内蒙古苏宏图地区黏土岩矿物组成与地球化学特征-USB迷|专注于互联网分享

2024年4月8日发(作者：糜茹)

内蒙古苏宏图地区黏土岩矿物组成与地球化学特征

邱晓兵;刘平辉;刘晓东;向龙;戴朝成;饶耕玮

【摘要】为探究内蒙古苏宏图地区黏土岩的地球化学特征、沉积物质来源和构造

环境,利用多晶X射线衍射(XRD)和ICP-AES/MS分析法对苏宏图地区SZK-2井

20件黏土岩岩芯样品进行分析测试.结果表明:XRD分析显示苏宏图地区黏土岩中

黏土矿物组成以伊利石为主,伊利石质量分数平均值为37.64％;与大陆上地壳相比,

黏土岩相对富集SiO2、Al2O3、Zr、As,贫P2O5、MgO、MnO、Cr、Ni,两者的

K2O、TiO2 、Sr、Ba含量接近.黏土岩中稀土元素特征为轻稀土元素富集,重稀土

元素相对亏损,表现为明显的右倾,出现明显的Eu(平均值=0.60)负异常和Ce(平均

值=1.01)轻微负异常,与大陆上地壳稀土元素的配分模式较为相似;K2O/Na2O-

SiO2和微量元素构造背景判别图解中,样品多数落在大陆岛弧区,少量落在活动大陆

边缘,反映了苏宏图地区沉积时期的物源来自于上地壳长英质物源且形成于大陆岛

弧的构造背景中.

【期刊名称】《地质学刊》

【年(卷),期】2019(043)002

【总页数】10页(P253-262)

【关键词】黏土岩;地球化学特征;稀土元素;多晶X射线衍射;内蒙古苏宏图

【作者】邱晓兵;刘平辉;刘晓东;向龙;戴朝成;饶耕玮

【作者单位】东华理工大学,江西南昌330013;核资源与环境国家重点实验室,江西

南昌330013;东华理工大学,江西南昌330013;核资源与环境国家重点实验室,江西

南昌330013

【正文语种】中文

【中图分类】P595

0 引言

苏宏图地区是我国高放废物地质处置库黏土岩围岩有利地段预选区之一。沉积岩的

地球化学特征研究可以追踪区内物质来源、沉积环境及构造背景等，是高放废物地

质处置工作中不可缺少的研究内容之一。基于高放废物地质处置库西北地区黏土岩

地段筛选与评价工作，对苏宏图SZK-2井20件岩芯样品的矿物组成及地球化学

特征进行研究。

1 地质概况

苏宏图大地构造位置处于巴音戈壁盆地苏宏图坳陷。巴音戈壁盆地在华北地台与天

山地槽褶皱系的过渡部位，其北部为天山地槽褶皱系北山晚华力西褶皱带，南部为

华北地台阿拉善台隆及狼山—白云鄂博台缘坳陷带，东部与内蒙古中部地槽褶皱

系相毗邻。苏宏图坳陷呈近东西向展布，四周由隆起带圈闭，研究区位于苏宏图凹

陷的北缘。下白垩统(K1)是巴音戈壁盆地盖层的沉积主体，在各坳陷中均有分布，

是区内黏土岩选址的目标层位，自下而上分为巴音戈壁组(K1b)、苏宏图组(K1s)和

银根组(K1y)，苏宏图组是一套中、基性火山岩与正常沉积岩组合，SZK-2井揭露

的层位并未见苏宏图组(图1)。

2 样品与测试

苏宏图SZK-2井岩芯普遍呈红色，局部见灰绿色，底部为红褐色。取样位置柱状

图见图2。

选取20件过0.076 mm(200目)筛的黏土岩粉末样品进行X射线衍射分析，仪器

型号为D8 ADVANCE(德国布鲁克)，测角仪精度为0.000 1°、准确度≤0.02°。

样品经过预处理后进行地球化学(主量、微量及稀土元素)分析。分析仪器分别为电

感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES)，型号为Aglilent(美国)；电感耦合等离子体质

