田曉莉，黃 澄

（1.安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230022；2.合肥市地震局，安徽 合肥 230071）

皖北地區(qū)地層隸屬于華北地層大區(qū)，徐淮地層分區(qū)，區(qū)內(nèi)除上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)缺失外，從下元古至第四系均有不同程度的發(fā)育。其中，四十里長(zhǎng)山組被劃分為新元古界青白口系八公山群，地中發(fā)育微細(xì)層理及交錯(cuò)層理，局部見(jiàn)渦卷狀砂質(zhì)團(tuán)塊等沉積特征反映本組為濱海-淺海相環(huán)境，但是對(duì)其碎屑組分的來(lái)源以及構(gòu)造背景一直存有爭(zhēng)議，因此，確定皖北地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景具有重要的理論和實(shí)際意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北陸塊南部的徐淮地層分區(qū)，地臺(tái)基底為新太古代—古元古代結(jié)晶變質(zhì)基底，新元古代—新生代地層為地臺(tái)沉積蓋層。

其中新元古界發(fā)育青白口系八公山群碎屑巖和徐淮群碳酸鹽巖，缺失宿縣群,與上覆寒武系第二統(tǒng)假整合接觸。八公山群自下而上包括曹店組、伍山組、劉老碑組、四十里長(zhǎng)山組，為一套海岸—陸架單陸屑建造—潮坪陸屑石英砂巖和局限臺(tái)地相藻礁碳酸鹽巖組合，厚度大于1200m；與下伏太古界五河群或霍邱群呈角度不整合接觸，與上覆徐淮群為平行不整合接觸。

2 礦物樣品特征

本次研究根據(jù)礦物分布情況，選擇了懷遠(yuǎn)縣唐集鎮(zhèn)西北龍阿山地區(qū)14個(gè)樣品進(jìn)行研究。薄片鏡下鑒定顯示，石英顆粒極多，高達(dá)90%以上，長(zhǎng)石和巖屑含量很少，含少量巖屑。石英顆粒主要為單晶石英，表面光潔，一級(jí)灰白到一級(jí)黃白干涉色，磨圓度差，分選性一般，顆粒間以點(diǎn)接觸為主。

因此，四十里長(zhǎng)山組巖性主要為石英砂巖，其下以出現(xiàn)石英粉砂巖為標(biāo)志，與劉老碑組頁(yè)巖整合接觸，其上以長(zhǎng)石石英粉砂巖結(jié)束為標(biāo)志，與九里橋組砂灰?guī)r整合接觸。該組由石英砂巖、鈣質(zhì)細(xì)粒石英砂巖、石英粉砂巖、鈣質(zhì)石英粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖組成韻律層，總體上由下向上依次變細(xì)，局部見(jiàn)渦卷狀砂質(zhì)團(tuán)塊等特征，反映為退積型沙灘、沙壩—濱海潮間帶沉積。

3 礦石地球化學(xué)特征

本次研究的14個(gè)樣品，在澳實(shí)分析檢測(cè)有限公司（廣州）澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行元素地球化學(xué)分析,分析結(jié)果見(jiàn)附表1。

3.1 常量元素

研究區(qū)域礦石主要成分組分中含有鈣質(zhì)石英砂巖，因此采集樣品中可能存在CaO含量異常高的情況，另外結(jié)合鏡下薄片觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)部分樣品存在一定量的鈣質(zhì)膠結(jié)物和泥晶碳酸鹽礦物，因此需要對(duì)樣品的主量元素測(cè)試結(jié)果進(jìn)行CaO校正。

結(jié)果顯示SiO2含量在主量元素中含量最高（平均值81.85%），表明礦物成分成熟度較高；具有較高的K2O（平均值4.06%）和Al2O3（平均值5.47%），而Fe2O3（平均值0.93%）、MgO（平均值0.14%）較低。其中樣品HN8的MgO（4.09%）CaO（9.93%）較高，樣品HN24、HN27的CaO含量較高，分別為10.50%、17.03%，可能與其含有較多的鈣質(zhì)膠結(jié)物和粘土礦物有關(guān)。

主量元素平均含量與大陸上地殼主量元素（Dickinson et al.1979）平均值對(duì)比，僅有SiO2相對(duì)富集，其余均相對(duì)較貧。具體含量見(jiàn)表1。

3.2 微量元素 （含稀土元素）

分析表明，大離子親石元素Rb、Sr、Ba含量平均值分別是90.37μg/g、103.04μg/g、401.43μg/g；高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr、Hf、Th含量平均值為383.76μg/g、11.25μg/g、10.3μg/g；相容元素Co、V、Sc含量平均值為2.16μg/g、16.29μg/g、3.4μg/g。

與大陸上地殼（UCC）元素含量相比，Zr、Th是其含量?jī)杀抖?，其余元素走?shì)波動(dòng)基本相同。

其中，∑REE含量為47.33～173.5μg/g，平均103.88μg/g，低于大陸地殼稀土元素平均值（146μg/g）?！芁REE/∑HREE比值為4.59～7.45，均低于大陸上地殼9.45，說(shuō)明輕重稀土分異明顯。具體含量見(jiàn)表1。

表1 樣品主微量成分

4 討論

4.1 風(fēng)化程度判斷

礦石在風(fēng)化的過(guò)程中，活潑的陽(yáng)離子K+、Na+、Ca2+等隨地表流體大量流失，而Al3+和Ti4+隨著風(fēng)化程度的增加而逐漸累積。

