川東北地區(qū)七里峽剖面須家河組泥巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

賴 瑋，阮 壯，王黎棟，沈臻歡

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院， 北京 100083; 2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 水資源與環(huán)境學(xué)院， 北京 100083)

利用元素地球化學(xué)特征識(shí)別原始沉積環(huán)境具有重要的地質(zhì)意義。在沉積和成巖過程中，性質(zhì)穩(wěn)定的地球化學(xué)元素被廣泛用來推斷物源區(qū)的組成特征，判別大地構(gòu)造背景并重建古沉積環(huán)境，取得了較好的效果(Taylor and Mclenman， 1985； 雷開宇， 2017)。主微量元素及其含量對(duì)沉積環(huán)境的變化有著較高的敏感度，可以為古環(huán)境(如古鹽度、氧化還原條件等)、古氣候的變遷提供可靠信息(Rimmeretal.， 2004)。稀土元素在沉積和變質(zhì)過程中穩(wěn)定性較強(qiáng)、不易遷移，能很好地反映源巖的地球化學(xué)習(xí)性，是良好的物源指示劑(Prudenioetal.， 1989)。

在中晚三疊世之交，四川盆地的龍門山前陸構(gòu)造帶活動(dòng)劇烈，使四川盆地由早期的淺海環(huán)境迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸湖盆環(huán)境，在其后的晚三疊世發(fā)育一套內(nèi)陸湖盆背景的三角州-湖泊沉積體系(郭正吾等， 1996)。同時(shí)，晚三疊世是揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞的關(guān)鍵時(shí)期，揚(yáng)子板塊北側(cè)的南北向擠壓作用導(dǎo)致南秦嶺與四川盆地間的米倉(cāng)山-大巴山地區(qū)廣泛發(fā)育東西向褶皺變形，并逐漸向南部供源(施煒等，2007)?；钴S的構(gòu)造活動(dòng)必然伴隨著古環(huán)境、古氣候及物源的變遷，上三疊統(tǒng)須家河組作為晚三疊世古環(huán)境、古氣候及物源變化研究的窗口，一直以來受到眾多學(xué)者的關(guān)注。目前對(duì)于四川盆地須家河組的物質(zhì)來源、沉積環(huán)境、巖相古地理、聚煤特征等方面均積累了大量的研究成果，如淡永等(2013)通過對(duì)野外和鉆井剖面的研究認(rèn)為米倉(cāng)山-大巴山前緣上三疊統(tǒng)須家河組四段礫巖來源于北東部的南秦嶺地區(qū)；謝繼容等(2006)認(rèn)為晚三疊世四川盆地沉積主要受古龍門山、古大巴山、江南古陸和康滇古陸四大物源體系控制；施振生等(2011)指出晚三疊世四川盆地以超穩(wěn)定型重礦物為主且物源區(qū)相對(duì)穩(wěn)定，母巖類型主要為沉積巖和低級(jí)變質(zhì)巖；鄭榮才等(2009)通過對(duì)四川盆地構(gòu)造格局和盆-山耦合關(guān)系的分析確定了該盆地屬于類前陸盆地；邵龍義等(2008)利用鉆井巖心、測(cè)井等對(duì)寶鼎盆地含煤巖系研究認(rèn)為聚煤作用在垂向上先增強(qiáng)再減弱；譚聰?shù)?2017)通過觀察及分析露頭剖面、鉆井巖心和測(cè)井地震等資料嘗試性地建立了年代地層格架，推測(cè)了各旋回的相對(duì)年齡值以及不整合面的沉積間斷時(shí)間。在川東北地區(qū)，前人對(duì)古氣候和物源的研究工作多基于沉積學(xué)和古生物學(xué)的研究，如徐兆輝等(2010)通過孢粉分析法等認(rèn)為須家河組沉積時(shí)期整體為濕熱的熱帶-亞熱帶氣候，張超(2017)通過輕礦物分析得出須家河組物源來自秦嶺及大巴山古隆起，而很少?gòu)牡V物學(xué)及地球化學(xué)特征出發(fā)進(jìn)行探討和研究。本文以川東北七里峽地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組發(fā)育的泥巖為研究對(duì)象，通過鏡下觀察、主微量及粘土分析，探討其礦物學(xué)組成和地球化學(xué)特征，欲進(jìn)一步揭示該區(qū)的古沉積環(huán)境和物源信息。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

