鄂爾多斯盆地東北部下侏羅統(tǒng)富縣組沉積物源分析

摘 要 鄂爾多斯盆地位于華北克拉通的西部，處于中國西部活動帶和東部穩(wěn)定區(qū)域之間的結(jié)合部位，其物源體系研究是探討該地區(qū)盆—山演化的關(guān)鍵，但是前人對于鄂爾多斯盆地下侏羅統(tǒng)的物源體系研究還較薄弱。以鄂爾多斯盆地東北部榆林安崖剖面富縣組砂巖為研究對象，對富縣組砂巖進(jìn)行了巖石學(xué)及地球化學(xué)分析，利用地球化學(xué)和巖石學(xué)特征對富縣組的物質(zhì)來源、源區(qū)構(gòu)造背景進(jìn)行判別，并結(jié)合周緣潛在源區(qū)的稀土元素?cái)?shù)據(jù)對物源體系進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，研究區(qū)富縣組物源來自同一物源體系，物源物質(zhì)主要形成于再旋回造山帶構(gòu)造背景，母巖巖性為中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖；稀土元素分配整體表現(xiàn)為“緩右傾斜”的樣式，呈平坦型分布，與陰山造山帶源巖的稀土元素分配模式相似，指示鄂爾多斯盆地東北部富縣組的主物源區(qū)為陰山造山帶。二疊紀(jì)—三疊紀(jì)，古亞洲洋板塊俯沖形成的洋殼根部發(fā)生斷裂拆離導(dǎo)致大量的花崗巖侵入陰山造山帶，至早—中侏羅世富縣組時期被風(fēng)化剝蝕，隨后被搬運(yùn)至鄂爾多斯盆地東北部沉積。

關(guān)鍵詞 物源；富縣組；地球化學(xué)；稀土元素；鄂爾多斯盆地；下侏羅統(tǒng)

第一作者簡介 張?jiān)仆?，男?997年出生，碩士研究生，沉積地質(zhì)學(xué)，E-mail： zhangyw970705@163.com

通信作者 金鑫，男，副教授，E-mail： jinxin2012cdut@163.com

中圖分類號 P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

20世紀(jì)80年代，元素地球化學(xué)方法開始被學(xué)者運(yùn)用到地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域的研究工作中，當(dāng)前已成為一種重要的分析手段[1?2]。一些元素（如Th、Sc、Co、Zr、Hf、Ga、Nb等）在母巖的風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積及成巖過程中不易遷移，幾乎被等量地搬運(yùn)到碎屑沉積物中，因此可以用于物源示蹤[2?3]。元素地球化學(xué)結(jié)合巖石學(xué)特征可以來判斷沉積物母巖巖性[4?6]、風(fēng)化程度[7?8]、沉積物搬運(yùn)距離[9?10]及源區(qū)大地構(gòu)造背景[4]等。

鄂爾多斯盆地是形成于中生代的內(nèi)陸坳陷沉積盆地，也是我國最大的內(nèi)陸含油氣盆地和含煤盆地之一[11?12]。盆地內(nèi)下侏羅統(tǒng)富縣組地層沉積厚度較大、油藏豐富，是鄂爾多斯盆地中生界油氣勘探開發(fā)的重要層系[11，13]。前人對于富縣組的研究多聚焦于沉積環(huán)境等方面，認(rèn)為鄂爾多斯盆地富縣組主要發(fā)育淺湖相[14?15]、河流相[11，15]、沖積扇—河流相[11，16?17]及三角洲相[18]。而對源—匯系統(tǒng)這一研究方向及油氣勘探領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題研究還較薄弱，只有少數(shù)學(xué)者對本次研究區(qū)鄰區(qū)富縣組的物源體系進(jìn)行過研究，認(rèn)為鄂爾多斯盆地中部（陜北斜坡中東部）富縣組沉積時期物源主要來自北部、西北部及西部[19]；盆地西南環(huán)縣地區(qū)富縣組時期物源方向?yàn)槲髂喜縖20]；有學(xué)者以鄂爾多斯東北部考考烏素溝一帶富縣組底部的一套純凈石英砂巖為研究對象，通過沉積學(xué)、巖石學(xué)及元素地球化學(xué)等方法對富縣組底部砂巖進(jìn)行了物源分析，認(rèn)為其物源為盆地內(nèi)部隆起提供的富含石英質(zhì)沉積巖，可能是延長組頂部長石砂巖風(fēng)化蝕變形成的富含石英與高嶺石的源區(qū)物質(zhì)[21]。

