系舟山南段張夏組鮞粒灰巖特征★

毛永棟 邢慶強 張 誠 侯冬紅 孫 華

(山西省地質調查院，山西 太原 030006)

?

系舟山南段張夏組鮞粒灰巖特征★

毛永棟 邢慶強 張 誠 侯冬紅 孫 華

(山西省地質調查院，山西 太原 030006)

通過對鮞粒灰巖中主量元素分析，總結了Ca，Mg，Al，Mn，Si，Na，Fe等元素及其比值與海平面變化關系，指出親陸性元素Si，Al，K，Ti和Fe與海平面呈負相關關系，而親海性元素Na，Mg和Ca與海平面變化呈正相關關系。

鮞粒，親陸性元素，親海性元素

1 沉積背景及剖面簡介

華北克拉通在寒武—奧陶紀，基底開始活化，沉降和沉積速率加快，生物活動加強，以碳酸鹽巖沉積為主，整體沉沒在海平面之下，僅中央帶為露出海平面的陸源剝蝕區。大陸邊緣海的鑲邊碳酸鹽巖臺地沉積體系和碳酸鹽巖緩坡沉積體系交替出現[1-4]。

研究區位于山西省中部，橫跨山西地層分區中的恒山—五臺山地層小區、呂梁山地層小區、太行山中南段地層小區內，區內主要以碳酸鹽巖沉積為主，從底到頂依次出露霍山組、饅頭組、張夏組、崮山組、三山子組、馬家溝組等。

鑒于測區碳酸鹽巖沉積較全，交通便利，基巖出露良好，筆者在忻州市巖峰村盤道溝中系統測制了一條剖面，該剖面位于恒山—五臺山地層小區內，該剖面是研究該小區內寒武紀沉積學、生物地層學的首選剖面。

2 樣品采集與測試

樣品采用逐層取樣法，在出現鮞粒灰巖地方采集薄片及碳酸鹽樣品。薄片大小約3 cm×5 cm×8 cm，碳酸鹽樣品重量約1 kg。樣品在國土資源部太原礦產資源監督檢測中心測試，其中碳酸鹽樣品使用儀器為723P分光光度計和S2原子吸收分光光度計，測試溫度為20 ℃，相對濕度為30%。

3 巖石學特征

鮞粒灰巖在動蕩水、淺水中分布較多，代表了一種水動力較強的沉積環境。張夏組中出現的鮞粒種類主要有放射鮞和同心鮞，呈圓狀、橢圓狀等，雜亂分布—順層定向排列，大小一般為0.2 mm～4 mm，有時重結晶明顯，多由方解石組成，多以內碎屑為核心。放射鮞形成于相對低能或間歇性高能環境，同心鮞形成于相對高能環境[6-7]。

表1 張夏組鮞粒特征與海平面變化關系

將鮞粒灰巖含量、大小(粒徑)及其種類與張夏組海平面變化曲線相比較，結果見表1。

從表1可以看出，鮞粒含量及其大小之間呈正相關關系，海水較深時，鮞粒含量少，直徑小，以放射鮞占主導地位；海水較淺時，鮞粒含量多，直徑大。鮞粒種類和海平面變化呈負相關，當海水變深時，放射鮞含量增加，同心鮞含量減少，反之，當海水變淺時，同心鮞含量增加，放射鮞含量減少。

4 主量元素特征

利用Mg/Al的比值可以判斷沉積環境，沉積環境由淡水向海水過渡的時候，m值(m=100×(MgO/Al2O3))會隨著水體鹽度的增大而逐漸地增加。當m<1的時候，代表了淡水的沉積環境；當m在1～10之間時，代表了陸海過渡性的沉積環境；當m在10～500時，代表了海水的沉積環境；當m>500時，代表了陸表海的沉積環境。測區m值多數大于500，表明張夏組沉積環境為陸表海。

表2 張夏組Ca，Ca/Ca+Fe，Mg/Al和海平面變化關系

Ca的含量指示了沉積區距海岸線相對距離，離海岸線越遠Ca含量越高，離海岸線越近時Ca含量越低。根據經驗指數，Ca/(Ca+Fe)<0.6為淡水沉積環境，而Ca/(Ca+Fe)>0.89為海水沉積環境，樣品中該值在0.93～0.99之間，均值0.97，代表了海水沉積環境。從表2可以看出，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al總體與海平面變化呈正相關關系，海水變深時，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al含量(比值)增大；海水變淺時，Ca,Ca/Ca+Fe,Mg/Al含量(比值)減小。

Si，Al，Ti，K，TFe其主要賦存于陸源泥質、粘土礦物中，可以用它們的含量變化指示沉積區和物源的距離[9-14]。通過表3可以看出，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe它們之間總體呈正相關關系，與海平面變化總體呈負相關關系，當海水變深時，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe含量變小，當海水變淺時，Mn,Si,Al,K,Ti和Fe含量增大。

