華南二疊紀硅質(zhì)巖沉積背景探討

華南二疊紀硅質(zhì)巖沉積背景探討

1疊紀硅質(zhì)巖的沉積背景硅巖的化學成分主要為si三十二年，結(jié)構(gòu)致密，能夠很好地適應進一步變化的變化。因此，硅巖地球化學特征對沉積盆地的古地理發(fā)育具有重要的指導作用（muroyetal.1994；aowei等人，2004；chetal.，2006；wangchuwech等人，2007）。我國華南地區(qū)二疊系廣泛發(fā)育硅質(zhì)巖,近些年來我國學者相繼開展了較多的研究工作并取得了許多成果,其沉積背景,如硅的來源和沉積環(huán)境,一直是研究的熱點,但也一直存在著較大的爭議。目前,華南地區(qū)二疊紀硅質(zhì)巖的硅的來源主要有硅質(zhì)生物(沙慶安等,1990;Kametakaetal.,2005;李紅敬等,2009)、熱液(夏邦棟等,1995;徐躍通,1997;楊海生等,2003;周永章等,2004;李紅敬等,2009;馮彩霞等,2009;林良彪等,2010)及有關的上升流(王汝建,1993;楊玉卿等,1997;呂炳全等,2004)等;沉積環(huán)境主要為大陸邊緣(徐躍通,1997;田云濤等,2007;楊水源等,2008;李紅敬等,2009;李鳳杰等,2010)和深水盆地(沙慶安等,1990;王忠誠等,1995;楊玉卿等,1997;付偉等,2004)。這表明華南地區(qū)二疊紀硅質(zhì)巖的沉積背景可能具多樣性和復雜性的特點,因此針對較小的地區(qū)進行研究時,得出不同結(jié)論是可以理解的。為了較全面地探討區(qū)域性硅質(zhì)巖的沉積背景(硅的來源和沉積環(huán)境)的主控因素,很有必要進行較大區(qū)域的對比研究。本文所研究的二疊紀硅質(zhì)巖橫向上分布于湘黔桂地區(qū)(包括黔桂盆地和湘桂盆地),縱向上為中二疊統(tǒng)至上二疊統(tǒng)。筆者在大量的野外和室內(nèi)巖石學研究的基礎上,結(jié)合前人資料,主要從地球化學角度對研究區(qū)硅質(zhì)巖的硅的來源及沉積環(huán)境進行研究,并試圖透過對硅質(zhì)巖這些沉積背景的討論揭示這一時期湘黔桂地區(qū)的構(gòu)造-古地理變化。2晚二疊世期間志留紀末,武夷地塊和揚子克拉通拼合在一起,形成了中國南方統(tǒng)一的華南大陸(王清晨和蔡立國,2007),并作為一個獨立板塊進入晚古生代穩(wěn)定發(fā)展階段。然而在此階段,華南大陸逐漸向北漂移并遠離岡瓦納大陸(Yangetal.,2004),其內(nèi)部和邊緣仍發(fā)育著一系列張裂構(gòu)造(羅志立等,1988,2001;馮少南,1991;金鶴生等,1993;康自立等,1994;王清晨,2009;馬永生等,2009),形成深水裂谷盆地(楊玉卿和馮增昭,1997)。研究區(qū)包括兩個盆地,即黔桂盆地和湘桂盆地。中晚二疊世時期,它們都是典型的深水裂谷盆地(康自立等,1994;楊玉卿和馮增昭,1997;馬永生等,2009),尤其是黔桂盆地,自泥盆紀以來,斷裂活動發(fā)育(曾云孚等,1995;羅允義等,2004;王清晨,2009)并呈現(xiàn)“臺-盆”相間的古地理格局(馮增昭等,1994,1996;梅冥相等,2007)(圖1a,b)。晚二疊世期間,研究區(qū)周緣的構(gòu)造-古地理發(fā)生了重大變化:華夏古陸、云開古陸及川滇古陸露出水面(圖1b)。中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖主要分布于茅口組或孤峰組或當沖組中(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1982;廣西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1985;楊玉卿和馮增昭,1997),局部為四大寨組中(鄺國敦和吳浩若,2002);上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖在整個上二疊統(tǒng)均有分布。本文共采集風化較弱的硅質(zhì)巖樣品19件(表1)進行分析,其中中二疊統(tǒng)9件,上二疊統(tǒng)10件,并搜集前人已發(fā)表的本區(qū)硅質(zhì)巖數(shù)據(jù)62件(詳見表1),其中中二疊統(tǒng)24件,上二疊統(tǒng)38件。這些數(shù)據(jù)來自14個不同地區(qū)的中上二疊統(tǒng)(圖1a,b),對本研究區(qū)的硅質(zhì)巖具有一定的代表性。