柴達木盆地昆北地區路樂河組—下干柴溝組地層界線處的微量元素及比值變化

余平輝

摘 要：地層中的地球化學信息，對于地層劃分、恢復古環境有著重要的意義。對昆北地區切26井新生界下部泥巖樣品中多種微量元素含量及不同元素比值的分析表明；泥頁巖中Cu、U、Cr元素含量及Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc比值在界線處有明顯的變化，可作為地層劃分依據。

關鍵詞：路樂河組-下干柴溝組；微量元素；元素比值；地層劃分

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0195-01

1 引言

特征元素及其比值對于地層劃分、恢復古環境有著重要的意義。在湖泊沉積環境中，無機元素的分布一方面受其本身的影響，另一方面受到古環境、古氣候及物源的控制。某些元素在特定環境會富集，如Sr在干旱氣候條件下，會因湖水濃縮沉淀而富集。[1][2]而某些元素因其本身性質穩點，不易受分化、剝蝕等的影響，可以指示母源區的巖石特性，故可作為物源指示劑。本文采集了昆北地區切26井路樂河組及下干柴溝組的鉆井巖心樣品，對其進行了主微量元素測試分析。通過對數據的分析、處理，擬找到特征元素及其比值的變化規律，為研究區的地層劃分、古環境提供地化證據。

2 區域地質概況

柴達木盆地位于青藏高原東北隅，屬于山間盆地，發育巨厚的新生代沉積。構造特征體現為三山夾一盆的格局：西北部的阿爾金走滑斷裂，東北部祁連山-南山逆沖斷層帶，南部的東昆侖山以及西部的祁漫塔格逆沖斷層帶。盆地大致呈不規則菱形，面積約12萬平方公里。昆北斷階帶就位于柴達木盆地西部南區的昆侖山前緣，是昆侖山隆升向盆地擠壓、以昆北大逆斷裂為主的斷階構造。構造帶東西長120km，南北寬15-30km，勘探面積約2000km2。本次樣品取自昆北地區的的切26井，目前在該區路樂河組辮狀河三角洲沉積體系中發現了油藏。

3 討論

化學地層學已在地層界線層型剖面的研究中得到廣泛的應用并取得了良好的效果。目前主要運用地層中一些同位素比值、微量元素豐度、元素比值變化等來劃分和對比地層，如海相灰巖18O/16O和13C/12C值的變化，鍶、硼、錳等微量元素豐度的變化，Mg/Ca、Sr/Ba等元素比值的變化，以及地外宇宙事件所造成的沉積物內銥含量的增大等。

通過對研究區切26井樣品中多種元素含量及不同元素比值的分析表明，泥頁巖Cu、U、Cr元素及特征元素比值Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc在地質界線處有明顯的變化。這種元素和比值的變化必定有其內在原因，在此我們對元素本身及其所處環境進行探討，以期找到答案。

Cu在自然界可呈現Cu1+、Cu2+和Cu3+三種價態，不同價態離子半徑差異較大，是對環境變化比較敏感的元素之一。Cu在地表水體中的遷移性較差，平均含量也比較低，隨著湖泊演化過程中水體環境的變化其含量會發生相應的變化，已被作為反映環境變化的最重要的地化指標之一。[3]切26井從井深1878-1942m泥頁巖中元Cu的含量變化為20.5-30ppm，但在井深1963-1970m間該值變化于16-20.5ppm，此處即為路樂河組/下干柴溝組界線。這些變化可能反映了Cu元素所處水體環境、物質來源等方面的變化。

U和Cr都是具有多種價態的變價元素，往往利用變價元素還原態/氧化態的濃度比值定量確定環境的氧化-還原電位和氧逸度，從而確定氧化還原環境。常用的指標有&U法和U/Th及V/Cr比值法等。在切26井下干柴溝組-路樂河組界線附近U和Cr及V/Cr比值有較明顯的變化，推測其有可能是因為氧化還原環境的變化而導致了元素含量及比值的變化。

Li與Mg分屬于IA和IIA族元素，但Li1+和Mg2+離子半徑相近，分別為0.076nm和0.072nm。已有的研究表明，Li與Mg的單質及其化合物很多物理化學性質相似，這稱為“對角線規則”。切26井在井深1878-1942m段（下干柴溝組）Mg/Li比值維持在高值（均值318），井深1963-1970m段（路樂河組）該值明顯降低（均值266）。

元素周期表中，Sc本來為稀土元素，但因為其原子半徑和離子半徑很小，故在地球化學研究中常常排除在稀土元素之外。Sc的離子半徑跟Li的離子半徑非常接近，在地球化學性質上有相似性。切26井在井深1878-1942m段（下干柴溝組）Li/Sc比值保持在低值（均值3.49），井深1963-1970m段（路樂河組）該值明顯升高（均值4.17）。

綜上可知，切26井泥巖樣品中Cu、U、Cr元素及特征元素比值Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc在地質界線附近變化明顯，其可作為柴達木盆地識別路樂河組/下干柴溝組界線的輔助指標。

4 結語

泥頁巖品中中Cu、U、Cr元素含量及Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc比值在界線處有明顯的變化，可作為地層劃分依據。

參考文獻

[1]操應長，王艷忠，徐濤玉，弭連山，等. 特征元素比值在沉積物物源分析中的應用--以東營凹陷王58井區沙四上亞段研究為例.沉積學報，2007（02）：230-238.

[2]謝國梁，沈玉林，趙志剛，等.西湖凹陷平北地區泥巖地球化學特征及其地質意義.地球化學，2013（06）：599-610.

[3]王隨繼，黃杏珍，妥進才，等.泌陽凹陷核桃園組微量元素演化特征及其古氣候意義.沉積報，1997（01）：66-71.