谱仪(ICP-MS)，型号为Perkin Elmer Elan 9000(美国)。检测方法的准确度和精

密度均控制在小于(10±5)%。

图1 苏宏图地区SZK-2井位置图1-第四系风积层；2-上更新统洪积层；3-下更新

统洪积层；4-上白垩统乌兰苏海组；5-上白垩统；6-下白垩统苏宏图组；7-SZK-2

井Fig. 1 Map showing location of the Well SZK-2 in the Suhongtu area

图2 SZK-2井岩芯取样位置柱状图1-红色泥岩；2-红色粉砂岩；3-红褐色泥岩；

4-紫红色砾岩；5-土黄色细砂岩Fig. 2 Stratigraphic column showing position

of core sampling in the Well SZK-2

3 矿物组成

多晶X射线衍射法是物相分析的一种主要方法，常用来判断矿物组成。苏宏图黏

土岩矿物组成测试结果见表1。以苏宏图S32—S36黏土岩样品的XRD衍射曲线

图为例(图3)，对衍射峰特征进行分析。图3显示，伊利石特征峰较全，强度较大，

说明伊利石含量较高；衍射峰对称且尖锐，反映伊利石结晶程度较好；可见石英、

钠长石、方解石等衍射峰。综合测试结果，苏宏图地区黏土岩中黏土矿物组成以伊

利石为主，质量分数分别为：伊利石21.12%～52.6%、高岭石1.86%～5.94%、

蒙脱石0～0.83%、绿泥石1.63%～6.38%，黏土矿物总量为45%；此外，石英

为10.29%～31.20%，钠长石为6.08%～27.62%，白云母为2.60%～29.12%，

方解石为0.25%～12.57%，石膏为1.44%～5.87%，矿物组分与深度之间无明显

的线性关系。黏土矿物平均质量分数为：砖红色泥岩46.29%、红褐色泥岩

50.78%、灰白色泥岩41.13%、紫红色泥岩47.83%，灰绿色泥岩黏土矿物含量最

低，灰白色泥岩中等，红褐色泥岩最高，说明氧化环境黏土矿物含量较高，还原环

境黏土矿物含量较低。

图3 S32—S36 黏土岩样品X射线衍射图1-伊利石；2-石英；3-方解石；4-钠长

石Fig. 3 X-ray diffraction patterns of the claystone samples S32-S36

表1 苏宏图地区黏土岩样品矿物组成Table 1 Mineral content of claystone

samples in the Suhongtu area样品深度/m岩性描述伊利石石英钠长石高岭石

方解石绿泥石蒙脱石白云母石膏S32403.18砖红色泥岩

52.6017.9910.634.070.684.980.454.194.19S33418.00砖红色泥岩

38.2320.9810.611.860.472.910.2323.191.52S34440.00砖红色泥岩

47.5121.157.592.601.301.630.1112.694.34S35472.40砖红色泥岩

45.8022.017.742.992.322.430.2214.272.21S36486.80砖红色泥岩

44.1422.646.083.943.042.820.3415.431.69S37503.69红褐色粉砂岩

44.5923.738.723.092.211.990.2212.472.98S38524.07红褐色泥岩

50.0617.2711.403.884.354.820.475.052.82S39553.58红褐色泥岩

44.3823.686.832.753.302.420.2213.662.75S40574.88灰白色粉砂岩

35.9412.5023.914.385.163.440.3110.164.38S41604.15土黄色泥岩

24.6824.0324.195.198.125.360.322.605.36S42624.57红褐色泥岩

32.957.0822.405.6412.575.200.438.095.78S43640.41灰白色泥岩

29.2424.5522.884.855.303.940.155.453.64S44658.17砖红色粉砂岩

32.9721.4121.725.942.976.250.475.313.13S45685.77砖红色泥岩

33.0810.8224.574.648.962.780.159.275.87S46697.60砖红色泥岩

30.5310.2927.625.837.894.460.517.894.63S47712.71砖红色泥岩

21.1231.2023.844.328.643.360.322.724.48S48731.27紫红色砾岩

50.3119.1214.842.520.253.270.254.534.91S49753.42紫红色砾岩

36.8225.187.242.497.132.38016.032.61S50776.97灰绿色砾岩