3學習方法3.1第三，是否硅化來判別傳統(tǒng)的硅質(zhì)巖研究一般為巖石學研究,并根據(jù)其所伴生圍巖的形成環(huán)境來研究其沉積環(huán)境,而成因(硅的來源)則根據(jù)硅質(zhì)巖內(nèi)硅質(zhì)生物的含量多少或鈣質(zhì)生物是否硅化等來判別。本文以硅質(zhì)巖的野外巖石組合及室內(nèi)薄片鑒定為基礎,對其進行巖石學的研究。一般認為:硅質(zhì)巖中硅質(zhì)生物,如放射蟲、海綿骨針等,含量較高,其硅的來源為生物(ErnstandCalvert,1969;Thurston,1972;MurcheyandJones,1992);而含量較少或沒有,而且出現(xiàn)鈣質(zhì)生物等硅化現(xiàn)象,多被認為是交代成因(Calvert,1971;Hesse,1989),其硅質(zhì)主要來自圍巖。3.2化學地球化學3.2.1檢測精度及方法在野外工作中,筆者選擇風化較弱硅質(zhì)巖進行采樣,在室內(nèi)將所采的硅質(zhì)巖樣品用碳化鎢鋼研磨體研磨至200目左右,并進行兩次縮分,以備測試分析。主量和微量元素均在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室測定。具體方法如下:嚴格按照國家硅酸鹽巖石化學分析方法(GB/T14506),所用儀器為日立180-70原子吸收光譜儀和日本島津UV-754紫外可見分光光度計,其分析精度為:SiO2和Al2O3優(yōu)于0.4%,Fe2O3優(yōu)于0.3%,TiO2優(yōu)于0.2%,而K2O、Na2O、MnO、CaO、MgO及P2O5優(yōu)于0.1%。首先將樣品置于烘箱中,于105℃烘干12h后,準確稱取粉末樣品50±1mg置于Teflon坩堝中,用1～2滴高純水潤濕樣品,依次緩慢加入1.5mL的高純硝酸,1.5mL的高純氫氟酸。然后將Teflon坩堝放入鋼套,擰緊后置于烘箱中于190±5℃加熱>48h。隨后將Teflon坩堝放入電熱板(140℃)蒸干,加入1mLHNO3并再次蒸干,之后加入3mL30%HNO3,再次將Teflon坩堝放入鋼套,擰緊后置于烘箱中于190±5℃加熱>12h。最后將溶液轉(zhuǎn)入聚乙烯料瓶中,并用2%HNO3稀釋至100g(對應的稀釋因子為2000),使用Agilent7500a儀器進行ICP-MS分析測試,分析精度優(yōu)于5%。3.2.2熱液參與指標硅質(zhì)巖中Al和Ti可以指示陸源碎屑輸入,Fe和Mn可以用來作為熱液參與的指標(Bostr?mandPeterson,1969;Adachietal.,1986;Yamamoto,1987)。Bostr?mandPeterson(1969)提出用海相沉積物中Al/(Al+Fe+Mn)來判別熱液對沉積物的貢獻,Adachietal.(1986)用Al-Fe-Mn三角圖解也很好地區(qū)分了熱液成因的和非熱液成因的硅質(zhì)巖。此外,MnO/TiO2可以常用來作為區(qū)分硅質(zhì)巖受熱液和陸源碎屑參與程度的指標(Sugisakietal.,1982)。然而Murrayetal.(1994)認為Mn易受成巖作用的影響,僅Al、Ti和Fe等能夠在硅質(zhì)巖成巖過程中保持穩(wěn)定,因此,Fe是判別硅質(zhì)巖熱液參與的最可靠指標。硅質(zhì)巖中Fe主要來自陸源碎屑和熱液,為了更好地判別硅質(zhì)巖中是否有熱液的參與,本文用扣除來自陸源碎屑Fe(Fedetrital)之后的自生Fe(Feauthig)和自生Fe所占總Fe的重量百分比W(Feauthig)表示熱液的參與程度:Feauthig=Fetotal-Fedetrital=Fesample-Alsample×(Feavg.shale/Alavg.shale)W(Feauthig)=(Feauthig/Fetotal)×100%=(Feauthig/Fesample)×100%式中Fe含量用Fe2OT33Τ含量表示,Al含量用Al2O3含量表示,sample表示為樣品,avg.shale代表Post-ArchaeanAustralianShale(PAAS)值(TaylorandMclennan,1985)。REE幾乎不受硅質(zhì)巖成巖作用的影響(Murrayetal.,1994),常被用作判別硅質(zhì)巖沉積環(huán)境的重要地化指標(ShimizuandMasuda,1977;Murrayetal.,1990,1991,1992a,b,1994;丁林和鐘大賚,1995;Owenetal.,1999;Kametekaetal.,2005;Chenetal.,2006)。