珠江口盆地陸豐凹陷珠江組泥巖元素地球化學(xué)組成及意義

焦鵬，郭建華，張向濤，張琳婷，王張虎(.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，40083；.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 深圳，5040)

珠江口盆地陸豐凹陷珠江組泥巖元素地球化學(xué)組成及意義

焦鵬1，郭建華1，張向濤2，張琳婷1，王張虎1
(1.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；
2.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 深圳，510240)

在珠江口盆地陸豐凹陷，選擇5口井19件珠江組泥巖樣品，分析元素(包括常量、微量和稀土)地球化學(xué)組成，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，探討地質(zhì)意義，主要是該沉積時(shí)期的沉積環(huán)境、物源區(qū)性質(zhì)、構(gòu)造背景及物源區(qū)的風(fēng)化特征。研究結(jié)果表明：研究區(qū)泥巖的Al2O3，K2O，MgO，SiO2與PAAS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近，富集Na2O和CaO，貧MnO和P2O5。不相容元素Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，指示物源區(qū)供應(yīng)的中酸性碎屑組分較多，高強(qiáng)場(chǎng)元素Sr的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近于后太古宙頁(yè)巖(PAAS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值而遠(yuǎn)低于大陸上地殼(UCC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值；Ta的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于UCC和PAAS的之間， 而Hf的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)比UCC的低，比PAAS的高；w(∑LREE)/w(∑HREE)和[w(La)/w(Yb)]N均值分別為8.89和10.16，輕重稀土分異明顯；陸豐凹陷早中新世屬于潮濕氣候下的海陸過渡沉積，總體處于弱氧化-還原、半咸水沉積環(huán)境，西北部和中部沉積水體較深，東北部次深，東南部較淺，而東北部和東南部的水體鹽度要比西北部和中部的水體鹽度高。珠江組源巖主要為來源于上地殼的長(zhǎng)英質(zhì)巖石，西北部源區(qū)的構(gòu)造背景具有類似活動(dòng)大陸邊緣的特征，東北部源區(qū)的構(gòu)造背景具有類似被動(dòng)大陸邊緣的特征，東南部源區(qū)的構(gòu)造背景具有類似島弧的特征，中部為東北部和西北部物源交匯區(qū)。利用指數(shù)CIA指數(shù)和ICV揭示出東沙隆起、華南沿海氣候條件相似(溫暖、濕潤(rùn))，其中西北部源區(qū)經(jīng)歷的化學(xué)風(fēng)化作用最強(qiáng)，東南部次之，東北部最弱。

珠江口盆地；陸豐凹陷；珠江組；元素地球化學(xué)；沉積環(huán)境；物源分析；古氣候

元素地球化學(xué)作為近代地球化學(xué)的一個(gè)重要組成部分，近年來其理論不斷豐富，應(yīng)用也逐漸增多，尤其在判別沉積環(huán)境、分析沉積物物源及沉積背景等方面應(yīng)用廣泛[1-3]。區(qū)域資料揭示，陸豐凹陷珠江組巖性主要為泥巖夾細(xì)、粉砂巖，是一套海相三角洲—濱岸沉積，靠近東沙隆起區(qū)域有臺(tái)地灰?guī)r、生物礁等發(fā)育。古珠江口盆地沉積物特征總體反映出華南尤其廣東及沿海源區(qū)的特征，但對(duì)于不同的凹陷來說，其供給物質(zhì)的水流體系和物質(zhì)來源不盡相同。在中新世，陸豐地區(qū)的物質(zhì)來源主要是東北部的古韓江水流體系和西部的古珠江水流體系，某些區(qū)域還存在著混合沉積區(qū)，除此之外，東沙隆起的火山活動(dòng)對(duì)研究區(qū)南部也有一定的影響[4]。本文以珠江口盆地陸豐凹陷珠江組為研究對(duì)象，通過分析珠江組泥巖的元素地球化學(xué)組成和某些特征元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值，研究珠江組時(shí)期陸豐凹陷的沉積環(huán)境，并探討沉積物源區(qū)物質(zhì)組成及構(gòu)造背景等特征。