22.1426.5910.352.770.846.380.4829.121.44S51799.43紫红色粉砂岩

35.7715.1113.224.011.654.840.8321.962.36平均值

37.6419.8715.323.894.363.780.3311.203.55

注：质量分数为%

4 地球化学特征

4.1 主微量元素特征

苏宏图地区黏土岩样品的主量元素分析结果见表2。结果显示，各主量元素质量分

数分别为：Al2O3 8.52%～19.10%，平均值为14.30%；SiO2 46.13%～69.44%，

平均值为58.82%；MgO 0.63%～4.44%，平均值为2.21%；CaO 0.44%～

16.05%，波动差异明显，平均值为5.69%；TiO2 0.53%～1.65%，平均值为

0.78%。主量元素平均含量与大陆上地壳(UCC)主量元素平均值相比，Al2O3、

SiO2、CaO、TFe2O3相对富集，贫P2O5、Na2O、MgO、MnO。样品烧失量

在3.21%～18.30%之间，平均值为8.12%，波动范围较大，是因为该层位方解石

比较富集。

研究区黏土岩样品的微量元素分析结果见表3。结果显示，大离子亲石元素Rb、

Cs、Sr、Ba含量分别在54.6～147、3.61～11.8、85.2～1 190、182～1 320

μg/g之间，平均值分别为108、8.91、347、549 μg/g；高场强元素Zr、Hf、

Th含量分别为137～317、3.90～8.80、6.72～15.6 μg/g，平均值分别为215、

5.85、12.5 μg/g；相容元素Co、V和Sc含量分别为9.00～14.9、57.0～475、

9.30～17.9 μg/g，平均值分别为12.1、116、12.8 μg/g。

从研究区微量元素大陆上地壳标准化蛛网图(图4)可以看出，As异常高，含量在

3.20～23.4 μg/g之间，平均含量为12.4 μg/g，是大陆上地壳的8倍多，可能是

富含As的热液流体侵入岩层所致；贫Cr、Co、Ni等元素，Sc和V元素含量与

其接近。

表2 苏宏图地区黏土岩样品主量元素分析结果Table 2 Analysis of major

elements in claystone samples of the Suhongtu area样号深度

/mAl2O3SiO2P2O5MgOK2ONa2OTiO2S32403.1819.1059.310.172.512.711.

650.75S33418.0015.1968.190.131.542.792.590.56S34440.0013.8664.250.060

1.762.901.740.53S35472.4015.0760.710.112.242.781.760.60S36486.8016.17

53.320.143.022.861.470.65S37503.6914.0662.340.122.112.391.980.71S3852

4.0716.1156.060.132.732.721.630.73S39553.5815.0655.290.152.772.541.640

.69S40574.8811.8564.260.0801.581.991.860.69S41604.1516.3553.410.163.0

12.961.440.70S42624.5714.3151.550.182.562.561.620.68S43640.4115.0058.

140.152.622.552.010.69S44658.1716.6455.980.172.953.041.520.73S45685.7

78.6046.130.0904.441.331.580.55S46697.6014.7458.070.152.562.621.820.71

S47712.7112.9057.430.181.992.171.660.79S48731.2713.2569.290.211.342.1

31.541.08S49753.428.5247.640.0601.031.121.121.00S50776.9714.4369.440.

0800.732.101.461.11S51799.4314.8065.610.140.631.482.191.65平均值

14.3058.820.132.212.391.710.78UCC8.0430.80.71.332.82.890.41样号

CaOMnOTFe2O3烧矢量总量

Al2O3/SiO2K2O/Na2OMgO/Al2O3S320.990.0706.535.8699.60.321.640.13S

331.080.0504.563.37100.00.221.080.10S344.190.0804.206.0799.60.221.670.

