浙東嵊州福泉山地區(qū)硅藻土地球化學(xué)及其古環(huán)境意義

洪文濤,褚平利,楊圣都,余明剛,段 政

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心,江蘇 南京 210016;2.浙江省第四地質(zhì)大隊(duì),浙江 紹興 312099)

硅藻土是由大量單細(xì)胞水生硅藻植物遺體組成的硅質(zhì)沉積巖,具有多孔、質(zhì)輕、吸附性強(qiáng)、隔熱、隔音及保溫等性能,在工業(yè)上用途廣泛,如作為過(guò)濾、漂白、水泥添加劑、磨料、載體、保溫和建筑材料等[1]。由于硅藻土層中常富含大量的動(dòng)物及植物化石,對(duì)解釋古環(huán)境、確定地層序列具有重要意義[2-3]。我國(guó)是全球第二大硅藻土產(chǎn)業(yè)國(guó)[4]。在地理分布上,我國(guó)硅藻土礦可分為兩類(lèi):一類(lèi)分布在四川及云南地區(qū),與新生代湖相沉積及含煤地層共生[5];另一類(lèi)集中于中國(guó)東部沿?；鹕綆r區(qū)(如吉林長(zhǎng)白、山東臨沂、浙江嵊州、雷州半島等),其特征是:形成于陸相溢流型玄武巖區(qū),空間上常呈水平層狀分布,時(shí)代上以中新世—上新世為主[5-8]。浙東嵊州新昌盆地是我國(guó)第二大硅藻土礦產(chǎn)富集地,硅藻土主要發(fā)育在中新世嵊縣組玄武巖分布區(qū)。前人對(duì)該地區(qū)的研究多集中在火山活動(dòng)特征[9-10],硅藻土的工業(yè)指標(biāo)、硅藻屬種[11],古植物及孢粉化石[12-13]等方面,但關(guān)于硅藻土礦的地球化學(xué)特征及其所指示的古環(huán)境、大地構(gòu)造背景尚缺少足夠的認(rèn)識(shí)。因此,本文以新昌盆地內(nèi)的嵊州福泉山硅藻土礦為研究對(duì)象,通過(guò)地球化學(xué)特征分析,探討其成因及其與區(qū)域構(gòu)造演化之間的聯(lián)系,為理解東南沿海新生代構(gòu)造-環(huán)境演化提供參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于新昌盆地西北部(圖1),出露地層為早白堊世磨石山群朝川組、中新世嵊縣組和第四紀(jì)鄞江橋組。其中,朝川組巖性主要為紫紅色粉砂巖、含礫砂巖、泥巖,有時(shí)見(jiàn)青灰色粉砂巖與紫紅色泥巖互層。中新世嵊縣組分布面積約600 km2,以橄欖玄武巖-堿性玄武巖為主,夾松散的砂礫、粗砂、砂質(zhì)黏土、黏土、硅藻土等(圖2),角度不整合于早白堊世朝川組紫紅色粉砂巖之上。其底部多見(jiàn)一套以河流相為主，湖泊相并存的礫巖、含礫粗砂巖。在福泉山、張墅地區(qū)嵊縣組底部見(jiàn)湖泊相硅藻土、泥質(zhì)粉砂巖。

圖1 浙東嵊州福泉山硅藻土礦地理位置(a)及火山地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig. 1 Location of the Fuquanshan diatomite deposit (a) and the geologic sketch (b) of the volcano in the shengzhou region,Eastern Zhejiang Province

新昌盆地內(nèi)嵊縣組玄武巖的分布主要受控于NE向串珠狀分布的一系列盾火山,如福泉山、飛鳳山等,這些古火山保存較好,火山構(gòu)造清晰,所噴發(fā)形成的玄武巖地層大多呈水平層狀,靠近火山口位置則略有傾斜。由于后期剝蝕-夷平作用,嵊縣組玄武巖在空間上多形成一個(gè)個(gè)殘留高地,其頂界面大致代表了火山噴發(fā)之后的區(qū)域夷平面,而底界面或早白堊世朝川組頂界面則代表了古夷平面的位置。