1　地質(zhì)背景

珠江口盆地位于南海北部、華南大陸的南緣，呈NE走向，大致平行華南大陸岸線的陸架和陸坡區(qū)展布。圖1所示為研究區(qū)位置圖及取樣井，陸豐凹陷隸屬于北部坳陷帶(珠一坳陷)東部的1個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，西與惠州凹陷相鄰，東與韓江凹陷相鄰，南北分別與東沙隆起和北部斷階相接，主要經(jīng)歷了晚白堊世—早漸新世裂陷、晚漸新世—早中新世的裂后坳陷及中中新世晚期至今的塊斷活動(dòng)3個(gè)演化階段[4]。盆地以中生代巖漿巖為基底[5]，充填地層具有先陸后海的沉積組合。下部為盆地裂陷期充填的神狐組、文昌組和恩平組陸相沉積，上部為裂后熱沉降期充填的珠海組、珠江組、韓江組、粵海組及第四系海陸交互相及海相沉積。

圖1　研究區(qū)位置圖及取樣井Fig.1　Location map of study area and sampled well

2　樣品與方法

研究主要選用陸豐凹陷HF33井(3個(gè))、HZ10井(4 個(gè))、HZ18井(3個(gè))、LF14井(3個(gè))及LF7井(6個(gè))合計(jì)19個(gè)珠江組泥巖樣品，測(cè)試其元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，見圖1。樣品處理及測(cè)試由同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用電感耦合等離子光譜儀(IRIS advantage ICP，AES)、微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(VGX7 ICP-MS)進(jìn)行分析。

3　地球化學(xué)分析結(jié)果

3.1常量元素特征

表1所示為陸豐凹陷新近系珠江組泥巖常微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及典型元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值，圖2所示為陸豐凹陷新近系珠江組泥巖常量元素的PAAS平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖。從表1和圖2可以看出：研究區(qū)珠江組泥巖樣品中的Al2O3和SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高，其中西北部和東北部樣品中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，平均分別達(dá)到64.15%和64.87%。與澳大利亞后太古宙頁(yè)巖(PAAS)[6]常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比，區(qū)內(nèi)樣品中Al2O3，K2O，MgO和SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與PAAS質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近，具有富Na2O和CaO，貧MnO和P2O5的特點(diǎn)。

表1　陸豐凹陷新近系珠江組泥巖常微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及典型元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值Table 1　Major and trace element mass fraction and its typical ratios of the Neogene Zhujiang formation mudstones in Lufeng depression

3.2微量元素特征

表1中樣品微量元素最顯著的特點(diǎn)是東北部的微量元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)及Cr，Co，Sr， Zr和Ba等元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。區(qū)內(nèi)珠江組泥巖樣品微量元素中大離子親石元素Ba除中部的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)近似于全球平均大陸上地殼成分(UCC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)并略低于PAAS質(zhì)量分?jǐn)?shù)之外，其余地區(qū)的Ba質(zhì)量分?jǐn)?shù)都遠(yuǎn)比全球平均大陸上地殼成分[6](UCC)和PAAS的低。通常，不相容元素Th富集于中酸性巖中，過渡族元素Cr和Co富集于基性和超基性巖石中，區(qū)內(nèi)泥巖樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)高的Th，Cr和Co豐度指示物源區(qū)供應(yīng)的基性、超基性和中酸性碎屑組分較多。

圖2　陸豐凹陷珠江組泥巖常量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.2　Spider plot of average major elements of mudstones from Zhujiang formation,Lufeng depression

3.3稀土元素特征

表2所示為陸豐凹陷新近系珠江組泥巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及典型元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值。從表2可見：各分區(qū)樣品的稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值在171.41× 10-6~210.86×10-6之間，接近PAAS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值184.77×10-6，高于UCC[6]的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值148.14× 10-6。4個(gè)區(qū)域中以中部w(∑LREE)最大，平均值為210.86×10-6；西北部w(∑LREE)次之，平均值為203.96 ×10-6；東南部w(∑LREE)又次之，平均值為190.32 ×10-6；東北部w(∑LREE)最小，平均值為171.41× 10-6。各分區(qū)樣品的w(∑LREE)/w(∑HREE)在8.72~9.00之間。