Ce異常、(La/Ce)N能夠區(qū)分出硅質(zhì)巖形成的環(huán)境(Murrayetal.,1990,1991,1994),而與Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)及Fe2O3/TiO2組合圖解則可以更有效地判別硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境(Murrayetal.,1994)。Eu異?？梢灾甘竟栀|(zhì)巖是否受到熱液活動的影響(Michardetal.,1983;Michard,1989;Douvilleetal.,1999;Chenetal.,2006)。稀土元素頁巖標準化值采用北美、歐洲和俄羅斯頁巖平均值(Sholkovitzetal.,1988)。Ce異常(Ce/Ce*)和Eu異常(Eu/Eu*)分別通過Ce/Ce*=2Cen/(Lan+Prn)和Eu/Eu*=Eun/(Smn×Gdn)1/2(TaylorandMclennan,1985)(n代表頁巖標準化)計算。4研究結(jié)果4.1深灰色-灰?guī)r地層研究區(qū)中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖主要由微晶石英組成,黔桂盆地中田東、巴馬、南丹等地的硅質(zhì)巖一般呈灰色-深灰色,與灰?guī)r、硅質(zhì)泥巖、頁巖共生,幾乎不含任何硅質(zhì)生物;而湘桂盆地內(nèi)的柳州、桂陽、仁化、隆回、永州、平樂、耒陽等多為深灰色-灰黑色,主要與硅質(zhì)泥巖、泥頁巖互生,含少量放射蟲及海綿骨針等硅質(zhì)生物,但整體上含量較少(表1、圖2a-d)。上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖仍主要由微晶石英組成,黔桂盆地與湘桂盆地的硅質(zhì)巖顏色仍具差異性,即前者相對偏淺,而后者偏深,但所共生的巖石,除來賓為灰?guī)r(柳州、南丹含少量灰?guī)r)外,基本都為泥巖、硅質(zhì)泥巖、頁巖等,且大多都含有大量的放射蟲等硅質(zhì)生物化石(表1、圖2e-h)。4.2化學地球化學4.2.1不同地區(qū)及田東、田林、南丹地區(qū)的稀土元素含量特征本文所測試的硅質(zhì)巖樣品的主量和微量元素分析結(jié)果分別列于表2和表3。在分析測試的19件樣品中,中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖SiO2含量變化較大,為77.96%～99.27%,其中田東、巴馬及柳州地區(qū)的SiO2含量為92.95%～99.27%,而桂陽、仁化及南丹地區(qū)相對偏低,為77.96%～93.23%。Al2O3與TiO2含量變化也較大,分別為0.09%～5.73%、0.00%～0.21%,基本上與其SiO2的含量變化相反,如田東、巴馬、南丹地區(qū)的Al2O3與TiO2含量分別為0.09%～0.37%、0.00%～0.01%,而桂陽和仁化地區(qū)卻明顯增加,分別為5.71%～5.73%、0.15%～0.21%(仁化僅一個樣品偏低)。Fe2O3含量為0.19%～7.24%,不同地區(qū)的含量變化基本與Al2O3含量變化相一致。MnO含量為0.03%～1.74%,仁化、柳州、桂陽地區(qū)相對偏高,為0.10%～1.74%,而其余地區(qū)偏低,為0.03%～0.05%。不同地區(qū)的稀土元素含量差異也較大,田東、巴馬及南丹地區(qū)稀土總量為2.47×10-6～14.59×10-6,平均為8.15×10-6,相對偏低;而柳州、桂陽及仁化地區(qū)則偏高,為13.16×10-6～99.35×10-6,平均為49.49×10-6(表2)。與中二疊統(tǒng)相比,上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的SiO2含量變化更大(62.15%～95.23%),巴馬、田林及桂陽含量偏低(62.15%～88.70%),而柳州和郴州地區(qū)相對偏高(91.06%～95.23%)。與中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖相比,Al2O3(0.54%～21.37%)與TiO2(0.05%～0.91%)含量變化相似,但整體上相對偏高。巴馬、田林及桂陽地區(qū)的Al2O3與TiO2含量較高,分別為3.48%～21.37%、0.11%～0.91%,柳州和郴州地區(qū)分別為0.54%～4.09%、0.05%～0.16%。