根據(jù)新昌盆地內(nèi)嵊縣組地層縱向巖性-巖相變化及其中的沉積夾層、古風(fēng)化殼特征,嵊縣組玄武巖可劃分為3個(gè)噴發(fā)亞旋回(圖1,圖2),代表了該盆地內(nèi)主要的幾個(gè)噴發(fā)階段,彼此之間多以古風(fēng)化殼或者沉積夾層相隔。每個(gè)亞旋回均含有1～2層硅藻土層、黏土和砂質(zhì)黏土層夾細(xì)砂層(含植物化石),簡(jiǎn)述如下。

(1)第一噴發(fā)亞旋回。位于嵊縣組最底部,與下伏白堊統(tǒng)為角度不整合接觸。底部為薄厚不一的河流相礫巖、含礫粗砂巖,向上變?yōu)楹聪喙柙逋痢⒛噘|(zhì)粉砂巖以及厚層的溢流玄武巖,多呈致密塊狀,氣孔結(jié)構(gòu)不發(fā)育。該層內(nèi)硅藻土多呈灰褐色-鐵灰色,含較多的火山巖碎屑,與泥質(zhì)粉砂巖共生或局部漸變過(guò)渡。

(2)第二噴發(fā)亞旋回。底部為一套湖泊相硅藻土層、黏土和砂質(zhì)黏土層夾細(xì)砂層,含有動(dòng)、植物化石,該層位也是研究區(qū)主要富硅藻土礦地層,在浦橋、普義、春聯(lián)、馬仁、崇仁、廣利等地區(qū)均廣泛出露,厚度為5～20 m,往往為灰白色—白色。值得注意的是,硅藻土層厚度的變化與地形高差關(guān)系密切,地形較高處礦層普遍較厚,地形低洼處礦層普遍較薄,暗示硅藻土形成時(shí)的古地形和現(xiàn)在的地貌發(fā)生了明顯的倒轉(zhuǎn),即早期的低洼處轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的高地。硅藻土層向上為一套厚層、具明顯柱狀節(jié)理的塊狀玄武巖,其上則覆蓋由多個(gè)薄巖流單元組成的復(fù)合玄武巖巖流單元。

(3)第三噴發(fā)亞旋回。該亞旋回具有呈溢流相的玄武巖與火山口湖泊相沉積巖多次互層現(xiàn)象。玄武巖由多個(gè)單層厚度不超過(guò)2 m的巖流單元疊加組成,底部有少量玄武質(zhì)含角礫凝灰?guī)r?；鹕娇诤聪鄮r性為灰白色黏土、粉砂質(zhì)黏土和細(xì)砂層及硅藻土層,呈斷續(xù)小透鏡體出現(xiàn)在不同巖流單元之間。

上述3個(gè)噴發(fā)亞旋回中的第二噴發(fā)亞旋回玄武巖及其中的硅藻土夾層分布穩(wěn)定,厚度變化不大,在嵊州不同地區(qū)均有出露。第一噴發(fā)亞旋回及第三噴發(fā)亞旋回在不同地區(qū)發(fā)育情況不同,尤其第三噴發(fā)亞旋回由于剝蝕原因,常常缺失。

圖2 新昌盆地嵊縣組綜合地層柱狀圖Fig. 2 Stratigraphic column of the Shengxian Formation, Xinchang Basin