表2　陸豐凹陷新近系珠江組泥巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及典型元素比值Table 2　REE mass fraction and typical element ratios of the Neogene Zhujiang formation mudstones in Lufeng depression

圖3所示為陸豐凹陷珠江組泥巖樣品w(REE)分布模式(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化)。從圖3可以看出：經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后，表現(xiàn)為w(∑LREE)富集，w(∑HREE)分布平坦；分布曲線總體向右傾斜，La-Sm段曲線略陡，Dy-Lu曲線較平緩，w(Eu)表現(xiàn)為低谷，w(Eu)顯著負(fù)異常，是典型沉積巖配分模式。指示輕重稀土元素分異度的[w(La)/w(Yb)]N區(qū)間為9.76~10.44，表明輕重稀土元素分異明顯；指示輕稀土元素分異程度的[w(La)/w(Sm)]N都小于4，表明輕稀土元素之間分異中等；指示重稀土元素分異程度的[w(Gd)/w(Yb)]N一般大于2，表明重稀土元素的分異不太明顯。區(qū)內(nèi)樣品δw(Eu)范圍為0.62~0.68，銪(Eu)具有明顯的虧損，銪(Eu)負(fù)異常的相對(duì)高點(diǎn)出現(xiàn)在中部，其余區(qū)域略低于PAAS的銪(Eu)異常(0.66)；δw(Ce)范圍為1.05~1.07，鈰(Ce)中等虧損。

圖3　陸豐凹陷珠江組泥巖樣品REE質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布模式(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化)Fig.3 REE mass fraction distribution patterns of mudstones from Zhujiang formation,Lufeng depression(chondrite-normalized)

4　沉積環(huán)境

4.1古氣候

w(Mg)/w(Ca)可以作為古氣候變化的良好指示劑[6-7]。在利用w(Mg)/w(Ca)判斷古氣候條件時(shí)，需考慮鉀鹽、鈉鹽是否參與沉淀：參與時(shí)，w(Mg)/w(Ca)低值以及K+和Na+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高值指示干熱氣候；不參與時(shí)，w(Mg)/w(Ca)高值指示干熱氣候。研究區(qū)樣品中K2O和Na2O平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.89%~3.45%和0.81~1.49%，可見K+和Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，說明它們參與沉淀，因此，潮濕氣候?qū)?yīng)高w(Mg)/w(Ca)，干燥氣候?qū)?yīng)低w(Mg)/w(Ca)。表1中陸豐凹陷珠江組各分區(qū)樣品w(MgO)/w(CaO)整體較高，各分區(qū)平均值為1.43~2.18，其中東北部w(MgO)/w(CaO)較高，但差異不大，說明研究區(qū)早中新世時(shí)期整體為相對(duì)潮濕的氣候條件，這也與古生物研究的結(jié)論相符。珠江組中出現(xiàn)海相溝鞭藻類化石以及熱帶、亞熱帶植物孢粉從種類和數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)，都反映了當(dāng)時(shí)珠江口盆地整體為濱海淺水至海灣潮間帶的沉積環(huán)境，古氣候?yàn)槌睗竦臒釒А獊啛釒夂颦h(huán)境[8]。

4.2氧化還原性

稀土元素中Ce異常對(duì)水體氧化-還原性具有指示意義，ELDERFIELD等[9]提出用Ceanom表示Ce的異常：當(dāng)Ceanom＞-0.1時(shí)，表現(xiàn)為Ce富集，為缺氧條件；當(dāng)Ceanom＜-0.1時(shí)，表現(xiàn)為Ce虧損，為氧化條件[9]。表2所示為陸豐凹陷新近系珠江組泥巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及典型元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值。從表2可見：東北部、西北部、東南部、中部泥巖樣品的Ceanom指數(shù)區(qū)間為分別為-0.016~-0.009(均值為-0.012)，-0.013~ -0.006(均值為-0.011)，-0.012~-0.008(均值為-0.010) 和-0.016~-0.003(均值為-0.010)，各分區(qū)Ceanom均大于-0.100，說明研究區(qū)在早中新世處于弱氧化-還原環(huán)境。