Fe2O3和MnO含量分別為0.97%～9.20%、0.026%～0.11%,其不同地區(qū)的含量變化趨勢基本與中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖相一致(表2)。不同地區(qū)硅質(zhì)巖的稀土元素含量變化較大,田林和柳州的稀土總量相對偏低,為10.44×10-6～36.59×10-6,而巴馬、桂陽及郴州地區(qū)為51.14×10-6～245.43×10-6(表2)。因此,與中二疊統(tǒng)相比,稀土總量也整體上偏高。4.2.2研究區(qū)中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的地球化學特征根據(jù)上述19件硅質(zhì)巖的成分分析,可以初步看出湘黔桂地區(qū)中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的主量和稀土元素含量具有一定的差異性,而且在同時期內(nèi)具有一定的區(qū)域性差異,這就暗示著它們可能具有不同的沉積背景。為了能夠更全面地了解本研究區(qū)內(nèi)中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的地球化學特征及其沉積背景,以本研究所測試的樣品數(shù)據(jù)為基礎,結(jié)合前人已發(fā)表的本研究區(qū)的62件硅質(zhì)巖的地化數(shù)據(jù),包括隆回、永州及桂陽*地區(qū)中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖(楊海生等,2003;付偉等,2004)、平樂和耒陽地區(qū)中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖(楊玉卿和馮增昭,1997)、來賓中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖(QiuandWang,2011)、平果和南丹上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖(邱振和王清晨,2011)、東攀上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖(田云濤等,2007)等,整理出具有解釋沉積背景(硅質(zhì)巖的硅的來源及沉積環(huán)境)的主量、稀土元素指標(表3),這些硅質(zhì)巖的稀土元素配分曲線見圖3。4.2.2.中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖ree及微量元素特征湘黔桂地區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的Al2O3與TiO2含量具有明顯的區(qū)域性差異,黔桂盆地的田東、巴馬和南丹的Al2O3與TiO2含量分別為0.09%～0.37%和0.00%～0.01%,湘桂盆地的來賓為0.01%～0.09%和0.00%～0.01%,而湘桂盆地的桂陽、仁化和柳州Al2O3與TiO2含量分別為1.12%～5.73%和0.03%～0.21%、隆回和永州為0.27%～4.03%和0.02%～0.14%、平樂和耒陽為0.36%～6.76%和0.04%～0.23%,總體上明顯增高(表3)。W(Feauthig)在桂陽、耒陽和隆回等地區(qū)的部分硅質(zhì)巖小于50%,其余地區(qū)基本大于50%(表3、圖4a)。Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值在田東、巴馬、南丹、來賓、永州和平樂地區(qū)為0.02～0.47,而其余地區(qū)(除部分樣品小于0.50)均大于0.50(表3、圖4c)。Fe2O3/TiO2比值在來賓、巴馬和永州地區(qū)大于50,其余地區(qū)小于50(表3、圖4e)。中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖稀土元素總量(∑REE)具有明顯的區(qū)域差異,田東地區(qū)為14.59×10-6,巴馬地區(qū)為2.47×10-6～5.05×10-6,南丹地區(qū)為10.48×10-6,來賓地區(qū)為7.07～19.94×10-6,這些地區(qū)相對偏低;而桂陽地區(qū)為59.50×10-6～87.72×10-6,仁化地區(qū)為13.16×10-6～93.54×10-6,隆回地區(qū)為59.16×10-6～141.01×10-6,永州地區(qū)為73.79×10-6～125.18×10-6,∑REE含量明顯偏高(表3、圖3)。