本文研究的3套硅藻土樣品均采自福泉山古火山西側(cè),采樣位置見(jiàn)圖1(b)。福泉山盾火山是新昌盆地保持最完好的古火山之一,面積約40 km2,主要由大面積溢流相玄武巖組成,火山口位于福泉山和飛鳳山兩座山丘頂部,尤以福泉山頂部火山口構(gòu)造最為清晰。福泉山火山口面積約2.3 km2,相對(duì)高差約100 m,在地貌上呈向南開(kāi)口的半環(huán)狀。環(huán)狀山脊由爆發(fā)相玄武質(zhì)集塊角礫巖組成,具明顯的內(nèi)斜對(duì)傾分布特征,內(nèi)徑相對(duì)負(fù)地形主要為火山通道相玄武玢巖,另見(jiàn)圍繞火山頸相呈內(nèi)斜對(duì)傾分布的火山口湖泊相玄武質(zhì)沉集塊角礫巖、含集塊角礫沉凝灰?guī)r,火山口外圍幾乎全部由溢流相玄武質(zhì)熔巖組成。露頭上,硅藻土主要分布于第二噴發(fā)亞旋回中具柱狀節(jié)理的厚層玄武巖之下(圖2),層厚3～5 m,主體以灰白色、深灰色、淺灰色、藍(lán)色為主,局部被淋濾鐵浸染后呈鐵黃色-黃褐色。頂部由于玄武巖的烘烤往往呈灰褐色,呈致密塊狀。

2 樣品特征及測(cè)試方法

2.1 樣品特征

本文所采硅藻土樣品為灰白色-白色,遇鹽酸不起泡,泥狀結(jié)構(gòu),顯微層狀構(gòu)造,風(fēng)化后呈書(shū)頁(yè)狀構(gòu)造;研磨后有粗糙感,參差貝殼狀斷口,孔隙度大，質(zhì)輕，有強(qiáng)烈的黏舌感。根據(jù)XRD物相及掃描電鏡分析,其中的硅藻含量<60%(圖3),其他礦物成分包括黏土質(zhì)礦物、云母及少量長(zhǎng)石等[14]。通過(guò)掃描電鏡觀察,樣品中硅藻屬種主要為直鏈藻屬中的顆粒直鏈藻(Melosiragranulata),也見(jiàn)小環(huán)藻和舟形藻 (圖3)。

圖3 福泉山硅藻土樣品掃描電鏡照片F(xiàn)ig. 3 Scanning electron microscopic image of the diatomite sample from Fuquanshan

2.2 測(cè)試方法

硅藻土樣品的主量元素、微量元素及稀土元素分析測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素分析采用X-熒光光譜法(XRF)測(cè)定,所用儀器為PW2400/40型X-熒光光譜儀(荷蘭帕納科公司)；微量及稀土元素分析采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定,儀器型號(hào)為XSeriesII型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國(guó)熱電公司)。主量元素檢測(cè)限為0.01%～0.1%,微量元素檢測(cè)限為0.5×10-6,稀土元素檢測(cè)限為(0.01～0.5)×10-6,分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 嵊州福泉山硅藻土主量元素及微量元素含量

3 測(cè)試結(jié)果

嵊州福泉山硅藻土SiO2含量為61.3%～69.4%,明顯低于吉林樺甸(74%～80%)[6]、山東臨朐(65%～80%)、云南騰沖(72.4%～82.3%)[4]以及俄羅斯西部Transuralian地區(qū)(85%～95%)[15]的硅藻土SiO2含量,而與云南尋甸先鋒(61.2%)及四川米易回漢溝(63.2%)和新民街(60.8%)等礦床的硅藻土SiO2含量相似[4,14-15]。硅藻土FeOt含量為3.38%～6.07%,Al2O3含量為14.6%～17.9%,CaO含量為0.43%～0.57%;燒失量為7.85%～9.91%,可能與樣品中含有機(jī)質(zhì)和水分相關(guān)。較低的SiO2含量表明嵊州硅藻土中可能具有較高的黏土礦物(層狀鋁硅酸鹽)含量,接近于硅藻泥(diatomaceous clay)。這一結(jié)論與福泉山硅藻土礦XRD分析中較高的黏土礦物含量(約60%)以及FeOt、Al2O3含量相符[14]。