13S354.070.0705.746.7499.90.251.580.15S366.150.116.059.5099.40.301.950

.19S375.050.0903.687.1699.70.231.210.15S385.290.105.868.2099.60.291.67

0.17S396.580.155.409.2599.50.271.550.18S406.480.172.097.6698.70.181.07

0.13S415.880.106.289.0799.40.312.060.18S429.570.104.8111.1899.10.281.5

80.18S435.580.175.608.07100.60.261.270.17S444.120.116.547.5799.40.302.

000.18S4516.050.771.4518.3099.30.190.840.52S466.020.0804.498.2999.60.2

51.440.17S477.710.114.919.3999.20.221.310.15S480.510.0307.053.2199.60.

191.380.10S4917.650.104.8116.3899.40.181.000.12S500.440.0406.093.4699.

40.211.440.05S510.450.0409.733.63100.40.230.680.04平均值

5.690.135.298.1299.60.241.420.16UCC30.63.50.971.37

注：UCC为全球平均大陆上地壳成分，其值据Taylor et al.，1985，1995；

McLennan，2001。质量分数为%

表3 苏宏图地区黏土岩样品微量元素分析结果Table 3 Analysis of trace

elements in claystone samples of the Suhongtu area样号

ScVCrCoNiAsRbSrYZrNdS3215.6826014.336.317.014720026.313733.3S339.

40605010.221.913.712418021.121323.7S3410.157409.2023.811.212327518.

218623.1S3512.21025011.728.812.112121521.918426.3S3614.3787013.735.

218.012626624.615329.5S3711.01155010.826.52.4010624926.124528.4S38

14.7887013.935.620.912237325.317529.8S3912.7836013.131.215.31254982

4.816330.4S409.30475509.0020.83.2092.461526.431728.6S4114.41038014.

336.718.811830424.915530.4S4212.61046011.929.57.7011478026.426531.0

S4312.2945012.129.17.5011743125.119330.3S4415.5827014.937.523.41322

7625.917231.4S4510.31243014.515.96.4058.31

19034.727031.6S4611.41187012.328.83.9011235826.325030.2S4710.99360

11.728.511.496.528727.427730.8S4814.01077014.035.920.595.612633.8234

30.8S4914.781609.5024.06.5054.615230.817024.6S5013.3141709.5024.910.

897.587.231.028330.1S5117.91307011.820.118.171.785.233.826028.3平均

值

12.81166012.128.612.410834726.721529.1UCC13.61078317441.535022190

26样号

CsBaWPbThUNi/CoV/CrU/ThV/(V+Ni)S3214.84423.624.117.43.852.541.370.

220.69S338.784232.118.210.12.552.151.200.250.73S348.636411.919.210.42.

212.591.430.210.71S3510.14142.524.512.42.322.462.040.190.78S3611.7040

12.920.714.02.972.571.110.210.69S379.854722.314.912.73.432.452.300.270.

81S3811.85962.821.914.33.192.561.260.220.71S3910.46002.620.814.83.482.

381.380.240.73S406.766852.08.3012.426.82.319.502.150.96S4111.24842.62

3.814.12.732.571.290.190.74S429.261

3202.121.114.33.792.481.730.270.78S439.145582.323.813.82.962.401.880.2

20.76S4410.85182.217.615.62.172.521.170.140.69S453.911

3101.29.508.9022.51.104.132.530.89S469.815372.118.614.84.122.341.690.2

80.80S476.995431.818.311.62.902.441.550.250.77S486.423111.618.110.62.1

62.561.530.200.75S493.611821.111.16.722.002.531.350.300.77S507.233321.

