粤东晚三叠世小水组--早侏罗世金鸡组古气候及构造背景的矿物和地球化学记录

许中杰，程日辉，王嘹亮，张 莉

1.吉林大学地球科学学院, 长春 1300612.广州海洋地质调查局, 广州 510075



粤东晚三叠世小水组
--早侏罗世金鸡组古气候及构造背景的矿物和地球化学记录

许中杰1，程日辉1，王嘹亮2，张 莉2

1.吉林大学地球科学学院, 长春 1300612.广州海洋地质调查局, 广州 510075

对揭西灰寨剖面上三叠统小水组和惠州黄洞剖面下侏罗统金鸡组采集的泥岩和砂岩样品进行了全岩分析和ICP-MS微量、稀土元素测试和矿物成分分析，根据元素含量及其比值的变化，提出了粤东揭西地区晚三叠世小水组和惠州地区早侏罗世金鸡组水体整体为还原、厌氧环境，以干燥炎热气候为主。小水组w(∑REE)较大，轻稀土富集(LREE/HREE为10.86和15.63)，重稀土较稳定(w(∑HREE) 为6.09×10-6和7.99×10-6)，Eu负异常(δEu为0.67和0.87)；金鸡组轻稀土富集(LREE/HREE=7.29～10.03)，重稀土较稳定(w(∑HREE)为(15.39～19.72)×10-6)，Eu负异常(δEu=0.59～0.65)。泥岩稀土元素分布模式图和源岩判别图解显示，小水组和金鸡组源岩来自上地壳的沉积岩、花岗岩和玄武岩，小水组下部样品沉积物源岩较上部要深，金鸡组上部沉积物源岩较中下部要深。Dickinson图解、K2O/Na2O-w(SiO2)、Zr-Th、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解和稀土元素特征值显示，晚三叠世揭西地区的构造背景为弧后伸展盆地，有被动大陆边缘特性，但也有大陆岛弧(由安第斯大陆边缘弧转变而来)的特性，其物源来自火山弧造山带。早侏罗世黄洞地区为弧后挤压盆地，具有被动陆缘特性，沉积物物源来自于切割的岩浆弧。

粤东；上三叠统；下侏罗统；小水组；金鸡组；元素地球化学；古气候；构造背景

0 引言

粤东地区位于我国华南陆缘的南部，与南海北部海域相邻。在晚三叠--早侏罗世华南陆缘发生了一次大规模的海侵，这次海侵在闽西南--粤东、粤北和粤中地区形成了“粤东海盆”，其向北延伸，与南海北部海域珠江口盆地东部相连通[1-3]。目前，我国油气资源仍处于相对紧张的局势，进一步寻找有利的油气资源并加大勘探开发的力度势在必行，而南海北部中生界具有巨大的油气资源潜力和良好勘探的前景[4]。所以，通过对粤东地区中生界上三叠统和下侏罗统沉积物所记录的沉积环境、古气候变化及构造背景特征进行细致的分析研究，有望在由陆及海思想指导下，将华南陆缘中生界的认识应用于南海北部海域油气勘探中。

碎屑沉积岩中保存着源区岩石成分、古气候条件、古盐度、古水深、沉积环境及构造背景等多方面的重要信息。沉积岩中微量元素和稀土元素已被地质界广泛关注和深入研究。细粒沉积物(粉砂级、泥级)粒度上具有均一性，沉积后期具有不渗透性并且可以快速、等量地吸收水体中停留时间较短的微量和稀土等元素[5-6]。被吸收元素的富集与迁移，可以对沉积岩物源区特征、构造背景及古风化特征进行有效的指示[7-8]。同时，碎屑沉积物中粗粒沉积物(砂岩)的骨架矿物成分，对物源区的性质和构造环境同样有着敏感的反映。定量分析可以用来追溯物源高地的性质，可以判别板块构造背景所决定的物源类型和确定盆地的性质。

笔者主要对粤东揭西地区晚三叠世小水组和惠州地区早侏罗世金鸡组泥岩地球化学特征和砂岩矿物成分进行分析，旨在确定该区沉积物物源性质，对古气候特征及大地构造背景进行探讨，以期为南海北部海域中生界研究提供华南陆缘详实的地质资料。

1 岩性、岩相特征

揭西地区出露的晚三叠世艮口群与粤东--粤中南地区出露的晚三叠世小坪组可以对比。艮口群为一套含煤碎屑岩沉积，由红卫坑组、小水组和头木冲组组成，小水组整合于红卫坑组之上。本文主要研究晚三叠世艮口群中的小水组，因为小水组是一套细砂岩、粉砂岩和泥岩组成的海相地层，而红卫坑组和头木冲组分别为三角洲沉积和滨海沉积。海相沉积样品更利于泥岩地球化学特征和砂岩骨架成分对古气候和构造背景的研究。小水组剖面位于广东省揭西县境内，地理位置为23 °27′40.8″N， 116°0′54.8″E。粤东地区早侏罗世金鸡组是一套碎屑岩沉积，整合于晚三叠世小坪组或头木冲组之上。金鸡组剖面位于广东省惠州市西北方向的黄洞地区，黄洞剖面的地理位置为23°06′20.1″N， 114°20′36.9″E，剖面出露的早侏罗世金鸡组相对完整且厚度较大(图1)。

