鄂爾多斯南緣長7油頁巖中鈣質結核成因探討

關鍵詞 鈣質結核；碳氧同位素；鍶釹同位素；鄂爾多斯盆地；長7油頁巖

0 引言

結核是成分、顏色和結構構造等與圍巖有明顯區別的自生礦物集合體。其中，由方解石、白云石、菱鐵礦等礦物構成的碳酸鹽結核最受學者關注，優先發育于有機質含量較高的泥頁巖[1?2]，其對研究沉積物埋藏和壓實期間孔隙流體演化以及微生物代謝活動具有重要意義[3?9]。目前國內外研究的多為海洋環境中形成的碳酸鹽結核，且大多數都與甲烷滲漏有明顯成因聯系和顯著δ13C負異常特征[10?17]。而對于湖相油頁巖中的碳酸鹽結核研究較少。

鄂爾多斯盆地南緣延長組長7段發育一套半深湖—深湖相黑色泥巖、油頁巖，層內有砂質碎屑流、濁積巖和凝灰巖等沉積。近年來，在盆地南緣銅川地區長7油頁巖中發現形態多樣的“碳酸鹽結核”[18?24]，直徑為10～120 cm，其中以霸王莊地區的結核最為發育且形態最豐富，本文以霸王莊采石場剖面油頁巖中常見的一個“橢球形”碳酸鹽結核為研究對象，研究其巖石學和地球化學特征，分析成因機理，進而探討該區長7油頁巖的特殊沉積環境，為找尋優質烴源巖提供依據。

1 區域地質背景

銅川地區位于鄂爾多斯盆地南緣，構造單元屬于渭北隆起區（圖1b），處于盆地穩定沉降區與南緣沖斷構造帶之間的過渡區帶，構造活動較為強烈，區內斷層比較發育[25]（圖1a）。銅川地區自二疊紀開始拗陷成為內陸淺湖，并接受沉積，至三疊紀坳陷加大，并在長7期達到頂峰[26]。近年來，一些學者通過對陜西銅川、河南南召等多處野外剖面踏勘，重新界定了鄂爾多斯盆地及周緣長7深湖區的范圍，得出盆地南部銅川地區長7 期處于湖盆沉積中心位置[18]。

銅川地區延長組長7油頁巖發育厚度一般較大，最厚為32.35 m，主要分布在瑤曲—何家坊—淌泥河—馬泉頭—馬莊一帶，向東北變薄[27]。由于油頁巖是典型的靜水沉積產物，其發育越厚通常反映沉積時水體相對越深。

2 野外露頭特征

碳酸鹽結核分布與油頁巖發育厚度有很好的相關性，主要分布在銅川瑤曲鎮聶家河、銅川市何家坊、金鎖關鎮霸王莊、淌泥河以及宜君縣套灘等地。根據一些學者[19，24]和筆者研究團隊近年來的野外勘查，發現灰巖結核主要賦存于長73段底部油頁巖、泥巖序列，白云巖結核主要發育在長72亞段和長73亞段中上段的細砂巖、粉砂質砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖層序中。

霸王莊地區長7油頁巖中的碳酸鹽結核，有“橢球形”（圖2a～d）、“圓球狀”（圖2e）、“透鏡狀”、“飛碟狀”（圖2f）、“煙囪狀”等。結核大小相差懸殊，長2～105 cm。少數長度較大的結核由于油頁巖開采已脫離原層位（圖2b～d）。根據現今仍保存在油頁巖中的結核，其長軸方向多平行于圍巖地層，上覆頁巖層繞過結核沉積，因此判斷這些結核形成的時間較早，是在沉積物固結和壓實前形成的。

采樣剖面位于霸王莊半截溝村東南山附近的采石場，地理坐標： 35°14′1.7″ N， 109°02′10.5″ E，海拔1 240 m。長73段地層出露較完整，下伏地層為長8段灰綠色砂巖，整合接觸；長73段上部覆蓋第四系黃土，呈角度不整合接觸，未見長72與長71地層。在長73段主體為大面積分布的黑色、深灰色油頁巖層、灰褐色粉細砂巖層和厚度不等的凝灰巖夾層（或透鏡體）（圖1c），總體厚度約23 m，地層整體上風化較嚴重。油頁巖內部可見大量順層分布的碳酸鹽結核和膠磷礦，局部可見瀝青脈。結核數量較多，顏色為灰褐色、灰黑色，結合野外觀察和顯微鏡下薄片鑒定，以及前人研究成果[18?24]，得出霸王莊地區巨型灰巖結核礦物成分和結構差異不大，特別是在采石場剖面，油頁巖層中幾乎全為長度超過20 cm的橢球形灰巖結核。因此，選擇一個長度約60 cm，寬42 cm，高30 cm的橢球形灰巖結核進行研究。