此外，鄂爾多斯盆地位于華北克拉通的西部，處于中國西部活動帶和東部穩(wěn)定區(qū)域之間的結(jié)合部位，在全球構(gòu)造中，介于古亞洲洋與原特提斯洋中的秦祁昆洋（商丹洋）之間，周緣被加里東造山帶包圍[22]。盆地北側(cè)的古亞洲洋俯沖、西南緣和南緣秦—祁海槽及其派生的賀蘭坳拉槽的擴(kuò)張、俯沖、消減控制了鄂爾多斯盆地的演化[22]。因此，鄂爾多斯盆地是研究古亞洲構(gòu)造域和古特提斯構(gòu)造域的天然實(shí)驗(yàn)室，其盆—山演化一直是學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)。開展鄂爾多斯盆地物源研究，對探討該地區(qū)的盆—山關(guān)系具有重要意義。然而，前人的研究主要在本次研究區(qū)（鄂爾多斯盆地東北部榆林地區(qū)）的周邊地區(qū)，對于研究區(qū)富縣組沉積時期的物源體系還缺乏研究。

通過巖石學(xué)和元素地球化學(xué)等研究手段，以鄂爾多斯盆地東北部榆林地區(qū)安崖剖面為研究對象，利用富縣組砂巖的地球化學(xué)特征和巖石學(xué)特征分析了富縣組沉積物的物質(zhì)來源、源區(qū)構(gòu)造背景，并結(jié)合周緣潛在源區(qū)的稀土元素?cái)?shù)據(jù)對富縣組時期的物源體系進(jìn)行了探討，以期厘定鄂爾多斯盆地東北部富縣組沉積時期的物源體系，進(jìn)而完善整個鄂爾多斯盆地早侏羅世物源體系，為華北克拉通盆—山演化提供相應(yīng)的證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于中國大陸中部，是一個多旋回疊合型盆地，是我國僅次于塔里木盆地的第二大沉積盆地，也是我國形成歷史最早、演化時間最長的盆地之一[23]。盆地東隔汾渭地塹與太行山相望，西翼以桌子山—賀蘭山—六盤山為界，北翼以大青山—陰山造山帶為界，南部以北祁連—秦嶺造山帶為界，橫跨陜、甘、寧、蒙、晉，整體呈南北向矩形，面積約25×104 km2。廣義的鄂爾多斯盆地包括周邊河套、銀川、渭河等新生代斷陷盆地，總面積約36×104 km2[12，24?25]。

盆地在構(gòu)造位置上位于華北克拉通的西部，其形成和演化與華北板塊的演化存在密切聯(lián)系。據(jù)前人研究，可以將鄂爾多斯盆地的構(gòu)造演化分為太古—古元古代的盆地基底形成、中—新元古代的拗拉槽裂陷演化、早古生代的淺海臺地演化、晚古生代的克拉通坳陷演化、中生代內(nèi)陸盆地演化及新生代周緣斷陷盆地演化等六個階段[11?12，22，26]。根據(jù)現(xiàn)在盆地的構(gòu)造形態(tài)，可劃分為伊盟隆起、伊陜斜坡、渭北隆起、天環(huán)坳陷、晉西撓褶帶及西緣沖斷帶等六個一級構(gòu)造單元[15，27?30]（圖1a）。

盆地內(nèi)沉積地層發(fā)育齊全，從元古界開始，僅缺失志留系、泥盆系及下石炭統(tǒng)[31]。其侏羅系為穩(wěn)定型內(nèi)陸盆地沉積，盡管部分地區(qū)由于基底隆起或頂部遭受沖刷（或剝蝕）變薄以及部分地層發(fā)育不全，但侏羅系在全盆地均有發(fā)育，尤其在盆地東南緣的延安、甘泉等地都有大面積的連續(xù)出露，沉積地層自下而上分為富縣組（J1 f）、延安組（J1-2 y）、直羅組（J2 z）、安定組（J2a）、芬芳河組（J3 f）（圖1b，c）。盆地內(nèi)侏羅系與下伏的上三疊統(tǒng)呈區(qū)域微角度不整合接觸關(guān)系，其上與下白堊統(tǒng)志丹群為角度不整合接觸[32]。