614.611.82.532.622.010.220.85S517.112031.214.29.851.841.701.860.190.87

平均值8.915492.118.212.55.03UCC4.655021710.72.8

注：含量单位为μg/g

图4 苏宏图地区黏土岩微量元素大陆上地壳标准化蛛网图Fig. 4 Normalized

spidergram of trace elements in claystones of the Suhongtu area

(continental upper crust)

4.2 稀土元素特征

SZK-2井岩芯样品的稀土元素分析结果见表4。结果显示，黏土岩样品的∑REE平

均值为162 μg/g，明显高于大陆地壳的稀土元素总量平均值(146 μg/g)；δEu为

0.54～0.72，平均值为0.60；δCe值为0.78～1.23，平均值为1.01。

∑LREE/∑HREE能反映样品中轻重稀土的分异程度，样品中∑LREE/∑HREE值为

5.29～9.38，均值为8.22，低于大陆上地壳(9.54)，轻重稀土分异明显。

(La/Yb)N是稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线的斜率，反映曲线的倾斜程

度。(La/Sm)N、(Gd/Yb)N分别反映轻、重稀土元素之间的分馏程度：(La/Sm)N

值越大，表明轻稀土越富集；(Gd/Yb)N值越小，表明重稀土越富集。样品的

(La/Yb)N值为5.28～10.11，平均值为8.60；(La/Sm)N 值为2.96～3.95，平均

值为3.55；(Gd/Yb)N值为1.25～1.73，平均值为1.55。采用Boynton(1984)球

粒陨石标准值，对苏宏图地区20件黏土岩样品进行标准化处理，从REE模式分布

图(图5)可知，Eu为明显的负异常，Ce基本正常或轻微负异常，富集轻稀土，重

稀土相对亏损，与大陆上地壳稀土元素分布模式相似。

图5 苏宏图地区黏土岩样品中稀土元素分布模式Fig. 5 Distribution patterns of

REEs in claystone samples of the Suhongtu area

4.3 地球化学特征的地质意义

4.3.1 沉积环境及物源分析 (1) 沉积环境分析。MgO/Al2O3比值是根据沉积岩层

中MgO的亲海性和Al2O3的亲陆性特征而建立的。淡水环境中，MgO/Al2O3

的比值<1，海陆过渡环境中为1～10,海水环境中为10～500(杨振宇等，2009；

汤望新等，2017)。苏宏图地区黏土岩样品的MgO/Al2O3比值为0.040～0.52，

平均值为0.16，表明苏宏图地区沉积时期为淡水沉积环境。

V/(V+Ni)比值>0.84时，指示水体分层且底层水体出现H2S的厌氧环境；

V/(V+Ni)为0.60～0.84时，指示水体为分层不强的厌氧环境；V/(V+Ni)为

0.46～0.60时则指示水体为分层弱的贫氧环境(Davis et al.，1999；汤望新等，

2017)。研究区黏土岩样品的V/(V+Ni)值为0.69～0.96，平均值为0.77，指示沉

积时期水体为分层不强的厌氧环境。其他微量元素比值判别指标：Ni/Co比值<5

为氧化环境、5～7为贫氧、>7为厌氧环境，V/Cr比值<2.00为氧化环境、

2.00～4.25为贫氧环境、>4.25为厌氧环境，U/Th比值<0.75为氧化环境、

0.75～1.25为贫氧、>1.25为厌氧环境(Rimmer，2004；赵岩等，2016)。研究

区黏土岩样品的Ni/Co比值变化比较稳定，平均值为2.36，反映水体为氧化环境；

V/Cr比值波动比较明显，显示水体为氧化-贫氧环境；U/Th比值基本<0.75，显

示水体为氧化环境。

沉积岩的稀土元素分布特征可以反映沉积时古水体的氧化-还原条件，在一定的

pH条件下，若水体为氧化环境，Ce3+会被氧化成Ce4+，Ce3+浓度因而降低；

反之，若水体缺氧，Ce3+浓度会增大。因此，沉积体系中的Ce异常可以用来反

映水体的氧化-还原条件的变化(刘士林等，2006)。Ce、La、Nd之间相关的变化

称为Ce异常(Ceanom)指数，其计算公式为：Ceanom=lg

[3CeN/(2LaN+NdN)]，式中N表示经过北美页岩标准化，Ceanom>0表示Ce

的富集，反映水体缺氧；Ceanom<0表示Ce亏损，反映水体呈氧化环境

(Elderfield et al.，1982)。研究区黏土岩样品的Ceanom指数基本<0，说明沉积

时水体为氧化环境，与区内黏土岩普遍呈红色吻合。

表4 苏宏图地区黏土岩稀土元素含量Table 4 REE contents of claystones in the

Suhongtu area样号深度

/mLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmS32403.1838.680.28.6133.36.531.175.58

0.824.580.942.630.41S33418.0029.158.26.1923.74.810.913.930.643.630.792.