3 巖石學和礦物學特征

切開結核后發現，內部紋層較明顯，從邊緣帶向內到核部共選擇10塊樣品（圖3）進行全巖礦物X衍射分析（表1），得出礦物成分主要為方解石（含量介于59.6%～92.3%）、石英（含量介于2.5%～10.2%）、黃鐵礦（含量介于1.2%～5.9%），部分樣品含有礦物鐵白云石（含量介于0.4%～3.2%）、文石（含量介于3.6%～32.1%）和滑石（含量介于0.5%～0.7%），少數樣品還出現了磷灰石、石膏、勃姆石和伊利石。顯微鏡下磷灰石一般呈球粒狀，局部具有化石微形貌，是由生物沉積或生物化學沉積形成的；石膏一般為化學沉積作用的產物；勃姆石又稱軟水鋁石，是鋁土礦的主要成分，主要由風化作用形成；伊利石常由白云母或鉀長石風化后形成；這些礦物組合說明結核在形成過程中發生了生物化學作用和化學沉積作用，后期又受到了風化作用的影響。

顯微鏡下觀察結核中方解石主要有4種形態：第一種是針狀方解石（少數文石晶形也呈針狀），集合體常呈纖維狀，或圍繞某一中心呈放射狀排列構成次生球粒（圖4a～e）；第二種是方解石重結晶后形成多晶鑲嵌狀或中粗晶方解石，晶粒一般為0.25～0.60 mm，表面裂紋發育（圖4f，g）；第三種是在正交偏光鏡下呈十字消光的方解石晶粒（圖4h，i），晶粒通常介于0.05～0.15 mm，集合體常呈紋層或條帶狀分布；第四種為10～20 μm方解石圓球粒，多個聚集在一起呈團塊或條帶狀分布（圖5a，b），局部零星狀散布。這種方解石圓球粒已在盆地南緣渭北地區多個長7段露頭剖面中的碳酸鹽夾層或結核中發現[18?19]。根據能譜測試結果，主要為方解石，少部分為白云石或鐵白云石。圓球粒大小形狀都比較均一，直徑一般不超過20 μm，常密集分布在第一種和第三種形態的方解石周圍，絕大部分形態完整，圓球?？梢娋w腔和黑色有機質邊緣，一般情況下，黑色有機質邊緣較薄，少見較厚殼壁和刺狀突起。少部分發生溶蝕后被黃鐵礦交代，也可見被油跡和有機質完全浸染的現象（圖5a）。

在結核中觀察到一些微弱的起伏紋層，表明某種微生物的活動。具放射狀結構的方解石次生球粒核部發現有生物化石碎片（圖5c）。此外，在結核內（樣品號為BWZ02）還發現一個長5 cm，寬3 cm，高2.5 cm的橢球形生物成因的豆粒。該豆粒顯微鏡下主要由兩部分構成，一類分布較少，以纖維狀、放射狀的方解石集合體為主，含有黃褐色凝灰物質和一些生物化石碎片（圖5d）；另一類為主體，由暗色泥質巖紋層構成，富含有機質，還常含有凝灰巖夾層或少量火山碎屑物質。此外，鈣質生物化石碎片豐富，常具不規則有機質殼壁，經筆者研究團隊確定為破碎的鱈魚頭骨化石（圖5e）和鱈魚鱗片化石[22]（圖5f）。磷酸鹽質球形化石和膠磷質團塊也較常見。泥巖紋層可見強烈變形破碎，紋層中平行層面和垂直層面的裂縫發育，充填有粒狀方解石（圖5e）。