現(xiàn)今四川盆地的構(gòu)造格局于印支運(yùn)動(dòng)后期開始出現(xiàn)，經(jīng)燕山運(yùn)動(dòng)至喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)改造后才得以定形，主要受北東-南西向及北西向兩條構(gòu)造線控制，整體為一個(gè)大型菱形構(gòu)造-沉積盆地，面積約18×104km2(鄭榮才等， 2009； 徐兆輝等， 2010)，西以龍門山斷裂為界，東以七曜山斷裂為界，北以城口斷裂為界，南以峨眉-瓦山斷裂為界。習(xí)慣上將目前的四川盆地劃分為川西坳陷、川東北坳陷、川東南坳陷及川中隆起4個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，具備非常特殊的“三坳圍一隆”構(gòu)造-沉積格局(圖1a)。震旦紀(jì)晚期至中三疊世在現(xiàn)今四川盆地的范圍內(nèi)發(fā)育廣闊的海相碳酸鹽沉積。始于中三疊世拉丁期的印支早幕運(yùn)動(dòng)造成了上揚(yáng)子地臺(tái)的抬升，海水逐漸退出，大規(guī)模海域分布的歷史終告結(jié)束，整體的抬升過程還導(dǎo)致了中、上三疊統(tǒng)海相碳酸鹽巖地層的缺失與剝蝕，區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)缺失了拉丁階至諾利階的天井山組、馬鞍塘組和小塘子組，安尼階的雷口坡組頂部也發(fā)生了不同程度的剝蝕。龍門山隆升后，區(qū)內(nèi)構(gòu)造屬性轉(zhuǎn)變?yōu)榍瓣懪璧兀l(fā)育須家河組陸源碎屑沉積，并延續(xù)到早侏羅世—晚白堊世的紅層碎屑巖建造(郭正吾等， 1996)(圖1)。

圖 1 四川盆地中晚三疊世古地理格局及其演化[據(jù)鄭榮才等(2009)、孫春燕等(2018)、戴朝成等(2018)修編]

須家河組在四川盆地內(nèi)廣泛分布，最大沉積厚度達(dá)3 500 m，與下伏雷口坡組呈不整合接觸，巖性主要為礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖和泥巖夾煤層組合，按巖性特征自下而上可劃分為6段(須一段至須六段)。其中須一、須三、須五段是以泥巖為主的烴源巖和區(qū)域性蓋層(或隔層)發(fā)育層位，須二、須四、須六段是以砂巖為主的儲(chǔ)層發(fā)育層位。七里峽剖面位于四川盆地東北部達(dá)州市宣漢縣七里鄉(xiāng)，剖面發(fā)育良好，出露完整且層序清晰，層內(nèi)植物化石豐富，是較為理想的研究剖面(圖2)。

2 樣品采集與分析測(cè)試方法

2.1 樣品采集

本次采樣點(diǎn)位于四川盆地東北部的七里峽剖面須家河組，在須一段至須五段共采集樣品46件，樣品巖性以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，少量為泥質(zhì)粉砂巖，除個(gè)別樣品外，絕大多數(shù)樣品集中在須一、須三和須五段，取樣間隔多為0.3～0.5 m/件，具體采樣位置及編號(hào)見圖2。

2.2 分析測(cè)試方法

野外采集的42件巖石樣品送至中國(guó)地質(zhì)大學(xué)磨片室制成探針片，在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)顯微鏡實(shí)驗(yàn)室完成了室內(nèi)的巖石學(xué)鏡下觀察，所用顯微鏡型號(hào)為OLYMPUS BX51。在鏡下觀察的基礎(chǔ)上優(yōu)選12件泥巖樣品進(jìn)行粘土礦物X射線衍射和主微量元素測(cè)試。粘土礦物X射線衍射在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，分析儀器為Bruker D2 PHASER，測(cè)試條件為Cu靶，陶瓷X光管，Kα輻射，管壓30 kV，管流10 mA，測(cè)試溫度為26℃，相對(duì)濕度為30%。粘土礦物的提取根據(jù)Stokes法則提取樣品中粒徑<2 μm的成分進(jìn)行分析。主微量元素測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，首先將泥巖樣品在無污染條件下研磨至200目，主量元素采用AxiosmAX型波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀分析，測(cè)試溫度23℃，相對(duì)濕度54%，分析誤差小于3%，其中FeO含量采用滴定法測(cè)試。微量元素采用ELEMENT XR 等離子體質(zhì)譜儀分析，測(cè)試溫度22.5℃，相對(duì)濕度28%，分析誤差小于5%。另外選取4件樣品進(jìn)行了掃描電鏡觀察，觀察地點(diǎn)為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)科學(xué)研究院場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室，使用儀器型號(hào)為SUPRATM55型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，能譜數(shù)據(jù)收集采用20 kV，SE、BSE照相采用15 kV。

