鄂西地区硅质岩沉积地球化学及沉积环境
浅谈鄂西地区早寒武世和早志留世沉积环境对页岩气储层发育的控制作用
浅谈鄂西地区早寒武世和早志留世沉积环境对页岩气储层发育
的控制作用
胡浩然;周元明
【期刊名称】《水电与新能源》
【年(卷),期】2014(000)009
【摘要】介绍了湖北省页岩气资源情况及鄂西地区页岩地层情况，通过分析沉积环境对页岩气储层的岩相特征和空间展布的控制作用，以及沉积环境对页岩沉积生物特征及有机质丰度和类型的影响，认为鄂西地区早寒武世和早志留世时期的沉积环境对页岩气藏形成有利。
【总页数】5页(P68-71,78)
【作者】胡浩然;周元明
【作者单位】湖北能源集团股份有限公司，湖北武汉 430072;湖北能源集团股份有限公司，湖北武汉 430072
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.2+1
【相关文献】
1.鄂西宜昌地区晚奥陶世—早志留世页岩气藏的主控地质因素与富集模式 [J], 陈孝红;张保民;陈林;张国涛;李培军;张淼
2.川南地区晚奥陶-早志留世沉积环境与古气候的地球化学特征 [J], 何龙; 王云鹏; 陈多福
3.湘鄂西地区晚埃迪卡拉世-早寒武世硅质岩成因及其页岩气地质意义 [J], 危凯;陈孝红;王传尚;刘安;曾雄伟;李志宏
4.鄂西早志留世三叶虫Aulacopleura(Aulacopleura)wulongensis Wang(1989)的个体发育及Aulacopleurinae亚科的系统演化 [J], 袁文伟;李罗照;周志毅;张存善
5.重庆城口地区早前寒武系黑色岩系研究:(2)早寒武世硅质岩的沉积环境研究 [J], 李晓彪;罗远良;罗泰义;周明忠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
鄂西地区硒矿成矿地质条件和成矿规律研究新进展
鄂西地区硒矿成矿地质条件和成矿规律研究新进展石先滨;翁茂芝;罗红;段先锋【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2017(031)0z1【总页数】1页(P后插1)【作者】石先滨;翁茂芝;罗红;段先锋【作者单位】【正文语种】中文湖北1∶5万三岔幅、红土溪幅、官店口幅、万寨幅、椿木营幅、下坪幅区调地质调查项目,由中国地质调查局武汉地质调查中心组织实施,隶属于“湘西—鄂西成矿带神农架—花垣地区地质矿产调查”区,项目由湖北省地质调查院承担,工作时间为2013—2016年。
该项目对二叠系硒矿的调查研究取得较多新进展。
调查区二叠纪地层分布广泛,自下而上划分为中二叠统梁山组、栖霞组、茅口组、孤峰组和上二叠统龙潭组、下窑组、大隆组,其中产煤矿、黄铁矿和硒矿。
境内硒矿蕴藏量居世界第一,是世界天然生物硒资源最富集的地区,被誉为“世界第一天然富硒生物圈”,是迄今为止“全球唯一探明独立硒矿床——渔塘坝硒矿床”所在地。
前人在该区主要围绕渔塘坝矿床进行了地质特征、地球化学特征以及硒的赋存状态等方面的研究,但未从区域上系统开展硒矿成矿地质条件和成矿规律的研究工作。
针对该区硒矿相关地质矿产学问题,项目组通过详细调查研究,提出以下几点新认识。
(1) 查明了硒矿赋存层位、岩性组合及其岩相古地理环境。
研究认为,鄂西地区硒元素与中二叠统地层密切相关,在中二叠世晚期达到峰值,主要富硒层位为孤峰组,赋矿岩石为含碳硅质岩或碳硅质页岩；硒高异常与有机碳Ni/Co比值具正相关关系,表明硒元素含量的增高受沉积期还原环境影响,因为含碳硅质岩与碳硅质页岩属缺氧还原环境条件下沉积形成,同时,更容易使海水中的硒元素进一步富集。
(2) 建立了硒矿的层序界面找矿标志。
将孤峰组划分为两个三级层序,在两个层序界面附近,硒元素具明显高异常特点,可以确定,层序界面是硒元素的良好沉积场所,使硒元素在界面附近的岩层中逐步富集。
该界面具典型的“硅/钙面”特点,野外露头较易识别,具较好的区域延展性。
鄂西建始-长阳地区上二叠统大隆组储层特征及沉积环境
鄂西建始-长阳地区上二叠统大隆组储层特征及沉积环境周向辉;许露露;温雅茹;刘早学;陈程;罗凡【摘要】前人对鄂西地区大隆组页岩气资源潜力调查评价较少.本文通过研究区地层剖面测量及钻探等方法,对大隆组储层特征及沉积环境进行了分析.结果表明,大隆组纵向上可分为三段,横向上有由西向东厚度减薄的趋势.大隆组有机质类型主要为腐泥型,热演化处于过成熟阶段,TOC值含量较高且非均质性分布特征明显.大隆组矿物成分以长英质矿物为主,属于低孔-特低孔特低渗储层.微量元素分析显示大隆组下段处于厌氧环境,上段处于富氧环境.TOC变化曲线与V/(V+Ni)和Ni/Co所指示的氧化还原条件具明显相关性,厌氧环境TOC含量高.综合研究表明,西部建始一带为页岩气成藏有利区,大隆组下段为有利的勘探层位.【期刊名称】《华南地质与矿产》【年(卷),期】2019(035)002【总页数】10页(P244-253)【关键词】鄂西;大隆组;页岩气;储层特征;沉积环境;微量元素;地化指标【作者】周向辉;许露露;温雅茹;刘早学;陈程;罗凡【作者单位】湖北省地质调查院,武汉430034;湖北省地质调查院,武汉430034;湖北省地质调查院,武汉430034;湖北省地质调查院,武汉430034;湖北省地质调查院,武汉430034;湖北省地质调查院,武汉430034【正文语种】中文【中图分类】P534.46;TE122中国在上扬子地区的四川盆地及周缘地区已经获得页岩气勘探突破[1-4]，特别是四川盆地涪陵气田的发现，极大的推动了页岩气勘探的发展[5-6]。
鄂西地区与四川盆地毗邻，含碳黑色岩系发育，页岩气勘探开发潜力较大。
鄂西地区由老到新共发育五套黑色岩系，分别是下震旦统陡山沱组、下寒武统牛蹄塘组、上奥陶-下志留统龙马溪组、二叠系大隆组及下侏罗统桐竹园组[7]。
目前鄂西地区钻井目的层主要以牛蹄塘组、龙马溪组为主 [8-13]，如秭地1井、秭地2井、宜参1井、秭地3井。
鄂西建始地区大隆组页岩有机地球化学特征
岩性油气藏 LITHOLOGIC RESERVOIRS
Vol. 31 No. 2 Apr. 2019
文章编号：1673-8926（2019）02-0096-09
DOI：10.12108/yxyqc.20190211
引用：仇秀梅，刘亚东，董学林 . 鄂西建始地区大隆组页岩有机地球化学特征 . 岩性油气藏，2019，31（2）：96-104. Cite：QIU X M，LIU Y D，DONG X L. Organic geochemical characteristics of shale from Dalong Formation in Jianshi area，western
QIU Xiumei1，LIU Yadong2，DONG Xuelin1
（1. Hubei Geological Research Laboratory，Wuhan 430034，China；2. Hubei Urban Construction Vocational and Technological College，Wuhan 430205，China）
13.60%，具有良好的形成页岩气的物质基础。有机质类型以 Ⅱ 型干酪根为主，处于过成熟晚期阶段。
现场解析法测得富有机质页岩含气质量体积为 0.741～3.703 m3/t，平均为 2.714 m3/t。页岩吸附气含量
与有机碳含量、孔隙度均呈正相关关系，与石英含量和有机成熟度均呈弱的正相关性。建始地区大隆
组页岩具有较好的页岩气生烃和储集条件，具备一定的开采价值。
关键词：页岩；储层特性；有机地球化学；含气性；大隆组
中图分类号：TE132
文献标志码：A
Organic geochemical characteristics of shale from Dalong Formation in Jianshi area，western Hubei
鄂西神农架群石槽河组火山岩地球化学特征及地质意义
鄂西神农架群石槽河组火山岩地球化学特征及地质意义刘力;潘龙克;杜翌超;龚志愚;罗凡【摘要】在神农架群石槽河组中,发育有一套变玄武岩夹凝灰岩的火山岩组合,夹于上下两套碳酸盐岩之间.石槽河组火山岩SiO2在45.25％～53.70％之间,其中变玄武岩属于碱性系列,凝灰岩属于拉斑玄武系列.地球化学特征显示石槽河组火山岩具有板内碱性玄武岩特征,岩浆来源于软流圈,为格林威尔造山运动中俯冲碰撞后缘在大陆基础上拉张形成裂谷盆地的产物.【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2015(029)004【总页数】7页(P370-376)【关键词】神农架群;火山岩;构造环境【作者】刘力;潘龙克;杜翌超;龚志愚;罗凡【作者单位】湖北省地质调查院,湖北武汉430034;湖北省地质调查院,湖北武汉430034;湖北省地质调查院,湖北武汉430034;湖北省地质调查院,湖北武汉430034;湖北省地质调查院,湖北武汉430034【正文语种】中文【中图分类】P588.14;P59“神农架群”由江涛、华媚春创名(1962年)[1],主要出露于扬子陆块北缘的神农架地区,其长期以来被视为扬子克拉通中元古代地层的典型代表。