2 安崖剖面研究現(xiàn)狀

安崖剖面（38°24'00\" N；110°11'48\" E）位于鄂爾多斯東北部（圖1a），距離榆林市約40 km。安崖剖面厚度約49 m（圖2）[15，33?34]，剖面0～2.0 m巖性為中層砂巖與薄層灰白色粉砂巖互層（圖2a）。2.0～4.0 m為中厚層灰色砂巖，發(fā)育交錯層理（圖2b）。4.0～7.8 m為灰綠色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層（圖2c），在粉砂質(zhì)泥巖中可見菱鐵礦結(jié)核（圖2d）及植物根莖化石（圖2e），砂巖分選性中等，磨圓度為次棱角狀（圖3c），是辮狀河三角洲沉積環(huán)境的產(chǎn)物[15，35]。7.8 m之上有一套厚約4.2 m的黑色頁巖，可見帶狀菱鐵礦及透鏡狀菱鐵礦，沉積環(huán)境為深湖或半深湖[15，35]。黑色頁巖上方出露厚約2.3 m的深灰色粉砂質(zhì)泥巖夾帶狀菱鐵礦。14.5～17.0 m 是一套厚約1.0 m的深灰色泥巖及厚約1.5 m的深灰色粉質(zhì)泥巖，富含菱鐵礦。17.0～23.0 m主要為雜色泥巖與薄層灰白色砂巖互層，夾雜有薄層白色粉砂巖，為淺湖相沉積[15]。23.0～31.0 m主要發(fā)育厚層灰白色、灰黃色砂巖，夾有薄層白色粉砂巖，發(fā)育水平層理，砂巖的分選和磨圓均較差，呈次棱角狀（圖3e～i）。25.3 m處發(fā)育一套厚約1.2 m 的泥巖，為辮狀河三角洲相沉積[15，35]。31.0～38.5 m主要發(fā)育雜色泥巖夾薄層砂巖，沉積環(huán)境為淺湖[15，35]。38.5～47.0 m主要發(fā)育紫色泥巖及中厚層灰白色砂巖，夾薄層灰綠色泥巖，其中砂巖分選、磨圓均較差，碎屑顆粒呈棱角狀（圖3j），為辮狀河三角洲沉積[15]。47.0 m之后發(fā)育厚層灰白色砂巖，李昌昊等[15]認(rèn)為是河流相沉積。前人根據(jù)孢粉組合、古地理及沉積環(huán)境認(rèn)為早侏羅世早期是溫暖濕潤的氣候環(huán)境，中晚期變成炎熱干旱的氣候環(huán)境[15，36]。

此外，在安崖剖面中下部黑色頁巖和泥巖中（10.3～20.0 m，圖2），記錄了中生代著名的極熱事件之一，即早侏羅世托阿爾期大洋缺氧事件（ToarcianOceanic Anoxic Event，T-OAE）[33?34]，這一事件一直是學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。T-OAE時期，由于古生物生產(chǎn)力提高或缺氧，富含有機(jī)質(zhì)的沉積物在全球陸架區(qū)廣泛沉積[37]，還伴隨著大氣中CO2 濃度升高及全球變暖、水循環(huán)加速、大陸風(fēng)化增強(qiáng)、海平面上升、地球表層碳循環(huán)紊亂、生物滅絕與更替及湖泊生產(chǎn)力旺盛等現(xiàn)象[33?34，38?41]。

綜上，前人關(guān)于榆林安崖剖面的研究多聚焦于富縣組的沉積環(huán)境、沉積相以及T-OAE的陸相生物—環(huán)境響應(yīng)等方面[15，33?34]，對于安崖剖面富縣組物源體系還缺少相關(guān)研究。