圖 2 七里峽剖面采樣位置及巖性柱狀圖(柱狀圖據(jù)譚聰?shù)龋?2017)

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 巖石學(xué)特征

通過野外露頭及室內(nèi)薄片鑒定分析，此次所采集巖石樣品的巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖(圖3)。野外觀察剖面在泥巖層和粉砂質(zhì)泥巖層中可見明顯的水平層理，巖石樣品多為灰色、灰黑色，部分含鐵質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等物質(zhì)，巖石樣品顏色變化較大。通過鏡下觀察和粘土礦物X衍射分析可知，研究區(qū)泥巖(圖3a、3b)主要由粘土礦物和少量陸源碎屑礦物組成；粘土礦物含量大于50%，主要是伊蒙混層、伊利石、綠泥石和高嶺石(表1)；陸源碎屑礦物主要為石英、云母和極少量長(zhǎng)石，其中石英分選磨圓較差，粒徑多為20～50 μm，此外多可見植物碎屑。粉砂質(zhì)泥巖(圖3c、3d)的碎屑顆粒含量與泥巖相比較高，但顆粒多小于0.01 mm。粉砂巖(圖3e)的主要礦物成分為石英，含少量云母、長(zhǎng)石，填隙物多為泥質(zhì)基質(zhì)。泥質(zhì)粉砂巖(圖3f)則以粉砂為主，含量為50%～70%，粘土及膠結(jié)物較少。在掃描電鏡下觀察粘土礦物，可見書頁(yè)狀高嶺石(圖4a)和他形片狀高嶺石(圖4b)；伊蒙混層礦物主要呈片狀或絲狀(圖4c)；伊利石多呈片狀集合體，也可見特征彎曲鱗片狀(圖4d、4e)；綠泥石也多為片狀(圖4f)。

3.2 XRD粘土礦物分析

X射線衍射粘土礦物分析結(jié)果顯示，所測(cè)樣品主要由4種粘土礦物組成(表1)，分別為伊蒙混層礦物(I/S)、綠泥石(C)、伊利石(I)和高嶺石(K)。它們的相對(duì)含量中，伊蒙混層礦物含量最高，為62%～88%，平均81.08%，其次是綠泥石(3%～19%，平均8.75%)，伊利石含量為3%～11%，平均5.75%，高嶺石含量為1%～9%，平均4.42%。

圖 3 七里峽剖面須家河組巖石樣品鏡下觀察照片(單偏光)

表 1 七里峽剖面須家河組泥巖樣品粘土礦物含量表

I/S： 伊蒙混層礦物； I—伊利石； K—高嶺石； C—綠泥石。

3.3 主量元素特征

須家河組泥巖樣品主量元素測(cè)試結(jié)果列于表2，其主量元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖見圖5a。與上地殼相比，SiO2、CaO和Na2O含量較低，其均值為58.83%(51.99%～64.83%)、1.74%(0.34%～6.19%)和0.51%(0.13%～1.16%)，其中CaO和Na2O含量變化較大。Al2O3(16.61%)、TiO2(0.79%)、MgO(2.61%)、K2O(4.09%)、MnO(0.84%)和P2O5(0.19%)的均值含量與上地殼相比輕微富集，其中MnO和P2O5含量變化較大。FeO/MnO值介于28.08～104.23之間。