神农架群主要为一套碳酸盐岩夹碎屑岩的沉积地层,目前在神农架群地区尚未发现结晶基底岩系的出露,其上被南华系地层覆盖,且变质程度较弱[2]。
本次区调工作范围包括了神农架隆起南缘的部分区域,主要出露神农架群石槽河组(未见底)。
调查发现神农架群石槽河组发育厚约300 m火山岩。
本文根据火山岩的岩石学、地球化学特征,判断其成因类型和构造环境,并结合调查区区域地质特征,为研究神农架群提供新的依据。
研究区位于神农架隆起南缘(图1),基于刘成新等(2004)1∶25万神农架幅区域地质调查报告对神农架群的分类方案,区内出露的神农架群地层自下而上可分为石槽河组(未见底)、大窝坑组和矿石山组。
火山碎屑岩及熔岩发育在石槽河组二段中,主要有以下几种岩石类别:紫红色玄武质含火山角砾岩屑凝灰岩(PM202/53-b1、58-b1)、灰绿色变质玄武岩(PM202/63-b1、75-b1、95-b1)和基性火山凝灰岩(PM202/62-b1、100-b1)。
鄂西地区寒武系底部层状硅质岩成因及其地质意义
[收稿日期]20200523[基金项目]国家科技重大专项 中扬子地区海相层系油气成藏条件及勘探评价 (2017Z X 05005-003-008);国家自然科学基金项目中扬子台地早奥陶世微生物岩及其控制因素研究 (41572322)㊂ [第一作者]盛贤才(1965),男,硕士,高级工程师,现主要从事油气勘探评价方面的研究工作,315609025@q q.c o m ㊂ [通信作者]肖传桃(1965),博士,教授,博士生导师,现主要从事沉积学与地层学方面的教学与研究工作,c t x i a o @y a n gt z e u .e d u .c n ㊂[引著格式]盛贤才,肖传桃,梁西文,等.鄂西地区寒武系底部层状硅质岩成因及其地质意义[J ].长江大学学报(自然科学版),2020,17(4):1-8.鄂西地区寒武系底部层状硅质岩成因及其地质意义盛贤才(中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北武汉430223) 肖传桃(长江大学地球科学学院,湖北武汉430100) 梁西文,刘漪,甘玉青(中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北武汉430223)[摘要]为探讨鄂西地区震旦纪寒武纪之交的沉积转换机制,对鄂西长阳黄家坪㊁鹤峰白果坪岩家河组底部层状硅质岩通过主微量(含稀土)元素测试开展成因分析㊂按元素地球化学特征将硅质岩分为2类:Ⅰ类硅质岩具有相对较高S i O 2质量分数(平均96.75%),较低的A l 2O 3质量分数(平均0.13%)与T i O 2质量分数(小于0.01%),A l /(A l +F e +M n )在0.36~0.88之间,氧化物双变量图解落入生物成因硅质岩区;富集亲下地壳和地幔元素N i ㊁C o ㊁A g ㊁V 和热水沉积敏感元素S b ㊁A s ㊁B a ㊁U 等;稀土总质量分数较低,重稀土富集,具有C e 轻度负异常(平均0.74)和E u 正异常(平均1.56),经北美页岩标准化后稀土元素配分曲线表现为左倾,应为受热水作用影响的生物成因硅质岩;Ⅱ类硅质岩具有相对较低的S i O 2质量分数(平均85.77%),较高的A l 2O 3质量分数(平均4.06%)与T i O 2质量分数(平均0.20%),A l /(A l +F e +M n )在0.63~0.95之间,氧化物双变量图解更接近火山成因硅质岩区;富集亲下地壳和地幔元素C r ㊁N i ㊁C o ㊁A g ㊁V 和热水沉积敏感元素S b ㊁A s ㊁B a ㊁U 等;稀土元素质量分数相对较高,具有C e 轻度负异常(平均0.76)和E u 轻度负异常(平均0.85),经北美页岩标准化后稀土元素配分曲线变化平缓,应为受火山作用影响的硅质岩㊂结合前人报道鄂西地区寒武纪初岩家河组㊁牛蹄塘组下部火山作用㊁热水沉积的相关记录,认为层状硅质岩的形成主体应为早寒武世初期兴凯运动在鄂西地区的构造响应,兴凯运动对鄂西地区沉积转换㊁烃源岩形成有重要的控制作用㊂[关键词]元素地球化学特征;硅质岩成因;岩家河组;寒武系;鄂西地区[中图分类号]618.13[文献标志码]A [文章编号]16731409(2020)04000108中国南方在震旦纪(埃迪卡拉纪)与寒武纪之交,沉积环境发生重大变化,由晚震旦世灯影期的碳酸盐岩台地沉积为主,演变为早寒武世牛蹄塘期(筇竹寺期)的富含有机质的黑色炭质页岩沉积[1~3]㊂李伟等[4]等将 兴凯运动 时限局限于早寒武世,认为可分为Ⅰ㊁Ⅱ两幕,分别发生在早寒武世麦地坪组和筇竹寺组(牛蹄塘组)沉积初期㊂兴凯运动Ⅰ幕主要形成四川盆地高石梯磨溪与威远资阳之间的拉张槽或裂陷槽[4,5],充填了麦地坪组含硅含磷质碳酸盐质㊁泥质沉积;同位素年代学研究证明滇东㊁贵州一带同时有火山活动发生[6,7],应是兴凯运动Ⅰ幕的构造响应㊂筇竹寺组(牛蹄塘组)沉积初期兴凯运动Ⅱ幕以拉张裂陷为主要特征,导致区域性裂陷沉降及海水侵入,在广大的扬子地区形成了陆棚相黑色泥质页岩为主的优质烃源岩沉积[8],贵州㊁湘西等地在晚震旦世灯影期碳酸盐台地之上发育热液成因的硅质岩[9~12],遵义牛蹄塘组底部还发现喷发年龄为(518ʃ5)M a (加权平均方差=0.37)的凝灰岩[13],证明这些地区兴凯地裂运动Ⅱ幕相对强烈㊂鄂西神农架㊁宜昌㊁长阳㊁鹤峰等地均在震旦纪灯影期碳酸盐台地之上发育下寒武统岩家河组层状硅质岩和牛蹄塘组烃源岩,对于震旦纪寒武纪之交碳㊃1㊃长江大学学报(自然科学版) 2020年第17卷第4期J o u r n a l o fY a n g t z eU n i v e r s i t y (Na t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ) 2020,V o l .17N o .4㊃2㊃长江大学学报(自然科学版)2020年7月酸盐台地向烃源岩沉积转换之间岩家河组底部硅质岩成因研究很少㊂因此,笔者基于早寒武世底部硅质岩样品的主微量(含稀土)元素测试,分析了硅质岩样品的元素地球化学特征,探讨寒武系底部岩家河组层状硅质岩成因及其地质意义㊂1地质背景扬子板块的基底是中深变质的太古宇和古元古界以及浅变质的中上元古界㊂自晋宁武陵期基底形成后进入盖层发展阶段,南华纪至震旦纪,鄂西地区从早期的陆源碎屑为主转变为碳酸盐台地,其中灯影期在恩施咸丰一带,大体呈南北向狭长地带为厚度不大的相对深水的碳酸盐质陆棚沉积,成为分隔中扬子和上扬子2个碳酸盐台地的主要地理单元㊂寒武系初期鄂西地区开始接受含硅质㊁磷质泥质岩及碳酸盐岩沉积,以岩家河组为代表,层位与滇东的朱家箐组层位相当[14,15],常见小壳化石,不整合覆于震旦系灯影组白云岩之上㊂黄陵背斜南翼宜昌㊁长阳以及利川恩施一带露头㊁钻井中岩家河组厚度12.5m(利1井)至75.0m(宜地2井)不等,由西向东厚度增加趋势明显,可分为明显两段,下段白云岩㊁灰岩与泥岩㊁硅质岩不等厚互层,自然伽马表现为高值,上段为灰岩或白云岩为主,自然伽马表现为低值(见图1)㊂黄陵隆起东翼向北至神农架一带则为一套白云岩地层,厚度不大,一般0.7~ 8.8m不等㊂湘鄂西东山峰背斜一带岩家河组同期地层通常为厚度不大硅质岩㊁炭质泥岩等,亦含小壳化石,与上覆牛蹄塘组不易分开㊂黄陵隆起及周缘一带牛蹄塘组假整合伏于岩家河组之上,岩性稳定,一般下部以炭质页岩为主,区域厚21.0~128.0m,上部以深灰色灰岩为主夹黑色页岩或炭质灰岩,区域厚度18.0~835.0m ㊂图1鄂西东区焦石1井-宜地2井寒武系岩家河组地层连井对比剖面图该研究采样地点包括长阳黄家坪及鹤峰白果坪(见图2),采样层位及岩性是岩家河组或同期地层底部或近底部的薄层状硅质岩,灰黑色,单层厚数厘米至十几厘米不等,露头新鲜,共采集硅质岩样品6件㊂此外,为了对比研究,在长阳黄家坪还采集了岩家河组非硅质岩样品(以含硅泥质灰岩为主)6件㊂图2 鄂西及周缘地区地质略图及采样位置2 硅质岩地球化学特征及成因湖北长阳黄家坪岩家河组3件薄层硅质岩样品,自下而上编号为H J P -16㊁H J P -14㊁H J P -13,湖北鹤峰白果坪同期3件硅质岩样品,自下而上编号为B G P -1㊁B G P -2㊁B G P -3㊂所有6件样品由构造与油气资源教育部重点实验室(中国地质大学(武汉))进行主微量(含稀土)元素测试,其中全岩主量元素质量分数分析利用日本理学P r i m u s ⅡX 射线荧光光谱仪(X R F )分析完成;全岩微量稀土元素质量分数分析利用A g i l e n t 7700e I C P -M S 开展测试㊂2.1 主量元素特征及成因所采集的鄂西地区寒武系底部6件薄层状硅质岩样品根据常量元素的分析结果可分为Ⅰ㊁Ⅱ类(见表1)㊂Ⅰ类硅质岩以样品B G P -2㊁B G P -3㊁H J P -13为代表,其化学成分以S i O 2为主,质量分数在96.37%~96.89%之间,平均96.75%;A l 2O 3质量分数极低,平均0.13%;T i O 2质量分数均小于0.01%㊂低的A l 2O 3㊁T i O 2质量分数表明受陆源物质影响较小㊂与典型热水成因[16]㊁生物化学成因及火山成因[17]的硅质岩相比,最接近热水成因和生物化学成因硅质岩的地球化学特征㊂Ⅱ类硅质岩以B G P -1㊁H J P -16㊁H J P -14为代表,与Ⅰ类硅质岩相比,具有质量分数变化较大的S i O 2,在76.68%~91.21%之间,平均值85.77%,而A l 2O 3㊁T i O 2质量分数相对较高,平均分别为4.06%㊁0.20%,表明在一定程度上硅质组分受到陆源物质的影响㊂与典型热水成因㊁生物化学成因以及火山成因的硅质岩相比,最接近火山成因硅质岩的地球化学特征㊂Y a m a m o t o [16]指出热水活动能导致F e ㊁M n 元素富集,B o s t r o m 等[18,19]提出海相沉积物中A l /(A l +F e +M n )是衡量沉积物中热水沉积质量分数的标志,该比值随着热水沉积质量分数的增加而减小㊂A d a c h i 等[20]和Y a m a m o t o [16]通过研究指出,硅质岩A l /(A l +F e +M n )由纯热水的0.01到纯远海生物沉积的0.60㊂鄂西地区寒武系底部的Ⅰ类硅质岩的A l /(A l +F e +M n )在0.36~0.88之间,指示Ⅰ㊃3㊃第17卷第4期盛贤才等:鄂西地区寒武系底部层状硅质岩成因及其地质意义类硅质岩的形成过程中有热水活动的参与;Ⅱ类硅质岩的A l/(A l+F e+M n)在0.63~0.95之间,表明其为非热水硅质岩㊂表1鄂西地区黄家坪㊁白果坪寒武系底部薄层状硅质岩主量元素质量分数及相关参数样品编号类型主量元素质量分数/%S i O2A l2O3F e2O3C a O M g O K2O N a2O T i O2P2O5M n O烧失量/%A l/(A l+F e+M n)B G P-2Ⅰ类96.370.070.110.130.080.01<0.01<0.010.08<0.012.430.36B G P-396.980.050.070.360.060.01<0.01<0.01<0.01<0.011.850.44H J P-1396.890.270.100.150.050.090.06<0.010.01<0.011.520.84B G P-1Ⅱ类76.685.022.120.110.981.370.430.240.09<0.0112.010.63H J P-1489.414.201.160.100.422.120.050.250.05<0.011.490.92H J P-1691.212.961.320.070.331.260.060.120.06<0.011.780.95前人对前苏联麦维姆河生物成因硅质岩与别洛耶湖凝灰质硅质岩研究后,总结了对硅质岩成因有很好指示作用的S i O2-(K2O+N a2O)㊁S i O2-A l2O3㊁(K2O+N a2O)-A l2O3双变量图解,在双变量图解上(见图3),生物成因与火山成因硅质岩可明显的分为2个区[21]㊂在S i O2-(K2O+N a2O)图解上,Ⅰ类硅质岩样品均落入生物成因硅质岩区,而Ⅱ类硅质岩样品的位置较为分散,但更靠近火山成因硅质岩区一侧;在S i O2-A l2O3图解上,Ⅰ类硅质岩样品亦落入生物成因硅质岩区,而Ⅱ类硅质岩样品的位置也同样较为分散,但更靠近火山成因硅质岩区一侧;在(K2O+N a2O)-A l2O3双变量图解上,Ⅰ类硅质岩样品落入生物成因硅质岩区,Ⅱ类硅质岩样品落入火山成因硅质岩区㊂注:①表示生物成因硅质岩区,②表示火山成因硅质岩区;Ә表示Ⅰ类硅质岩,һ表示Ⅱ类硅质岩㊂图3鄂西黄家坪㊁白果坪硅质岩氧化物双变量图解2.2微量元素特征及成因鄂西黄家坪及白果坪岩家河组或同期地层硅质岩主要微量元素质量分数如表2所示,其中A g㊁V㊁㊃4㊃长江大学学报(自然科学版)2020年7月A s ㊁S b ㊁C r ㊁C o ㊁N i ㊁U ㊁B a 等元素高于沉积岩丰度[22],分别是沉积岩丰度的11.37㊁6.08㊁2.97㊁3.49㊁1.22㊁5.92㊁7.2㊁7.1㊁3.48倍㊂C u ㊁P b ㊁Z n ㊁T h ㊁P ㊁Y ㊁G a ㊁N b ㊁Z r ㊁S c 等亏损㊂黎彤[23]认为铁族元素中,C r ㊁N i 和C o 等3个微量元素从上地幔㊁洋壳㊁陆壳的丰度呈递减的规律,是亲下地壳㊁地幔元素㊂黄家坪和白果坪岩家河组硅质岩样品中N i 和C o 在2类硅质岩中均异常富集,且与S i O 2正相关,即Ⅰ类硅质岩具有更高N i 和C o 质量分数;C r 在Ⅰ类硅质岩中是亏损的,但其在Ⅱ类硅质岩中质量分数是沉积岩平均丰度的2.08倍,显然3个铁族元素在2类硅质岩质量分数差异明显㊂其它高于沉积岩平均值的元素中,A g㊁V 是下地壳元素[24],在Ⅱ类硅质岩中更富集,而S b ㊁A s ㊁B a 富集于典型热水成因硅质岩中[25],但也在Ⅱ类硅质岩中更富集,一个可能的原因是Ⅱ类硅质岩是热水改造火山岩形成硅质岩的结果,导致这类硅质岩富集热水敏感元素㊂U 在大多数沉积岩或其他地质体中的质量分数都高于T h ,但在热水沉积中相反,即热水沉积岩中U /T h 大于1,而水成沉积岩中U /T h 小于1[26]㊂岩家河组除了Ⅱ类硅质岩中一件样品外,其余样品U /T h 均大于1,其中Ⅰ类硅质岩U /T h 在11.21~328.18之间,显示出U 相对于T h 富集程度极高㊂总体上,黄家坪和白果坪岩家河组硅质岩微量元素特征表明,2类硅质岩的形成均受到下地壳甚至地幔物质的影响,富S i O 2㊁C r ㊁N i ㊁C o ㊁A g ㊁V 的热水是Ⅰ类硅质岩形成的重要因素,而Ⅱ类硅质岩结合主量元素特征则可能与火山作用有关㊂表2 鄂西黄家坪㊁白果坪剖面岩家河组硅质岩全岩微量元素质量分数(μg /g )及相关参数微量元素Ⅰ类硅质岩微量元素质量分数B G P -2B G P -3H J P -13Ⅱ类硅质岩微量元素质量分数H J P -14H J P -16B G P -1硅质岩微量元素质量分数平均值沉积岩丰度[23]硅质岩微量元素质量分数平均值与沉积岩丰度的比值C u12.805.702.306.6010.2034.8012.0728.000.43P b 4.601.401.004.603.0013.004.6011.000.42Z n 14.0026.007.005.006.0022.0013.3045.000.30A g 0.630.050.050.261.231.280.580.0511.60V101.0045.0020.00121.00135.001548.00328.3354.006.08A s22.405.004.9015.1011.0030.6014.835.002.97S b1.081.520.160.690.564.171.360.393.49C r15.0010.0033.00105.00157.0062.0063.6752.001.22C o 257.00267.00339.00106.50140.5062.40195.4033.005.92N i 210.00199.00250.00108.00135.00177.50179.9225.007.20U36.108.472.692.991.7933.1014.192.007.10T h 0.110.050.243.441.524.391.638.700.19P390.0010.0070.00210.0080.00450.00201.67690.000.29Y1.801.300.404.202.9023.605.7020.000.29B a 85.70447.0017.20247.00280.004350.00904.48260.003.48S r6.5047.707.2021.9024.3029.4022.83330.000.07G