3 樣品采集和分析方法

對安崖剖面進(jìn)行了實(shí)測（圖2），主要是在Jin etal.[33]的野外工作基礎(chǔ)上對剖面22.0 m以上部分進(jìn)行了更加細(xì)致的露頭踏勘和巖石學(xué)描述。對采集的10件新鮮砂巖樣品（表1；WY-1、WY00、WY01、WY02、WY03、WY05、WY06、WY07、WY08）進(jìn)行了巖石學(xué)研究，并對其中的6 件（WY00、WY01、WY02、WY06、WY07、WY08）進(jìn)行主微量元素及稀土元素地球化學(xué)分析，取樣層位及巖性見圖2所示。

3.1 巖石學(xué)分析

利用偏光顯微鏡對已磨制成薄片的10件砂巖樣品進(jìn)行觀察并照相，同時采用Gazzi-Dickinson計(jì)數(shù)法對薄片鏡下碎屑進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，重礦物和灰?guī)r巖屑不參與計(jì)數(shù)。粒徑大于0.062 5 mm的巖屑顆粒在統(tǒng)計(jì)過程中會分解計(jì)數(shù)，從而降低粒度對成分的影響。該統(tǒng)計(jì)方法可以用來反映物源組成并解釋構(gòu)造環(huán)境[42?43]。該實(shí)驗(yàn)在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3.2 主微量元素分析

首先將樣品用銼刀去除表面灰塵和風(fēng)化部分，再用去離子水沖洗，之后將樣品放在恒溫55 ℃烤箱中烘干，最后用瑪瑙缽研磨至粒徑200目以下。樣品制備在成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院完成。

主微量分析采用Thermo Fisher IRIS Advantage型電感耦合等離子光譜（ICP-OES）及Thermo FisherVG-X7型電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS）測定元素組成，首先將樣品用HF+HNO3+HClO4 混合酸進(jìn)行消解，然后使用ICP-OES和ICP-MS進(jìn)行主、微量元素測定。在微量元素測試過程中，采用10×10-9的Rh元素作為內(nèi)標(biāo)來監(jiān)控儀器的穩(wěn)定性。在分析過程中，使用國際標(biāo)準(zhǔn)（BHVO-2，W-2a，GSP-2，GSD-9）及空白樣品進(jìn)行監(jiān)測，檢測的數(shù)據(jù)的相對誤差均小于5%。該實(shí)驗(yàn)的預(yù)處理及測試均在同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

4 樣品巖石學(xué)特征及測試結(jié)果

4.1 巖石學(xué)特征

10 件砂巖樣品中石英的含量介于67.5%～79.6%，平均含量73.0%（表2），其中單晶石英含量較高，約占石英總含量的85.3%；多晶石英約占石英總含量的14.7%，主要為燧石（圖3a）、玉髓碎屑（圖3b）。長石在研究區(qū)砂巖組分中含量較低，含量介于4.3%～10.9%，平均約8.2%（表2），其中以鉀長石為主，發(fā)育格子雙晶（圖3g，i），斜長石含量較少，發(fā)育聚片雙晶，少見卡納復(fù)合雙晶。巖屑含量介于16.1%～24.3%（表2），主要為變質(zhì)巖巖屑及巖漿巖巖屑，見少量沉積巖巖屑，推斷其母巖為巖漿巖及變質(zhì)巖。變質(zhì)巖巖屑主要為石英巖巖屑（圖3i），約占巖屑總含量52.4%；沉積巖巖屑主要為粉砂巖和泥巖巖屑，約占巖屑總含量7.3%；巖漿巖巖屑主要為凝灰?guī)r巖屑和隱晶質(zhì)巖巖屑（圖3h，j），約占巖屑總含量40.3%。填隙物主要為碳酸鹽灰泥，還有少量綠泥石、重質(zhì)瀝青（圖3f），重礦物主要有鋯石（圖3n）、綠簾石（圖3o）及少量云母碎屑（圖3k，l）。部分樣品可見自生白云石（圖3g，i），晶形較好，呈菱形。砂巖中的碎屑組分及其含量表明，安崖剖面富縣組砂巖類型主要為長石巖屑石英砂巖及巖屑石英砂巖（圖4）[44]。