3.4 微量元素及稀土元素特征

須家河組泥巖樣品微量元素測(cè)試結(jié)果見表3，其微量元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖見圖5b。從圖表中可以看出，與上地殼相比，泥巖樣品中Li、V、Cr、Ni、Cd、Cs等微量元素較為富集，Sc和Co稍微富集，而Sr、Mo、Ba、Zr、Hf等元素則具一定程度虧損，其中Sr元素異常虧損。須家河組泥巖樣品稀土元素測(cè)試結(jié)果(表4)顯示，樣品的稀土元素總量(ΣREE)介于179.21×10-6～291.73×10-6之間，平均值為232.17×10-6，高于北美頁(yè)巖的稀土元素總量(173.21×10-6) (劉清俊等， 2014)，也遠(yuǎn)高于上地殼的稀土元素平均總量(143×10-6)。樣品LREE 為137.97×10-6～214.77×10-6，平均值179.64×10-6，HREE為41.24×10-6～84.47×10-6，平均值為52.54×10-6，LREE/HREE 為2.45～4.26，平均3.49，表明樣品中輕稀土元素相對(duì)重稀土元素富集。Eu呈負(fù)異常，δEu介于0.21～0.24之間；Ce呈正異常，δCe介于2.73～3.15之間。Sr/Ba值介于0.08～0.24之間，V/(V+Ni)值介于0.69～0.85之間，Ceanom值介于0.26～0.30之間。

圖 4 七里峽剖面須家河組泥巖典型粘土礦物掃描電鏡照片

表 3 七里峽剖面須家河組泥巖微量元素分析結(jié)果表 wB/10-6 Table 3 Analyses of trace elements in samples of Xujiahe Formation in the Qilixia section

圖 5 須家河組泥巖主微量元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解[上地殼數(shù)據(jù)據(jù)Taylor和Mclenman (1985)]

表 4 七里峽剖面須家河組泥巖稀土元素分析結(jié)果表 wB/10-6 Table 4 Results of rare earth elements in samples of the Xujiahe Formation of the Qilixia section

4 討論

4.1 古環(huán)境特征

4.1.1 古鹽度

古鹽度在恢復(fù)沉積環(huán)境和古氣候中具有重要的應(yīng)用，目前的研究中通常使用元素比值法、硼法、磷酸鹽法等來推斷古鹽度(張茜等， 2017)。戴朝成等(2018)通過硼含量和粘土礦物組成計(jì)算恢復(fù)了須家河組古鹽度，其總體介于4.8‰～19.7‰之間，平均12.8‰，遠(yuǎn)低于正常海水鹽度。本文主要通過Li、Sr、Ni、Ga的元素含量及Sr/Ba值來分析水體古鹽度特征。對(duì)研究區(qū)12件樣品統(tǒng)計(jì)(表5)，Li含量個(gè)別值大于90×10-6，Sr含量所有值都小于500×10-6，Ni含量個(gè)別值大于40×10-6，Ga含量所有值都大于17×10-6。通過對(duì)Li、Sr、Ni、Ga元素含量的分析，判斷須家河組屬于淡水-微咸水沉積環(huán)境。

表 5 七里峽剖面須家河組判別古環(huán)境主微量元素
含量表wB/10-6Table 5 Determination of major and trace element content inpaleo-sediments of Xujiahe Formation of the Qilixia section

Sr/Ba值是判斷沉積時(shí)水體鹽度的常用指標(biāo)(田景春等， 2016)。在自然界的水體中，Sr的遷移能力及其硫酸鹽化合物的溶度積遠(yuǎn)大于Ba。當(dāng)水體鹽度加大時(shí)，Ba以BaSO4的形式首先沉淀，而留在水體中的Sr則相對(duì)Ba富集，當(dāng)水體鹽度達(dá)到一定程度時(shí)，Sr以SrSO4的形式沉淀。因此，沉積物中的Sr/Ba值與古鹽度呈明顯的正相關(guān)(鄭榮才等， 1999)。研究區(qū)須家河組一段至五段Sr/Ba值(圖6a)介于0.08～0.24，須一段>須三段>須二段>須五段>須四段，總體呈下降趨勢(shì)，但須一段Sr/Ba值明顯高于其他沉積時(shí)期。這些變化表明在須一段沉積時(shí)期水體鹽度最高，是因?yàn)轫氁欢翁幱诤ｊ戇^渡的環(huán)境，而其他層段沉積時(shí)已演化為陸相湖盆環(huán)境。

4.1.2 氧化還原環(huán)境

氧化還原敏感元素是確定古水體氧化還原環(huán)境的重要指標(biāo)(王淑芳等， 2014)。目前，V/(V+Ni)、U/Th、V/Cr、Ni/Co、Cu/Zn、Ceanom等常用作水體的氧化還原指標(biāo)。另外，也有學(xué)者利用古生物來恢復(fù)氧化還原環(huán)境，如劉麗靜等(2014)通過對(duì)四川盆地東北部盤龍洞剖面晚二疊世—早三疊世古生物群落演替和古環(huán)境變化研究，推斷出環(huán)境從貧氧、缺氧再到貧氧的演化過程。

