燕山中段常州沟组砂岩岩石学、地球化学特征及地质意义

摘要

中元古代常州沟组是华北克拉通北缘燕山地区变质结晶基底上的第一套沉积盖层,不整合覆盖于新太古代各类片麻岩之上。为了解常州沟组时期的古环境、古气候及其物质来源、构造环境和盆地性质,在野外地质调查的基础上,对常州沟组砂岩进行了粒度分析和地球化学分析测试。岩石组合、沉积构造和粒度分析结果指示区内常州沟组沉积环境演化由下至上依次为冲积扇、辫状河和碎屑潮坪。常州沟组砂岩地球化学特征具有高SiO_(2)、Al_(2)O_(3)和K_(2)O,低TiO_(2)、Fe_(2)O_(3)、FeO、MgO含量的特点,成熟度较高,化学蚀变指数(CIA)介于52.00~73.23之间,化学风化作用指数(CIW)范围为93.04~98.68。由于岩石遭受钾交代作用影响,结合A-CN-K图解、Th/U-Th图解和古气候判别图综合分析,认为源区可能经历了较强的风化作用,古气候温暖、潮湿。Cr/Zr、Th/Sc、Ba/Sr、Rb/Sr值和La/Th-Hf图解指示常州沟组源区属性主要为上地壳环境,原岩成分以长英质岩石为主。构造背景判别图解显示常州沟组砂岩形成于克拉通盆地,即燕辽裂陷槽应属于克拉通内部裂解。另外,Tb/Yb、La/Sc、La/Th、Th/Sc值指示砂岩中无明显的幔源物质加入,推测燕辽裂陷槽应属于华北克拉通陆壳基底上形成的滨浅海,未达到大陆地壳裂开、洋壳出现的程度。