在微量元素組成上,嵊州福泉山硅藻土稀土元素含量高于云南騰沖硅藻土以及俄羅斯Transuralian地區(qū)硅藻土(圖4(c))。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線具有明顯的“右傾”特征以及Eu負(fù)異常(0.60～0.65)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素配分曲線圖(圖4(b))上,福泉山硅藻土與酸性火山巖具有相似的配分形式而不同于嵊縣組玄武巖,表現(xiàn)為明顯的Ba、Nb、Ti負(fù)異常以及Th、U正異常。為進(jìn)一步展示硅藻土微量元素特征與不同類(lèi)型火山巖之間的差異,以嵊縣組玄武巖平均成分作為標(biāo)準(zhǔn)化值,在稀土元素及不相容元素配分曲線上(圖4(c)、圖4(d)),福泉山硅藻土相比嵊縣組玄武巖明顯虧損中稀土元素(Sm—Ho)、富集重稀土元素(Tm—Lu)及Cs、Rb、Th、U等元素,富集程度可達(dá)3～10倍,而Nb、Ti則明顯虧損,其含量?jī)H為嵊縣組玄武巖的0.4～0.7倍。

(a).硅藻土球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖;(b).硅藻土原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素配分曲線圖;(c)、(d).硅藻土嵊縣組玄武巖相對(duì)富集程度圖，騰沖觀音廟硅藻土數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[4];俄羅斯Transutralian硅藻土數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[15];西太平洋深海硅藻層數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[16];球粒隕石及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[17];嵊縣組玄武巖及白堊紀(jì)酸性火山巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[18]圖4 嵊州福泉山硅藻土微量元素地球化學(xué)特征圖Fig. 4 Trace element characteristics of the Fuquanshan diatomites in Shengzhou region

4 討論

4.1 硅藻土地球化學(xué)特征及其控制因素

硅藻在水體中的生長(zhǎng)及繁盛同時(shí)依賴于水體中溶解的充足SiO2以及營(yíng)養(yǎng)[19]。中國(guó)東部沿海地區(qū)硅藻土礦具有相似的地質(zhì)背景及賦存特征:① 主要形成于中新世以來(lái);② 往往形成于大規(guī)模玄武巖出露區(qū)或者作為夾層賦存于玄武巖地層中;③ 均為新生代陸緣裂谷背景下淡水湖相沉積。不僅如此,東太平洋北美、墨西哥等地區(qū)主要工業(yè)硅藻土礦也多賦存于新生代玄武巖集中出露地區(qū)[20]。基于以上特征,以往研究大多數(shù)認(rèn)為共生的玄武巖及玄武質(zhì)火山灰可能為硅藻的生長(zhǎng)提供了養(yǎng)分[4,21-23],即同期玄武巖的風(fēng)化、溶解可能為硅藻的生長(zhǎng)繁盛提供了充足的Si元素。但應(yīng)當(dāng)注意的是,硅藻與硅藻土不同,前者的主要化學(xué)成分為硅藻質(zhì)氧化硅(SiO2·nH2O),而后者不僅包括硅藻骨骼(化石),還包括硅藻生長(zhǎng)—死亡過(guò)程中周?chē)w沉積的細(xì)碎屑物或次生礦物(如黏土礦物、碳酸鹽礦物)等。對(duì)于硅藻土礦來(lái)說(shuō),其SiO2含量顯然受控于其中所含硅藻的多少。然而,硅藻土的其他元素(如高場(chǎng)強(qiáng)元素、稀土元素等)含量及特征是否與SiO2一樣,均受控于同時(shí)期玄武巖的風(fēng)化與溶解,則需進(jìn)一步探討。