a0.740.450.756.575.008.053.5913.000.28N b0.200.600.905.603.204.702.539.900.26Z r1.101.002.5055.0029.0068.0026.10130.000.20S c0.100.100.203.202.305.301.8710.000.19U /T h328.18169.4011.210.871.187.548.710.232.3 稀土元素特征及成因鄂西黄家坪及白果坪岩家河组或同期地层硅质岩稀土元素(R E E )质量分数及相关参数如表3所示㊂Ⅰ类硅质岩稀土总量(ΣR E E )较低,3件硅质岩样品ΣR E E1.83~3.08μg /g ,平均2.37μg /g ㊂轻稀土(L R E E )总量(ΣL R E E )与重稀土(H R E E )总量(ΣH R E E )比值在2.14~4.23之间,平均3.00,轻重稀土质量分数比值较低,H R E E 有一定程度富集㊂δC e 在0.71~0.77之间,平均0.74,具轻度的C e 负异常㊂δE u 在1.15~1.80之间,平均1.56,具轻度的E u 正异常㊂经北美页岩标准化后稀土元素配分曲线表现为左倾(见图4)㊂Ⅱ类硅质岩稀土总量相对较高,3件硅质岩样品ΣR E E14.89~74.04μg /g ,平均40.42μg /g ㊂㊃5㊃第17卷第4期盛贤才等:鄂西地区寒武系底部层状硅质岩成因及其地质意义ΣL R E E /ΣH R E E 在5.32~9.88之间,平均7.48,轻重稀土含量比值相对较高,不富集H R E E ㊂δC e在0.75~0.77之间,平均0.76,略高于Ⅰ类硅质岩,具轻度的C e 负异常㊂δE u 在0.76~0.95之间,平均0.85,具轻度的E u 负异常㊂经北美页岩标准化后稀土元素配分曲线表现为近水平(图4)㊂表3 鄂西地区黄家坪㊁白果坪寒武系底部薄层状硅质岩全岩稀土元素质量分数(μg /g )及相关参数稀土元素Ⅰ类硅质岩稀土元素质量分数B G P -2B G P -3H J P -13Ⅱ类硅质岩稀土元素质量分数H J P -14H J P -16B G P -1硅质岩稀土元素质量分数平均值L a 0.50.40.48.73.715.64.88C e 0.80.60.612.85.625.57.65P r 0.120.070.081.470.673.530.99N d0.60.30.35.32.514.23.87S m 0.160.080.070.90.532.920.78E u0.050.050.030.180.080.570.16G d 0.220.160.080.760.42.980.77T b 0.040.030.020.120.080.490.13D y 0.240.180.110.720.493.040.80H o0.050.040.020.160.110.70.18E r0.140.120.060.490.312.060.53T m 0.020.020.010.080.050.30.08Y b0.120.130.040.550.321.870.51L u0.020.020.010.090.050.280.08ΣR E E3.082.21.8332.3214.8974.0421.39ΣL R E E2.231.51.4829.3513.0862.3218.33ΣH R E E0.850.70.352.971.8111.723.07ΣL R E E /ΣH R E E2.622.144.239.887.235.32δC e0.710.770.730.770.770.75δE u1.151.801.750.950.760.85注:δC e ,δE u 为经H a s k i ne t a l ,1968[27]标准化后计算所得,δC e=2ˑC e N /(L a N +P r N ),δE u 类同㊂图4 鄂西黄家坪㊁白果坪剖面硅质岩R E E 北美页岩标准化配分模式F l e e t [28]在系统地研究了世界上属于热水成因与非热水成因的水成金属成因中的稀土元素质量分数之后认为,热水沉积中R E E 总量低,H R E E 有富集趋势,C e 为负异常;非热水沉积物R E E 总量高,H R E E 不富集,C e 为正异常,而且这一特点在2类沉积之间有连续性变化,随着热水沉积比例的减少,C e 负异常逐渐减少㊂E u 异常也是判断硅质岩成因的重要指标,其中热液成因硅质岩的E u 为正异常,显著的E u 正异常仅出现在热液活动中心附近不超过10k m 远的范围内[29]㊂此外,借助北美页岩标准化的R E E 分布模式可以较好地区分热水沉积和非热水沉积,在北美页岩标准化的R E E 分布模式图上,热水沉积岩的稀土配分曲线均表现出不同程度的向左倾斜,倾斜程度越高,热水沉积岩中热水沉积物的比例也就越大[28]㊂鄂西黄家坪㊁白果坪Ⅰ类硅质岩R E E 总量低,相对富集H R E E ,C e 为轻度负异常,㊃6㊃长江大学学报(自然科学版)2020年7月E u 为一定程度的正异常㊁左倾斜的稀土配分模式,表明其是受热水沉积影响沉积产物,但不是纯的热水成因的硅质岩;Ⅱ类硅质岩R E E 总量相对较高,但不富集H R E E ,E u 表现为很轻微的负异常㊁近水平的稀土配分模式,表明其为非热水沉积产物㊂图5 黄家坪㊁白果坪硅质岩㊁泥质灰岩中S i O 2质量分数与C O ㊁N i 总质量分数的相关性3 地质意义黄家坪㊁白果坪剖面Ⅰ㊁Ⅱ类硅质岩地球化学特征分析表明,其分别受热水作用及受火山作用的影响,但均不是典型的热水成因硅质岩和火山成因的硅质岩,应该是复合成因的硅质岩㊂通过分析黄家坪㊁白果坪岩家河组硅质岩㊁含硅泥质灰岩等中的C o ㊁N i 总质量分数(亲下地壳㊁地幔元素)与S i O 2质量分数的关系,结果表明二者呈现良好线性相关性(见图5),揭示了2个剖面硅质岩㊁含硅泥质灰岩中有相当数量的硅质与C o ㊁N i 一起来源于下地壳甚至地幔㊂在二者的线性关系图上存在一个截距,表明生物成因等提供的硅质组分也是硅质岩的来源之一,部分C o ㊁N i 组分(质量分数约为10ˑ10-6)来自于上地壳正常的沉积供给㊂峡东滚石坳剖面岩家河组报道过具有明显热液作用特征硅质岩[30];O k a d a 等[31]报道了峡东牛蹄塘组底部的火山灰层;刘安等[32]认为长阳鸭子口等剖面牛蹄塘组下部烃源岩混入较多的热水沉积㊂由此认为鄂西地区记录的早寒武世初的热水或火山岩沉积显示早寒武世初期兴凯运动的两幕拉张作用对鄂西地区有重要的影响,与拉张有关的同生或准同生沉积断裂对鄂西一带从震旦纪灯影期至寒武纪的岩相古地理格局产生重大影响,使得这一地区的灯影期碳酸盐台地沉积转变为寒武纪相对深水的碎屑岩陆棚沉积,在兴凯构造运动影响相对较弱的地区,如鄂北大洪山在早寒武世初仍然保持碳酸盐台地为主的沉积或持续隆起,兴凯运动在鄂西地区的构造响应是导致岩家河组和牛蹄塘组沉积环境㊁厚度横向变化的重要原因,是控制鄂西以及邻区下寒武统烃源岩发育的重要因素㊂4 结论1)长阳黄家坪㊁鹤峰白果坪岩家河组硅质岩均在底部呈薄层状产出,但地化特征有较大差异,可将其分为Ⅰ㊁Ⅱ类硅质岩㊂2)Ⅰ类硅质岩主量元素高S i O 2质量分数以及低A l 2O 3㊁T i O 2质量分数的特征,与生物或热水成因硅质岩相似,A l /(A l +F e +M n )表明受到热水作用的影响,氧化物双变量图解落到生物成因硅质岩区;微量元素A g ㊁V ㊁C o ㊁N i ㊁U 富集表明硅质岩形成有深源的热液的参与,A s ㊁S b ㊁B a 富集表明有热水活动的影响,稀土元素特征及配分曲线表明硅质岩受到热水作用的影响,但不是纯的热水成因硅质岩㊂3)Ⅱ类硅质岩主量元素低S i O 2质量分数,且变化较大,相对较高A l 2O 3㊁T i O 2质量分数的特征,与火山成因硅质岩相似;A l /(A l +F e +M n )表明未受到热水作用的影响,氧化物双变量图解更接近于火山成因硅质岩区;微量元素A g㊁V ㊁C r ㊁C o ㊁N i ㊁U 富集表明硅质岩形成有深源物质的参与,A s ㊁S b ㊁B a 富集推测是热液改造火山物质所致;稀土元素特征及配分曲线表明硅质岩未受到热水作用的影响,总体上Ⅱ类硅质岩受到火山作用的影响,亦非纯的火山成因硅质岩㊂㊃7㊃第17卷第4期盛贤才等:鄂西地区寒武系底部层状硅质岩成因及其地质意义㊃8㊃长江大学学报(自然科学版)2020年7月4)岩家河组出现与热水㊁火山活动有关硅质岩表明早寒武世初期的兴凯运动对鄂西地区有重要的影响,是鄂西地区震旦纪寒武纪之交发生碳酸盐台地深水陆棚的沉积转换的重要因素之一㊂致谢:对中国地质大学(武汉)何生教授提出的重要修改意见表示衷心的感谢![参考文献][1]汪建国,陈代钊,王清晨,等.