4.3古水深和離岸距離

元素Sr在沉積相分析中效果明顯[10-11]，因?yàn)殡S著沉積環(huán)境水體加深，w(Sr)和1 000×[w(Sr)/w(Ca)]顯著變大，因而可以利用 Sr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和1 000× [w(Sr)/w(Ca)]判斷水深，進(jìn)而劃分沉積相。如表2所示，東北部、西北部、東南部和中部泥巖樣品的1 000× [w(Sr)/w(Ca)]分別為0.04~0.06(平均值為0.05)，0.04~ 0.10(平均值為0.06)，0.04~0.05(平均值為0.04)和0.04~ 0.08(平均值為0.06)，說明研究區(qū)西北部和中部水體較深，東北部水體深度次之，東南部水體相對(duì)最淺。

4.4古鹽度

100×[w(MgO)/w(Al2O3)]常用于反映沉積環(huán)境中含鹽度，其值與水體的鹽度呈正相關(guān)[12]。從表1可以發(fā)現(xiàn)：區(qū)內(nèi)珠江組泥巖樣品100×[w(MgO)/w(Al2O3)]普遍在10左右，說明研究區(qū)珠江組沉積時(shí)期以陸海過渡沉積環(huán)境為主。

w(Sr)/w(Ba)與古鹽度呈明顯的正相關(guān)關(guān)系[7]，其值增大，反映古鹽度增加。從表2可見：區(qū)內(nèi)東北部和東南部w(Sr)/w(Ba)較高，西北部和中部的較低，說明珠江組沉積時(shí)期東北部和東南部水體鹽度要比西北部和中部的水體鹽度高。這可能是東北部和東南部離東沙隆起更近，受到碳酸鹽巖影響所致。

5　物源屬性

5.1源區(qū)物質(zhì)組成

COX等[13]研究認(rèn)為：泥質(zhì)巖中堿性長(zhǎng)石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(K2O)/w(Al2O3)相關(guān)。表1中，除東北部外，其余珠江組泥巖樣品w(K2O)/w(Al2O3)平均值都小于0.2，說明母巖中堿性長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。GIRTY等[14]發(fā)現(xiàn)w(Al2O3)/w(TiO2)對(duì)于判斷沉積物物源效果明顯。表1中西北部、東北部、東南部、中部泥巖樣品的w(Al2O3)/w(TiO2)平均值分別為22.22，22.17，24.71 和22.60，說明珠江組泥巖最可能來源于安山質(zhì)和流紋質(zhì)(或者花崗閃長(zhǎng)質(zhì)和英云閃長(zhǎng)質(zhì))。

圖4　陸豐凹陷珠江組泥巖源巖屬性綜合判別圖Fig.4　Comprehensive discrimination of sedimentary provenance of Zhujiang Formation mudstones,Lufeng depression

FLOYD等[15]總結(jié)了判斷源巖成分的w(Hf)-w(La)/w(Th)圖解，GU等[16]則歸納出判別源巖成分的w(Co)/w(Th)-w(La)/w(Sc)圖解。圖4所示為陸豐凹陷珠江組泥巖源巖屬性綜合判別圖。從圖4(a)可見：各分區(qū)珠江組泥巖樣品都落在長(zhǎng)英質(zhì)物源區(qū)內(nèi)。從圖4(b)可見：西北部、東南部及東北部珠江組泥巖樣品投點(diǎn)多落在長(zhǎng)英質(zhì)火山巖附近，說明源巖以長(zhǎng)英質(zhì)火山巖為主；中部泥巖樣品主要分布在長(zhǎng)英質(zhì)火山巖附近，但有2個(gè)泥巖樣品分別落在安山質(zhì)巖石和長(zhǎng)英質(zhì)火山巖以及花崗巖和長(zhǎng)英質(zhì)火山巖之間，說明有安山質(zhì)巖石和花崗巖混入。