研究表明,硅藻化石具有極低的稀土元素含量。以 La為例,其在硅藻中的平均含量比硅藻土整體低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)[4]。在西太平洋深海,硅藻層(硅藻含量>50%)的La含量最低只有5×10-6[16],表明硅藻對(duì)于硅藻土整體的稀土元素含量貢獻(xiàn)是極低的。在主量元素方面,根據(jù)LAMB A L等[24]對(duì)Lake Tilo中硅藻的研究,其Al2O3、CaO含量分別低于0.63%和0.37%。此外,馮璜等[25]對(duì)雷州半島硅藻土的礦物學(xué)研究表明,其中所含硅藻Al2O3、CaO含量<0.2%。假設(shè)硅藻土中含有80%的硅藻(考慮到本文樣品61%～69%的SiO2以及低于60%的硅藻含量,這個(gè)比例是明顯高估的),那么其所占的Al2O3含量大概是0.8%,相比本文樣品的Al2O3含量(14.6%～17.8%)是微不足道的?？梢?jiàn),福泉山硅藻土中硅藻的成分對(duì)于硅藻土樣品的微量元素以及Al2O3、CaO等主量元素的含量影響是微弱的,相反這些成分可能主要受控于樣品中黏土礦物或細(xì)粒沉積物的地球化學(xué)組成[16]。福泉山硅藻土樣品的Al2O3含量(反映碎屑物質(zhì)含量)與稀土元素含量之間呈正相關(guān)也支持這一結(jié)論。類(lèi)似,在西太平洋菲律賓海盆內(nèi)WDP-12鉆孔及WDP-03鉆孔內(nèi),從下部深海軟泥、硅藻泥到上部硅藻層,稀土元素含量隨著Al2O3含量的降低以及硅藻含量的升高而明顯降低[16];在俄羅斯Transuralian地區(qū)硅藻土礦剖面上,稀土元素含量與Al2O3含量之間也呈明顯的負(fù)相關(guān)[25-26]。福泉山硅藻土相對(duì)較低的SiO2含量以及高的Al2O3含量暗示細(xì)碎屑沉積物在其中應(yīng)占有較高的比重,因此其地球化學(xué)組成應(yīng)該如同其他細(xì)碎屑巖一樣,可以用于判別古沉積環(huán)境或者古氣候。

如圖4所示,福泉山硅藻土具有與共生的嵊縣組玄武巖截然不同的微量元素組成,表現(xiàn)在明顯虧損Nb-Ti以及相對(duì)于玄武巖更加富集重稀土(HREE)、Th-U、Cs-Rb等特征。上述特征暗示硅藻土中所含碎屑物質(zhì)并非直接來(lái)源于周邊玄武巖的剝蝕。在露頭上,玄武巖夾層中的硅藻土以及砂礫巖中普遍缺少玄武巖碎屑,也表明在硅藻土形過(guò)程中玄武巖的風(fēng)化剝蝕并不顯著。另一方面,在玄武巖以及其他火成巖類(lèi)的風(fēng)化過(guò)程中,輕稀土元素(LREE)的活動(dòng)性顯著大于重稀土元素(HREE),當(dāng)?shù)乇?下)水淋濾這些巖石之后,殘留的風(fēng)化殼會(huì)富集HREE而相對(duì)貧LREE[27-32],而地表水或地下水則會(huì)相對(duì)富集LREE[27,33-34]。同時(shí),由于不同稀土元素的溶解度具有差異,玄武巖區(qū)地表(下)水在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線上往往具有明顯的四分組效應(yīng),并伴隨Eu正異常及Ce異常[33-34]。前者多數(shù)被認(rèn)為是長(zhǎng)石快速溶解的結(jié)果,因?yàn)殚L(zhǎng)石往往表現(xiàn)出明顯的Eu正異常[35],后者多數(shù)被認(rèn)為與地表環(huán)境較高的氧逸度有關(guān)[34]。因此,與共生玄武巖相比,福泉山硅藻土樣品Eu負(fù)異常明顯、缺少明顯的Ce負(fù)異常以及重稀土元素更加富集的特征也表明,硅藻土中的稀土元素特征與玄武巖的風(fēng)化過(guò)程無(wú)關(guān)。相反,在Co/Th-La/Sc圖解(圖5(a))和La/Th-Hf圖解(圖5(b))上,所有硅藻土樣品均投點(diǎn)于酸性火山巖附近。結(jié)合硅藻土樣品與白堊紀(jì)酸性火山巖相似的微量元素配分形式,表明福泉山硅藻土中的碎屑沉積物可能主要來(lái)自于周邊酸性火山巖源區(qū)。

