皖北宿州地区寒武系豹皮灰岩地球化学特征及其(2)
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【摘要】碳酸盐岩沉积过程中,陆源组分会抑制方解石矿物的沉淀(潘明等,2015),故岩石样品中SiO2、Al2O3与CaO呈现不同程度的负相关(图4)。海水中较高浓度的Sr常保
碳酸盐岩沉积过程中,陆源组分会抑制方解石矿物的沉淀(潘明等,2015),故岩石样品中SiO2、Al2O3与CaO呈现不同程度的负相关(图4)。海水中较高浓度的Sr常保存在方解石中,尤其是低镁方解石,矿物中的Sr往往表现与CaO正相关(Veizer et al.,1973;Veizer et al.,1974;汪凯明等,2009)(图4)。
碳酸盐岩中CaO和MgO含量的变化能反映白云石交代方解石的程度,沉积成因的白云石往往表现为CaO和MgO正相关,而白云石交代或重结晶成因往往会引起CaO和MgO负相关(郑剑锋等,2012)。图4可见,该区豹皮灰岩中MgO和CaO成明显的负相关,显示岩石的白云石交代或重结晶成因。
MgO/Al2O3是根据沉积岩层中MgO亲海性和Al2O3的亲陆性特征而建立的(杨振宇等,2009)。淡水环境中,MgO/Al2O3小于1,海陆过渡环境中为1~10;海水沉积环境中该比值为10~500。可见该区豹皮灰岩MgO/Al2O3呈现出典型的海水沉积特征。
Ti是比较稳定的元素,主要以不溶性化合物形式存在。在海相沉积环境中,Ti主要来源于陆源碎屑物质,碳酸盐岩中Ti含量同样与碎屑矿物的含量密切相关。该区豹皮灰岩中Ti含量介于114×10-6~246×10-6,平均值为182 ×10-6,远低于碳酸盐岩中Ti的平均含量400×10-6(牟保磊,1999),表明沉积作用过程中陆源碎屑的影响较小。
3.2 微量元素特征
样品微量元素测试结果见表2。为了解该区碳酸盐岩微量元素特征,搜集上地壳元素平均含量绘制原始地幔蛛网图,见图5。图中可示,样品总体一致性较好, U、Pb、Sr元素较为富集,Ba、Nb、Ce、Pr、Zr元素亏损。通过对比上地壳元素蛛网图,发现样品中除了Sr元素含量超过上地壳元素丰度,其他均低于上地壳平均物质组成。样品蛛网图型式与上地壳元素蛛网图型式较为相似,暗示样品在一定程度上受到陆源物质的混染。
表2显示,样品稀土总量为3.07×10-6~7.00×10-6(平均为5.33×10-6),低于典型海相灰岩值28×10-6(Bellanca et al.,1997),远低于北美页岩组合样173.2×10-6(Gromet et al.,1984)。LREE/HREE 为1.33~2.98(平均为2.23),LaSN/YbSN(SN代表后太古宙页岩标准化)为0.72~0.99(平均为0.81)。现代浅海常具有轻微的Gd正异常,该区岩石中Gd/Gd*(=GdSN/(2×TbSN-DySN))为0.89~1.26之间(平均为1.03),表现为轻微的Gd正异常,与现代浅海特征相似,研究区豹皮灰岩Y/Ho值为30.00~53.07(平均为34.5),基本接近正常灰岩值44(Nagarajan et al.,2011)。样品中Zr平均含量为2.89×10-6,远低于页岩组合样210×10-6(Taylor et al.,1985)。
在后太古宙页岩标准化稀土配分图中(图6),6件样品的配分型式也基本一致,整体呈平坦型,轻稀土略亏损,表现微弱的Ce负异常,La、Y正异常。
图3 豹皮灰岩野外特征Fig.3 Field characteristics of leopard limestone: various leopard spotsa-树枝状豹斑;b-云朵状豹斑;c-网状豹斑;d-不规则长条状豹斑a- branch-like; b- cloud-like; c-network-like; d- irregular strip-like表1 宿州地区寒武系豹皮灰岩主量元素 (%)组成Table 1 Major element composition (%) of Cambrian leopard limestone in the Suzhou area
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图4 宿州地区寒武系豹皮灰岩Sr-CaO,SiO2-CaO,MgO-CaO,Mg/Al-MgO/CaO图解Fig.4 Diagrams of Sr-CaO, SiO2-CaO, MgO-CaO, Mg/Al-MgO/CaO of Cambrian leopard lime-stone in the Suzhou area表2 宿州地区寒武系豹皮状灰岩微量元素组成(×10-6)Table 2 Trace elements composition (×10-6) of Cambrian leopard limestone in the Suzhou area
元素平均值灰岩平均值*.
元素平均值灰岩平均值*////Ce*/Eu*/Gd*////
4 分析与讨论
4.1 稀土元素来源
陆源碎屑岩中Zr含量较高,在受到陆源物质影响时,海相灰岩常表现为Zr、Th元素的富集,以及元素Zr和稀土总量REE较好的相关性(Nothdurft et al.,2004)。由图7a,b可知,样品中元素Zr和Th、REE均呈较好的正相关关系,说明样品中稀土元素受到陆源混染。正常海水中的Er/Nd值约为0.27,在受到陆源物质的混染或后期成岩作用下,数值会降低,甚至小于0.1(Baar et al.,1988)。研究区豹皮灰岩样品Er/Nd值为0.08~0.16(平均为0.12),且 Er和Nd表现较好的相关性(图7c),表明受到该影响。成岩作用的影响会使Ce/Ce*与Eu/Eu*、REE具有正相关关系(刘士林等,2006),而研究区灰岩Ce/Ce*-∑REE、Ce/Ce*-Eu/Eu*(图7d,e)均没有明显的相关性。因此,可判断该区豹皮灰岩样品稀土元素主要继承于海水,并受到陆源碎屑的混染。
在碎屑岩中,Y/Ho保持为常数(27),在海水中数值通常较高,西太平洋Coral Sea Y/Ho值可接近80(Tanaka et al.,2003),其常作为海陆相沉积物识别的标志。石灰岩中Y/Ho值常在44左右,远高于陆源碎屑岩。宿州地区寒武系豹皮灰岩Y/Ho值为30.00~53.07(平均为34.50),低于正常灰岩值,也反映了受到陆源物质混染的特征。
文章来源:《宿州学院学报》 网址: http://www.szxyxb.cn/qikandaodu/2020/1014/431.html