沉積巖石中稀土元素對形成環境的響應

余瑜 李杜文 薛靈文

摘要：近年來，隨著研究方法和實驗技術的不斷創新，對沉積巖的地化研究已經形成了一定的體系，稀土元素因在各類巖石中分布廣泛同時具有較好的示蹤作用。筆者在前人的研究基礎上，研究分析了稀土元素在各種沉積巖中的特征，并分析總結了對相關的沉積環境的響應。

關鍵詞：沉積巖；稀土元素

中圖分類號：P641 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

1對構造背景和沉積環境的確定

巖石形成的構造背景對于巖石學的研究具有重要意義[1]。利用北美平均頁巖或澳大利亞后太古代平均頁巖對實驗測試得出的稀土元素數據進行標準化之后，可得到稀土元素配分曲線。不同類型、不同成因的巖石具有不同的稀土元素配分曲線，如大陸堿性玄武巖因為輕稀土元素富集，所以整體呈右傾的曲線，而大洋拉斑玄武巖為較平坦的曲線（圖1）。

圖1 不同構造環境砂巖的稀土元素模式曲線

陸源碎屑巖中的δCe可以反映沉積物質沉積時的氧化還原條件，當δCe>1時為正異常，表示沉積環境為較為富氧的環境；δCe<1時為負異常，為缺氧環境[2]。前人對硅質巖的研究發現洋中脊的硅質巖的δCe平均為0.29，；形成于廣海平原的硅質巖的δCe的值稍高為0.60；大陸邊緣硅質巖的δCe最高為1.03。

Lan/Ybn值和Lan/Cen值同樣可用于區分海相沉積巖形成的沉積環境，Lan/Ybn在大洋中脊平均值為0.3，深海平原為0.3～1.1，而大陸邊緣為1.1～1.4；Lan/Cen在大洋中脊、廣海平原、大陸邊緣分別是3.5左右、1.0～2.5、0.5～1.5。

據Potter P E[3]通過對大西洋和太平洋不同深度的REE垂向分布研究，發現REE隨著深度增大而濃度增大。同樣的結論來自于田景春[4]的對中國南方二疊紀的研究結果，海洋沉積物質中稀土元素總量與海平面的升降有著密切關系，海平面上升時，沉積物質的ΣREE含量也會上升，海平面下降時ΣREE含量下降，但需要指出的是，這僅適用于未經后期成巖作用改造的或海洋原始沉積巖石。

2物質來源的示蹤

沉積巖中對于物源的確定有利于沉積環境和構造盆地的還原，這一點在碎屑巖中應用較為廣泛。稀土元素得益于其較強的抗遷移性，從物源區到沉積成巖的過程中稀土元素的分配模式幾乎不發生改變[1]。在碎屑巖的物源研究中，可以對碎屑砂巖進行稀土元素的頁巖標準化，物質來源一致的碎屑巖的稀土元素標準化曲線應為一致。據郝強[5]對川西坳陷須二段物源進行的稀土元素看出，研究區內北部地區Dy虧損，Ce無異常，稀土元素分布曲線呈平坦型，中部地區分配曲線呈右傾型，Ce明顯正異常，而南部地區Dy，Eu均表現為虧損，分配曲線略有左傾，表明研究區北部、中部和南部受到來自不同的物源控制，這與巖石碎屑、陰極發光和重礦物分析的結果一致。同時，ΣREE和La/Yb值常被用于判斷物質來源（圖2）。

圖2 La/Yb-ΣREE判斷原巖

3巖石成因的判斷

稀土元素是判斷硅質巖成因的重要標志。熱液成因的硅質巖其稀土元素具有如下特征：稀土元素總量偏低，δEu>1，且經北美頁巖（NASC）標準化后，呈平緩的左傾斜。

4結論

沉積巖中地球化學元素特征對沉積物質物源、沉積相、盆地構造有著重要的指示作用，也一直是沉積學家所關注研究的重點。稀土元素在沉積學的研究中應用廣泛，對沉積構造、形成環境、物源和巖石成因的識別判斷有著重要意義，相信在沉積學今后的研究中稀土元素會得到越來越多的地質學家重視。

參考文獻

[1]Taylor S R， Mlennan S M， The continental Crust： Its Composition and Evolution； an Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks[M]. Oxford：Blackwell Scientific Publications，1985.

[2] 韋剛健，陳毓蔚，李獻華，等. NS93-5鉆井沉積物不活潑微量元素記錄與陸源輸入變化探討[J].地球化學，2001，30（3）：208—216.

[3] Potter P E. Trace elements in marine and fresh water， argillaceous sediments[J]. Geochimica et Cosmochmica Acta，1986，27（4）：47-55.

[4] 田景春，陳高武，張翔，等. 沉積地球化學在層序地層分析中的應用[J]. 成都理工大學學報（自然科學版），2006， 33（1）： 32-33.

[5]郝強，林良彪，余瑜，等.川西坳陷須家河組二段物源及主控因素分析[J].科學技術與工程，2014，14（26）：5-12.