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砂岩地球化学特征及构造背景

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:青海南部地区二叠系中碎屑岩层多,多以岩屑砂岩为主,另有少量石英砂岩。综上所述,阿日永剖面的砂岩所反映的源区构造背景为大洋岛弧;扎日根剖面砂岩反映的源区构造背景为大陆岛弧及活动大陆边缘;左支剖面泥砂岩所反映的源区构造背景以活动大陆边缘为主,还含有大陆岛弧和被动大陆边缘,总体显示研究区在早二叠世为拉张背景下的裂陷盆地,各个剖面的表现不一致在于其所处的火山-沉积格架下的不同部位。

青海南部地区二叠系中碎屑岩层多,多以岩屑砂岩为主,另有少量石英砂岩。碎屑岩的地球化学特征可用来判断物源和大地构造背景,尽管成岩作用可能会改变碎屑岩的原始地球化学特征,但这种变化本身与构造环境密切相关,赵小明等(2008)利用Bhatia(1983)函数判别图解和氧化物含量判别图解研究后认为,早中二叠世火山岛相的碳酸盐岩、碎屑岩夹火山岩建造,盆地物源区构造背景以活动陆缘为主,另有少量大陆岛弧和被动陆缘,显示出早中二叠世时为拉张背景下的陆壳裂谷盆地物源的多样化,即昌都地块自石炭纪至二叠纪逐渐由稳定型向活动型演化。据《1∶25万曲柔尕卡幅区调报告》,乐平统乌丽群砂岩微量元素分析结果表明其物源区构造背景为岛弧型,这意味着自乐平世昌都地块转入一种挤压机制。

本次研究采集了杂多地区阿日永剖面和唐古拉山镇沱沱河扎日根剖面诺日巴尕日保组的砂岩样品,并补充采集了杂多地区左支剖面的细碎屑岩(泥岩和粉砂质泥岩)样品,进行了主量元素测试,结果见表5-3。综合部分以前的数据(赵小明等,2008),对研究区早二叠世的构造背景作了初步探讨。

表5-3 研究区早二叠世泥砂岩主量元素含量表(单位:%)

1.利用Bhatia(1983)函数判别图解

图5-7 泥砂岩构造背景函数判别图解(据Bhatia,1983)
A.大洋岛弧;B.大陆岛弧;C.活动大陆边缘;D.被动大陆边缘(图例下同)

Bhatia(1983)根据不同元素在其风化、搬运、沉积过程中所具有的不同特点,确定其相应氧化物在对构造环境反映中的地位,并由此给出它们的影响系数。通过函数关系来表达所有主量元素与构造背景间的联系。用2个判别函数F1、F2来作为砂岩构造背景判别图的二端元,并根据世界上已知构造背景下的砂岩成分资料所计算出的F1、F2值,在该图解中总结并划分出了4种不同的构造背景区(图5-7)。

将研究区的样品结果投入到图5-7中,可以看出,阿日永剖面的3个样品落入大洋岛弧判别区;扎日根剖面的4个样品均落入大陆岛弧判别区;左支剖面的6个砂岩样品均落入活动大陆边缘及附近,泥岩及粉砂质泥岩样品均落入活动大陆边缘。

2.利用Bhatia(1983)氧化物含量判别图解

沉积物中Fe、Ti元素不易流失,且在海水中驻留时间较短,可以较好地反映其母源性质,Mg虽不如Fe和Ti,但也基本可以代表母源的原始含量,故砂岩中这几种元素氧化物的含量可作为反映母源区性质及其构造背景的良好参数。利用氧化物含量及其相对比值如(Fe2O3+MgO),TiO2,Al2O3/SiO2,K2O/Na2O及Al2O3/(CaO+Na2O)等参数,将其配对组成二端元图,即得到判别图(图5-8)。