稀土元素的特征參數(shù)和配分曲線也是指示沉積物物源的重要指標(biāo)[17-19]，比較常用的參數(shù)有δw(Eu)，w(∑LREE)/w(∑HREE)等。圖3所示為陸豐凹陷珠江組泥巖樣品w(∑REE)分布模式(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化)，圖4(c)所示為陸豐凹陷珠江組泥巖w(∑REE)-w(La)/w(Yb)源巖判別圖解，各分區(qū)樣品與上地殼稀土元素分布模式相似程度高。圖4(c)中所有分區(qū)的泥巖樣品的投點(diǎn)分布區(qū)域，也反映了沉積巖源巖的中酸性長(zhǎng)英質(zhì)屬性。

5.2構(gòu)造背景判別

前人總結(jié)出的通過碎屑巖地球化學(xué)組分特征判別構(gòu)造背景的一系列圖解同樣適用于細(xì)碎屑巖(粉砂巖、泥巖等)的研究，因?yàn)榧?xì)碎屑巖通常與碎屑巖相伴生，具有相同的物源和沉積背景，地球化學(xué)特征相似。ROSER等[18]提出的常量元素w(K2O)/w(Na2O)-w(SiO2)構(gòu)造背景判別圖解已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并且取得了很好的效果。圖5所示為陸豐凹陷珠江組泥巖常量元素構(gòu)造背景判別圖，圖中西北部樣品投點(diǎn)反映在活動(dòng)大陸邊緣背景，東北部樣品投點(diǎn)反映被動(dòng)大陸邊緣背景；東南部樣品投點(diǎn)于活動(dòng)大陸邊緣和島弧區(qū)域內(nèi)，說明可能受到東沙物源的影響；中部樣品則被動(dòng)大陸邊緣和活動(dòng)邊緣區(qū)域內(nèi)都有分布，反映了研究區(qū)中部具有混合物源的特點(diǎn)。

與常量元素相比，陸源碎屑中的微量元素相對(duì)穩(wěn)定，更適用于研究沉積物源區(qū)屬性。參照BAHTIA 等[20]判別的圖解，可得出陸豐凹陷珠江組泥巖微量元素構(gòu)造背景判別圖，見圖6。圖6中西北部樣品投點(diǎn)反映大陸邊緣和大洋島弧背景，說明西北部主要受到古珠江物源影響；東北部樣品投點(diǎn)反映大陸邊緣背景，說明東北部主要受到古韓江物源影響；東南部樣品投點(diǎn)主要反映大洋島弧背景，說明東沙隆起物源對(duì)研究區(qū)東南部影響較大；中部樣品則在大洋島弧和大陸邊緣區(qū)域內(nèi)都有分布，反映了研究區(qū)中部具有混合物源的特點(diǎn)。

圖5　陸豐凹陷珠江組泥巖常量元素構(gòu)造背景判別圖Fig.5　Discrimination of tectonic setting by major elements of Zhujiang Formation mudstones,Lufeng depression

圖6　陸豐凹陷珠江組泥巖微量元素構(gòu)造背景判別圖Fig.6　Discrimination of tectonic setting by trace elements of Zhujiang Formation mudstones,Lufeng depression

