[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, 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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。