230.31S34440.0027.652.85.9423.14.390.753.830.563.530.681.940.30S35472.

4028.460.26.6426.35.251.064.200.663.900.852.340.34S36486.8034.069.97.5

929.55.691.044.890.764.330.882.560.37S37503.6934.468.07.8228.45.831.00

4.730.734.600.982.750.39S38524.0733.470.37.5129.85.771.024.680.734.620.

912.580.38S39553.5835.674.67.8830.45.840.995.040.744.470.892.480.38S40

574.8832.266.97.3828.65.601.004.810.774.540.962.890.42S41604.1533.872.

17.7930.46.021.054.900.774.420.932.480.36S42624.5735.871.57.8831.06.07

1.075.210.774.701.032.890.44S43640.4134.471.67.5730.35.941.184.880.774.

660.952.680.39S44658.1736.374.78.0031.46.281.094.820.754.690.972.630.3

8S45685.7738.694.47.9531.66.241.115.480.925.581.213.490.50S46697.6034.

469.57.7230.26.081.004.890.754.440.992.780.40S47712.7132.971.07.5930.8

6.301.135.560.794.971.093.040.40S48731.2733.766.17.5730.86.921.406.451.

026.141.333.610.52S49753.4225.541.05.9024.65.411.145.350.835.321.143.1

70.48S50776.9732.266.57.5230.16.101.135.380.875.341.163.430.49S51799.4

329.263.16.8328.36.211.445.760.986.391.394.020.57平均值

33.068.17.3929.15.861.085.020.784.741.002.830.41UCC30.064.07.1026.04.5

00.883.800.643.500.802.300.33

样号深度

/mYbLu∑REELREEHREEL/HREEδEuδCe(La/Sm)N(La/Yb)N(Gd/Yb)NCeanomS

32403.182.620.3818616818.09.380.581.023.729.931.72-

0.01S33418.002.080.3313712313.98.820.621.003.819.431.52-

0.02S34440.001.840.3412811513.08.800.550.953.9510.11.68-

0.04S35472.402.290.3514312815.08.560.671.023.408.361.48-

0.01S36486.802.280.3516414816.49.000.591.013.7610.01.73-

0.01S37503.692.360.4016214516.98.590.570.963.719.831.62-

0.03S38524.072.590.3916514816.98.760.581.033.648.691.46-

0.01S39553.582.480.3917215516.99.210.551.033.839.681.64-

0.01S40574.882.650.4615914217.58.100.581.013.628.191.46-

0.01S41604.152.330.3616815116.69.130.571.033.539.781.700S42624.572.72

0.4117115318.28.440.570.983.718.871.55-

0.03S43640.412.500.3716815117.28.780.651.023.649.281.58-

0.01S44658.172.570.4117515817.29.160.581.013.649.521.51-