将研究区内的样品结果投入到上述图解中:在TiO2-(Fe2O3+MgO)图解中,阿日永剖面的3个样品落入大洋岛弧判别区附近;扎日根剖面的4个样品落入活动大陆边缘判别区及附近;左支剖面的6个砂岩样品落入活动大陆边缘及大陆岛弧判别区,而泥岩及粉砂质泥岩均落入大陆岛弧判别区附近。

在(Al2O3/SiO2)-(Fe2O3+MgO)图解中,阿日永剖面的3个样品落入大洋岛弧判别区附近;扎日根剖面的4个样品均落入活动大陆边缘判别区;左支剖面的砂岩样品均落入活动大陆边缘及附近,而泥岩及粉砂质泥岩均落入大陆岛弧判别区及附近。

在(K2O/Na2O)-(Fe2O3+MgO)图解中,阿日永剖面的3个样品落入大洋岛弧判别区附近;扎日根剖面的4个样品落入活动大陆边缘判别区及附近;左支剖面砂岩样品均落入活动大陆边缘、大陆岛弧及附近,而泥岩及粉砂质泥岩由于K2O/Na2O值比较大,均落入各判别区外。

在Al2O3/(CaO+Na2O)-(Fe2O3+MgO)图解中,阿日永剖面的3个样品落入大洋岛弧判别区附近;扎日根剖面的4个样品落入活动大陆边缘判别区及附近;左支剖面砂岩样品均落入活动大陆边缘、大陆岛弧及附近,而泥岩及粉砂质泥岩由于Al2O3/(CaO+Na2O)值较大,均落入大陆岛弧和活动大陆边缘判别区上部。

由于泥岩及粉砂质泥岩相对砂岩距离源区稍远,用其中不易活动元素的氧化物来判别,效果较好,如图5-8a、图5-8b;而在用活动元素比值时,往往效果不太理想,如图5-8c、图5-8d。

3.利用Roser和Korsch(1988)氧化物含量判别图解

图5-8 泥砂岩氧化物构造背景判别图解(据Bhatia,1983)

Roser和Korsch(1988)探讨了沉积物颗粒大小对其化学成分的影响,认为不同粒度的沉积物化学成分的变化在其构造环境判别图上可显示一定的变化趋势,由此可以得到有用的信息。因此,他们认为细碎屑岩可通过判别函数进行计算、投点,反映其构造环境。此后,他们在对新西兰来源于不同物源区的砂岩和泥岩主量元素成分研究的基础上,结合世界上其他地区已知构造背景下砂岩和泥岩的化学成分分析资料,利用某些氧化物的比值作为参数,通过图解法判别出它们的不同物源区和构造环境。

将研究区砂泥岩主量元素比值投入上述判别图(图5-9),可以看出,在K2O/Na2O-SiO2图解中,阿日永剖面的3个样品落入大洋岛弧判别区及附近;扎日根剖面的4个样品均落入活动大陆边缘判别区;左支剖面砂岩样品较分散,落入活动大陆边缘和被动大陆边缘,而泥岩及粉砂质泥岩均落入被动大陆边缘判别区。在SiO2/Al2O3-K2O/Na2O图解中,阿日永剖面的3个样品落入演化的岛弧背景判别区;扎日根剖面的4个样品均落入活动大陆边缘判别区;左支剖面砂及泥岩、粉砂质泥岩均落入被动大陆边缘判别区。这与前述利用Bhatia各种判别图解得出的结果是基本一致的。

综上所述,阿日永剖面的砂岩所反映的源区构造背景为大洋岛弧;扎日根剖面砂岩反映的源区构造背景为大陆岛弧及活动大陆边缘;左支剖面泥砂岩所反映的源区构造背景以活动大陆边缘为主,还含有大陆岛弧和被动大陆边缘,总体显示研究区在早二叠世为拉张背景下的裂陷盆地,各个剖面的表现不一致在于其所处的火山-沉积格架下的不同部位。

图5-9 泥砂岩的化学成分与板块构造环境关系图解
(据Roser et al,1988)
ARC.大洋岛弧;ACM.主动陆缘;PM.被动陆缘;A1.岛弧背景;A2.演化的岛弧背景

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