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摘 要：安徽宿州地区分布大量寒武系馒头组页岩，记录了当时重要的地质信息。通过对主微量元素特征进行分析，研究了物源及源区风化特征。通过研究可知：馒头组页岩CIA值为66.84～67.32，CIW值为98～98.2，PIA值为96.26～96.59，这表明馒头组页岩源区发生强烈风化作用;宿州馒头组页岩来源于长英质火山岩源区，源区构造背景为大陆岛弧。

关键词：馒头组页岩;寒武系;地球化学特征

中图分类号：P595文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）11-0120-03

Abstract： A large number of cambrian steamed mantou shales are distributed in Suzhou area， Anhui Province， which recorded important geological information at that time. Based on the analysis of the main and trace elements in the shale of the Suzhou steamed head formation， the provenance and weathering characteristics of the source area of the shale of the mantou formation were studied. According to the study， the values of CIA， CIW and PIA of the shale of the mantou formation are 66.84～67.32， 98～98.2 and 96.26～96.59 respectively， which indicates that the source area of the shale of the mantou shales is strongly weathered. The source area of the Shale of the Suzhou mantou Formation is felsic volcanic rock， and the tectonic setting of the source area is continental island arc.

Keywords： shale of mantou formation;cambrian;geochemical characteristics

大量研究表明，碎屑沉積岩的地球化学特征可用于解释源区组成和演化、古风化条件以及沉积盆地的构造背景[1，2]。与其他碎屑岩相比，页岩的成分更接近源岩。页岩的物质成分能够记录物源的信息，从而推断其风化情况及物源组成[3]。因此，对页岩地球化学特征进行研究具有重要意义。

安徽宿州地区发育大量馒头组页岩，然而对其地质意义的研究较少。基于此，本文拟通过元素地球化学手段研究馒头组页岩的碎屑物源区特征及风化情况，为了解本区域古环境及构造演化提供依据。

1 地质背景

研究区在大地构造位置上属于华北地台南缘淮北陷褶断带，地层区划上属华北地层区胶辽—徐淮分区。研究区地层主要为震旦系、寒武系和奥陶系地层，寒武系馒头组地层出露明显，发育多层紫红色页岩，总厚度较大，而在其相邻的张夏组和猴家山组没有发育页岩地层。

2 样品测试与分析

样品采自安徽宿州市栏杆镇凤凰山馒头组地层，共采取7块样品。样品主量元素采用X射线荧光光谱仪测定，微量元素由ICP-MS测定，在武汉上谱分析科技有限责任公司测试完成，测试精度优于5%。

3 地球化学特征

3.1 主量元素地球化学特征

馒头组页岩K2O含量为5.22%～5.81%，比Na2O含量高，说明页岩中的钾长石或含钾矿物较多;（MgO+Fe2O3）的含量为9.18%～9.67%，平均为9.5%，说明页岩中含有一定量的镁铁成分;Al2O3/（CaO+Na2O）的含量为18.36%～22.04%，平均为20.19%，说明页岩中稳定组分的相对含量较小。

ICV指数（Fe2O3+K2O+Na2O+CaO+MgO+MnO）/Al2O3可以用来评估控制碎屑沉积岩主量元素组成的矿物。一般高岭石、云母的ICV值小于1，而钾长石、斜长石的ICV值大于1。馒头组页岩ICV值为1.29～1.37，平均为1.31，暗示页岩主量元素受到其造岩矿物的控制。表1为馒头组页岩主量元素组成表。

3.2 微量元素地球化学特征

宿州馒头组页岩稀土元素含量（REE）为192.9～286.78，平均值为213.69;轻稀土含量（LREE）为170.38～252.91，平均值为188.53，重稀土含量（HREE）为22.21～33.87，平均值为25.17，LREE/HREE为6.9～8.08，平均为7.51。（La/Yb）N为7.75～9.31，平均值为8.62，说明轻稀土元素（LREE）富集，且与重稀土元素分异明显。Eu为0.55～0.58，平均值为0.56，具有明显的负异常，认为其源岩主要来源于上地壳。宿州地区寒武系豹皮状灰岩微量元素组成见表2。

4 讨论

4.1 源区风化作用

岩石被风化时，Al、Ti、Sc、REE等稳定元素残留在原地被保存。用CIA、CIE和PIA等指标用来评判岩石的风化程度[4，5]。馒头组页岩CIA值分布范围为66.84～67.32，平均值为67.12。由此，可认为页岩源区风化程度中等。馒头组页岩CIW值为98～98.2，平均为98.09，PIA值为96.26～96.59。这两个指标说明页岩源区发生强烈风化作用。不同指标对源区风化程度评价结果不同，可能是钾交代作用所导致。

4.2 物源分析

重矿物的富集通常与沉积分选及再循环有关，Th/Sc的值不会受沉积再循环的影响而改变，该比值可以用于研究物源化学成分变化。由于Zr元素主要赋存于锆石中，较稳定，岩石再循环后，Zr/Sc的值会增大，因而Zr/Sc-Th/Sc图解常用来判断沉积物的分选程度、成分变化和重矿物富集程度。研究区样品均靠近成分演化线，说明馒头组页岩成分被源岩控制，没有经历沉积再循环;样品在图上落在BFG线上，靠近F点，说明馒头组页岩主要为长英质岩石（见图1）。

宿州馒头组页岩La/Sc值为2.07～2.76，平均为2.22;Co/Th值为0.85～1，平均为0.95。从La/Sc-Co/Th关系图上可以看出，宿州馒头组页岩亦落在長英质火山岩附近（见图2）。

4.3 源区构造背景

岩石中Th、Sc、Zr、La等元素较为稳定，受搬运及沉积作用影响较小，可以用来判断源区构造背景。

据Th-Sc-Zr/10图解可知（见图3），宿州馒头组页岩所有样品均落入大陆岛弧区，可以认为宿州馒头组页岩源区构造背景应为大陆岛弧。

5 结论

①宿州寒武系馒头组页岩轻稀土元素富集，与重稀土元素分异明显，Eu具有明显的负异常。

②宿州寒武系馒头组页岩CIA值为66.84～67.32，CIW值为98～98.2，PIA值为96.26～96.59，说明源岩遭受强烈风化。

③宿州馒头组页岩来源于长英质火山岩源区，源区构造背景为大陆岛弧。

参考文献：

[1]顾雪祥，刘建明，Oskar Schulz，等.江南造山带雪峰隆起区元古宙浊积岩沉积构造背景的地球化学制约[J].地球化学，2003（5）：406-426.

[2]和政军，李锦轶，莫申国，等.漠河前陆盆地砂岩岩石地球化学的构造背景和物源区分析[J].中国科学（地球科学），2003（12）：1219-1226.

[3]卢海峰，王宗起，王涛，等.西秦岭关家沟组物源分析[J].地质学报，2006（4）：508-516.

[4]魏震洋，于津海，王丽娟，等.南岭地区新元古代变质沉积岩的地球化学特征及构造意义[J].地球化学，2009（1）：1-19.

[5]屈红军，马强，高胜利，等.鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析[J].地质学报，2011（6）：979-986.