0.01S45685.773.300.5120118021.08.570.571.233.897.891.340.07S46697.602

.640.4216614917.38.600.540.993.568.781.49-

0.02S47712.712.600.4216915018.97.930.571.043.288.531.730S48731.273.28

0.491691 46422.86.410.630.963.066.931.59-

0.04S49753.422.840.4512310419.65.290.640.782.966.051.52-

0.13S50776.973.190.5316414420.47.040.590.993.326.811.36-

0.02S51799.433.730.5815813523.45.770.721.042.965.281.250平均值

2.640.4216214517.98.220.601.013.558.601.55-

0.02UCC2.200.321469.540.651.064.199.191.39

注：球粒陨石数据据Boynton等，1984；(La/Sm)N为LaN和SmN经球粒陨石

标准化后的比值，δEu=EuN/[(SmN+GdN)/2]，δCe=CeN/[(LaN+PrN)/2]，

Ceanom(铈异常指数)=lg[3CeN/(2LaN+NdN)；元素含量单位为μg/g

(2) 物源分析。稀土元素(REE)在水体中停留的时间非常短，能够快速进入细粒沉积

物中且不发生分异，能更好地保留源区的地球化学信息，在反映盆地物源区性质的

指标中，稀土元素分布模式是最可靠的指标之一(Taylor et al.，1985；李双建等，

2006)。经Boynton球粒陨石标准化的配分模式曲线表明，研究区黏土岩样品总

体具有轻稀土富集、重稀土含量稳定、较明显的Eu负异常、Ce正常或弱负异常

特征，弱负异常说明当时的沉积环境处于较浅地区。苏宏图地区黏土岩样品的分布

模式与大陆上地壳的分布模式基本一致，说明该地区物质来源于大陆上地壳长英质

物源区。根据Allègre等(1978)提出的La/Yb-∑REE源岩判别图解，对研究区黏土

岩样品进行投点(图6a)，结果样品基本落在沉积岩与大陆拉斑玄武岩的交会区。

为进一步验证物源区源岩的属性，利用La/Th-Hf源岩属性判别图解(Floyd et al.，

1987)，对样品进行投点(图6b)，结果大部分样品投点落入大陆上地壳区，含少量

古老沉积物。综上可知，苏宏图地区黏土岩的主要母岩是沉积岩，物源为长英质和

活动大陆边缘的混合来源，夹杂了少量古老沉积物。

图6 La/Yb-∑REE (a)与La/Th-Hf (b)源岩判别图解Fig. 6 La/Yb-∑REE (a) and

La/Th-Hf (b) diagrams for the discrimination of source rocks

图7 苏宏图地区黏土岩样品K2O/Na2O-SiO2构造背景判别图解Fig. 7

K2O/Na2O-SiO2 diagram of claystone samples in the Suhongtu area for

the discrimination of tectonic setting

图8 苏宏图地区黏土岩样品La-Th-Sc (a)、Th-Sc-Zr/10 (b)和Th-Co-Zr/10 (c)

判别图解Fig. 8 La-Th-Sc (a), Th-Sc-Zr/10 (b) and Th-Co-Zr/10

(c)discrimination diagrams of claystone samples in the Suhongtu area

4.3.2 构造背景判别根据Roser等(1986)对世界不同地区已知构造背景的古代砂

岩、泥岩及现代砂泥岩沉积物主量元素特征的分析，认为主量元素的K2O/Na2O

比值是反映构造环境最有效的指标，提出了K2O/Na2O-SiO2构造背景判别图解。

苏宏图地区黏土岩K2O/Na2O-SiO2构造背景判别图解(图7)显示，多数样品落在

大陆岛弧区，少量落在活动大陆边缘，反映源岩形成于大陆岛弧的构造背景中。

根据微量与稀土元素之间的相互关系，可将沉积岩形成时的构造背景划分成大陆岛

弧、大洋岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘4类。用于判断构造背景的典型判

别图解有La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10构造环境判别图(Bhatia et al.，