據(jù)此，Harnois提出采用化學(xué)風(fēng)化指數(shù)（CIW）作為反映遭受風(fēng)化作用強(qiáng)弱的指標(biāo)。礦石的化學(xué)風(fēng)化指數(shù)計(jì)算（94.10～97.43，平均值95.50）表明物源區(qū)經(jīng)歷強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，物源區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)性較弱。

與此同時(shí)，部分樣品較高的Al2O3含量、較低的Na2O也印證了這一觀點(diǎn)。

4.2 物源性質(zhì)的地球化學(xué)判斷

一般認(rèn)為沉積物的化學(xué)組分是對(duì)其源區(qū)巖石一定程度的繼承，主量元素在地質(zhì)體中易形成獨(dú)立礦物，并在化學(xué)組分中占據(jù)較大比重，而稀土元素在成礦過(guò)程中會(huì)發(fā)生輕重稀土的分餾，但其總體特征一般不變，因此都可以用來(lái)進(jìn)行物源及構(gòu)造環(huán)境分析。

綜合樣品的主量元素、微量元素和稀土元素特征及判別圖解，認(rèn)為物源一長(zhǎng)英質(zhì)、石英質(zhì)巖石為主，并且含有大量的古老沉積物。具體分析如下。

（1）由于碎屑礦物在沉積的過(guò)程中容易受到其他因素的影響，CaO和SiO2的含量發(fā)生改變，所以Roser et al提出建立判別函數(shù)F1、F2用于源區(qū)判斷。在F1-F2物源屬性判別圖中（圖1a），樣品均投在P4成熟大陸富石英巖沉積物源區(qū)（古老的沉積地體或克拉通），明顯遠(yuǎn)離鐵鎂質(zhì)區(qū)域。

圖1 地質(zhì)礦物的物源性質(zhì)分析圖

（2）La/Th-Hf判別圖（圖1b）常用于微量元素的物源區(qū)判斷，Hf含量的增高反映了古老沉積物成分增加，而La/Th值的增高則反映了基性巖成分的增加，其物源由長(zhǎng)英質(zhì)向長(zhǎng)英質(zhì)、基性巖過(guò)渡。研究區(qū)樣品投點(diǎn)的分布情況再次印證四十里長(zhǎng)山組砂巖的物源以被動(dòng)大陸邊緣物源為主，夾雜少量的長(zhǎng)英質(zhì)物源，且含有大量的古老沉積物。

4.3 沉積-構(gòu)造環(huán)境分析

根據(jù)多個(gè)判別圖和微量元素蛛網(wǎng)圖，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)樣品的元素?cái)?shù)據(jù)分析，認(rèn)為四十里長(zhǎng)山組砂巖形成于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，沒(méi)有幔源物質(zhì)的加入。主要原因見(jiàn)下。

（1）隨著沉積環(huán)境的變化，Ce在大陸邊緣、大洋、洋中脊附近的異常逐漸降低，由正異常或者弱負(fù)異常逐漸過(guò)度為負(fù)異常。由表1可見(jiàn)，研究區(qū)礦石的δCe為0.89～1.2，平均值為1，呈現(xiàn)出正異常或者弱負(fù)異常，表明沉積環(huán)境為大陸邊緣附近的環(huán)境。

（2）根據(jù)Mclen nan SM和于炳松的研究成果顯示，當(dāng)有幔源物質(zhì)加入時(shí)，δEu＞1、Tb/Yb＞1、Th/U＜3.8、La/Sc＜2.8、La/Th＜2.8。

（3）與Bhatia等提出的各構(gòu)造環(huán)境礦石的化學(xué)元素含量參考值對(duì)比發(fā)現(xiàn)SiO2、Al2O3、TiO2、Na2O、TFe2O3+MgO、δCe、δEu、Rb/Sr、Ba/Sr的平均值更接近被動(dòng)大陸邊緣平均值。

（4）Bhatia等（1986）提 出 了 一 系 列 地 球 化 學(xué) 端元圖，被廣泛地用于判別形成礦石的構(gòu)造環(huán)境判別。(Fe2O3＊+MgO)-Al2O3/SiO2判別圖（圖2a）中，大部分樣品分布在D區(qū)（被動(dòng)大陸邊緣）及其附近。在Ti/Zr-La/Sc判別圖（圖2b）中，絕大多數(shù)樣品均在D區(qū)下方，因此判斷與被動(dòng)大陸邊緣更為接近。

圖2 地質(zhì)礦物微量元素物源及構(gòu)造環(huán)境分析圖

綜合全部樣品投點(diǎn)情況后，判斷樣品的構(gòu)造環(huán)境應(yīng)該為被動(dòng)大陸邊緣。

綜合分析，筆者認(rèn)為采集皖北地區(qū)地質(zhì)礦物樣品物源區(qū)應(yīng)該為沉積物源區(qū)，構(gòu)造環(huán)境則為被動(dòng)大陸邊緣。被動(dòng)大陸邊緣是在構(gòu)造上長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)的陸緣，也沒(méi)有強(qiáng)烈地震，其火山造山運(yùn)動(dòng)較弱，因此常生成巨厚的淺海相沉積，這與研究區(qū)地層的沉積環(huán)境是相符合的。