圖5 Co/Th-La/Sc (a)[41]及La/Th-Hf [42](b) 碎屑物源判別圖解Fig. 5 Co/Th-La/Sc (a)[40]and La/Th-Hf (b)[41] discrimination diagrams of detrital sources

4.2 硅藻土形成的古環(huán)境及意義

沉積巖Sr/Ba值是沉積時(shí)水體古鹽度判定的一個(gè)常用的有效手段。一般情況下,Sr/Ba值>1為海相環(huán)境,Sr/Ba<1為陸相淡水環(huán)境。福泉山硅藻土的Sr/Ba值約為0.15,表明其主要沉積于低鹽度的淡水中[36],這與美國(guó)西部同期硅藻土礦的特征一致[19]。V/Cr值及Ni/Co值分別為1.40～1.57和2.67～3.52,表明其沉積于富氧環(huán)境(V/Cr<2.0、Ni/Co<5.0)[35]。在巖石風(fēng)化以及沉積過(guò)程中,化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA,100*mol.Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O))可用于反映源區(qū)化學(xué)風(fēng)化程度和氣候條件[39-40]。通常認(rèn)為,CIA=50～60指示初級(jí)風(fēng)化強(qiáng)度,反映氣候干燥;CIA=60～80指示中等風(fēng)化強(qiáng)度,反映氣候溫暖濕潤(rùn);CIA=80～100指示強(qiáng)烈風(fēng)化強(qiáng)度,反映氣候炎熱潮濕。本文硅藻土樣品的CIA值為78～80,反映物源區(qū)在溫暖濕潤(rùn)氣候下經(jīng)歷了中-強(qiáng)的風(fēng)化強(qiáng)度。

新昌盆地嵊縣組及其中的硅藻土礦床主要形成于晚中新世,這也是全球主要硅藻土礦的賦存時(shí)期。在環(huán)太平洋地區(qū),該時(shí)間段也是硅藻繁盛的階段,甚至在高緯度地區(qū)(如白令海)均有分布[42],表明該時(shí)段環(huán)太平洋地區(qū)普遍處于潮濕溫暖的古環(huán)境,這與中新世全球CO2濃度及大洋沉積物δ18O的陡升過(guò)程一致[43]。何文龍[46]依據(jù)浙江天臺(tái)嵊縣組一種樟科植物化石(Cinnamomumcf.bejolghota)的角質(zhì)層微細(xì)構(gòu)造特征,推測(cè)中新世的古氣候更為炎熱多雨。此外,一些學(xué)者通過(guò)浙東天臺(tái)縣下中新統(tǒng)南山組(N1n)中古亮葉樺(BetulamioluminiferaHuetChaney)壓型化石、潤(rùn)楠(MachilustiantensisDing S. T. et Sun B. N. sp. Nov.)壓型化石及黃毛青岡(QuercusdelavayiFranch)化石的葉形態(tài)和表皮微細(xì)特征,定量推論出浙東地區(qū)中新世時(shí)期氣候較現(xiàn)今更加溫暖[44-45]。任文秀等[47]通過(guò)對(duì)浙江寧海晚中新世下南山組23屬植物大化石的現(xiàn)存屬共存分析,推測(cè)晚中新世該地區(qū)為亞熱帶山地氣候,海拔500～1 200 m。上述研究結(jié)果與本文通過(guò)硅藻土地球化學(xué)所得到的結(jié)論一致。這些現(xiàn)象均暗示,包括嵊州福泉山在內(nèi)的浙東地區(qū),中新世古氣候總體表現(xiàn)為溫暖濕潤(rùn)-炎熱潮濕,且山脈高度與現(xiàn)今差別不大,這一古地理面貌與古近紀(jì)截然不同。