图1 粤东地区地质略图及剖面位置Fig.1 Geological sketch and the section map in east Guangdong

揭西灰寨剖面小水组岩性主要为灰黑色粉砂岩、细砂岩夹黑色粉砂质泥岩和泥岩。一些砂岩层中发育波状层理，泥岩层中发育水平层理。这是一套浅海相的沉积物组合，是物源供应相对充分条件下浅海环境的产物，主要为浅海的临滨砂坝和静水泥沉积。泥质粉砂岩、粉砂岩和细砂岩代表临滨砂坝沉积。粉砂质泥岩和泥岩代表静水泥沉积，是悬浮质沉降形成的。

惠州黄洞剖面下部以灰白色、灰绿色粉砂岩、细砂岩夹灰黑色、黑色粉砂质泥岩为主，中上部以灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹灰白色细砂岩、粉砂岩为主。泥岩层和粉砂质泥岩层中含植物化石和双壳类化石。早侏罗世华南陆缘正受到海侵影响，在粤东海丰地区甚至出现半深海相沉积。惠州黄洞地区早侏罗世金鸡组也受到海侵的影响，金鸡组由浅海相沉积物组合构成。剖面下部的粉砂岩、细砂岩沉积代表临滨砂坝沉积，粉砂岩、细砂岩层中夹的粉砂质泥岩沉积代表静水泥沉积。剖面中上部的泥岩、粉砂质泥岩沉积代表静水泥沉积，泥岩层中夹的细砂岩、粉砂岩沉积代表浊流沉积。

2 样品采集及分析

样品采集于揭西地区灰寨剖面小水组和惠州地区黄洞剖面金鸡组，共包括40余块新鲜的泥岩和砂岩样品，均由剖面底部至顶部采集。经室内显微岩石薄片鉴定，筛选出受淋滤和风化作用影响的样品。其中灰寨剖面2块泥岩和2块砂岩样品，黄洞剖面4块泥岩和9块砂岩样品，对采集的泥岩和砂岩样品进行地球化学分析和骨架矿物成分分析。其中，JX-1、JX-2样品采集于揭西灰寨剖面下部，JX-3、JX-4样品采集于揭西灰寨剖面上部。HD-7--HD-11样品采集于黄洞剖面中下部，HD-12--HD-17号样品采集于黄洞剖面中部，HD-19、HD-20-2样品采集于黄洞剖面上部。11块砂岩样品通过日本欧林巴斯偏光显微镜观察骨架矿物成分。JX-1、JX-3、HD-10、HD-11、HD-14和HD-19这6块泥岩样品先用研钵破碎，并去除粉砂岩颗粒，再用玛瑙球磨机破碎，保留小于200目样品。研磨至200目的样品一部分用于全岩分析，使用X-射线荧光光谱仪完成，分析精度优于5%。另一部用于微量和稀土元素分析，并使用ICP-MS质谱仪进行分析，质谱仪测试检出限小于0.5×10-6。分析在吉林大学实验测试中心完成，详细实验测试过程可参见文献[9]。测试样品最终结果取3次测定平均值，数据如表1所示。

表1 小水组和金鸡组常量、微量、稀土元素及特征值

表1(续)

注：常量元素质量分数单位为%；微量、稀土元素质量分数单位为10-6。m=100w(MgO)/w(Al2O3)。δEu=Eun/(SmnGdn)1/2，δCe=Cen/(LanPrn)1/2[10]，下标n为球粒陨石标准化值。下标N为北美页岩标准化值[11]。PAAS为后太古代澳大利亚页岩[10]。CIA为化学蚀变指数,CIA=100[w(Al2O3)/w(Al2O3)+w(CaO*)+w(Na2O)+w(K2O)]。

3 地球化学特征对古气候的指示

3.1m值对古气候的指示

自然界镁化合物更易于溶解，迁移能力较强。岩石风化后，Mg能以可溶性的MgCl2、MgSO4等形式进入水体。铝元素的化学性具有两重性，既可溶于酸又可溶于碱，在中性溶液中的溶解度很低，在水溶液中铝以简单离子和络合离子形式存在。常量元素镁铝质量分数的比值m不但可以作为判断环境的指标，而且对气候有一定的指示作用[12-13]。干热气候限制了镁元素的活动能力，同时干热气候沉积物低Al2O3，水体pH值较高、m值也较高。温湿气候提高了镁元素活动性，同时温湿气候沉积物高Al2O3，水体pH值较低、m值也较低。