Ce/Ce*在黔桂盆地的巴馬(0.23～0.56,平均為0.40)、田東(0.69)、南丹(0.29)及湘桂盆地的來賓(0.24～0.46,平均為0.32)地區(qū)明顯偏低;而在湘桂盆地的桂陽(1.10～1.22,平均為1.16)、仁化(0.79～1.06,平均為0.92)、隆回(0.58～1.13,平均為0.89)、永州(0.96～1.03,平均為1.00)和柳州(0.74)地區(qū)相對偏高(表3、圖3、圖4g)。Eu/Eu*為0.64～1.17,平均為0.83,僅巴馬地區(qū)一個樣品為正異常(1.17),整體上沒有任何區(qū)域差異(表3)。(La/Ce)N比值在田東、巴馬、南丹和來賓地區(qū)為1.52～5.04,平均為3.60,而桂陽、仁化、永州、隆回等地區(qū)為0.82～1.94,平均為1.18(表3、圖3、圖4i)。4.2.2.稀土和微量元素與中二疊統(tǒng)相比,上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的Al2O3與TiO2含量整體上偏高,區(qū)域上呈兩邊高,中間低,具體為:黔桂盆地的巴馬和田林地區(qū)的Al2O3與TiO2含量分別為3.48%～6.41%和0.11%～0.30%,南丹地區(qū)為1.62%～9.17%和0.04%～0.65%,平果地區(qū)為4.11%～7.44%和0.23%～0.27%,東攀地區(qū)為4.44%～10.67%和0.19%～0.38%,湘桂盆地的桂陽和郴州地區(qū)分別為3.78%～21.37%和0.16%～0.91%,這些地區(qū)Al2O3與TiO2含量明顯偏高(表3);而湘桂盆地的來賓地區(qū)為0%～0.23%和0%～0.02%,柳州地區(qū)為0.54%～1.11%和0.05%～0.15%,相對偏低(表3)。W(Feauthig)僅在來賓、柳州和巴馬地區(qū)大于50%,余地區(qū)的均小于50%(東攀僅一個樣品為52%)(表3、圖4b)。Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值在巴馬地區(qū)為0.41,來賓地區(qū)為0.08,柳州地區(qū)為0.39,而其余地區(qū)均大于0.50(表3、圖4d)。Fe2O3/TiO2比值僅在來賓地區(qū)大于50(平均為117)(表3、圖4f)。稀土元素總量(∑REE)整體上也比中二疊統(tǒng)偏高,且仍有明顯的區(qū)域差異:田林、柳州和來賓地區(qū)∑REE含量偏低,為0.55×10-6～36.59×10-6,而平果、南丹、東攀、郴州、桂陽和巴馬地區(qū)明顯偏高,分別為40.45×10-6～119.55×10-6、49.69×10-6～175.52×10-6、67.06×10-6～248.99×10-6、51.14×10-6～66.31×10-6、245.43×10-6和88.82×10-6(表3、圖3)。Ce/Ce*整體上也明顯的區(qū)域差異,其中湘桂盆地的來賓地區(qū)為0.27～0.45,平均為0.38,柳州地區(qū)為0.38～0.83,平均為0.59,郴州和桂陽地區(qū)為0.99～1.10,平均為1.05;而黔桂盆地的巴馬和田林地區(qū)為0.81～1.35,平均為1.13,平果地區(qū)為0.72～1.39,平均為1.08,南丹地區(qū)為0.58～0.99,平均為0.90,東攀地區(qū)為0.46～1.00,平均為0.82(表3、圖3、圖4h)。Eu/Eu*為0.62～1.22,平均為0.87,在來賓和柳州地區(qū)顯示了正異常,為1.04～1.22(表3、圖3)。(La/Ce)N比值在來賓地區(qū)為2.42～4.50,平均為3.03,柳州地區(qū)為1.17～2.47,平均為1.79(表3),而其余地區(qū)相對偏低(巴馬和田林為0.69～1.06,平均為0.86;平果為0.76～1.47,平均為1.03;南丹為1.01～1.93,平均為1.18;東攀為1.04～2.18,平均為1.31;郴州和桂陽為0.87～1.03,平均為0.94)(表3、圖3、圖4j)。5討論5.1硅質(zhì)巖的reeAl、Ti、Fe及REEs等能夠在硅質(zhì)巖成巖過程中保持穩(wěn)定,可以用來作為示蹤硅質(zhì)巖的硅的來源及沉積環(huán)境(Murrayetal.,1994)。