元素地球化学特征在识别碳酸盐岩层序界面中的应用——以冀北坳陷中元古界高于庄组为例

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1、第37卷第2期2010年4月中国地质GEoLoGYINCkIINAV01．37，No．2Apr．，2010元素地球化学特征在识别碳酸盐岩层序界面中的应用——以冀北坳陷中元古界高于庄组为例罗顺社，，2汪凯明l’2(1．长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北荆州434023；2．长江大学地球科学学院，湖北荆州434023)提要：元素是组成岩石矿物的基本单元，它们对环境的变化极为敏感。地层中元素的分配及比值变化、组合都在一定程度上纪录着古沉积环境的演化历程。这些对恢复古沉积环境，研究海相碳酸盐古盐度、海平面相对变化具有重要的指示意义。利用元素地球化

2、学特征对冀北坳陷中元古界高于庄组层序地层单元进行研究．发现在古气候的影响下．古盐度、相对海平面变化与碳酸盐中的元素含量及有关元素比值呈现明显的旋回变化特征。其中Sr／Ba比值法与硼法判别精度相对较高，可以作为识别和划分碳酸盐岩层序界面的有效标志。关键词：元素地球化学；古盐度；碳酸盐岩；层序界面；高于庄组；中元古界；冀北坳陷中图分类号：P595，P539．2文献标志码：A文章编号：1000—3657(2010)02—0430—08元素地球化学方法已经在研究地质过程、构造背景以及岩石物源等方面得到应用．最初成功地被应用于火山岩研究。后来．应用元素地球化学判

3、别沉积环境扩展到了沉积岩【1】。元素在地层中的结合、迁移、富集和分散规律．一方面取决于元素自身的物理化学性质，另一方面又受到古气候、古环境等外部条件的影响。通过对现代海洋水体研究证明121．海洋直接与大气相通，陆地相连，表面开阔，所以海相碳酸盐岩自然会详细而准确地纪录大量过去古温度、古降水、古盐度以及古生产力等多方面环境要素的变化历史。古环境研究中一直把碳酸盐矿物作为提取古环境信息的主要研究载体．而元素又是组成矿物的基本单元．碳酸盐岩中元素地球化学特征与海平面变化有一定的响应关系．因此可以利用碳酸盐岩中元素地球化学的变化规律来识别和划分层序地层界面。本

4、文是在燕山冀北坳陷中元古界高于庄组地层野外露头沉积特征和层序地层学详细研究的基础上．对碳酸盐岩样品进行了系统的采集和元素地球化学分析．试图寻找元素的地球化学特征与沉积层序界面的关系。1地质背景冀北坳陷位于渤海湾盆地北部．在内蒙古地轴以南、山海关隆起以西、密怀隆起以东，面积约7000km2(图1)，是中国目前勘探的最古老含油气构造单元[31。中新元古代一古生代。冀北坳陷为华北台内沉降盆地的一部分．构造活动基本上以简单的升降为主[41．沉积了一套巨厚而横向上稳定的以碳酸盐岩为主夹碎屑岩地层．总厚度约8000m．自下而上分别为中元古界的长城系、蓟县系和新元古

5、界的青白121系。高于庄组属中元古界长城系上部地层，根据岩收稿日期：2009—06—30；改回日期：2009—11—18基金项目：中国石油化工股份有限公司海相油气勘探前瞻性项目(GOB00—06一ZS一350)资助。作者简介：罗顺社，男，1961年生，博士，教授，硕士生导师，主要从事沉积学教学及科研工作；E—mail：kaimin9214(孕126．com。第37卷第2期罗顺社等：元素地球化学特征在识别碳酸盐岩层序界面中的应用431图1燕山地区构造划分和研究区位置图(据文献f3l，有修改)F噜．1TectonicunitsofYanshanregion

6、andlocationofthestudyal'ea(modifiedfromreference【3】)性特征自下而上可细分为4个亚组10个段(表1)。高于庄期为长城纪最大海侵期．是大红峪期海侵的继续和发展．此期间燕山裂谷盆地的海域面积大大扩展。主要为一套滨海潮坪相含砂含藻灰质白云岩及浅海较深水台盆相页岩、泥质白云岩、白云质灰岩、瘤状灰岩沉积．颜色以灰一深灰色为主。富含有机质．有机碳含量甚高．总体上可以作为较好的生油层。具有较大的勘探潜力鲫。表1冀北坳陷高于庄组地层划分简表Table1StratigraphicdivisionofGaoyuzhuang

7、FormationinnorthernHebeidepression地层界系组亚组段2样品碳酸盐岩的元素地球化学特征在研究古海平面变化、古沉积环境以及地层的划分和对比等方面取得了丰富的成果酮．然而在漫长的地质历史演变中．地质作用和成岩作用等多方面的因素不可避免的在一定程度上破坏原始沉积物的元素组成．因此对碳酸盐岩样元素组成的原始性研究显得至关重要。本次用于分析的碳酸盐岩样品均采自河北省宽城崖门子尖山子实测剖面．该剖面中元古界高于庄组地层出露良好。分布广泛。是一套未经变质的沉积岩系。采样密度约为10m间距．所取样品新鲜。均未经蚀变、矿化或次生风化作用。符

8、合地质实验要求。实测厚度7m3元素地球化学¨。：EknUI_；^7●』—Jl：1蓟县系杨庄组第