歧口凹陷奧陶系鍶同位素及微量元素特征

2015-10-12 09:02:13龐明豐

地球 2015年7期

龐明豐

（長江大學水資源與環境學院湖北武漢430100）

歧口凹陷奧陶系鍶同位素及微量元素特征

龐明豐

（長江大學水資源與環境學院湖北武漢430100）

通過對歧口凹陷奧陶系的鍶同位素及微量的特這我們認為：研究區整體為半局限海-開闊臺地相。觀察研究區奧陶系不同巖性的鍶同位素呈現出由含石膏假晶白云巖-泥晶白云巖-泥晶灰巖逐漸降低的趨勢，得出其沉積環境是由局限過渡為開闊的。研究區泥晶白云巖得出Sr/Ba比值都大于1，判定為海相沉積環境。

歧口凹陷奧陶系鍶同位素及微量元素

1　工區位置

歧口凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷中東部，隸屬于中國東部渤海灣巨型盆地，位于渤魯塊體之上。西起滄縣隆起，北為燕山褶皺帶，南為埕寧隆起，東以沙壘田凸起、海中隆起與渤中坳陷相分割，由板橋、歧北、歧南、北塘次凹構成的統一大凹陷，是黃驊坳陷最大、最深的凹陷，面積大6640km2。

2　鍶同位素87Sr/86Sr比值標志

一般認為Sr在海洋中的分布是均一的，所以海洋儲庫的87Sr/86Sr值與經度、海洋盆地或水深無關。87Sr/86Sr與較輕同位素（δ13C，δ18O）不一樣，不受相分離、化學狀態、蒸發作用或生物同化作用這些過程的分餾，因此在沉積環境中87Sr/86Sr比值僅有的變化將是由于不同來源Sr的混合造成的（Douglas等，1995）。基于87Sr/86Sr比值的這一特性，我們可以通過其比值的差異來研究沉積、成巖作用的變化。

確定出海洋中Sr的輸入主要有三種：河流、熱液和沉積碳酸鹽的海底溶解。①全球河流輸入的平均87Sr/86Sr值為0.7119較現代海水的（0.7092）要高；②熱液輸入的87Sr/86Sr平均值為0.7035；③海底碳酸鹽溶解進入海洋的Sr為0.7087，與現代海水中的值相似。地史時期海洋鍶同位素的變化被歸結為以上三種Sr來源的相互作用，從而反映了有關物質來源的重要信息。

海洋中的87Sr/86Sr值是海平面變化的靈敏指示劑，而海平面的變化又與構造活動和氣候變化密切相關。通過分析海相碳酸鹽沉積物的87Sr/86Sr值，建立其隨時間變化的曲線，可確定地層沉積形成時期海平面變化特征。本區Sr同位素分析結果顯示與環境的局限程度明顯相關（如表1）。從表中可以看出，含膏假晶白云巖和泥晶白云巖的值都大于0.70992，而泥晶灰巖的該值僅0.70936，在一般情況下我們將泥晶灰巖的值作為當時原始水體元素值，我們將之與奧陶紀87Sr/86Sr值對比發現對比后發現泥晶灰巖的值偏高說明為半局限-開闊臺地，將泥晶白云巖與灰巖的87Sr/86 Sr值說明泥晶白云巖的沉積環境為局限臺地。觀察峰峰組不同巖性的鍶同位素呈現出由含石膏假晶白云巖-泥晶白云巖-泥晶灰巖逐漸降低的趨勢，得出其沉積環境是由局限變為開闊的。

3　微量元素分析

微量元素的變化可以反映沉積及沉積后環境的性質。運用Sr/ Ba值來判定沉積環境，在實際操作中經常會出現一些矛盾現象。鍶和鈣在元素周期表中同屬一個主族且位置相鄰，并且鍶的離子半徑（0.113nm）與鈣的離子半徑（0.099nm）接近，因此鍶容易在文石中以類質同像取代Ca，而不容易取代方解石的Ca。因此會對Sr/Ba值產生影響，不能真實地反映沉積環境。但從Sr、Ba分異的原理上可以知道，Sr、Ba的沉積主要與蒸發作用有關。因此，雖然在實際的操作中，不能準確確定與沉積環境有關的那部分Sr/Ba值，但就沉積物中Sr、Ba的總含量，以及總的Sr/Ba值來說，在一定程度上還是能夠反映沉積區的某些氣候信息。

鍶、鋇化學性質較相似，但在不同沉積環境中由于其地球化學行為的差異而發生分離，因此有人用鍶鋇比值來作為古鹽度標志。Sr/Ba值對沉積環境指示意義顯著，Sr/Ba值的高低反映了沉積環境蒸發作用的強弱和碳酸鹽巖的成因，特別是鋇，是盆地蒸發作用的量度。一般認為淡水相沉積物Sr/Ba<1，而在海相沉積物中則>1。因Ba2+能替換硫酸鹽和碳酸鹽中的Ca2+，所以含硬石膏質泥晶白云巖的Sr/Ba>>1。另外，Sr在干旱條件下的咸水中大量富集，因此Sr/Ba= 20～50時可表明為一種白云石沉積之后的干旱鹽湖環境。通過分析發現，研究區泥晶白云巖得出Sr/Ba比值都大于1，判定為海相沉積環境。