將研究區(qū)泥巖w(∑REE)及特征值除以1.2可以得到同期沉積的雜砂巖的w(∑REE)及特征值，即校正后∑REE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這是因?yàn)樵谙嗤瑯?gòu)造背景下，泥巖中w(∑REE)要比雜砂巖高20%左右[21]。表3所示為研究區(qū)泥巖w(∑REE)特征值。表3列出了研究區(qū)各分區(qū)泥巖校正后的 w(∑REE)及其特征值，通過與BHATIA[22]總結(jié)出的4種構(gòu)造背景w(∑REE)及其特征值比較可以看出，研究區(qū)各分區(qū)珠江組泥巖樣品的w(La)，w(Ce)，w(La)/w(Yb)，[w(La)/w(Yb)]N，w(∑REE) 和δw(Eu)與之對(duì)比吻合度不高，但總體來看，東南部具有大陸島弧的特征，西北部具有活動(dòng)大陸邊緣的特征，與常量元素和微量元素構(gòu)造背景判別結(jié)果基本一致。

在漸新世末期，廣東大陸仍以上升為主，漸新世以后只有極少數(shù)盆地有沉積，珠江口盆地受漸新世開始的海底擴(kuò)張影響，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。在32~23.8 Ma，珠江口盆地沉積物特征總體反映出華南尤其是廣東及沿海源區(qū)的特征，之后發(fā)生的“白云運(yùn)動(dòng)”對(duì)珠江口盆地的沉積充填影響重大[23]。自早中新世開始，古韓江三角洲物源的影響范圍就到達(dá)研究區(qū)中部LF7井區(qū)，并對(duì)東南部LF14井區(qū)造成一定影響。自早中新世末—中中新世開始，隨著古韓江三角洲物源的退縮及古珠江三角洲物源的擴(kuò)大，LF7井區(qū)受到兩者沉積物的共同影響，其中古珠江三角洲物源最遠(yuǎn)可能到達(dá)LF14井區(qū)[4]。研究區(qū)南部的東沙隆起是自古近紀(jì)以來的繼承性隆起，物源整體提供能力逐步減弱，在晚漸新世，局部以三角洲形式向四周提供碎屑物質(zhì)，直到16.5 Ma之后其幾乎完全淹沒于水下，提供物源的能力完全喪失[24]。

表3　研究區(qū)泥巖稀土元素特征值與不同構(gòu)造背景稀土元素特征值對(duì)比Table 3　The correlation of REE characteristic parameters of mudstones in study area and the ones in different tectonic setting

5.3源區(qū)古風(fēng)化程度和古氣候特征

源區(qū)的化學(xué)風(fēng)化程度可以用化學(xué)蝕變指數(shù)CIA來反映：當(dāng)CIA為50~65時(shí)，表明寒冷、干燥，起低風(fēng)化作用；當(dāng)CIA為62~85時(shí)，表明溫暖、濕潤(rùn)，起中等風(fēng)化作用；當(dāng)CIA為85~100時(shí)，表明炎熱、潮濕，起強(qiáng)烈風(fēng)化作用。需注意的是：CIA也與母巖類型有關(guān)，若母巖中碳酸鹽巖組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，則其值也較低[25]。表1中陸豐凹陷珠江組泥巖樣品的CIA在69~74之間，西北部CIA較低，可能與珠江口盆地物源區(qū)轉(zhuǎn)變有關(guān)[26]，但各個(gè)物源區(qū)的平均值都達(dá)到70，反映各個(gè)物源區(qū)經(jīng)歷的化學(xué)風(fēng)化作用中等，可能處于溫暖、濕潤(rùn)的氣候條件。

ICV指數(shù)常用來判定細(xì)碎屑巖的成分成熟度，判定過程需充分考慮硅酸鹽礦物和黏土礦物的影響[25]。東北部、西北部、東南部、中部的珠江組泥巖樣品ICV平均值分別為1.34，1.16，1.25和1.22，反映西北部物源區(qū)成分成熟度較高，化學(xué)風(fēng)化作用較強(qiáng)，東南部次之，東北部物源區(qū)成分成熟度較低，化學(xué)風(fēng)化作用較弱。

6　結(jié)論

1)研究區(qū)早中新世屬于干燥氣候下的海陸過渡沉積，總體處于弱氧化-還原條件、半咸水環(huán)境，沉積水體西北部和中部較深，東北部次深，東南部相對(duì)較淺，而東北部和東南部的水體鹽度要比西北部和中部的水體的鹽度高。