Al、Ti可以指示陸源碎屑輸入,Fe可以用來作為熱液參與的指標(Bostr?mandPeterson,1969;Adachietal.,1986;Yamamoto,1987;Murrayetal.,1994)。因此,根據(jù)硅質(zhì)巖Al、Ti和Fe的相對含量可以判別其硅質(zhì)來源。硅質(zhì)巖的REE主要來源于兩個途徑:吸收海水的REE和繼承性REE(陸源碎屑物質(zhì)或熱液物質(zhì))(Murrayetal.,1991)。一般認為:與熱液有關的硅質(zhì)巖∑REE總體上偏低(周永章,1990;周永章等,2004;Chenetal.,2006),而受到陸源碎屑物質(zhì)影響的硅質(zhì)巖具有相對較高的∑REE(Kunimaruetal.,1998;Kametakaetal.,2005;田云濤等,2007)。Eu異常(Eu/Eu*)也可以用來指示熱液活動的影響(Michardetal.,1983;Michard,1989;Douvilleetal.,1999;杜遠生等,2006;Chenetal.,2006),但熱液容易受到海水的稀釋作用,正異常僅出現(xiàn)在熱液活動中心附近(Chenetal.,2006),可以指示熱液活動的強弱變化。5.1.1陸源碎屑物質(zhì)的區(qū)域差異如上所述,湘黔桂地區(qū)中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的Al2O3與TiO2含量具有明顯的區(qū)域性差異,黔桂盆地的田東、巴馬和南丹及湘桂盆地的來賓等地區(qū)的含量極低,而湘桂盆地的桂陽、仁化、柳州、隆回、永州、平樂和耒陽明顯偏高(表3)。而且稀土元素總量(∑REE)也具有較一致的區(qū)域差異,如田東、巴馬、南丹和來賓地區(qū)的含量偏低,而桂陽、仁化、隆回和永州等地區(qū)的含量明顯偏高(表3、圖3)。這些說明了黔桂盆地和湘桂盆地的來賓地區(qū)的硅質(zhì)巖的形成幾乎沒有受到陸源碎屑的影響,而湘桂盆地內(nèi)除來賓之外的其余地區(qū)的硅質(zhì)巖與陸源碎屑物質(zhì)均具有一定關系。從中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的W(Feauthig)及Fe-Al-Mn圖解看(圖4a、圖5a,b),大部分樣品的W(Feauthig)大于50%,且位于熱液成因的曲線內(nèi)或附近,這說明本研究區(qū)大部分中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖受到熱液作用的影響,暗示了研究區(qū)內(nèi)熱液活動較為廣泛,與研究區(qū)內(nèi)前人所研究結(jié)果相一致(付偉等,2004;QiuandWang,2011)。但本研究區(qū)Eu/Eu*為0.64～1.17,整體上沒有任何區(qū)域差異,僅巴馬地區(qū)一個樣品為正異常(1.17),這很可能說明本區(qū)這一時期的熱液活動相對較弱。5.1.2熱液活動的區(qū)域差異上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的Al2O3與TiO2含量整體上偏高,而且具有明顯的區(qū)域性差異,兩邊高,中間低,即:黔桂盆地的巴馬、田林、南丹、平果和東攀地區(qū)及湘桂盆地的桂陽和郴州含量明顯偏高,而湘桂盆地的來賓和柳州地區(qū)的含量相對偏低(表3);研究區(qū)內(nèi)的上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖稀土元素總量(∑REE)也具有與Al2O3與TiO2含量相同的區(qū)域分布特征。這些特征指示了在晚二疊世期間,黔桂盆地和湘桂盆地內(nèi)的陸源碎屑供應增強,盆地邊緣硅質(zhì)巖都受到陸源碎屑的較大影響,僅中部的來賓和柳州地區(qū)受到極小(或幾乎沒受)影響。除了來賓、柳州和巴馬的W(Feauthig)大于70%外,其余地區(qū)的均小于50%(表3、圖4b、圖6a),這與Fe-Al-Mn圖解中僅這三個地區(qū)的硅質(zhì)巖投在熱液成因硅質(zhì)巖曲線內(nèi)或附近相吻合(圖6b)。這說明了來賓、柳州和巴馬的硅質(zhì)巖其形成與熱液有關,而其余地區(qū)的均為非熱液成因,從而也說明了這一時期本區(qū)熱液活動較為局限。研究區(qū)的硅質(zhì)巖僅來賓和柳州地區(qū)顯示了Eu/Eu*的正異常(表3、圖3),其中柳州為1.07～1.22,與中二疊世相比,晚二疊世時期來賓和柳州地區(qū)的熱液活動增強。