歧口凹陷奥陶系锶同位素及微量元素特征

2015-10-12庞明丰

地球 2015年7期

关键词：泥晶奥陶系沉积环境

庞明丰

（长江大学水资源与环境学院湖北武汉430100）

歧口凹陷奥陶系锶同位素及微量元素特征

庞明丰

（长江大学水资源与环境学院湖北武汉430100）

通过对歧口凹陷奥陶系的锶同位素及微量的特这我们认为：研究区整体为半局限海-开阔台地相。观察研究区奥陶系不同岩性的锶同位素呈现出由含石膏假晶白云岩-泥晶白云岩-泥晶灰岩逐渐降低的趋势，得出其沉积环境是由局限过渡为开阔的。研究区泥晶白云岩得出Sr/Ba比值都大于1，判定为海相沉积环境。

歧口凹陷奥陶系锶同位素及微量元素

1　工区位置

歧口凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷中东部，隶属于中国东部渤海湾巨型盆地，位于渤鲁块体之上。西起沧县隆起，北为燕山褶皱带，南为埕宁隆起，东以沙垒田凸起、海中隆起与渤中坳陷相分割，由板桥、歧北、歧南、北塘次凹构成的统一大凹陷，是黄骅坳陷最大、最深的凹陷，面积大6640km2。

2　锶同位素87Sr/86Sr比值标志

一般认为Sr在海洋中的分布是均一的，所以海洋储库的87Sr/86Sr值与经度、海洋盆地或水深无关。87Sr/86Sr与较轻同位素（δ13C，δ18O）不一样，不受相分离、化学状态、蒸发作用或生物同化作用这些过程的分馏，因此在沉积环境中87Sr/86Sr比值仅有的变化将是由于不同来源Sr的混合造成的（Douglas等，1995）。基于87Sr/86Sr比值的这一特性，我们可以通过其比值的差异来研究沉积、成岩作用的变化。

确定出海洋中Sr的输入主要有三种：河流、热液和沉积碳酸盐的海底溶解。①全球河流输入的平均87Sr/86Sr值为0.7119较现代海水的（0.7092）要高；②热液输入的87Sr/86Sr平均值为0.7035；③海底碳酸盐溶解进入海洋的Sr为0.7087，与现代海水中的值相似。地史时期海洋锶同位素的变化被归结为以上三种Sr来源的相互作用，从而反映了有关物质来源的重要信息。

海洋中的87Sr/86Sr值是海平面变化的灵敏指示剂，而海平面的变化又与构造活动和气候变化密切相关。通过分析海相碳酸盐沉积物的87Sr/86Sr值，建立其随时间变化的曲线，可确定地层沉积形成时期海平面变化特征。本区Sr同位素分析结果显示与环境的局限程度明显相关（如表1）。从表中可以看出，含膏假晶白云岩和泥晶白云岩的值都大于0.70992，而泥晶灰岩的该值仅0.70936，在一般情况下我们将泥晶灰岩的值作为当时原始水体元素值，我们将之与奥陶纪87Sr/86Sr值对比发现对比后发现泥晶灰岩的值偏高说明为半局限-开阔台地，将泥晶白云岩与灰岩的87Sr/86 Sr值说明泥晶白云岩的沉积环境为局限台地。观察峰峰组不同岩性的锶同位素呈现出由含石膏假晶白云岩-泥晶白云岩-泥晶灰岩逐渐降低的趋势，得出其沉积环境是由局限变为开阔的。

3　微量元素分析

微量元素的变化可以反映沉积及沉积后环境的性质。运用Sr/ Ba值来判定沉积环境，在实际操作中经常会出现一些矛盾现象。锶和钙在元素周期表中同属一个主族且位置相邻，并且锶的离子半径（0.113nm）与钙的离子半径（0.099nm）接近，因此锶容易在文石中以类质同像取代Ca，而不容易取代方解石的Ca。因此会对Sr/Ba值产生影响，不能真实地反映沉积环境。但从Sr、Ba分异的原理上可以知道，Sr、Ba的沉积主要与蒸发作用有关。因此，虽然在实际的操作中，不能准确确定与沉积环境有关的那部分Sr/Ba值，但就沉积物中Sr、Ba的总含量，以及总的Sr/Ba值来说，在一定程度上还是能够反映沉积区的某些气候信息。

锶、钡化学性质较相似，但在不同沉积环境中由于其地球化学行为的差异而发生分离，因此有人用锶钡比值来作为古盐度标志。Sr/Ba值对沉积环境指示意义显著，Sr/Ba值的高低反映了沉积环境蒸发作用的强弱和碳酸盐岩的成因，特别是钡，是盆地蒸发作用的量度。一般认为淡水相沉积物Sr/Ba<1，而在海相沉积物中则>1。因Ba2+能替换硫酸盐和碳酸盐中的Ca2+，所以含硬石膏质泥晶白云岩的Sr/Ba>>1。另外，Sr在干旱条件下的咸水中大量富集，因此Sr/Ba= 20～50时可表明为一种白云石沉积之后的干旱盐湖环境。通过分析发现，研究区泥晶白云岩得出Sr/Ba比值都大于1，判定为海相沉积环境。