晚白堊世—古近紀(jì),中國(guó)東部沿海依然存在高大的山脈,古地理及巖石學(xué)記錄均證實(shí)其高度可達(dá)3～4 km[48]。此時(shí),華南內(nèi)陸盆地(如洞庭盆地、江漢盆地)以及沿海斷陷-拗陷盆地(如蘇北盆地)普遍形成干旱環(huán)境下的紅層,洞庭盆地及江漢盆地均可見(jiàn)明顯的膏巖沉積,表明此時(shí)整個(gè)華南地區(qū)仍處于干旱少雨的行星風(fēng)系控制之下[49]。中新世,這種干旱環(huán)境下的蒸發(fā)巖組合在不同內(nèi)陸盆地中基本全部消失,自長(zhǎng)白山至海南島大量出露的淡水湖相硅藻土礦[4-5,7]表明,此時(shí)我國(guó)東部總體處于溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境。同時(shí),在東南沿海普遍可觀察到中新世中晚期的裂谷型玄武巖(如浙江嵊縣組、福建佛曇租)超覆于白堊紀(jì)花崗巖之上,暗示花崗巖上部相當(dāng)厚度的地殼均已剝蝕完畢。此外,該時(shí)期嵊縣組玄武巖噴發(fā)的火山口及火山機(jī)構(gòu)往往保存較好,指示當(dāng)時(shí)的地貌與現(xiàn)在的地貌無(wú)太大差別。由此可見(jiàn),古近紀(jì)—新近紀(jì),中國(guó)東南沿海地區(qū)發(fā)生了顯著的古地理-古氣候的變化。

地質(zhì)構(gòu)造演化是地質(zhì)歷史過(guò)程中氣候環(huán)境突變的主要推動(dòng)力[43],上述地理-氣候格局變化反映了漸新世歐亞大陸構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)折[49-51]。汪品先[52]對(duì)歐亞大陸新生代古氣候及構(gòu)造過(guò)程進(jìn)行了研究,認(rèn)為中新世東亞地區(qū)地形的倒轉(zhuǎn)以及氣候-環(huán)境的突變一方面受控于喜馬拉雅山脈的快速隆升,另一方面與西太平洋弧后地區(qū)的裂陷作用有關(guān)。在陸緣裂陷作用下,在大陸內(nèi)側(cè)形成一系列陸緣裂谷環(huán)境下的玄武巖,我國(guó)雷州半島至東北地區(qū)均有出露。在大陸外側(cè),日本海、南海、四國(guó)海盆、蘇拉威西海、蘇祿海等邊緣海盆均于此時(shí)快速伸展,最終形成了占世界面積3/4的邊緣海盆地群[53-54]。上述兩個(gè)因素相互作用,形成了從喜馬拉雅到馬里亞納海溝落差高達(dá)20 km的巨大斜坡[52]。此時(shí),亞洲季風(fēng)氣候已形成,并攜帶了來(lái)自太平洋的暖濕氣流[41],為硅藻的繁盛提供了充足的營(yíng)養(yǎng),也奠定了整個(gè)東亞地理-氣候面貌。中新世末期,隨著青藏高原的隆升,北半球冰蓋從上新世開(kāi)始逐漸擴(kuò)大[52,55],全球進(jìn)入新一輪冰期,可能是造成整個(gè)環(huán)太平洋區(qū)域硅藻活動(dòng)由盛轉(zhuǎn)衰的主要原因。

5 結(jié)論

(1)福泉山硅藻土具有較低的SiO2含量以及較高的CaO、Al2O3含量,表明其中含有較高比例的細(xì)碎屑物質(zhì),這些細(xì)碎屑物質(zhì)控制著硅藻土樣品主要的地球化學(xué)特征。硅藻土富集輕稀土元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素等特征說(shuō)明碎屑物質(zhì)可能主要來(lái)自于周?chē)讏准o(jì)酸性火山巖源區(qū)。

(2)福泉山硅藻土形成于中新世溫暖潮濕的淡水湖相環(huán)境,不同于古近紀(jì)浙東地區(qū)干旱的氣候環(huán)境。

(3)古近紀(jì)—新近紀(jì),浙東地區(qū)古環(huán)境的轉(zhuǎn)變受控于歐亞大陸西側(cè)喜馬拉雅山脈的隆升以及東側(cè)陸緣的裂解。