中扬子地区晚震旦世早寒武世转折期台盆演化及烃源岩形成机理[J].地质学报,2007,81(8): 1102-1109.[2]周慧,李伟,张宝民,等.四川盆地震旦纪末期寒武纪早期台盆的形成与演化[J].石油学报,2015,36(3):310-323.[3]赵建华,金之钧,林畅松,等.上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩沉积环境[J].石油与天然气地质,2019,40(4):701-715.[4]李伟,刘静江,邓胜徽,等.四川盆地及邻区震旦纪末寒武纪早期构造运动性质与作用[J].石油学报,2015,36(5):546-563.[5]汪泽成,姜华,王铜山,等.四川盆地桐湾期古地貌特征及成藏意义[J].石油勘探与开发,2014,41(3),305-312.[6]张俊明,李国祥,周传明.滇东下寒武统含磷岩系底部火山喷发事件沉积及其意义[J].地层学杂志,1997,21(2):91-99.[7]周明忠,罗泰义,刘世荣,等.贵州江口平引老堡组顶部的锆石S H R I M P年龄与对比意义[J].中国科学:地球科学,2013, 43(7):1195-1206.[8]孙玮,罗志立,刘树根,等.华南古板块兴凯地裂运动特征及对油气影响[J].西南石油大学学报,2011,33(5):1-8.[9]张位华,姜立君,高慧,等.贵州寒武系底部黑色硅质岩成因及沉积环境探讨[J].矿物岩石地球化学通报,2003,22(2): 174-178.[10]向雷,蔡春芳,贺训云,等.贵州渣拉沟剖面下寒武统黑色硅质岩微量元素富集机制[J].岩石学报,2012,28(3):971-980.[11]江永宏,李胜荣.湘㊁黔地区前寒武寒武纪过渡时期硅质岩生成环境研究[J].地学前缘,2005,12(4):622-629.[12]李有禹.湖南大庸慈利一带下寒武统黑色页岩中海底喷流沉积硅岩的地质特征[J].岩石学报,1997,13(1):121-126.[13]周明忠,罗泰义,李正祥,等.遵义牛蹄塘组底部凝灰岩锆石S H R I M PU-P b年龄及其地质意义[J].科学通报,2008,53(1): 104-110.[14]王丹,凌洪飞,李达,等.三峡地区岩家河埃迪卡拉系寒武系界线剖面碳同位素地层学研究[J].地层学杂志,2012,36(1): 21-30.[15]王丹,凌洪飞,U l r i c hS t r u c k,等.湖南会同寒武纪早期有机碳同位素地层学研究[J].高校地质学报,2016,22(2):274-288.[16]Y a m a m o t oK.G e o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n dd e p o s i t i o ne n v i r o n m e n t o f c h e r t s a n da s s o c i a t e dr o c k s i nt h eF r a n c i s c a n a n dS h i m a n t o t e r r a n e s[J].S e d i m e n t a r y G e o l o g y,1987,52(1/2):65-108.[17]田洋,赵小明,牛志军,等.鄂西南利川二叠纪吴家坪组硅质岩成因及沉积环境[J].沉积学报,2013,31(4):590-599.[18]B o s t r o m K,P e t e r s o nM N A.O r i g i no f a l u m i n i u m p o o r f e r r o m a n g a n o a n s e d i m e n t s i na r e a o f h i g hh e a t f l o o wo n t h eE a s t P a c i f i cR i s e[J]. M a r i n eG e o l o g y,1969,7(1):424-447.[19]B o s t r o m K.P r o v c n a n c c a n d a c c u m u l a t i o n r a t e so f o p a l i n e s i l i c a,A l,F e,T i,M n,C u,N i a n dC o i n p a c i f i c p e l a g i c s e d i m e n t[J].C h e m i c a lG e o l o g y,1973,11(1/2):123-148.[20]A d c h iM,Y a m a m o t oK,S u i g i s k iR.H y d r o t h e r m a l c h e r t a n da s s o c i a t e ds i l i c e o u s r o c k s f r o mt h eN o r t h e r nP o c i f i c:T h e i r G e o i o g i c a l s i g n i f i c a n c e a s i n d i c a t i o no f o c e a n r i d g e a c t i v i t y[J].S e d i m e n t a r y G e o l o g y,1986,47(1/2):125-148.[21]王东安.雅鲁藏布江深断裂带所产硅质岩的特征及其成因[M].中国科学院青藏高原综合科学考察队.西藏南部的沉积岩[C].北京:科学出版社,1981:52-72,1-86.[22]黎彤.中国陆壳及其沉积层和上陆壳的化学元素丰度[J].地球化学,1994,23(2):140-145.[23]黎彤.大洋地壳和大陆地壳的元素丰度[J].大地构造与成矿学,1984,8(1):19-27.[24]黎彤.岩石圈及其结构层的元素丰度[J].地质学报,1985,3:219-227.[25]周永章,何俊国,杨志军,等.华南热水沉积硅质岩建造及其成矿效应[J].地学前缘,2004,11(2)373-377.[26]R o n a PA.C r i t e r i a f o r r e c o g n i t i o n o f h y d r o t h e r m a lm i n e r a l d e p o s i t s i n o c e a n c r u s t[J].E c o n o m i cG e o l o g y,1978:73(2):135-160.[27]H a s k i n M A,H a s k i nLA,F r e y FA,e t a l.R e l a t i v e a n d a b s o l u t e t e r r e s t r i a l a b u n d a n c e s o f t h e r a r e e a r t h s[A].I n:A h r e n sLHe d. O r i g i n a n dD i s t r i b u t i o no f t h eE l e m e n t s[C].O x f o r d:P e r g a m o n,1968:889-911.[28]F l e e tAJ.H y d r o t h e r m a l a n dh y d r o g e n e o u s f e r r o m a n g a n e s e d e p o s i t s[A].R o n aPAe d.H y d r o t h e r m a l p r o c e s s a t s e a f l o o r s p r e a d-i n g c e n t r e s[C].N e w Y o r k:P l e n u m P r e s s,1983:473-489,537-570.[29]C h e nDZ,Q i n g H,Y a nX,e t a l.H y d r o t h e r m a l v e n t i n g a n db a s i ne v o l u t i o n(D e v o n i a n,S o u t hC h i n a):C o n s t r a i n t s f r o mr a r e e a r t he l e m e n t g e o c h e m i s t r y of c h e r t[J].S e d i m e n tG e o l o l og y,2006,183(3-4):203-216.[30]胡亚,陈孝红.