4 地球化學特征

4.1 主量元素特征

如表2所示，灰巖結核的主量元素含量從邊緣帶到核部有較大變化。如SiO2 邊緣帶含量為6.15%～14.65%，外環帶含量為2.23%～3.57%，內環帶含量為3.36%～7.63%，核部含量為3.64%～6.18%；MgO 含量較低，邊緣帶含量為0.22%～0.38%，外環帶含量為0.50%～0.56%，內環帶含量為0.78%～1.18%，核部含量為0.87%～0.89%；CaO 邊緣帶含量為38.41%～46.55%，外環帶含量為50.04%～51.15%，內環帶含量為47.15%～48.21%，核部含量為46.44%～48.44%。Fe2O3含量在邊緣帶最高，而MnO含量在核部最高。整體上，從結核的邊緣帶到外環帶、內環帶、核部，鎂質含量逐漸增加，硅質含量先增加后減少，鈣質含量先減少后增加，且各主量元素在邊緣帶與內、外環帶和核部之間相對差異較明顯，表現出結核階段性連續生長演化的特征。

4.2 微量元素

微量元素含量從結核邊緣帶向核部，變化也較明顯（表3）。其中，U、Th含量逐漸降低，結核邊緣帶U、Th平均含量為12.30×10-6、2.10×10-6，核部平均含量為2.60×10-6、0.46×10-6。而Cr、Ni、Co、Cu、Rb、Nb、Nd等元素從邊緣帶向核部含量逐漸減少，例如Ni 邊緣帶平均含量為13.45×10-6，核部平均含量為9.69×10-6；Co 邊緣帶平均含量為11.02×10-6，核部平均含量為3.31×10-6；Rb 邊緣帶平均含量為20×10-6，核部平均含量為4.28×10-6；Nd 邊緣帶平均含量為5.39×10-6，核部平均含量為1.17×10-6；還有部分元素含量變化與總體變化相比有差異，如Ba元素從結核邊緣帶—外環帶—內環帶—核部平均含量依次為153.50×10-6、576.67×10-6、155.50×10-6 和267.00×10-6，表現為含量先升高后降低再升高。Sr元素從結核邊緣帶—外環帶—內環帶—核部平均含量依次為1 546.5×10-6、2 206×10-6、1 608×10-6和682.33×10-6，整體表現為先升高再降低。顯示出結核整體與局部位置所含元素含量變化的差異性和階段性生長演化的特征。

一般情況下，熱水沉積巖中U/Thgt;1，非熱水沉積巖U/Thlt;1[28]。該灰巖結核U/Th很高，為3.35～11.02，反映其為熱水沉積作用形成的。此外，樣品相對貧Co、Cu，富Ba（最大值高達605），Co/Ni的比值為0.47，明顯小于1，這些也支持其成因為熱水沉積作用[29]。此外，樣品的Th/U 值為0.09～0.30，Rb/Sr 為0.002～0.019，低的Th/U和Rb/Sr比值反映了沉積時有富鐵鎂質物源的加入[30]，說明當時研究區存在強烈的擴張裂解作用，在水下伴隨巖漿噴溢，沉積了鈣質結核，結核形成過程中有深源物質的加入。

從北美頁巖標準化REE配分模式圖（圖6）可以看出，按結核樣品總稀土含量變化可分為兩類，一類ΣREE 含量稍高（樣品BWZ01 和BWZ02），為18.52×10-6 和30.64×10-6；其余樣品為另一類，ΣREE含量極低，為3.60×10-6～9.32×10-6。結核所有樣品總稀土含量遠低于北美頁巖值（173.20×10-6），此外，LREE/HREE 值為3.41～6.52，（La/Yb）N 值為2.63～7.64。REE配分曲線總體呈平緩左傾趨勢，有Ce負異常，除邊緣帶的BWZ01、BWZ02樣品，均具明顯的Eu正異常。Ce負異常和Eu正異常也表明樣品為熱水沉積巖[29]，由于熱水沉積作用而導致總REE含量極低。

4.3 鍶、釹同位素特征

Sr-Nd同位素廣泛應用于巖石物質來源及其成因研究。鍶、釹同位素測試在西北大學大陸動力學國家重點實驗室的Nu Plasma HR多接收等離子體質譜儀上完成。對結核進行鍶同位素分析（表4），得出87Sr/86Sr 值變化范圍為0.710 109～0.710 984，平均值為0.710 532，具有邊緣帶樣品的87Sr/86Sr值低于過渡帶和核部的特征。一般來說，幔源巖石具有低的87Sr/86Sr 值（平均為0.704），殼源巖石具有較高87Sr/86Sr值（平均為0.720），并且鍶濃度較低[31]。按灰巖結核的87Sr/86Sr值雖然劃為殼源成因，但是其值較低更接近幔源鍶同位素值，并且微量元素分析中Sr元素含量非常高。此外，在三疊紀末期全球海水的平均87Sr/86Sr值為0.707 7，而湖相碳酸鹽的87Sr/86Sr值通常比海相碳酸鹽87Sr/86Sr值高，一般是在湖盆受到火山活動的影響時，幔源物質進入湖盆會使盆地中87Sr/86Sr值降低，基于上述分析認為霸王莊地區灰巖結核形成時受幔源流體的影響。