4.2 主量元素特征

6件砂巖樣品的主量元素組成見表3。測試結(jié)果表明富縣組砂巖以SiO2和Al2O3兩種主量元素為主，其含量之和介于84.67%～92.56%，平均含量為87.94%，SiO2 含量介于71.65%～89.34%，平均含量80.82%，均高于上地殼平均值（66.0%）；Al2O3含量介于2.26%～14.34%，平均含量為7.12%，均低于上地殼平均值（15.17%）；CaO含量介于0.10%～5.10%，平均含量為1.72%，絕大多數(shù)低于上地殼平均值（4.19%）；Fe2O3含量介于0.94%～5.05%，平均含量為2.43%，絕大多數(shù)低于上地殼平均值（4.45%）；K2O 含量介于0.52%～2.46%，平均含量為1.42%，均低于上地殼平均值（3.39%）；MgO 含量介于0.03%～0.28%，平均含量為0.14%，遠(yuǎn)低于上地殼平均值（2.2%）；MnO含量介于0.04%～0.12%，平均含量為0.07%，絕大多數(shù)低于上地殼平均值（0.07%）；Na2O含量介于0～0.1%，平均含量為0.05%，均低于上地殼平均值（3.89%）；P2O5含量介于0.02%～0.06%，平均含量0.03%，均低于上地殼平均值（0.15%）；TiO2含量介于0.14%～0.58%，平均含量為0.33%，絕大多數(shù)低于上地殼平均值（0.5%）。

砂巖成分成熟度Al2O3/SiO2值介于0.03～0.20，平均為0.09，表明研究區(qū)富縣組沉積物離物源區(qū)較遠(yuǎn)，砂巖中富SiO2的礦物或石英含量高。K2O+Na2O含量介于0.52%～2.53%，平均含量為1.47%，表明砂巖中富鉀和鈉的礦物或長石含量較低，同時Na2O含量遠(yuǎn)低于K2O含量，表明長石以鉀長石為主，這與薄片鑒定結(jié)果一致。

WY00、WY01和WY02三件樣品的CaO含量明顯高于其他三件樣品（WY06、WY07和WY08），表明這三件樣品碳酸鹽礦物較富集。這與薄片鑒定結(jié)果一致，WY00、WY01和WY02三件樣品（圖3b～d）相比其他三件樣品（WY06、WY07和WY08）碳酸鹽灰泥充填較多，部分還發(fā)育自生白云石。

4.3 微量元素特征

富縣組砂巖樣品的微量元素組成見表4。其中Ba 元素的含量最高，最高達(dá)19 690.78 ug/g，WY01、WY02及WY03這3件樣品Ba的含量都比較高。In元素的含量最低，最小值為0.01 ug/g。樣品Rb/Sr值介于0.18～0.81，平均值為0.43，多數(shù)樣品Rb/Sr值大于上地殼的Rb/Sr值（0.26）；樣品Zr/Hf值介于21.37～27.25，平均值為25.26，均小于上地殼的Zr/Hf 值（36.40）；樣品Zr/Th 值介于9.77～22.25，平均值為16.60，小于上地殼的Zr/Th值（18.40）；樣品Sc/Cr值介于0.17～0.38，平均值為0.31，均大于上地殼的Sc/Cr值（0.15）；樣品Ti/Zr 值介于17.30～32.24，平均值為23.96，多數(shù)大于上地殼的Ti/Zr值（19.90）。利用相應(yīng)元素的平均上地殼值[45]對樣品微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行均一化后可以發(fā)現(xiàn)（圖5a），大部分微量元素相對于上地殼都虧損，部分樣品（WY01、WY02和WY06）的Ba元素含量富集。

微量元素的變化趨勢在一定程度上可以反映不同物源間的差異[46]。根據(jù)富縣組砂巖微量元素/UCC均一化蛛網(wǎng)圖（圖5a）可以發(fā)現(xiàn)，除極個別元素外，研究區(qū)砂巖樣品微量元素/UCC變化趨勢較一致，微量元素組成也相似，說明研究區(qū)富縣組砂巖的物源來自同一物源區(qū)。