三峡地区前寒武纪寒武纪转折期黑色页岩地球化学特征及其环境意义[J].地质科技情报,2017,36(1):61-71.[31]O k a d aY,S a w a k iY,K o m i y aT,e t a l.N e wc h r o n o l o g i c a l c o n s t r a i n t s f o rC r y o g e n i a n t oC a m b r i a n r o c k s i n t h eT h r e eG o r g e s,W e n g'a n a n d C h e n g j i a n g a r e a s,S o u t hC h i n a[J].G o n d w a n aR e s e a r c h,2014,25(3):1027-1044.[32]刘安,李旭兵,王传尚,等.湘鄂西寒武系烃源岩地球化学特征与沉积环境分析[J].沉积学报,2013,31(6):1122-1132.J o u r n a l o f Y a n g t z eU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n)2020,V o l.17N o.4M A I NA B S T R A C T S1G e n e s i s a n dG e o l o g i c a l S i g n i f i c a n c e o f L a y e r e d S i l i c e o u s R o c k s a t t h e B o t t o mo f C a m b r i a n S y s t e mi nW e s t e r n H u b e i P r o v i n c eS h e n g X i a n c a i(R e s e a r c hI n s t i t u t eo f E x p l o r a t i o na n d D e v e l o p m e n t,J i a n g h a n O i l f i e l d C o m p a n y,S I N O P E C, W u h a n430223,H u b e i)X i a oC h u a n t a o(S c h o o l o f G e o s c i e n c e s,Y a n g t z eU n i v e r s i t y,W u h a n430100,H u b e i)L i a n g X i w e n,L i uY i,G a nY u q i n g(R e s e a r c hI n s t i t u t e o f E x p l o r a t i o na n dD e v e l o p m e n t,J i a n g h a nO i l f i e l dC o m p a n y, S I N O P E C,W u h a n430223,H u b e i)A b s t r a c t:I n o r d e r t oe x p l o r e t h e s e d i m e n t a r y t r a n s f o r m a t i o nm e c h a n i s ma t t h e t u r no f S i n i a n t oC a m b r i a n i n w e s t e r nH u b e i p r o v i n c e,t h e g e n e t i ca n a l y s i so f t h e l a y e r e ds i l i c e o u sr o c k sa t t h eb o t t o m o fY a n j i a h e F o r m a t i o n i nH u a n g j i a p i n g o fC h a n g y a n g a n dB a i g u o p i n g o fH e f e n g w e r ec a r r i e do u tb y m e a n so f t h e m a i n t r a c e e l e m e n t s t e s t(c o n t a i n i n g r a r e e a r t h e l e m e n t s).B a s e d o n t h e e l e m e n t a l g e o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s, t h e s i l i c e o u s r o c k s c a nb ed i v i d e d i n t o t w o t y p e s:T y p eⅠs i l i c e o u s r o c k s a n dT y p eⅡs i l i c e o u s r o c k s. T y p eⅠs i l i c e o u s r o c k s h a v e r e l a t i v e l y h i g hm a s s f r a c t i o no f S i O2(t h e a v e r a g e v a l u e i s96.75%)a n d l o w m a s s f r a c t i o no fA l2O3(t h e a v e r a g e v a l u e i s0.13%)a n dT i O2(t h e a v e r a g e v a l u e i s l e s s t h a n0.01%),w i t h t h e v a l u e o fA l/(A l+F e+M n)b e t w e e n0.36a n d0.88.T h e i r o x i d eb i v a r i a t ed i a g r a mf a l l s i n t o t h eb i o g e n i c s i l i c e o u s r o c k z o n e;B e s i d e s,T y p eⅠs i l i c e o u s r o c k s a r e r i c h i n t h e u p p e r c r u s t a n dm a n t l e e l e m e n t s(s u c h a sN i㊁C o㊁A g㊁V)a n dh y d r o t h e r m a l s e d i m e n t a r y s e n s i t i v ee l e m e n t s(s u c ha sS b㊁A s㊁B a㊁U).T h e t o t a l m a s s f r a c t i o n o f r a r e e a r t h i s l o w,w h i l e t h eh e a v y r a r e e a r t h i s e n r i c h e d;C e i s s l i g h t l y n e g a t i v e a n o m a l y(t h e a v e r a g e v a l u e i s0.74),w h i l eE u i s p o s i t i v e a n o m a l y(t h e a v e r a g e v a l u e i s1.56)A f t e r t h e s t a n d a r d i z a t i o nb y N o r t hA m e r i c a n s h a l e,t h e d i s t r i b u t i o n c u r v e o f r a r e e a r t he l e m e n t s i s l e f t-l e a n i n g,i n d i c a t i n g t h a tT y p e Ⅰs h o u l db eb i o g e n i cs i l i c e o u sr o c k sa f f e c t e db y h y d r o t h e r m a l s e d i m e n t a t i o n.T y p eⅡs i l i c e o u sr o c k s h a v e r e l a t i v e l y l o w m a s s f r a c t i o n o f S i O2(t h e a v e r a g e v a l u e i s85.77%)a n