2)根據(jù)常量元素、微量元素和稀土元素組合及典型比值特征，推測(cè)出珠江組沉積期物源區(qū)巖石以來自于上地殼的中酸性長(zhǎng)英質(zhì)巖為主，受殼內(nèi)分異作用影響明顯。

3)利用泥巖元素地球化學(xué)特征區(qū)分研究區(qū)珠江組物源區(qū)構(gòu)造背景效果明顯。西北部物源區(qū)表現(xiàn)為活動(dòng)大陸邊緣，東北部物源區(qū)表現(xiàn)為被動(dòng)大陸邊緣，東南部物源區(qū)表現(xiàn)為島弧，中部為東北部和西北部物源交匯區(qū)。

4)利用指數(shù)CIA和ICV揭示出東沙隆起、華南沿海在早中新世均處于溫暖、濕潤(rùn)的氣候條件，其中西北部物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用最強(qiáng)，東南部次之，東北部最弱。

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(編輯陳燦華)

Element geochemistry of the Neogene Zhujiang formation mudstones in Lufeng depression,Pearl River Mouth Basin and its geological implication

JIAO Peng1,GUO Jianhua1,ZHANG Xiangtao2,ZHANG Linting1,WANG Zhanghu1
(1.Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals,Ministry of Education, School of Geosciences and Info-Physics,Central South University,Changsha 410083,China;
2.Shengzhen Branch of CNOOC Ltd,Shenzhen 510240,China)

According to regional geological background,the geological significance mainly including the sedimentary environment,provenance attribute,tectonic setting and weathering of provenance were investigated based on the geographical and chemical formation of elements including the major elements,trace elements and rare earth elements analysis of 5 wells with 19 Zhujiang mudstone samples collected from the Lufeng depression,Pearl River Mouth Basin. The results show that the mass fraction of Al2O3,K2O,MgO and SiO2is similar to that of PAAS of the mudstone in the research areas,with the enriched Na2O and CaO,lacking of MnO and P2O5.The mass fraction of the incompatibleelements The is higher and the acidic clastic components supplied in the indicating source area are more.The average mass fraction of the high field-strength element(HFSE)Sr is close to that of the post archean shale(PAAS),but is much lower than that of the upper continental crust(UCC).The average mass fraction of Ta is between that of UCC and PAAS, nevertheless,the average mass fraction of Hf is lower than that of UCC and higher than that of PAAS.The ratio of mass fraction of∑LREE to∑HREE(8.89)and that La to Yb(10.16)suggests a distinct difference between LREE and HREE. Lufeng depression is marine-continental transition depositional sediment which is formed in humid climate,and its paleo-environment is under weak oxidation-education and brackish half-salt water condition.The sedimentary water during Early Miocene in the northwest and central is relatively deep,while that in the northeast is less deep and that in southeast is comparatively shallow.The water salinity in the southeast and northeast is higher than that in the northwest and central part.The parental rocks of Zhujiang formation are mainly supracrustal felsic rocks,the tectonic background of active continental margin in northwest,the tectonic background of passive continental margin in northeast,the tectonic background of arc in southeast,and the provenance in central part is an intersectional area of the ones in northeast and northwest.Chemical index of alteration(CIA)and index chemical variation(ICV)reveal that the climatic conditions of the Dongsha Massif and coastal region of South China in early Miocene are similar(warm and humid),and the order of the chemical intensity of the source areas is in the northwest,southeast and northeast.

Pearl River Mouth Basin;Lufeng depression;Zhujiang formation;element geochemistry;sedimentary environments;provenance analysis;paleoclimate

郭建華，教授，博士生導(dǎo)師，從事沉積學(xué)與層序地層學(xué)研究；E-mail:gjh796@mail.csu.edu.cn

P595

A

1672-7207(2016)07-2347-10

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.07.024

2015-07-13；

2015-09-09

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023-001)(Project(2011ZX05023-001)supported by the National Major Science and Technology)