太行山南麓二叠系太原组沉积环境及灰岩微量元素特征

摘要

华北南部二叠系地层发育完整,除太原组为海陆交互沉积,其他层段多为陆相沉积。本文系统研究焦作-禹州典型剖面太原组沉积相,重点探讨太原组碳酸盐岩海相沉积环境。太原组以灰岩为主,夹粉砂岩、泥页岩及煤层,可划分为开阔台地相、局限台地相、障壁岛相、泻湖-沼泽相、潮坪相5个沉积相,海相碳酸盐台地沉积在太原组占有重要地位。野外资料结合岩石矿物学、微量元素、稀土元素特征,可以恢复不同碳酸盐台地的古环境、古地理。碳酸盐开阔台地(主要发育在禹州)岩性主要为生物碎屑灰岩,生物碎屑含量多大于50％且较为破碎,微量元素、稀土元素整体含量较高,Sc含量平均值为地壳丰度0.1倍,Sr平均值为地壳丰度的3.6倍,Sr/Ba比均值为9.3,LREE富集较明显,(La/Sm)N、(Gd/Yb)N反映轻稀土间分馏程度较大、重稀土元素间分异不明显,∑REE、LREE/HREE值与Fe含量正相关明显,反映古环境水体开阔、动荡,富含生物碎屑和胶体。碳酸盐局限台地(主要在焦作发育)岩性主要为泥晶灰岩,生物碎屑含量多小于40％且保存较完好,微量元素、稀土元素整体含量较低,LREE富集较不明显,轻稀土间分馏程度较小、重稀土元素分异不明显,∑REE与Fe含量正相关性较弱、LREE/HREE值与Fe含量无相关性,反映古环境水体受限、相对安静,生物碎屑及胶体含量不高。对比华北其他地区太原组灰岩稀土元素特征发现,受控于北部陆源物质影响,稀土元素分布呈现规律性变化。