d h i g hm a s s f r a c t i o n o f A l2O3(t h ea v e r a g e v a l u e i s4.06%)a n dT i O2(t h e a v e r a g ev a l u e i s0.20%),w i t h t h eA l/(A l+F e+M n)v a l u eb e t w e e n0.63a n d0.95.T h e i r o x i d e b i v a r i a t e d i a g r a mi s c l o s e r t o t h e v o l c a n o g e n i c s i l i c e o u s r o c k z o n e.M o r e o v e r, T y p eⅡs i l i c e o u s r o c k s a r e r i c h i n t h eu p p e r c r u s t a n dm a n t l e e l e m e n t s(s u c ha sC r㊁N i㊁C o㊁A g㊁V)a n d h y d r o t h e r m a l s e d i m e n t a r y s e n s i t i v ee l e m e n t s(s u c ha sS b㊁A s㊁B a㊁U).T h em a s s f r a c t i o no f r a r ee a r t h e l e m e n t s i s r e l a t i v e l y h i g h,w i t hC e s l i g h t l y n e g a t i v e a n o m a l y(t h e a v e r a g e v a l u e i s0.76)a n dE u s l i g h t l y n e g a t i v e a n o m a l y(t h e a v e r a g ev a l u e i s0.85).A f t e r t h e s t a n d a r d i z a t i o nb y N o r t hA m e r i c a ns h a l e,t h e d i s t r i b u t i o n c u r v eo fr a r ee a r t he l e m e n t sc h a n g e s g e n t l y,i n d i c a t i n g t h a tT y p eⅡs h o u l db es i l i c e o u s r o c k s a f f e c t e d b y v o l c a n i s m.C o m b i n e dw i t h t h e p r e v i o u s r e p o r t s o f t h e r e l e v a n t r e c o r d s o f v o l c a n i s ma n d h y d r o t h e r m a l s e d i m e n t a t i o na t t h eb o t t o m o fY a n j i a h eF o r m a t i o na n dN i u t i t a n g F o r m a t i o na t t h ee a r l y C a m b r i a n i nw e s t e r nH u b e i p r o v i n c e,t h e f o r m a t i o no f l a y e r e d s i l i c e o u s r o c k s i sm a i n l y a t t r i b u t e d t o t h e t e c t o n i c r e s p o n s eo fX i n g k a im o v e m e n ta t t h ee a r l y C a m b r i a nt h e r e.T h eX i n g k a im o v e m e n t p l a y sa n i m p o r t a n t r o l e i nc o n t r o l l i n g t h es e d i m e n t a r y t r a n s f o r m a t i o na n dh y d r o c a r b o ns o u r c e r o c kf o r m a t i o n i n w e s t e r nH u b e i p r o v i n c e.K e y w o r d s:e l e m e n t g e o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s;g e n e s i so f s i l i c e o u sr o c k s;Y a n j i a h eF o r m a t i o n;C a m b r i a n; w e s t e r nH u b e i p r o v i n c eⅡ。
鄂西宜昌地区五峰组—龙马溪组黑色岩系硅质来源及其油气地质意义
地
质
学
报
ＡＣＴＡ
ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．９４ Ｎｏ．３
Ｍａｒ． ２０２０
鄂西宜昌地区五峰组—龙马溪组黑色岩系 硅质来源及其油气地质意义
蔡全升１），陈孝红１），张保民１），刘安１），韩京２），张国涛１），李炎桂３）
１）中 国 地 质 调 查 局 武 汉 地 质 调 查 中 心 ，武 汉 ，４３４０２５； ２）中 国 石 化 勘 探 分 公 司 勘 探 研 究 院 ，成 都 ，６１００４１；３）中 国 地 质 大 学 （武 汉 ），武 汉 ，４３００７４
内容提要：为了查明鄂西五峰组—龙马溪组富有机质页岩的硅质来源，明确 不 同 硅 质 来 源 的 页 岩 气 地 质 意 义， 促进页岩气勘探开发，本文通过系统的样品采集与 分 析 测 试，对 宜 昌 地 区 五 峰 组—龙 马 溪 组 下 部 黑 色 岩 系 的 硅 质 来源、特征及其对有机质富集和储层特征的影 响 进 行 了 深 入 研 究。 结 果 表 明，鄂 西 宜 昌 地 区 五 峰 组—龙 马 溪 组 黑 色岩系硅质矿物含量高，过量硅 含 量 在 ２．５９％ ～８８．３１％，平 均 ２７．９１％，且 过 量 硅 主 要 发 育 于 凯 迪 阶 与 鲁 丹 阶 的 深水陆棚环境；显微镜下可见大量棱角状陆源碎屑 石 英，硅 质 岩 中 可 见 具 有 溶 蚀 边 的 硅 质 生 物 化 石，如 放 射 虫、海 绵骨针等；页岩样品 ＴｉＯ２与 Ａｌ２Ｏ３平均含量只有０．６３％和１２．４１％，且 ＳｉＯ２与 ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３呈 现 明 显 的 负 相 关，Ｓｉ／ （Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ）和 Ａｌ／（Ａｌ＋Ｆｅ＋Ｍｎ）比值分别为０．８１和０．７７，Ｅｕ／Ｅｕ 具有明显的负异常，过量硅与 Ｕ／Ｔｈ、Ｎｉ含量 之间相关性不明显，表明鄂西宜昌地区五峰组—龙马溪 组 黑 色 岩 系 硅 质 来 源 以 陆 源 硅 和 生 物 硅 为 主，没 有 受 到 热 液的影响，且五峰组凯迪阶—龙马溪组鲁丹阶以生 物 硅 为 主，向 上 陆 源 硅 影 响 逐 渐 增 大。 深 水 缺 氧 还 原 环 境 是 生 物硅发育的有利条件，但生物硅的发育与古生产力、氧化还原条件没有绝对的正 相 关 线 性 关 系，主 要 表 现 为 不 同 来 源 的硅质矿物含量与 ＴＯＣ 峰值之间呈正态分布曲线特征，当 Ａｌ２Ｏ３含量达到１０％左右，过量硅含量在４０％左右所 对应的页岩有机碳可出现峰值，而不是硅质矿物含 量 越 高 有 机 质 一 定 越 富 集。 此 外，硅 质 矿 物 特 别 是 以 微 晶 方 式 赋存的生物硅的发育不仅可以有效保护页岩储集空间，还能促进裂缝的发育，极 大 的 改 善 页 岩 储 层 的 储 渗 能 力，并 为后期获得良好的储层压裂改造效果提供有利条件。
鄂西宣恩志留系细砂岩地球化学特征及物源构造环境分析
（ ｓ ） 、 罗惹 坪组 （ Ｓ ， ｆ ｒ 、 Ｉ 和 纱 帽组 （ Ｓ Ｓ ） ， 均 为 一套 细碎 屑岩 沉 积 。各 组地 层特 征 如下 ：
