暖水鄉(xiāng)砒砂巖地球化學(xué)分類類型與物源區(qū)特征

白杭改　明曉冉　劉立　劉娜

摘要：探究砒砂巖的地球化學(xué)分類類型與物源區(qū)特征是揭示砒砂巖成因的重要途徑。基于暖水鄉(xiāng)附近中三疊統(tǒng)二馬營(yíng)組砒砂巖的全巖地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)，確定了該砒砂巖的地球化學(xué)分類類型、物源區(qū)母巖類型和風(fēng)化強(qiáng)度，初步揭示了白色砒砂巖的成因。研究表明：研究區(qū)砒砂巖的地球化學(xué)分類類型主要為雜砂巖和長(zhǎng)石砂巖，其次為石質(zhì)砂屑砂巖；物源區(qū)母巖類型包括中基性和酸性火成巖以及沉積巖，物源區(qū)風(fēng)化弱，并遭受了漸進(jìn)風(fēng)化作用；白色砒砂巖遭受了一定程度的還原性流體的影響，還原性流體可能為煤層氣。

關(guān)鍵詞：砒砂巖；地球化學(xué)分類類型；物源區(qū)特征；鄂爾多斯盆地

砒砂巖是指分布于晉陜蒙接壤地區(qū)、出露于地表或被黃土、沙覆蓋的紅色、白色及過渡顏色的晚古生代和中生代的陸源碎屑巖，其分布面積達(dá)1.67萬km2。砒砂巖易遭受凍融、重力、風(fēng)力和水力侵蝕，其分布區(qū)巖層風(fēng)化嚴(yán)重，人們視其造成的水土流失危害“毒如砒霜”，因而稱其為“砒砂巖”。近年來，對(duì)砒砂巖地區(qū)水土流失規(guī)律和治理措施的研究已取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。關(guān)于砒砂巖易遭受風(fēng)化和侵蝕的原因，得出了“上覆蓋層厚度小，壓力小，成巖程度低，砂粒間膠結(jié)程度差，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低”的基本認(rèn)識(shí)。宋土順等報(bào)道了以高嶺石為主要黏土礦物的漂白砒砂巖的巖石學(xué)特征，并提出漂白砒砂巖的形成與天然氣還原作用有關(guān)。顯然，巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)研究是進(jìn)一步揭示砒砂巖成因的重要途徑。筆者試圖根據(jù)地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)，確定砒砂巖的地球化學(xué)分類類型，探討其物源區(qū)風(fēng)化強(qiáng)度、母巖巖石類型及白色砒砂巖的成因。

1樣品采集與研究方法

14個(gè)砒砂巖樣品采自內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗暖水鄉(xiāng)附近的中三疊統(tǒng)二馬營(yíng)組露頭（見圖1）。采樣地點(diǎn)位于覆土砒砂巖區(qū)，地理坐標(biāo)為北緯39°43.982′、東經(jīng)110°35.607′。研究區(qū)處于鄂爾多斯盆地東北緣。

在樣品采集過程中，為保證樣品的代表性和完整性，在大量出露砒砂巖的溝坡上選擇了層系完整、分布均勻、界限清晰的自然露頭作為采樣剖面，采樣時(shí)使用取土環(huán)刀在剖面縱向采集保持原有形狀的砒砂巖樣品并加蓋密封。所采集的樣品大部分為白色砒砂巖，少量為粉紅色砒砂巖與紅色砒砂巖（見圖1）。

樣品加工處理在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院進(jìn)行。加工處理流程：①將砒砂巖樣品烘干；②將烘干的樣品用瑪瑙乳缽研磨至200目以上：③將粉末樣品送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行地球化學(xué)分析。粉末樣品的地球化學(xué)分析是在吉林大學(xué)測(cè)試中心進(jìn)行的。其中：主量元素是利用PWl404/10型x射線熒光光譜（XRF）測(cè)定的，微量和稀土元素分析是利用Agilent公司生產(chǎn)的7500a型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行的。

樣品的粒度分布結(jié)果由篩析法獲得。分析流程：①將砒砂巖樣品倒人瑪瑙乳缽，在不破壞顆粒大小和形狀的前提下完全解散：②將解散的樣品放入三角量杯中，用流水沖洗法沖出小于0，01 mm的顆粒，每隔30 min輕輕攪拌一次，至量杯上部清潔透明為止；③將沖洗管取出，靜置15 min后倒出量杯中的水，將樣品倒入瓷碗中烘干；④將樣品放入由孔徑依次為2 000、500、250、125、62，5um的標(biāo)準(zhǔn)篩組成的套篩中，振篩10 min；⑤將篩分后的樣品分級(jí)依次倒入標(biāo)記好的蒸發(fā)皿中，使用電子天平逐級(jí)稱重并記錄數(shù)據(jù)；⑥繪制砒砂巖粒度分布直方圖與砒砂巖粒度級(jí)配曲線圖。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1粒度分布

篩析結(jié)果表明，白色砒砂巖以中粗粒砂巖為主，而粉紅色砒砂巖與紅色砒砂巖則主要為中細(xì)粒砂巖（見圖2）。

級(jí)配曲線可用來判斷顆粒的均勻程度。白色和粉紅色砒砂巖級(jí)配曲線相對(duì)于紅色砒砂巖較陡（圖3），不均勻系數(shù)Cv<5（見表1），級(jí)配不良，為非均粒土；紅色砒砂巖級(jí)配曲線較緩，不均勻系數(shù)Cv>5，級(jí)配良好，為均粒土。中值粒徑表示顆粒的平均粒度，白色、粉紅色和紅色砒砂巖的中值粒徑分別為0.43、0.31和0.24mm（見表1）。說明白色砒砂巖粒度最大，粉紅色砒砂巖的次之，紅色砒砂巖的最小，這與圖2的分析結(jié)果一致。