如表4所示，灰巖結核釹同位素值從邊緣帶到核部差異不大，表現為邊緣帶樣品的143Nd/144Nd值略高于過渡帶和核部。143Nd/144Nd值分布范圍為0.507 179～0.512 041，平均值為0.511 141。當釹同位素值在0.511 0～0.512 1之間時表現為富集地幔特征[32]，因此結核樣品的釹同位素也反映了結核在形成時受深部幔源流體的影響。

4.4 碳、氧同位素特征

碳、氧同位素分析由中國科學院地球環境研究所在MAT252氣體質譜儀上測試完成，所給數據分析精度δ13C優于±0.06‰，δ18O優于±0.08‰?；規r結核從邊緣帶到核部的碳、氧同位素值見表4，δ13CV-PDB值變化范圍為-1.11‰～12.40‰，平均為6.393‰；分析發現結核不同部位的碳同位素值差異較大，邊緣帶δ13C=-1.11‰～1.77‰、過渡帶δ13C=4.43‰～7.55‰、核部為δ13C=8.41‰～12.40‰，核部δ13C值的正偏移值最高，并且從邊緣帶至核部碳同位素值正偏移具有逐漸變大的趨勢。

由于碳源無論來自大氣、淡水還是海相環境，正常碳酸鹽δ13CV-PDB值分布范圍均為-10‰～+5‰[33?34]，而霸王莊灰巖結核經測試有6個樣品δ13C值超過5‰。結核形成HCO-3 碳源通常為：1）源自結核中腐爛生物體的脂肪酸分解；2）溶解性無機碳，在甲烷滲漏的相關環境中，碳酸鹽沉淀主要由微生物化學合成反應維持，即甲烷厭氧氧化與硫酸鹽還原（AOM）[35]。通常與有機質有關的碳酸鹽δ13C呈明顯的負偏，與生物氣有關的碳酸鹽δ13C呈正偏[36]。研究區灰巖結核中只有BWZ02樣品的碳同位素有唯一的負值，其采自結核邊緣帶的由生物化石碎片形成的豆粒，說明該樣品的形成與有機質有關。

其余灰巖結核樣品碳同位素值強烈正偏，而產甲烷帶中與產甲烷作用有關的碳酸鹽巖碳同位素多為正值[37?39]。霸王莊地區長7期水體較深，在無氧和少氧環境中，厭氧微生物的活動活躍。這種微生物反應產生碳酸氫鹽，增加堿度，并最終導致自生碳酸鹽在缺氧條件下的沉淀。因此，認為碳同位素強烈正偏可能與產烷帶微生物代謝活動引起的甲烷生成作用有關。

氧同位素δ18OV-PDB變化范圍為-17.64‰～-10.88‰，平均為-14.647‰，邊緣帶δ18O=-17.64‰～-17.11‰、過渡帶δ18O=-16.68‰～-14.32‰、核部δ18O=-13‰～-10.88‰，核部δ18O的負偏移值最低，并且從邊緣帶至核部，氧同位素值負偏移具有逐漸變小的趨勢。整體上，結核氧同位素值比晚三疊世平均海水氧同位素值強烈負偏得多。而流體氧同位素δ18O值偏重可能是深部來源熱液流體的一種典型特征[40]。筆者研究團隊在霸王莊、套灘、瑤曲衣食村等地區長7地層剖面中均發現多條近垂直節理，有的裂縫甚至貫穿數十米地層。而且在顯微鏡下也發現薄片中垂直紋層的微裂縫發育（圖5e），這些宏觀和微觀的裂縫或成為熱液流體上涌的通道，也為氧同位素值強烈負偏與深源熱液流體密切相關提供依據。