在還原條件下，V比Ni以更有效的有機(jī)絡(luò)合物形式沉淀下來，因此Ni的優(yōu)先富集可指示硫化還原環(huán)境，V/(V+Ni)值(圖6b)可指示水體氧化還原條件(表5)。研究區(qū)須家河組須一段至須五段樣品V/(V+Ni)值介于0.69～0.85之間，平均值為0.76，均大于0.60，表明該區(qū)泥巖沉積時(shí)水體為還原環(huán)境。而須一至須五段V/(V+Ni)值總體有下降趨勢(shì)，亦可以指示還原性逐漸減弱。

稀土元素特征也可以反映沉積時(shí)古水體的氧化還原環(huán)境。在一定的酸堿條件下，若水體為氧化環(huán)境，Ce3+會(huì)被氧化成Ce4+，Ce3+濃度降低；反之若水體缺氧，Ce3+的濃度就會(huì)增加。因此，Ceanom指數(shù)常被作為判斷古水體氧化還原條件的標(biāo)志(表5)，計(jì)算公式為Ceanom=[3 CeN/(2 LaN+NdN)]，N為北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化值。研究區(qū)Ceanom介于0.26～0.30之間(圖6c)，均大于-0.1，代表當(dāng)時(shí)的泥巖沉積水體處于缺氧的還原環(huán)境。

圖 6 七里峽剖面須家河組元素比值及相關(guān)參數(shù)圖

基于以上分析結(jié)果，認(rèn)為研究區(qū)須家河組泥巖沉積期沉積水體整體為還原環(huán)境，且自須一段到須五段水體的還原性逐漸減弱，氧化性逐漸增強(qiáng)。

4.1.3 古氣候

沉積巖中的主微量元素含量及比值已經(jīng)被廣泛地用于恢復(fù)古氣候和判別沉積環(huán)境。FeO/MnO、Ca/Mg值等常被作為判別古氣候變化的指標(biāo)，也可采用Sr含量、Mn含量、Sr/Cu值等判別古氣候變化(田景春等， 2016)。前人(王全偉等， 2008； 徐兆輝等， 2010)通過對(duì)孢粉植物群的研究，即喜溫的蕨類植物占大多數(shù)，裸子植物中喜溫類型如羅漢松、蘇鐵等較為繁盛，推斷出四川盆地晚三疊世須家河組沉積時(shí)期氣候條件溫暖濕潤(rùn)，屬于熱帶-亞熱帶氣候。

Mn在干旱環(huán)境下含量比較高，在相對(duì)潮濕環(huán)境下則含量較低；Fe在潮濕環(huán)境中易以Fe(OH)3膠體快速沉淀。因此，沉積物中FeO/MnO值高時(shí)為溫濕氣候，低時(shí)則為干熱氣候(表5)。由圖6可知，F(xiàn)eO/MnO值呈明顯的旋回性，須一段、須二段呈變化不大的低值，須三、五段較須二段和須四段的比值高，因此反映出須三、五段的氣候較為溫濕，須一、二、四段的氣候較為干熱。

此外，粘土礦物的含量、組合也可以反映古氣候條件。對(duì)于古氣候重建而言，由巖屑形成的粘土礦物才能作為風(fēng)化條件的指示，而這些粘土礦物一旦成巖就其指示的氣候信息就會(huì)遭到破壞，因此，利用粘土礦物判斷古氣候的一個(gè)重要步驟是判斷粘土礦物是否為碎屑來源(Chamley， 1989)。本次掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)樣品中的粘土礦物多呈不規(guī)則片狀，礦物晶形一般，存在書頁(yè)狀高嶺石、片狀伊利石等(圖4a、4d)，粘土礦物未見次生加大，說明大部分粘土礦物并非自生成因(秦蘊(yùn)珊等， 1987)，指示了其碎屑來源，具有古氣候分析的意義。須家河組粘土礦物有伊蒙混層、伊利石、綠泥石和高嶺石，其中伊蒙混層礦物含量較高，伊蒙混層比較低(表1)，一般被認(rèn)為是蒙脫石在成巖作用過程中向伊利石轉(zhuǎn)化的過渡產(chǎn)物。有學(xué)者認(rèn)為伊蒙混層礦物的存在，代表氣候逐漸轉(zhuǎn)為潮濕的環(huán)境(曹珂等， 2010)。伊利石和綠泥石一般指示干冷的氣候環(huán)境，高嶺石反映溫暖潮濕的氣候條件，蒙脫石通常為堿性和暖濕風(fēng)化氣候條件下的產(chǎn)物(徐兆輝等， 2010)。假設(shè)泥巖中的伊蒙混層礦物均由蒙脫石轉(zhuǎn)化而來，須五段泥巖中的原始蒙脫石含量應(yīng)當(dāng)較低，同時(shí)高嶺石含量較高，反映了須五段沉積期具有最為溫濕的氣候背景(表1)，這與須五段的FeO/MnO高值相對(duì)應(yīng)。須一段至須四段泥巖中伊蒙混層礦物和高嶺石含量變化不大，難以根據(jù)粘土礦物含量分析其氣候演化過程，這也從側(cè)面反映了沉積物源差異及后生成巖作用很大程度上會(huì)覆蓋粘土礦物指示的氣候信息。