夹页岩的碎屑 岩沉积。笔者在 区域地质调查过程 中，对鄂 西宣恩地 区新 滩组、 罗惹坪 组、纱帽 组 内细砂 岩 （ 粉砂 岩）进行 了地球化 学取样分析 ，显示碎屑 岩母岩 来 自火 山岛弧和稳 定 陆块 。结合 区 内志 留 系沉 积序 列特征表 明：鄂 西早志 留世 阶段 ，中上扬 子 区为稳 定陆块基底上发 育而成 的被 动陆缘 克拉 通盆地。 ’ 关键词 ：细砂岩 ；地球化 学；鄂 西
保 留了许多其源岩最原始 的信息 。特别是 化学信 息 ， 由于不 同的化学 元 素在地 质作 用过 程 中有 着 不 同 的迁
移及赋存规律 ， 据此 ， 利用碎屑岩所携带的地球化学信 灰 色 中薄层 状 细砂岩 夹粉 砂质 页 岩 、 中薄层 状 粉 砂 岩 ， 息， 对 物源 区进 行 分 析 研究 是 可行 的 。沉 积 学 将 现代 发育 水 平层理 、 块状 层 理 、 泥 质结 核 ； 上 部 为 灰 绿 色 薄
刘 力 ，潘 龙 克 ，罗 华 ，梅 小 元
（ 湖北 省 地 质 调 查 院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ４ ）
摘
要 ：鄂 西 宣 恩 志 留 系较 为发 育 ， 自下 而 上 可 分 为 新 滩 组 、 罗 惹 坪 组 、 纱 帽 组 ， 为 一 套 粉 砂 岩 、 细砂 岩
过程 中虽 然经 历 了 一 系列 的物 理 化 学 变化 ， 但 必 定 还
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
鄂西地区硅质岩沉积地球化学及沉积环境
摘要：鄂西地区的上奥陶统五峰组、下志留统龙马溪组下部、下二叠统孤峰组
和上二叠统大隆组中发育有薄层硅质岩。
五峰组和龙马溪组层状硅质岩属于正常
海水中生物化学和化学沉积；孤峰组和大隆组层状硅质岩、茅口组灰岩中燧石结
核不属于典型的热水沉积相，但受热水作用的影响，而孤峰组硅质岩受热水作用
明显。
鄂西五峰组和龙马溪组硅质岩的沉积环境是四周被古陆或台地环绕的半封
闭深水相滞流盆地。
鄂西孤峰组和大隆组硅质岩的沉积环境是由裂陷作用形成的
碳酸盐台地内部的盆地滞流还原环境。
关键词：硅质岩;地球化学特征;沉积环境
鄂西古生界的许多层位中均不同程度地发育有硅质岩。
奥陶系五峰组、志留
系龙马溪组下部、二叠系孤峰组和大隆组中发育薄层硅质岩；二叠系栖霞组、茅
口组和吴家坪组灰岩中发育团块、结核状或条带状燧石。
关于层状硅质岩的成因
存在着争论，诸如生物堆积模式、生物化学沉积模式、火山物分解沉积模式、洋
流上升成因模式等等。
在对鄂西区域地质调查的基础上，遴选古生界一些层位的硅质岩，进行了化
学元素和稀土元素分析，对不同时代硅质岩的地球化学特征进行了对比研究，对
它们的沉积环境和成因进行分析探讨。
1硅质岩的沉积岩石学
鄂西五峰组、龙马溪组下部、孤峰组和大隆组的层状硅质岩在岩性上有较明
显的共性，通常为黑色或灰黑色。
硅质岩的层面平整，顶底面未显沉积印记，水
平层理和水平纹层发育。
硅质岩主要由隐晶质玉髓组成，并常含少量微晶石英，
呈胶粒状结构。
硅质岩矿物中杂质为粘土矿物、碳酸盐矿物、黄铁矿和有机质等，其色调常与所含杂质的种类和数量具有密切关系。
与层状硅质岩共生的是黑色页岩、碳质页岩或富有机质深色页岩。
层状硅质岩普遍含有硅质放射虫和其它微体
漂浮生物，没有底栖生物。
2硅质岩的地球化学特征
硅质岩等样品常量、微量和稀土元素的测定由地矿所岩矿测试室完成。
2.1 常量元素
薄层硅质岩和燧石的SiO2含量均大于70％，最高可达95％。
龙马溪组和五
峰组薄层硅质岩K2O和Na2O含量较高，反映它们含泥质。
茅口组灰岩中燧石结
核中含灰质残余，故CaO含量较高。
x衍射分析表明主要矿物成分是伊利石和蒙
脱石。
2.2 微量元素
通常情况下，典型的热水硅质岩中主要微量元素与SiO2含量成反消长关系，
与地壳克拉克值相比属亏损元素.一般认为，热水沉积岩富含As，Sb，Au，Ag等
微量元素，但贫zr，Mo,Sc等。
从鄂西硅质岩与世界各地典型热水沉积硅质岩微
量元素对比来看，它们有一定的差别。
2.3 稀土元素
稀土元素可作为一种恢复古海洋环境、判别氧化还原环境地球化学示踪剂，
判别热水沉积的一个重要依据。
热水沉积硅质岩具有稀土总量低，Ce的亏损较明显，而Eu的亏损不明显，甚至出现Eu正异常。
经标准化后的配分曲线呈平缓的
左倾型，而非热水沉积硅质岩的稀土元素组成与页岩相似，相对富集轻稀土，配
分曲线呈平缓右倾型。
鄂西硅质岩的REE配分型式总体上呈平坦型。
仅孤峰组硅质岩REE配分型式略呈向左倾，并且轻微弱的负Ce异常，其它硅质岩的Ce不显负异常。
鄂西硅质岩具极弱的负Eu异常。
鄂西五峰组和龙马溪组硅质岩基本上属于正常海水沉积；孤峰组和大隆组层状硅质岩、茅口组灰岩中燧石结核不属于典型的热水沉积硅质岩，却受一定的热水作用影响。
稀土元素中的Ce与邻近的La和Nd元素相关的变化称为铈异常。
其公式为：
式中n为一个给出样品经北美页岩或球粒陨石标准化的值。
Cemax的数值已被作为判断古海水氧化一还原条件的标志，大于-0.1表示Ce的富集，反映水体呈缺氧环境。
这与野外观察到的层状硅质岩与碳质页岩和富含有机质泥页岩共生的现象相符合。
鄂西古生代硅质岩及相关样品的点无一例外地全部落入图左上方贫铕、富铈族稀土区，与大陆型沉积、东海浅海大陆架沉积物分布于同一区域。
方一亭研究的扬子区五峰组页岩样品也在这个区内。
球粒陨石、洋壳和大洋玄武岩、深海粘土的点构成富铕、富钆族稀土区。
3 硅质岩的沉积环境
3.1五峰组和龙马溪组层状硅质岩的沉积环境
奥陶纪末期，扬子区周缘古陆开始相对隆起并日益扩大，海域逐渐缩小。
五峰期，中上扬子区属于四周被古陆或台地环绕的、半封闭的陆棚内较深水盆地。
五峰组笔石页岩段沉积时，晚奥陶世最后一次海侵达到高峰期，该段属于凝缩段沉积。
观音桥段沉积期，正值冈瓦纳大陆冰川高峰期，海平面下降，陆地面积和剥蚀区面积增加，气候温暖潮湿以化学风化为主，故陆源碎屑注入量只是稍有增加。
志留纪初，又开始海侵。
按正常沉积层序，龙马溪组下段应为海侵体系域，而中上扬子区龙马溪组底部却与五峰组笔石页岩段相似的岩相，表现出饥饿段特征。
奥陶纪末至志留纪初，扬子板块处于低纬度温湿气候，较多的降雨量汇聚于半封闭浅海盆地使其淡化，五峰组底部出现小型无铰腕足类发育并缺乏正常盐度底栖生物标志着海水开始淡化，当海水进一步淡化，海水循环变差使海底成为强还原状态，底栖生物无法生存，形成以漂浮生物为主的五峰组笔石页岩引。
奥陶纪末大冰期的融化和全球气候变暖可能与地外事件有关。
龙马溪期初，冰川消融带来的冷淡水流人局限海中，来不及与海水混合，海底乃是处于缺氧的滞流环境，不利于底栖生物繁衍和碳酸盐沉积，形成了黑色薄层状笔石页岩夹薄层硅质岩及粉砂岩，硅质岩所占比例较五峰组减少。
龙马溪组从下向上，硅质岩和黑色页岩逐渐减少，粉砂质逐渐增多，颜色逐渐变浅，代表随着海侵的继续海水循环变畅之沉积过程。
3.2 孤峰组、大隆组层状硅质岩的沉积环境
华南二叠系孤峰组和大隆组层状硅质岩性、层序地层、岩相古地理、地球化学和构造地质背景等方面有许多相似之处。
关于孤峰组和大隆组硅质岩的沉积水深，这些层位中所含生物的生态环境，上升洋流的控制因素，当时碳酸盐补偿深度，热水沉积作用等问题，一直颇有争议。
二叠系放射虫硅质岩大多数分布在扬子板块周缘深大断裂形成的裂陷槽区。
在板块内部，层状硅质岩分布在一些重要断裂带或断裂的交汇处控制的台盆或凹地中。
茅口期晚期，中扬子区曾大面积露出海平面形成古岩溶地貌雏形，在此之后由于地壳拉张裂陷作用，形成慈利至修水的中部盆地和鄂西台盆。
硅质岩中的细粒石英，是由于硅质微体化石在成岩的溶解使沉积物中二氧化硅饱和而形成的。
现代洋中脊侧翼被热水穿过的马里亚纳丘中，还存在着非晶质
SiO2的溶解作用。
大隆组硅质岩及其上的大冶组底部的含铁粘土岩沉积海水环境
有些淡化。
鄂西古生界几个层位层状硅质岩中都发现了虽厚度薄但分布广的火山事件粘
土岩，大隆组中还有凝灰岩，这些是火山喷发带来的硅质参与硅质岩形成的证明。
3.3 栖霞组，茅口组和吴家坪组燧石结核成因
下扬子区下二叠统栖霞组和孤峰组中的硅质层和燧石团块、磷结核等，是大
规模海进和上升流形成的浅海缺氧环境的产物。
二叠纪的几次大规模海进和上升
流作用，造成扬子海陆棚上大面积缺氧环境，并带来了大量溶解硅和营养盐供放
射虫、硅质海绵等生物大量繁殖，它们死亡后以蛋白石沉积下来，成岩过程中逐
渐转化成玉髓。
鄂西栖霞组灰岩中发育团块构造、似枕状构造。
在团块中，灰质
成分高，泥质成分相对低，生物相对较完整。
参考文献
[1]童玉明，周祖勋．鄂东南下二叠统茅121组放射虫硅质岩的成因初探[J]．沉积
学报，1985，3(2)：67 —72.。