5 成因分析

通過對銅川霸王莊采石場剖面長73油頁巖中的灰巖結核進行全巖礦物X衍射分析，發現從結核邊緣帶到核部均分布少量滑石（含量為0.5%～0.7%），滑石通常由富鎂礦物經熱液蝕變形成。結核邊部文石發育，含量可達32.1%，偏光顯微鏡下文石呈針狀或針柱狀晶形，集合體放射狀，也可形成次生球粒。由于文石在常溫常壓條件下處于亞穩態，通常轉變為低鎂方解石，因此在地質歷史時期形成的碳酸鹽巖中很少發現[41]。通常文石的成因主要有兩種，一種是外生作用，由生物化學作用形成，見于一些動物的貝殼或骨骸中；另一種是內生成因，為熱液最后階段的低溫產物，而且當溶液中存在Sr2+和Mg2+時，有利于文石形成。對比發現，結核BWZ02樣品中含有很多化石碎片，文石含量僅為3.6%，而BWZ03和BWZ04樣品中化石很少，文石含量均超過20%，因此判斷該結核中文石成因與生物化學作用關系不大，更可能為后期熱液作用形成的產物。此外，結核內黃鐵礦普遍發育，掃描電鏡下常為立方體狀，平均含量為2.91%。對霸王莊長7油頁巖中黃鐵礦進行硫同位素分析，顯示δ34SV-CDT介于7.31‰～10.05‰，平均為8.49‰，認為黃鐵礦成因也與熱液流體有關[23]。

結核中常見的10～20 μm 圓球粒，多數為方解石，少數為鐵白云石，圓球粒聚集呈團塊或條帶狀分布，少部分被黃鐵礦交代或溶蝕后充填有機質。楊華等[18]認為該方解石圓球粒是一種在地幔熱液噴口生活的嗜熱生物群的化石，命名為球形鈣鎂質嗜熱微化石；董杰等[19]、Zhu et al.[24]認為圓球粒的形成可能是藍細菌細胞白云石化的結果。根據鏡下觀察圓球粒形態和分布特征均與藍綠藻特征非常相似。某些藍細菌屬種可以利用水中的HCO-3 進行光合作用，引起細胞外的膠鞘附近pH值上升，從而導致水體中的碳酸鈣過飽和，而在其膠鞘（EPS）內部或表面沉淀，發生鈣化的藍細菌膠鞘可以保存為化石，因此認同圓球粒是藍細菌鞘體礦化的結果。

在結核中常見一些被充填的裂縫和孔洞，分為：1）縫洞內充填石油或瀝青，沿縫洞邊部發育結晶程度高的方解石晶粒，雙晶和解理發育，部分方解石發生明顯溶蝕；2）一些裂縫充填兩期脈，即早期方解石脈和晚期的玉髓脈。裂縫中玉髓呈球粒狀，泥晶方解石呈條狀，該方解石應為交代生物化石碎片形成。3）在一些裂縫中還可見自生石英，為具邊界平直呈鑲嵌粒狀的三邊平衡結構高溫石英，呈晶粒狀結構，表面裂縫發育。應是巖漿熱液沿著裂隙帶噴出使得湖水中SiO2含量大大提高，最后充填裂縫形成結核中的硅質條帶。

微量元素中Sr 的含量為（567～2 326）×10-6，平均含量為1 497.4×10-6；Ba 為（137～605）×10-6，平均含量為314.9×10-6，Sr 和Ba 含量高通常反映其形成受到熱液作用的影響。此外，釹同位素值143Nd/ 144Nd 為0.511 0～0.512 1，為富集地幔特征；氧同位素-17.64‰～-10.88‰，平均為-14.647‰，強烈負偏，這些均表明結核形成時，受到了深部地幔流體的影響。

碳酸鹽結核的形成主要與CO2分壓、碳酸根、碳酸氫根離子和鈣離子濃度密切相關。Yoshida et al.[42]認為這些離子在形成結核過程中是通過擴散機理，服從濃度擴散定律，腐爛有機質中的HCO-3 和周圍孔隙水中的Ca2+的擴散運移，導致從結核邊緣進行的固體碳酸鹽沉淀反應。據研究，腐爛有機質周圍的碳酸鹽球形結核的形成非常迅速。根據過程和速率分析得出，即使是巨大的球形結核也可以在較好的擴散運移機制下在泥質中迅速形成[43]。因此，霸王莊地區長73油頁巖中常見的大于20 cm的“巨型”鈣質結核的形成速度應該較快。