因此，F(xiàn)eO/MnO值以及粘土礦物含量變化反映七里峽地區(qū)須家河組總體氣候條件為溫暖潮濕，其中須一、三、五段的氣候較為溫濕，須二、四段的氣候略干熱。

4.2 物源分析

沉積物的地球化學(xué)特征研究對(duì)盆地物源區(qū)性質(zhì)恢復(fù)具有重要的指示意義，其中稀土元素分布模式是指示盆地沉積源區(qū)性質(zhì)最可靠的指標(biāo)，能夠真實(shí)地反映物源組成(周曉峰等， 2016)。研究區(qū)巖石樣品經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后，顯示與上地殼基本一致的配分模式(圖7a)。從圖7a中可以看出，配分曲線呈右傾型分布模式，輕稀土元素富集，重稀土元素平坦，具明顯的Eu負(fù)異常，說明研究區(qū)樣品的原始物質(zhì)可能來自于上地殼。此外，Eu異常可作為物源類型判別指標(biāo)，中性斜長(zhǎng)巖多為Eu正異常，玄武巖大多不顯示異常，而花崗巖則多為Eu負(fù)異常(劉清俊等，2014)。樣品的δEu介于0.21～0.24之間，顯示了源巖中花崗巖具Eu虧損。同時(shí)，通過與周緣巖體稀土元素配分曲線的對(duì)比(圖7)可以得出，七里峽須家河組泥巖與南秦嶺地區(qū)的花崗巖、閃長(zhǎng)巖和玄武巖配分曲線最為吻合，其次與龍門山和米倉(cāng)山-大巴山地區(qū)的花崗巖較為吻合。

微量元素比值對(duì)于碎屑物源也具有良好的指示作用，能指示沉積物源區(qū)巖石的成分特征。Th/U值是確定物源類型的重要標(biāo)志(Bhatia and Taylor， 1981; Bhatia, 1983)，沉積巖中的U4+和U6+在再循環(huán)過程中受到氧化，以可溶的狀態(tài)從沉積巖中損失掉，從而引起Th/U值的增高。Th/U值為2.5～3.0時(shí)，物源主要為島弧火山巖；Th/U值約為4.5時(shí)，主要為沉積巖，可能有島弧火山巖混入；Th/U值約為6時(shí)，其物源主要是再旋回沉積巖(Bhatia and Taylor, 1981; Bhatia, 1983)。須家河組泥巖的Th/U值介于2.0～5.4之間，平均值為4.1，說明物源主要為沉積巖和島弧火山巖。根據(jù)La/Yb-∑REE源巖判別圖解進(jìn)行研究區(qū)巖石樣品投點(diǎn)(圖8)，可見樣品基本上都落在沉積巖與花崗巖、鈣質(zhì)泥巖、堿性玄武巖與花崗巖交匯區(qū)域，說明四川盆地七里峽地區(qū)三疊系須家河組一、三、五段源巖主要為沉積巖、鈣質(zhì)泥巖、堿性玄武巖以及花崗巖，顯示出樣品物源的多樣性。