4.4 稀土元素特征

富縣組砂巖稀土元素測試結(jié)果見表5，結(jié)果顯示研究區(qū)砂巖樣品富集輕稀土元素（LREE），而重稀土元素（HREE）較虧損。樣品的ΣREE 含量介于43.92～176.84 μg/g，平均值為107.54 μg/g；ΣLREE含量介于39.18～162.14 μg/g，平均值為98.02 μg/g；ΣHREE 含量介于4.74～14.70 μg/g，平均值為9.52μg/g；ΣLREE/ΣHREE介于7.39～12.22，平均為9.84。根據(jù)Boynton[47]的球粒隕石稀土元素（REE）數(shù)據(jù)對研究區(qū)6件砂巖樣品的稀土元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（圖5b）[47]，發(fā)現(xiàn)其稀土元素分配模式整體表現(xiàn)為“緩右傾斜”的樣式，呈平坦型分布；WY01、WY02及WY06的Eu含量正異常，其他樣品的Eu輕微虧損。

5 討論

5.1 源區(qū)巖性判別

由于Th、Sc、Co、Zr、Hf、Nb等微量元素和稀土元素的化學(xué)性質(zhì)極不活潑，這些元素一般穩(wěn)定賦存于沉積物，在母巖風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積及成巖的過程中含量幾乎不發(fā)生變化，因此也可以用來反映物源區(qū)的特征[3，48?49]。Allègre et al. [50]在1978年提出的La/Yb-ΣREE判別圖解可以用來很好地反映巖石成因特征，因此該方法在物源分析中被廣泛應(yīng)用。依據(jù)La/Yb-ΣREE 判別圖解，安崖剖面富縣組下部的WY00樣品投在花崗巖及沉積巖鈣質(zhì)泥巖重疊區(qū)域，WY01投在沉積巖鈣質(zhì)泥巖區(qū)域，其他樣品均投在花崗巖區(qū)域（圖6a）[50]，表明富縣組物源較單一，母巖可能為花崗巖類，但是富縣組早期有克拉通內(nèi)部的沉積巖物質(zhì)混入，可能是延長組頂部長石砂巖的風(fēng)化物質(zhì)[21]。此外，F(xiàn)loyd et al.[49]根據(jù)穩(wěn)定微量元素的含量及比值特征，提出利用Hf-La/Th圖解判別不同源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境。基于此方法，大部分砂巖樣品投在長英質(zhì)及長英質(zhì)、基性混合物源區(qū)（圖6b）[49]，表明富縣組砂巖的源巖主要來自上地殼，并有少量基性巖漿巖等火山弧物質(zhì)混入。

Gu et al.[51]建立的Co/Th-La/Sc圖解也可以用來判別不同的沉積物源和弧成分，Co/Th-La/Sc圖解顯示（圖6c）[51?52]，研究區(qū)所有樣品位于“長英質(zhì)”組分與“花崗巖”組分之間，與La/Yb-ΣREE圖解判別的“花崗巖”及Hf-La/Th 圖解判別的“長英質(zhì)及長英質(zhì)、基性混合物源區(qū)”基本吻合。綜合La/Yb-ΣREE、Hf-La/Th及Co/Th-La/Sc圖解判斷顯示，富縣組沉積物來自同一物源體系，結(jié)合巖屑特征顯示出富縣組沉積物的源巖具有變質(zhì)巖及巖漿巖的性質(zhì)，可以推斷研究區(qū)富縣組沉積物的母巖主要為中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖。

5.2 源區(qū)構(gòu)造背景判別

自20世紀(jì)70年代開始，Dickinson三角圖解已成為物源分析中最常用的方法，它可以明晰母巖的性質(zhì)及其構(gòu)造背景[42，53?54]。

