《稀土元素在沉积学中的应用》 - 图文(2)

2019-08-31 00:00

图5吐鲁番_哈密盆地稀土元素配分模式

其中的石炭系和下二叠统的样品为火山岩,其他样品均为砂

岩。图形显小所有砂岩的REE分布均与PAAS或NASC平行,仅在绝对值上略低 (邵磊,K.Stattegger,李文厚等.砂岩地球化学探讨盆地构造背景.学通报,1998,9(43)

986-987)

由图3可见,来自下伏石炭系及下二叠统的酸性火山岩及火山凝灰岩和其上覆的沉积岩具有相同的惰性痕量元素习性,表明它们之间有密切的亲缘关系,应来自同一物源。并且,这些沉积岩样品Gdn/Ybn之比基本介于1.0和2.0之间,Eu/Eu*比值很低,说明其母岩应源自后太古代上地壳,即大陆壳内。

图6 吐鲁番_哈密盆地碎屑岩及火山岩Zr对 Hf(a),Th对U(b),Ta对Nb(c)和Sm对La(d)点图 1——哈密拗陷沉积岩样品,2——吐鲁番拗陷沉积岩样

品, 3——下伏石炭系、下二叠统火山岩样品

((邵磊,K.Stattegger,李文厚等.砂岩地球化学探讨盆地构造背景.学通报,1998,9

(43)986-987))

4.3 利用稀土元素参数与/、0/O比值

由于物源岩从安山岩、英安岩、花岗片麻岩直到老的沉积岩引起的化学性质不稳定的颗粒(斜长岩和火山岩岩屑)的含量减少、石英含量增加(Bhatia,1983)会造成杂砂岩的

含量递增,

、FeO、MnO、CaO和

O递减,

∑REE和∑LREE/∑HREE递增,而Eu/Eu*值递减。

图7 澳大利亚东部古生代沉积岩

/

0/

O——REE关系图

5.沉积环境的判断

5.1 根据Ce标志

在稀土元素中,铈具有最不稳定的4f亚层结构,为

给出一个4f电子二成

常被氧化成

,并转为惰性气体氙的结构。因此,在适当的条件下,

,与其他三价稀土元素分离。与铈赋存相关的是易被粘土矿物吸附及来自陆源碎屑与火山碎屑的一些元素,如Th,Nb,Hf,Rb,Cs等。陆源碎屑提供的铈,在其总量中所占比例(30%~45%)远高于其他稀土元素。而在化学相中,铈主要赋存与氧化相,所以沉积物中铈主要赋存与陆源碎屑、氧化相及吸附相中。即环境的氧化程度越强,铈为正异常;而铈亏损程度越大,沉积还原程度越强。

Ce异常程度通常用异常系数δCe来表示:

δCe=

式中原环境;

如下例中由新昌硅质岩的Ce负异常,即δCe<1的行为,反映出它们及硅化木均是在氧化条件下形成。

/(2

+

为实测值与北美页岩标准化后的数值。δCe>1时,为正

铈异常,即铈的富集代表氧化环境;δCe<1时,为负铈异常,即铈的亏损代表还

图8 新昌硅质岩的稀土元素配分型式

(北美页岩标准化值据文献[12])Fig. 2 REE patterns of siliconlites in Xinchang

basin

6.酸碱性判别

6.1 根据轻稀土和重稀土的含量及比值

实验证明,稀土不大可能以简单离子形式搬运,以为它们易形成难溶的稀土氟化物、稀土氢氧化物和碳酸盐。一些学者认为[13],稀土与O—Si结构的联系较弱,它们易与氟、碳等挥发组分形成络合物。碱性溶液中,稀土元素易形成

和和

两种络阴离子。如果F离子浓度较高,也可有等形式。用轻重两种稀土作为络合物进行迁移

能力实验,结果表明,在碱性-碳酸介质中,重稀土的溶解度大。这说明如果某环境先沉淀沉积的是轻稀土,最后沉淀的是重稀土,说明该环境为酸性环境(PH=4.7~5.6)。

从下表(表2)中可以发现,中TST内的轻、重稀土比值较HST内的稍

高,单相差不大,说明两者的沉积环境有差异,但不十分显著。总的来看,轻、重稀土的分异度很大,说明该时期轻稀土富集,总体上是一种不同于海相(海相分异度较低)的轻稀土富集,重稀土亏损的沉积环境。

表2 稀土元素综合分析结果

(鲁洪波,姜在兴,稀土元素地球化学分析在岩相古地理研究中的应用,石油大学报(自

然科学版,1999,1(23))

7.判断白云石成因

7.1 根据w(Yb)/w(Ca+Mg)—w(Yb)/w(La)图解

从图中分析可以知道,白云鄂博白云岩的w(Yb)/w(Ca+Mg)值高,而w(Yb)/w(La)值低,其投点落于岩浆碳酸盐岩区域的上部,明显不同于沉积碳酸盐岩及热液碳酸盐岩的特征[18]。

图9 w(Yb)/w(Ca+Mg)—w(Yb)/w(La)图解

[18]Moller P, Morteani G, Schley E. Discussion of REE distri-bution patterns of

carbonatites and alkalic rocks [J]. Litho,

1980, 13 (2): 171—179.

7.2 根据∑REE及 La/Yb判断白云岩的成因

表3 白云岩成因判断

成因类型 准同生白云岩和成岩交代白云岩 稀土总量∑REE 0.91-4ppm La/Yb值 2.89-10.69 淡水白云岩 异性构造白云岩 9.91-14.82ppm 6.34-17.41ppm 11-14.31 7.93-23.06

8.古气候分析

8.1 稀土总量(∑REE)的纵向变化与古气候的关系

∑REE的变化与气候环境的变化有着密切的关系,即暖湿的气候环境下,∑REE较高;相反,冷干的气候环境下,∑REE较低。这种情况主要是由于气温升高,活性态的REE以羟联形式组成络离子,使粘土矿物与有机质结合起来,从而富集保存下来,故暖湿的环境下,∑REE含量较高;反之,若温度降低,即干冷气候环境下,REE就无法很好的保存,所以∑REE含量较低。

如下图[14]中,对青海湖沉积物中的∑REE、TOC及粒度的纵向分析可以明显的看出在∑REE高值段(∑REE>50)的样品通常总有机碳(TOC)含量较高、粒度较细,表明降水量较大,湖区植被繁盛,径流和风华作用较强,便使REE与粘土碎屑及大量陆源有机质结合在一起搬运到湖底,使得湖底沉积物中REE总量较高,暖湿的气候环境;相反在∑REE低值段(∑REE>50)的样品则反映多为冷干的气候环境


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