施振生等(2011)根據(jù)對(duì)ZTR指數(shù)分析得到須家河組主要發(fā)育西南、西北、東北和東南4個(gè)物源，且川東北部的母巖主要以低級(jí)變質(zhì)巖和沉積巖為主；戴朝成等(2014)通過對(duì)輕、重礦物和巖屑類型、稀土和微量元素分析得到川東北坳陷物源主要受米倉(cāng)-大巴山逆沖推覆帶控制，且須四期龍門山的逆沖推覆運(yùn)動(dòng)強(qiáng)于須二期；張超(2017)由輕礦物分析礫巖特征推斷盆地東北部的物源來自秦嶺及大巴山古隆起。故根據(jù)前人研究(淡永等， 2013； 謝繼容等， 2006； 周曉峰等， 2016)可知，華南和華北兩大板塊在中三疊世末期碰撞形成秦嶺褶皺造山帶，該造山帶在晚三疊世持續(xù)向四川盆地北-北東部供給物源；而三疊紀(jì)末龍門山也開始隆起并向盆地提供物源。因此，川東北地區(qū)須家河組早期(須一段)物質(zhì)來源主要是南秦嶺地區(qū)，部分為龍門山地區(qū)。須二期以后，米倉(cāng)山-大巴山造山帶周期性的強(qiáng)烈逆沖推覆活動(dòng)和持續(xù)隆升，加大了北東方向物源的供給，因此須家河組晚期物質(zhì)來源逐漸以米倉(cāng)山-大巴山造山帶為主，同時(shí)攜帶了來自南秦嶺的再旋回物源。這種多源性也與七里峽泥巖和周緣巖體稀土元素配分曲線分析結(jié)果以及La/Yb-∑REE源巖判別圖解投點(diǎn)情況相吻合。

綜合地球化學(xué)特征及前人的研究工作可以認(rèn)為，川東北七里峽地區(qū)須家河組原始物質(zhì)在早期(如須一段、須二段)主要來自南秦嶺地區(qū)的閃長(zhǎng)巖、花崗巖和玄武巖，部分來自龍門山地區(qū)的花崗巖，晚期物質(zhì)來源主要以米倉(cāng)山-大巴山花崗巖為主。

5 結(jié)論

(1) 七里峽地區(qū)三疊系須家河組樣品中主量元素SiO2、CaO和Na2O虧損，其余氧化物較上地殼輕微富集，其中CaO、Na2O、MnO含量變化較大。Li、V、Cr、Ni、Cd、Cs等微量元素較上地殼富集，Sc、Co稍微富集， 而Sr、Mo、Ba、Zr、Hf等元素則表現(xiàn)為虧損，其中Sr元素異常虧損。稀土元素含量高，輕稀土元素富集，重稀土元素平坦，Eu呈負(fù)異常，Ce呈正異常。

圖 7 七里峽剖面須家河組泥巖與周緣巖體稀土元素配分模式

圖 8 七里峽剖面須家河組泥巖La /Yb-REE圖解(據(jù)Allègre and Minster, 1978)

(2) 通過對(duì)Li、Sr、Ni、Ga元素含量的分析，推斷七里峽地區(qū)須家河組總體屬于淡水-微咸水沉積環(huán)境。此外，根據(jù)Sr/Ba值可知水體鹽度大小變化為須一段>須三段>須二段>須五段>須四段，總體呈下降趨勢(shì)，推測(cè)是因?yàn)轫氁欢翁幱诤ｊ戇^渡相，而其他層段為陸相環(huán)境所導(dǎo)致。古氧化還原參數(shù)指標(biāo)V/(Ni+V)、Ceanom顯示七里峽地區(qū)須家河組沉積期水體為缺氧的還原環(huán)境，且須一至須五段還原性逐漸減弱。對(duì)FeO/MnO值進(jìn)行分析，再結(jié)合粘土礦物含量分布可以判斷七里峽地區(qū)須家河組沉積時(shí)期的氣候條件總體上為溫暖潮濕，但須三、五段氣候條件相比須一、二、四段更為溫濕。

(3) 根據(jù)地球化學(xué)分析七里峽地區(qū)須家河組源巖在早期(如須一段、須二段)主要來自南秦嶺地區(qū)閃長(zhǎng)巖、花崗巖和玄武巖的混合，部分來自龍門山地區(qū)的花崗巖，晚期物質(zhì)來源以米倉(cāng)山-大巴山花崗巖為主。

致謝本次野外樣品采集工作以及文章的完成得到謝奮權(quán)、劉帥、宋南南、楊志輝、高運(yùn)志的大力支持和熱情幫助，匿名審稿人進(jìn)行了認(rèn)真審閱并提出建設(shè)性意見，在此深表感謝！