Dickinson et al. [53?54]通過對北美地區(qū)一萬多個砂巖樣品統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)性總結(jié)出砂巖碎屑組分與物源區(qū)、沉積盆地構(gòu)造背景之間的關(guān)系，并劃分了穩(wěn)定克拉通或隆起基底、再旋回造山帶及火山弧物源區(qū)等3個板塊構(gòu)造環(huán)境，又細(xì)分了7個次級物源區(qū)，建立的Q-F-L、Qm-F-Lt、Qt-F-L、Qp-Lv-Ls和Qm-P-K等5種子模式判別圖用于判別砂巖的成熟度、源巖性質(zhì)、巖屑含量和各礦物的相對含量。自Dickinson三角圖解提出以來，陸續(xù)有其他學(xué)者對Dickinson三角圖解的各個構(gòu)造邊界進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，使得這種方法日臻完善[55?56]?；贒ickinson圖解，對10件砂巖樣品的碎屑組分進(jìn)行Qt-F-L、Qm-F-Lt投圖（圖7）[42，54?56]。研究區(qū)所有樣品均投在Qt-F-L 圖再旋回造山帶區(qū)域（圖7a）；此外，Qm-F-Lt圖上所有樣品也均在再旋回造山帶區(qū)域（圖7b）。由此推斷，鄂爾多斯東北部富縣組沉積時期具有單一的物源，整個富縣組沉積均是同一物源體系下的產(chǎn)物；鄂爾多斯富縣組沉積物物源區(qū)構(gòu)造環(huán)境以再旋回造山帶為主，具有構(gòu)造活動較強(qiáng)烈的構(gòu)造背景。

5.3 周緣潛在物源區(qū)對比

前人研究認(rèn)為，自晚古生代中晚期以來，鄂爾多斯盆地南、北兩側(cè)造山帶（古陸）均已成為沉積物源區(qū)（陰山造山帶、秦嶺造山帶）。晚石炭世—二疊紀(jì)時期，鄂爾多斯地區(qū)呈南北隆起、中部坳陷的古地理格局，盆地內(nèi)石炭系—二疊系主要物源來自北緣的內(nèi)蒙古陸以及南緣的祁連一秦嶺古陸[57]。晚三疊世末的印支運(yùn)動導(dǎo)致位于華北板塊西部的鄂爾多斯盆地整體抬升、剝蝕，形成三疊系頂部以溝谷縱橫、丘陵起伏為特征的地貌景觀[23]。侏羅紀(jì)早期繼承了晚古生代中晚期盆地南、北古陸物源區(qū)特點(diǎn)，同時盆地西北緣和西緣地區(qū)也一并成為沉積物源區(qū)（阿拉善地塊、祁連造山帶）。由此可知，盆地周緣潛在的物源區(qū)有盆地北側(cè)的陰山造山帶、盆地南側(cè)和西南側(cè)的祁連—秦嶺造山帶（或隴西古陸）以及盆地西北側(cè)的阿拉善地塊（圖1c）。

稀土元素因其特殊的化學(xué)性質(zhì)，在物源示蹤方面得到廣泛的應(yīng)用[2，50]。將研究區(qū)稀土元素地球化學(xué)特征與潛在源區(qū)進(jìn)行對比，可以比較明確地判定沉積巖的源區(qū)[44]?？偨Y(jié)了前人在阿拉善古陸、陰山造山帶、隴西古陸及秦嶺造山帶獲得的稀土元素研究數(shù)據(jù)，利用Boynton[47]的球粒隕石稀土元素?cái)?shù)據(jù)對相關(guān)砂巖數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，得到了盆地周緣多個潛在源區(qū)巖石樣品的稀土元素（REE）分配模式圖（圖8）[31，44，58?59]。其中陰山造山帶和阿拉善古陸源巖的稀土元素分配模式較為相似，均表現(xiàn)為整體向右緩傾，重稀土元素（HREE）較平坦，但是陰山造山帶δEu輕微虧損，而阿拉善古陸部分因δEu虧損嚴(yán)重而表現(xiàn)為深V字形（圖8a，b）；隴西古陸砂巖的分配模式總體比較平緩，沒有明顯虧損或者富集（圖8c）；秦嶺造山帶砂巖的分配模式因δEu嚴(yán)重虧損而表現(xiàn)為深V字形，HREE呈平坦型分布（圖8d）。