Mg是親海性元素，含量大小指示了沉積區和物源的距離[15,16]。 從表4可以看出，白云巖中Mg含量較高，Mg含量變化曲線與海平面曲線基本一致。Na含量與成巖流體(水介質)鹽度呈正相關[17]，含量曲線和海平面曲線基本一致，張夏組三段底部Na含量明顯升高，和白云巖化有關；張夏三段上部含量降低，和礁灰巖層相對應。

表3 張夏組Mn，Si，Al，K，Ti和Fe和海平面變化關系

5 結果與討論

1)海平面變化影響著鮞粒的種類、含量及其大小(粒徑)。

具體來說，海水變深時，海底相對安靜，海水能量較低，有利于放射鮞的形成，而海水變淺時，受潮汐作用影響，海水能量較高，有利于同心鮞的形成。

2)用元素含量及其比值可以指示沉積環境(沉積區和物源區的關系)。

其中代表陸源物質的Si，Al，K，Ti和TFe等元素之間呈正相關關系，與海平面變化有密切關系，當海水較深時，元素含量較低，海水較淺時元素含量較高。從底到頂該組元素含量變小，代表了海侵的沉積環境。

3)代表了沉積環境中海水的組成Mg和Na之間呈正相關關系。

它們與海平面變化呈正相關關系，當海水較深時，此類元素含量較高，當海水較淺時，此類元素含量較低。從底到頂該組元素含量增大，代表了海侵的沉積環境。

4)用Ca/(Ca+Fe),Mg/Al及其Ca可以指示沉積環境。

從底到頂元素比值呈增大的趨勢，指示了張夏組當時的沉積環境為海相，并且海水逐漸變深即海侵的沉積環境。

[1]梅冥相.華北寒武系層序地層格架及碳酸鹽臺地演化.現代地質，1997(3):16-23.

[2]梅冥相,梅仕龍.華北中寒武世張夏組復合海平面變化旋回層序.沉積學報，1997(4):7-12.

[3]史曉穎,陳建強,梅仕龍.華北地臺東部寒武系層序地層年代格架.地學前緣，1997(Z2):165-177.

[4]馬永生.華北北部晚寒武世沉積旋回分析.地質評論，1994(2):71-78.

[5]孫占亮,劉成如,張玉生，等.1∶25萬忻州市幅區域地質調查報告.2002.

[6]方鄴森,任磊夫.沉積巖巖石學教程.北京:地質出版社，1987.

[7]路鳳香,桑隆康.巖石學.北京：地質出版社，2002.

[8]王 馳,李紅中.碳酸鹽巖地球化學研究方法綜述.中山大學研究生學刊(自然科學、醫學版)，2009(7)：31-34.

[9]劉鐵庚.巖漿碳酸巖與沉積碳酸鹽巖造巖元素的鑒別特征.礦物巖石，1988,8(2):50-60.

[10]席勝利,鄭聰斌.鄂爾多斯盆地西緣奧陶系地球化學特征及其沉積環境意義.古地理學報，2004(5)：19-20.

[11]彭 楠,李家華,陳銘培.河北寬城崖門子中元古界高于莊組地球化學特征及其沉積環境意義.地質與資源，2009(11)：91-95.

[12]劉鵬舉,王成文.河北平泉中元古代高于莊組和楊莊組地球化學特征.吉林大學學報，2005(9)：61-64.

[13]鄧宏文,錢 凱.沉積地球化學與環境分析.蘭州:甘肅科學技術出版社，1993.

[14]劉英俊,曹勵明,李兆麟，等.元素地球化學.北京:科學出版社，1984.

[15]胡明毅.塔北柯坪奧陶系碳酸鹽巖地球化學特征及環境意義.石油與天然氣地質，1994(21)：72-74.

[16]王鵬萬,陳子炓,李嫻靜.黔南坳陷上震旦統燈影組地球化學特征及沉積環境意義.現代地質，2011(7)：29-31.

[17]楊 敏.塔中地區寒武—奧陶系碳酸鹽巖地球化學特征與儲層評價分析.北京：中國地質大學，2006.

The Zhangxia formation zooids limestone characteristics southern section of Zhoushan★

Mao Yongdong Xing Qingqiang Zhang Cheng Hou Donghong Sun Hua

(ShanxiGeologySurvey,Taiyuan030006,China)

Through the analysis on the major elements of zooids limestone, this paper summarized their ratio and relationship with sea-level changes of Ca, Mg, Al, Mn, Si, Na, Fe and other elements, pointed out that the dear land elements Si, Al, K, Ti and Fe had inverse correlation to sea-level, but the dear sea elements Na, Mg and Ca had positively correlation to sea-level.

zooids, dear land element, dear sea element

1009-6825(2015)18-0050-02

2015-04-15★：本文為《山西省1∶5萬大盂測區區域地質礦產調查》項目成果之一

毛永棟(1983- )，男，助理工程師

P642

A