桦甸盆地始新统油页岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

稀土元素因其稳定的地球化学性质已经成为研究油页岩等细粒湖泊沉积物的物源、古环境、古气候等变化的良好指示剂,具有重要的研究意义。笔者测试并重点分析了桦甸盆地始新统桦甸组油页岩REE地球化学特征。分析结果表明:桦甸含油页岩段稀土元素含量要低于上下段泥岩和炭质页岩样品,油页岩稀土元素总量(∑REE)为(91.51～355.98)×10-6,平均值为162.56×10-6,高于全球平均大陆上地壳成分(UCC),略低于北美页岩;∑LREE/∑HREE及(La/Yb)N等化学参数表明轻、重稀土元素分异明显,REE分布模式为明显的轻稀土元素富集、重稀土元素亏损呈平坦状、具中等程度的负Eu异常和弱负Ce异常。以Ce异常值反映水介质的氧化还原性,桦甸油页岩形成于缺氧的还原环境;以REE的分异程度来表征油页岩的沉积速率,桦甸组自下而上(La/Yb)N值呈逐渐由增大→降低→增大的变化趋势,含油页岩段的沉积速率普遍比下段和上段低,与根据恢复压实后的桦甸组地层厚度和孢粉年龄估算得出的沉积速率结果相吻合,说明较低的沉积速率更有利于有机质的聚集和保存;以∑REE的纵向变化作为古气候波动的代用指标,高∑REE值指示暖湿的气候环境,低∑REE值指示冷干的气候环境。桦甸油页岩形成于干旱与温湿交替的气候环境,气候通过影响湖泊水体蒸发量与补给量的平衡而控制着湖平面的变化,从而控制了油页岩的层数和厚度。

桦甸盆地桦甸组油页岩段地球化学特征及地质意义

桦甸盆地位于敦密断裂带之上,是我国著名的古近纪含油页岩断陷盆地。其中桦甸组油页岩段发育厚层的泥岩沉积。长期以来对该段油页岩特征研究较多,但对其物源区特征和构造背景研究甚少。对油页岩段厚层泥岩进行系统的地球化学分析结果表明:泥岩中w(SiO2)整体较低,K2O/Na2O值较高(大于1),w(MgO+Fe2O3T)为3.91%～11.66%,Al2O3/(Na2O+K2O)为3.77～6.29,表明泥岩中含有一定的铁镁质组分和较多的稳定组分。微量元素PAAS标准化分配曲线显示不同样品之间元素富集、亏损趋势不一致,同时稀土元素标准化曲线呈现出稀土含量变化较大、轻稀土富集和明显Eu负异常,表明油页岩段沉积时期存在多个物源。泥岩风化蚀变指数为74～82,Th/U值多集中在4.65～6.07,表明泥岩源区经历了相对中等的风化作用。Th/Sc和Zr/Sc值表明泥岩基本受源岩成分控制。由源岩和构造背景判别图解,并结合前人研究资料得知:桦甸盆地油页岩段母岩主要来自于海西期和燕山期花岗岩以及少量的燕山期中酸性喷发岩;源岩形成于大陆边缘造山带,为大陆岛弧火山岩系。

安徽铜陵地区幔源镁铁质团块研究及其地质意义

幔源岩石包体研究,是认识上地幔岩石圈物质组成、幔源岩浆演化及壳幔动力学过程的重要手段。铜陵地区小铜官山石英二长闪长岩中发育有微粒闪长质包体,并且这些微粒闪长质包体中不均匀地分布着镁铁质团块,三者的形成过程可视为铜陵地区岩浆演化的缩影,为了解本区深部岩浆作用过程提供了有力的证据。在前人研究的基础上,笔者借助电子探针、扫描电镜、电镜能谱和二次飞行时间离子探针（Tof-SIMS）对产于铜陵地区微粒闪长质包体中的镁铁质团块进行了详细的研究,首次获得了一套精确的矿物化学资料和元素分布图,总结了镁铁质团块的特征,并讨论了本区的深部岩浆作用过程。矿物学研究表明,镁铁质团块中的角闪石和辉石均已发生了不同程度的透闪石化和阳起石化蚀变,蚀变过程中,从镁钙闪石到镁角闪石,再到透闪石,随着Si的增加,角闪石呈现出Mg的富集和Ti、Al贫化的特点。团块中的富Cr磁铁矿、Ti磁铁矿和少量的铝直闪石指示了其具有深源性。Tof-SIMS元素分布图显示,透闪石主要由Al、Si、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Cu和Sr元素组成,透辉石主要由Si、Mg、Ca、Cu和Rb组成。在铜陵地区,上地幔部分熔融形成一套玄武岩浆,受岩浆底侵作用影响,玄武岩浆上侵,进入下地壳深位岩浆房,与下地壳硅镁层发生同化混染作用,形成一套轻度演化的中基性（辉长质）玄武岩浆,镁铁质团块就是这类中基性玄武岩浆直接结晶形成的。后受构造作用影响,这类中基性玄武岩浆上侵到中地壳岩浆房（12-16 km）,与中地壳的变质岩系发生同化混染和结晶分异作用形成一套中性闪长质岩浆,微粒闪长质包体就是这套闪长质岩浆发生结晶分异作用而形成的。镁铁质团块和微粒闪长质包体清楚地解释了铜陵地区深部岩浆作用过程,并有力地证明了铜陵地区中地壳的闪长质岩浆来源于下地壳的壳幔混源岩浆。

桦甸盆地始新世古湖泊生产力与有机质富集机制

通过对桦甸盆地桦甸组泥岩和油页岩样品的地球化学分析并利用有机碳法定性和定量恢复始新世古湖泊生产力,探讨湖泊演化过程中生产力变化、水体环境及其有机质富集机制。结果表明:桦甸组古湖泊生产力的演化由大到小为中部含油页岩段、上部含煤段、下部含黄铁矿段;中部油页岩段沉积时期湖泊生产力最高,最大值达1 033.09 g/(m2.a),为富营养湖,该时期有机质来源以藻类和细菌为主,湖泊水体环境为稳定缺氧的淡水—半咸水还原环境,反映了高的湖泊生产力与藻类勃发有关,直接影响有机质来源和丰度,湖水盐度的交替变化使底层水处于稳定的缺氧条件,是有机质保存的良好环境;上部含煤段和下部黄铁矿段沉积时期为明显的贫营养湖,水体均为缺氧的淡水环境,生产力平均值分别为153.26和143.82 g/(m2.a);高湖泊生产力是油页岩中有机质富集的首要条件,高的湖泊生产力和稳定的底层水缺氧是有机质富集的最理想环境。

桦甸盆地始新世孢粉特征及其古气候指示意义

系统研究了桦甸盆地始新世植物孢粉的特征,并采用共存因子分析法定量重建该区始新世气候变化。通过详细鉴定和统计,桦甸盆地始新世桦甸组共鉴定出孢粉85属100种,以被子植物花粉占绝对优势,其中栎粉、椴粉、桤木粉和榆粉含量较高,裸子植物花粉和蕨类植物孢子含量较低,孢粉组合中热带-亚热带分子较多,但含量低于温带及亚热带,属北亚热带温暖湿润气候。通过共存分析获得的桦甸盆地始新世气候参数：年均温为13.6℃~18.4℃、最热月均温23.6℃~27.9℃、最冷月均温5.5℃~7.8℃、年降雨量887~1 206 mm、最湿月降雨量187~236 mm、最干月降雨量16~41mm、最温暖月降雨量45~143 mm。相比较于吉林东部珲春盆地始新世的孢粉植物群和古气候,差异不大,均属典型的温暖湿润的气候环境。