长安大学地球科学与资源学院陕西西安710001
摘要：以柴达木盆地北缘东部旺尕秀地区石炭系怀头他拉组样品中微量元素测试结果为基础，选用对沉积介质环境反映比较敏感的锶（Sr）、铜（Cu）钡（Ba）、铀（U）等微量元素指标，分析研究区地层中微量元素含量及其比值与沉积介质环境之间的对应关系，进而探讨柴北缘石炭系怀头他拉组的沉积介质环境。结果表明，柴达木盆地北缘东部旺尕秀区石炭系怀头他拉组基本为干热气候，当时正处在海侵不断扩大的海相沉积的缺氧的还原环境。
关键词：微量元素；沉积介质环境；怀头他拉组；柴达木盆地北缘东部旺尕秀
前言
沉积岩中的微量元素与其形成环境有密切关系[1]。通过对沉积岩中微量元素含量及分布，尤其是一些相关元素比值的研究，可以推断当时的沉积环境，反演沉积时期的地质条件[2-4]。稀土元素在地质过程中具有相近地球化学行为，往往以一个“整体”运移，但不同稀土元素间地球化学性质存在一定差异，在一些特定环境变化中发生分异并记录在地质体中，是良好的地球化学指示剂[3-6]。稀土元素总量和分布模式差异，及各稀土元素间分异特征记录了地质体形成过程中元素迁移、富集及环境变化信息[7-8]。在沉积岩研究中，稀土元素不仅反映不同类型沉积物间差异，也可揭示沉积水体地球化学特征和演化过程、沉积物来源等[9]。
1区域地质概况
柴达木盆地位于青藏高原北部，青海省西北部。周围被褶皱山系所环绕，南依昆仑山脉，北靠祁连山脉，西北是阿尔金山脉，为一山间内陆盆地。盆地西高东低，西宽东窄。盆地东西长约850km，南北宽150-300km，沉积岩的总面积为12.1×104km2，是我国内陆七大含油气盆地之一。柴达木盆地石炭系属华北地层大区柴达木地层区，在柴达木盆地范围内主要分布于柴北缘东段和柴南缘祁漫塔格山北坡，可分为柴东北缘分区及柴西南缘分区。研究区位于柴北缘东部欧南断裂和欧北断裂之间的旺尕秀地区，该区石炭系是柴达木盆地出露较为完整的古生界地层剖面。
2样品实验分析
本次野外工作主要对柴北缘东部旺尕秀地区石炭系出露较好的层位进行样品采集，共采集了新鲜灰岩样品6件，灰岩样品均属于怀头他拉组。室内将岩石按照要求磨成薄片并进行鉴定，送样测试中，为保证分析数据的可靠性，先将砂岩样品表面清洗、晾干，再选择200g左右样品研磨至100目大小。样品的后期配置微量元素5项分析在国土资源部西安矿产资源监督检测中心完成，所用检测仪器为电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），检测依据为GB/T14506-1993，环境条件温度25℃，湿度35%，精度优于10%。
3研究区微量元素地球化学特征
微量元素作为“指纹元素”在判断沉积岩物质来源上有相当好的指示作用。微量元素在岩石中含量低，并且不同类型的岩石中微量元素含量变化较大，其对沉积物源岩石类型和沉积环境具有较强的判别能力。
3.1微量元素对古气候的反应
本文选取了喜干型元素Sr和喜湿型元素Cu的比值作为对古气候变化的研究的参数。通常Sr/Cu比值介于1-10之间指示温湿气侯，而大于10指示干热气候。研究区怀头他拉组各个样品Sr/Cu比值均大于10，在135.68-1246.30之间，平均值为699.61。说明该区石炭系基本为干热气候。
3.2微量元素对古盐度的反应
Sr/Ba比值可作为古盐度判别的灵敏标志，是依据溶液中锶的迁移能力及其硫酸盐化合物的溶度积远大于钡的地球化学性质。一般来说，淡水沉积物中Sr/Ba值小于1为半咸水相，（1-0.6为半咸水相，小于0.6为微咸水相），而盐湖（海相）沉积物中Sr/Ba值大于1。研究区怀头他拉组各个样品Sr/Ba比值均远大于1，在34.44-189.15之间平均值为109.58。图中显示Sr/Ba比值逐渐增加的趋势，说明研究区当时正处在海水覆盖且海侵不断扩大的海相沉积环境。
3.3微量元素对环境氧化-还原性的反应
氧化还原环境的判别主要是根据沉积物中明显受氧化还原状态控制的元素及其比值来推断沉积物沉积期的氧化还原条件。本文主要利用&U、U/Th比值法2种方法对研究区怀头他拉组氧化-还原条件做了分析。
Th和U元素的化学性质在还原环境下十分相似，但在氧化条件下差别却很大。基于这两种元素的地球化学性质差异，常利用&U法和U/Th比值法判断沉积环境的氧化还原状态。&U计算公式如下：&U=U/[0.5*（Th/3+U）]，若&U>1，表明为缺氧环境；若&U<1，则说明为正常的水体环境[22-24]。U/Th值大于1.25时指示缺氧的还原环境，U/Th值在0.75-1.25之间时指示过渡环境，U/Th值小于0.75时代表富氧的氧化环境。研究区怀头他拉组各个样品&U值在1.80-2之间，平均值为1.95，均大于1，表示为缺氧的还原环境；U/Th值在2.96-317.79之间，平均值为72.81，均大于1.25，亦表示为缺氧还原环境。从而与Sr/Ba比值得出的海相环境相吻合。
4结论
通过对研究区样品进行微量元素地球化学分析，探讨了研究区石炭系怀头他拉组沉积期的古气候、盐度、氧化还原条件等沉积介质环境特征，得出以下3点认识：
1）研究区上石炭统怀头他拉组各个样品Sr/Cu比值均大于10，说明该区石炭系基本为干热气候。
2）研究区上石炭统怀头他拉组各个样品Sr/Ba比值均远大于1，并且有逐渐增加的趋势，说明研究区当时正处在海水覆盖且海侵不断扩大的海相沉积环境。
3）利用&U、U/Th比值法分析研究区怀头他拉组沉积时的氧化-还原条件，结果显示研究区怀头他拉组沉积时为缺氧的还原环境。
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