同時,這也暗示了研究區(qū)熱液活動中心由中二疊世巴馬地區(qū)轉(zhuǎn)移至晚二疊世的柳州和來賓地區(qū)。雖然在晚二疊世時期,陸源碎屑對研究區(qū)的供應增強,但整體含量偏低:Al2O3與TiO2分別為0.00%～10.67%、0.00%～0.65%(僅桂陽一個樣品為21.37%、0.91%),Al2O3與TiO2平均值分別為5.29%和0.21%,明顯低于北美頁巖(16.90%和0.70%)(Grometetal.,1984)。而在陸源碎屑相對不發(fā)育的地區(qū),適量地增加陸源碎屑注入,能夠帶來更多的營養(yǎng)物質(zhì)(如硅質(zhì)、營養(yǎng)鹽等),有利于放射蟲的發(fā)育(AbelmannandGowing,1997;Jinetal.,20091)。因此,本研究區(qū)中、上二疊統(tǒng)的陸源碎屑含量相對偏高的非熱液成因硅質(zhì)巖(圖5、圖6),主要是由放射蟲等硅質(zhì)生物死亡堆積形成的,這與上述硅質(zhì)巖巖石學研究的結(jié)果相一致(詳見4.1節(jié))。5.2la/cenMurrayetal.(1990,1991)基于對加利福尼亞弗朗西斯科巖群中的硅質(zhì)巖Ce異常的研究,認為形成于大洋中脊附近(大約400km以內(nèi))硅質(zhì)巖Ce/Ce*～0.29(平均為0.29),遠洋盆地的硅質(zhì)巖Ce/Ce*～0.55(平均為0.60),而在大陸邊緣形成的Ce/Ce*為0.90～1.30(平均為1.03)。因此,Ce/Ce*在某種程度上指示著陸源的遠近,隨著陸源距離的增加而減少。Murrayetal.(1994)進一步提出,(La/Ce)N也是判別硅質(zhì)巖沉積環(huán)境有效指標,大陸邊緣沉積的硅質(zhì)巖(La/Ce)N≈1,大洋中脊附近的硅質(zhì)巖(La/Ce)N≥3.5,而遠洋盆地內(nèi)部的硅質(zhì)巖(La/Ce)N為2～3(Murrayetal.,1994)。需要指出的是,Murrayetal.(1990,1991,1994)所說的“大洋中脊附近”指“大約400km以內(nèi)”的范圍,實際上包括了受到熱液作用影響、遠離陸源的海盆環(huán)境(QiuandWang,2011),“遠洋盆地”也包括遠離陸源物影響的大陸邊緣海盆(Murrayetal.,1994)。Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)與(La/Ce)N、Fe2O3/TiO2組合圖解也可以有效地判別硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境(Murrayetal.,1994)。一般認為,受陸源碎屑影響的大陸邊緣環(huán)境沉積的硅質(zhì)巖,其Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值大于0.50,Fe2O3/TiO2比值小于50;而遠離陸源碎屑并受到熱液作用的海盆環(huán)境,Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值小于0.50,Fe2O3/TiO2比值大于50。5.2.1大陸邊緣沉積環(huán)境中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖Ce/Ce*在黔桂盆地的巴馬、田東和南丹地區(qū)及湘桂盆地的來賓地區(qū)明顯偏低(表3、圖3、圖7g),指示其形成于“大洋中脊”附近或“遠洋盆地”內(nèi);而在湘桂盆地的桂陽、仁化、隆回、永州和柳州地區(qū)相對偏高(表3、圖3、圖4g),指示形成于大陸邊緣的沉積環(huán)境。這與(La/Ce)N比值所指示的沉積環(huán)境相一致,巴馬、田東、南丹和來賓地區(qū)為“大洋中脊”附近或“遠洋盆地”環(huán)境,而桂陽、仁化、永州、隆回等地區(qū)為大陸邊緣環(huán)境。研究區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值與Ce/Ce*具有較一致的變化趨勢(圖4c,g),基本上Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值大于0.50對應于Ce/Ce*大于0.90,指示其形成于大陸邊緣的沉積環(huán)境。而Fe2O3/TiO2比值僅在來賓、巴馬和永州地區(qū)大于50(表3、圖4e),對應于這些地區(qū)的Ce/Ce*小于0.90、(La/Ce)N比值小于2.00及Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值小于0.50。在Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、(La/Ce)N-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)圖解中(圖7a,b),來賓、巴馬、永州為“大洋中脊”附近沉積環(huán)境,田東、南丹、仁化等地區(qū)為“遠洋盆地”環(huán)境,而隆回、桂陽及耒陽等地區(qū)主要為大陸邊緣環(huán)境,局部受到熱液活動的影響表現(xiàn)為“大洋中脊”附近環(huán)境,這也間接說明了本區(qū)整體上相對遠離陸源碎屑影響。5.2.2熱液活動對沉積環(huán)境的影響與中二疊統(tǒng)相比,研究區(qū)上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的Ce/Ce*整體上偏高,所指示的沉積環(huán)境同樣具明顯的區(qū)域差異:湘桂盆地的來賓和柳州地區(qū)形成于“大洋中脊”附近或“遠洋盆地”內(nèi),而黔桂盆地的巴馬、田林、平果、南丹和東攀地區(qū)及湘桂盆地的郴州和桂陽地區(qū)形成于大陸邊緣環(huán)境(表3、圖3、圖4h)。(La/Ce)N比值指示沉積環(huán)境與Ce/Ce*相吻合,來賓和柳州地區(qū)為“遠洋盆地”內(nèi),而其余地區(qū)(如巴馬、田林、平果、南丹、東攀、郴州及桂陽)為大陸邊緣環(huán)境。Fe2O3/TiO2比值僅在來賓地區(qū)大于50(平均為117)(表3、圖4f),與Ce/Ce*、(La/Ce)N比值的一致性較差。Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值指示巴馬、來賓和柳州地區(qū)為遠離陸源碎屑影響的沉積環(huán)境(表3、圖4d),其余地區(qū)為大陸邊緣環(huán)境。這與Ce/Ce*、(La/Ce)N比值所指示基本一致,唯一不同的為巴馬地區(qū),正如前所述,是受到熱液活動的影響所造成的。同樣,硅質(zhì)巖Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、(La/Ce)N-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)圖解也很好地說明了這一區(qū)域沉積環(huán)境的差異(圖7c,d)。5.3盆地沉積的地質(zhì)背景如上所述,中二疊世時期,黔桂盆地和來賓地區(qū)的硅質(zhì)巖的硅的來源相對簡單,主要為熱液,形成于遠離陸源碎屑的“大洋中脊”附近或“遠洋盆地”環(huán)境,而湘桂盆地硅的來源則相對復雜,不僅受到熱液活動的影響,而且同時受到陸源碎屑的影響。晚二疊世時期,黔桂盆地的硅質(zhì)巖的硅的來源轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨餅橹?沉積環(huán)境也由原來的遠離陸源的海盆環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榭拷懺吹拇箨戇吘壄h(huán)境,湘桂盆地除來賓和柳州地區(qū)外的硅質(zhì)巖仍為大陸邊緣環(huán)境,陸源碎屑輸入增強,而且沒有受到熱液活動的影響,而來賓和柳州地區(qū)硅質(zhì)巖為熱液成因,形成于“大洋中脊”附近或“遠洋盆地”環(huán)境。然而,中晚二疊世時期,研究區(qū)黔桂盆地和湘桂盆地是否存在大洋中脊附近或遠洋(大洋)盆地的沉積環(huán)境?還是大陸邊緣海盆?這一直是備受爭議的問題。吳浩若(1999)認為黔桂盆地為東特提斯多島洋的分支海盆,而湘桂盆地為揚子臺地邊緣聯(lián)通古特提斯洋的深水盆地。史曉穎等(2006)通過對黔桂盆地(右江盆地)晚古生代深水相地層的研究,認為其屬于洋盆,且自中二疊世至晚二疊世期間,洋盆性質(zhì)從擴張轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s。不過,由于迄今沒有二疊紀時期洋殼物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)(WangandJin,2000),本研究區(qū)是否具有遠洋(大洋)盆地性質(zhì)仍不能確定。從古地理位置判斷(圖1a),中二疊世時期黔桂盆地和湘桂盆地可能是華南大陸南部的邊緣海盆,而其硅質(zhì)巖投影在“大洋中脊”附近或“遠洋盆地”環(huán)境,實際上暗