安崖剖面富縣組WY01、WY02及WY03砂巖樣品δEu富集，WY06、WY07及WY08砂巖樣品δEu輕微虧損，而δEu富集的三件樣品，其Ba元素含量高（最高達(dá)19 690.78 μg/g）（圖5a）。研究表明，Ba元素含量較高的巖石樣品在使用ICP-MS測定稀土元素時，由于Ba的氧化物及氫氧化物會對Eu元素的質(zhì)譜峰產(chǎn)生重疊干擾，從而使Eu含量偏高[60]。另外，有研究發(fā)現(xiàn)Ba元素的含量或聚集速率與生物生產(chǎn)力之間具有良好的正相關(guān)性[61?62]，即當(dāng)生物生產(chǎn)力強(qiáng)的時候，環(huán)境中Ba元素的含量往往很高。而在早侏羅世托阿爾期大洋缺氧事件（T-OAE）時期，湖泊生產(chǎn)力較高[37，63]，進(jìn)而促進(jìn)了巖石樣品中Ba元素的聚集。因此，測試樣品中Eu含量正異常可能受到高Ba元素含量的影響，而與物源區(qū)的變化無關(guān)；此外，研究區(qū)周緣潛在物源區(qū)的δEu均表現(xiàn)為虧損，也證明研究區(qū)Eu含量異常與源區(qū)無關(guān)（圖8）。研究區(qū)稀土元素整體表現(xiàn)為“緩右傾斜”的樣式，整體呈平坦型分布（圖5b），這與鄂爾多斯盆地北側(cè)的陰山造山帶的稀土元素整體特征較一致，表明安崖剖面富縣組砂巖的物源區(qū)應(yīng)該為盆地北側(cè)的陰山造山帶。

研究也支持了前人關(guān)于陰山造山帶演化的觀點(diǎn)，古亞洲洋在泥盆紀(jì)早期開始向南部的華北陸塊俯沖，發(fā)生了陸—陸點(diǎn)式碰撞[64]。晚石炭世—中二疊世，由于古亞洲洋持續(xù)向南俯沖，導(dǎo)致華北陸塊北緣開始隆升，古陰山褶皺造山帶開始形成，大量的花崗巖漿侵入形成大規(guī)模的花崗巖體[65]。此時，鄂爾多斯盆地已經(jīng)結(jié)束隆升剝蝕狀態(tài)，盆地北緣的沉積物開始在盆地沉積。至二疊世末期，由于蒙古陸塊與華北陸塊開始碰撞拼合，古亞洲洋完全消亡[66?67]。早三疊世，蒙古陸塊與華北陸塊碰撞結(jié)束后，盆地內(nèi)的物源由碰撞形成的造山帶持續(xù)供給。至中晚三疊世，古亞洲洋板塊俯沖形成的洋殼根部發(fā)生斷裂拆離，軟流圈和幔源物質(zhì)上涌，導(dǎo)致基性巖漿巖熔融了早期的古老基底，造成中大規(guī)模的晚三疊世花崗巖侵入體[68]，而陰山造山帶在經(jīng)歷了多次構(gòu)造演化后，具有再旋回造山的性質(zhì)。早—中侏羅世，華北陸塊北部的造山作用較弱，使得陰山造山帶中三疊紀(jì)形成的花崗巖及古老的變質(zhì)結(jié)晶基底逐漸被風(fēng)化剝蝕，風(fēng)化產(chǎn)物被晉陜古河搬運(yùn)到鄂爾多斯盆地東北部沉積（圖9）[15，29，69?70]。前人在研究區(qū)東北部府谷縣的古水流分析指示富縣組時期古流向?yàn)楸蹦舷騕70]，與此次研究的結(jié)論吻合。

6 結(jié)論

（1） 安崖剖面富縣組砂巖樣品的巖石學(xué)特征、主微量及稀土元素特征顯示物源具有相似性；利用La/Yb-ΣREE、Hf-La/Th及Co/Th-La/Sc圖解結(jié)合砂巖鏡下特征綜合判斷，富縣組砂巖的母巖為中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖；Qm-F-Lt和Qt-F-L三角圖解顯示富縣組物源區(qū)構(gòu)造環(huán)境為再旋回造山帶。

（2） 研究區(qū)稀土元素分配整體表現(xiàn)為“緩右傾斜”的樣式，整體呈平坦型分布，與周緣潛在源區(qū)源巖稀土元素分配模式對比發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)稀土元素整體特征與陰山造山帶一致，結(jié)合陰山造山帶的演化史，認(rèn)為富縣組沉積時期盆地東北部的主物源區(qū)為盆地北緣的陰山造山帶。

致謝 感謝三位評審專家提出的寶貴意見以及編輯老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的編校，使文章質(zhì)量得到顯著提升。

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