1986；罗伟等，2016)。依据微量元素构造环境判别图，将苏宏图地区黏土岩样

投于3种构造环境判别图解中(图8)，结果大多数样品落在大陆岛弧构造背景中，

少部分样品落在活动大陆边缘。

综上认为，苏宏图地区沉积时期形成于大陆岛弧的构造背景中。

5 结论

(1) 苏宏图地区黏土岩中黏土矿物组成以伊利石为主，含少量蒙脱石、绿泥石及高

岭石，黏土矿物质量分数达45%，矿物组分与深度无明显的线性关系。

(2) 区内主、微量元素平均含量与大陆上地壳主量与微量元素平均值相比，主量元

素Al2O3、SiO2、CaO、TFe2O3的含量相对较高，贫P2O5、Na2O、MgO、

MnO；微量元素Zr、Cs、As的含量较高，贫Cr、Ni。稀土元素总量平均值高于

大陆地壳的稀土元素总量平均值，轻稀土富集，重稀土相对亏损，δEu呈明显负

异常，δCe基本正常或轻微负异常，分布曲线在轻稀土段斜率较大，呈明显的右

倾。

(3) 苏宏图地区黏土岩沉积时期沉积环境以氧化环境为主，伴随有还原环境。主量

与微量元素构造环境判别图上，样品多数落在大陆岛弧区域，反映源岩具有大陆岛

弧的构造背景。

参考文献

【相关文献】

李双建,王清晨,2006. 库车坳陷第三系泥岩地球化学特征及其对构造背景和物源属性的指示[J]. 岩石

矿物学杂志,25(3)：219-229.

刘士林,刘蕴华,林舸,等,2006. 渤海湾盆地南堡凹陷新近系泥岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

[J]. 现代地质,20(3)：449-456.

罗伟,刘池洋,张东东,等,2016. 贺兰山—六盘山地区中侏罗统直罗组地球化学特征及其地质意义[J].

古地理学报,18(6)：1030-1043.

汤望新,姜在兴,刘若涵,等,2017. 尼日尔Termit盆地Yogou组泥岩地球化学特征及沉积背景[J]. 石

油与天然气地质, 38(3)：592-601.

杨振宇,沈渭洲,郑连第,2009. 广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁谱统—乐平统界线剖面元素和同位素地

球化学研究及地质意义[J]. 地质学报,83(1)：1-15.

赵岩,刘池洋,张东东,等,2016. 宁南盆地古近纪沉积岩地球化学特征对沉积环境的反映[J]. 地质科技

情报, 35(5)：27-33.

Allègre C J, Minster J F, 1978. Quantitative models of trace element behavior in magmatic

processes [J]. Earth and Planetary Science Letters, 38(1): 1-25.

Boynton W V, 1984. Cosmochemistry of the rare earth elements: meteoric studies

[M]//Henderson P. Rare Earth Elements Geochemistry. Amesterdam: Elsevier, 63-114.

Bhatia M R, Crook K A W, 1986. Trace element characteristics of graywackes and tectonic

setting discrimination of sedimentary basins [J]. Contrib Mineral Petrol, 92(2): 181-193.

Davis C, Pratt L M, Sliter W V, et al., 1999. Factors influencing organic carbon and trace

metal accumulation in the Upper Cretaceous La Luna Formation of the western Maracaibo

Basin, Venezuela [M]//Barrera E, Johnson C C. Evolution of the Cretaceous Ocean-Climate

System: Special Paper 332. Boulder, Colorado, USA: Geological Society of America, 203-

230.

Elderfield H, Greaves M J, 1982. The rare earth elements in seawater [J]. Nature, 296: 214-

219.

Floyd P A, Leveridge B E, 1987. Tectonic environment of the Devonian Gramscatho

Basin,south Cornwall: Framework mode and geochemical evidence from turbidtic

sandstones[J]. Journal of the Geological Society, 144(4): 531-542.

McLennan S M. 2001. Relationships between the trace element composition of

sedimentary rocks and upper continental crust [J]. Geochemistry Geophysics Geosystems,

2(4): 1-24.

Roser B P, Korsch R J, 1986. Determination of tectonic setting of sandstone-mudstone

suites using SiO2 content and K2O/Na2O ratio [J]. Journal of Geology, 94(5): 635-650.

Rimmer S M, 2004. Geochemical paleoredox indicators in Devonian-Mississippian black

shales, central Appalachian Basin (USA) [J]. Chemical Geology, 206(3): 373-391.

Taylor S R, McLennan S M, 1985. The Continental Crust: Its Composition and Evolution [M].

Oxford: Blackwell.

Taylor S R, McLennan S M, 1995. The geochemical evolution of the continental crust [J].

Reviews of Geophysics, 33(2): 241-265.