更高，而河水的 Y/Ho值與 PAAS相近或稍高［43-44］。Girty等［45］報(bào)導(dǎo)了美國(guó)的 Shoofly 雜巖中形成于陸源環(huán)境的硅質(zhì)巖的Y/Ho平均值為26.34，與PAAS相近，Y和Ho未發(fā)生分異。而日本Sasayama中上二疊統(tǒng)遠(yuǎn)洋盆地環(huán)境中的硅質(zhì)巖Y/Ho平均值為36.80，明顯高于 Shoofly雜巖中的硅質(zhì)巖［46］。此外，太平洋海水(水深5～2 576 m)具有明顯的Y正異常(Y/Ho 值為 53.32～59.24，平均值為56.10)［22］。楊家堡組硅質(zhì)巖的Y/Ho值介于34.81～60.19，平均為47.0，存在明顯的Y與Ho的分異，反映其形成于遠(yuǎn)離陸源供應(yīng)的環(huán)境。

圖8 a.竹山楊家堡組硅質(zhì)巖TFe2O3/(100-SiO2)-Al2O3/(100-SiO2)判別圖;b.竹山楊家堡組硅質(zhì)巖100×TFe2O3/SiO2-100×Al2O3/SiO2判別圖;c.竹山楊家堡組硅質(zhì)巖Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)判別圖;d.竹山楊家堡組硅質(zhì)巖LaN/CeN-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)判別圖a.TFe2O3/(100-SiO2)vs.Al2O3/(100-SiO2)discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation;b.100×TFe2O3/SiO2vs.100×Al2O3/SiO2discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation;c.Fe2O3/TiO2vs.Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation;d.LaN/CeNvs.Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)discriminal diagram for siliceous rocks of Yangjiabao Formation

Ce/Ce*是判別硅質(zhì)巖形成環(huán)境的有效指標(biāo)［23，39-40，47-49］。地層中 Ce 的負(fù)異常主要是由沉積環(huán)境和沉積速率所控制，而沉積速率本身與沉積環(huán)境關(guān)系密切［41，50］，如加利福利亞弗朗西斯科雜巖從大陸邊緣到遠(yuǎn)洋盆地，其沉積速率逐漸降低，硅質(zhì)巖Ce負(fù)異常越來越明顯。形成于大洋中脊及兩翼(0～400 km)的硅質(zhì)巖具有最低的Ce/Ce*值(0.17～0.56，平均為0.28，PAAS標(biāo)準(zhǔn)化)，開闊洋盆中硅質(zhì)巖具有中等的 Ce/Ce*值(0.47～0.71，平均值為 0.56，PAAS 標(biāo)準(zhǔn)化)，而形成于大陸邊緣(＞2 800 km)的Ce/Ce*值(0.62～1.43，平均值為 1.02，PAAS 標(biāo)準(zhǔn)化)［41］。楊家堡硅質(zhì)巖的Ce/Ce*介于0.28～0.92之間，平均值為0.56，且從楊家堡組的底部到頂部具有明顯的變小的趨勢(shì)，底部樣品的Ce/Ce*值更接近于大陸邊緣環(huán)境(如 Z-1，Z-2，Z-3)，中間樣品(如 Z-8，Z-9)更接近于遠(yuǎn)洋沉積盆地的 Ce/Ce*，頂部樣品(如 Z-16，Z-17，Z-19，Z-20)更接近于大洋中脊附近的Ce/Ce*值。因所有的硅質(zhì)巖樣品的主量元素均未有大洋中脊的硅質(zhì)巖組成特征，Ce/Ce*值的變化可以理解為寒武紀(jì)時(shí)期揚(yáng)子北緣被動(dòng)陸緣裂谷盆地不斷擴(kuò)大，水體逐漸變深的演變過程。

5 結(jié)論

(1)竹山地區(qū)早寒武世楊家堡組以硅質(zhì)巖為主，夾少量白云巖、頁巖。硅質(zhì)巖主要由微晶石英所組成，含量均超過85%，含少量碳質(zhì)、燧石及微量絹云母。

(2)根據(jù)竹山楊家堡組硅質(zhì)巖的Al-Fe-Mn、(K2O+Na2O)-Al2O3、SiO2-(K2O+Na2O)、SiO2-Al2O3圖解，結(jié)合低∑REE及明顯左傾的稀土配分特征，認(rèn)為硅質(zhì)物質(zhì)主要來源于生物本身或其生命活動(dòng)，Eu和Ce的異常也表明其受到熱液活動(dòng)的影響，熱液活動(dòng)提供了一部分硅質(zhì)來源。

(3)楊家堡組硅質(zhì)巖具有較低的Fe2O3/TiO2及Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值，表明其形成于大陸邊緣及遠(yuǎn)洋盆地。Y/Ho值介于 34.81～60.19，平均為47.0，存在明顯的Y與Ho的分異，反映其形成于遠(yuǎn)離陸源供應(yīng)的環(huán)境。其Ce/Ce*平均為0.56，從底部到頂部有逐漸減小的趨勢(shì)，記錄了寒武紀(jì)時(shí)期揚(yáng)子北緣被動(dòng)陸緣裂谷盆地不斷擴(kuò)大，水體逐漸變深的演變過程。

致謝 湖北省地調(diào)院楊金香高級(jí)工程師對(duì)硅質(zhì)巖薄片鑒定給予了悉心的指導(dǎo)，審稿人對(duì)本文修改提供了建設(shè)性意見，在此表示衷心地感謝。

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