長7沉積時期，盆地周圍火山、地震活動頻發，火山噴發出大量的SO2和H2S等揮發分，以酸雨的形式進入湖盆，會增加水體SO24 -濃度，為硫酸鹽還原反應作用提供充足的硫源，同時硫酸鹽還原菌（SRB）可將各類有機物作為碳源，以SO24 -為供體，將對其進行代謝分解，增強水體的還原性。經研究長7段頁巖硫酸鹽還原指數（SRI）整體小于1.375，指示有機碳的保存比消耗強，有利于形成富有機質的頁巖[44]。此外，火山作用帶來的火山碎屑、氣體等進入湖盆后，會改變水體的化學條件。促進微生物發育，其能夠促進N、P等營養物質的溶解和礦物成巖作用，從而有利于碳酸鹽礦物的沉淀[45]；在富CO2流體的作用下，火山碎屑物質通過與水反應釋放出的金屬離子越多，越有利于方解石、白云石等礦物的沉淀[46]；也能在短時間內提高水體的溫度，從而改變碳酸鹽巖的沉積環境[47]。

油頁巖層中可見大量順層分布的膠磷礦，顯微鏡下觀察長7油頁巖和結核中黃鐵礦、膠磷礦較發育，反映長7段水體為還原—強還原環境。油頁巖V/（V+Ni）平均值為0.89，Ni/Co平均值為1.41，V/Cr平均值為2.67，Ni/V平均值為0.12，也表明沉積環境還原程度較高。在油頁巖和結核中可見鱈魚化石碎片和魚糞化石，經研究該鱈魚生活在一種深湖熱液環境[22]。偶見河流—三角洲環境保存的植物化石碎片，反映沉積期長7中后期環境較為動蕩，植物化石可隨水流漂至半深湖—深湖水域沉降。

霸王莊長73油頁巖夾層中的凝灰巖具有明顯的正粒序，說明火山灰可能在空中飄浮較短距離后沉降于湖盆，然后經歷湖水的分選作用后沉積形成。長7期火山活動與優質烴源巖的大規模發育在時間上、空間上均具有良好的耦合關系[48]?；鹕交顒硬坏珵楹械纳飵碡S富營養元素，火山灰落入水體還會造成長7期缺氧的湖泊環境，并且能在短時間內大面積覆蓋原先的沉積物，在一定程度上起到保護有機質的作用[49]；在沉降過程中還可能吸附一些生物和有機質共同沉積，形成富有機質的沉凝灰巖，從而形成盆地南緣普遍存在的油頁巖與沉凝灰巖共存。

銅川油頁巖干酪根顯微組分顯示，生物來源為陸地高等植物和原地的藻類[49]，此外微生物作為生烴母質隨研究深入也被認可[50]。這些生烴母質的發育程度與能提供大量熱量、營養物質的熱水沉積和火山碎屑沉積關系密切。灰巖結核樣品碳同位素值強烈正偏，油頁巖中的結核形成主要與微生物代謝活動引起的甲烷生成作用有關，后期還受到油氣充注、火山活動和熱液作用的影響。因此，長7油頁巖中富含的巨大的碳酸鹽結核，可能指示其良好的生烴能力。由于本文僅是對霸王莊長7油頁巖中一個橢球形灰巖結核進行研究，具有一定的局限性。后期擬開展其他地區多種形態鈣質結核的研究，并進行結核微區微量元素和同位素測試分析研究，以獲得更多古流體和古環境信息。

6 結論

（1） 鄂爾多斯盆地南緣霸王莊地區長73底部油頁巖中富含形態多樣的鈣質結核。其中一個巨型灰巖結核從邊緣帶到核部的巖石學和地化特征，反映其形成時受到深部熱液流體影響，主要表現在：1）結核中含有熱液成因的立方體狀黃鐵礦和少量滑石，結核邊部熱液成因文石含量高；2）結核中微裂縫常見，內部充填有晶粒狀自生高溫石英；3）微量元素中Sr、Ba富含而貧Co、Cu，U/Thgt;1，Co/Nilt;1；4）ΣREE含量極低，配分曲線具有Ce負異常和明顯Eu正異常；5）結核中含有在深湖熱液環境中生存的鱈魚的化石碎片；6）鍶同位素平均值為0.710 532，接近幔源鍶同位素值；釹同位素平均值為0.511 141，表現為富集地幔特征；氧同位素平均值為-14.647‰，呈現強烈負偏。

（2） 灰巖結核碳同位素δ13CV-PDB 值平均為6.393‰，強烈正偏，應與產烷帶微生物代謝活動引起的甲烷生成作用有關。霸王莊地區長7油頁巖中富含的巨大的鈣質結核可能指示其優質的烴源巖及良好的生烴能力