揭西灰寨剖面小水组和黄洞剖面金鸡组样品的最小m值出现在小水组上部(2.23)，最大m值出现在金鸡组上部(3.63)。小水组和金鸡组其他时期整体上为干热气候。小水组上部时期可能为温湿气候，但不排除干热气候的可能。

3.2 Sr/Cu值对古气候的指示

Sr/Cu值的变化可以用于判断古气候，比值为1.3～5.0指示温湿气候，而大于5.0则指示干热气候[14]。

揭西灰寨剖面小水组2个样品的Sr/Cu值分别为3.42和2.86，介于1.3～5.0。但是即使一个时期气候状况相同，因自然降雨、水体注入、海盆规模改变，都会导致蒸发量的变化，从而使同种离子发生沉淀的数量因离子浓度的改变而不同。揭西地区晚三叠世经历了一次海侵--海退的旋回，最大海侵发生在晚三叠世中期小水组[3]，由于存在海盆规模改变等影响蒸发量的因素，所以笔者认为，把Sr/Cu值指示环境范围相应降低，介于1.3～3.0指示温湿气候，而大于3.0则指示干热气候，这种调整对指示晚三叠世揭西地区气候是可行的。根据Sr/Cu值范围对古气候的判断不是一成不变的。王随继等[14]在对泌阳凹陷核桃园组古气候分析时，也将反映温湿气候和干热气候的Sr/Cu值进行了调整，使其更准确地反映当时的古气候条件。根据Sr/Cu值对古气候的指示，晚三叠世小水组下部处于干热气候条件下；上部可能处于温湿气候，但上部样品Sr/Cu值为2.86，与干热气候的下限值仅相差0.14，因而，小水组上部不排除存在干热气候的可能。所以对于上部气候的判断，还需要根据其他指标综合分析。

黄洞剖面金鸡组4个样品的Sr/Cu值均远远大于5.0，指示早侏罗世金鸡组整体处于干热气候条件下。4个样品的Sr/Cu比由剖面下部至上部逐渐变小。这反映在早侏罗世虽然整体处于干热气候下，但随着时间推移干热气候有所缓解。

3.3 化学蚀变指数对古气候指示

沉积物源区岩石的化学风化程度，可以通过化学指数即化学蚀变指数(CIA)进行定量研究[15-17]。通常CIA值为50～100，50代表未经化学风化岩石，100代表完全化学风化的岩石。经过风化搬运后沉积物的不同CIA值，是对当时气候条件的记录。CIA值为80～100，表示是在炎热的热带气候条件的沉积产物；70～80，表示是温暖湿润气候条件下的产物；而60～70表示在寒冷干燥气候条件下形成冰碛岩和冰碛黏土[18]。

揭西灰寨剖面小水组2个样品的CIA值分别为82.34和85.05，在80～100之间，反映该时期为炎热的热带气候。

黄洞剖面金鸡组中下部样品HD-10和HD-11的CIA值分别为81.71和81.54，介于80～100，反映该时期为炎热的热带气候。中部HD-14样品的CIA值为79.06，上部HD-19样品的CIA值为78.75，CIA值均在80附近，该时期可能同样处于炎热的热带气候条件下，但可能出现过短暂的温湿气候。CIA值在剖面上的变化与Sr/Cu值一致，都表现为由下至上逐渐较小的趋势。

3.4 Mg/Ca值对古气候的指示

Mg/Ca的高值指示干热气候，低值反映温湿气候[14]。揭西灰寨剖面小水组2个样品的Mg/Ca分别为16.69和9.50，反映小水组整体为干热气候。黄洞剖面金鸡组样品的Mg/Ca值变化范围较大：最小值出现在金鸡组上部的HD-19样品，Mg/Ca值为2.41；最大值为金鸡组中部的HD-14样品，Mg/Ca值达到52。反映金鸡组整体为干热气候，但在金鸡组上部可能出现过短暂的温湿气候。

3.5δCe、δEu值和V/(V+ Ni)对水体氧化还原性的指示

δCe值能灵敏地反映沉积环境的氧化还原条件：δCe<0.95为负异常，表示氧化环境；δCe>1.00为正异常，表示还原环境[19]。生物活动程度越强，Eu3+被还原成Eu2+的可能性越大，从而导致沉积物中的Eu发生分离、亏损。通常V/(V+Ni)值>0.84，反映水体分层及底层水体中出现H2S的厌氧环境；V/(V+Ni)值为0.54～0.72，表示水体分层不强的厌氧环境；V/(V+Ni)值为0.46～0.60，表示水体分层弱的贫氧环境[20]。δCe、δEu值的异常和V/(V+Ni)的值大小虽不能用于直接判断古气候，但可以间接地指示古气候特征。

揭西灰寨剖面小水组2个样品δCe均大于1.00，其中JX-1样品的δCe值达到1.99。δEu值分别为在0.87和0.67，表现为亏损。V/(V+Ni)的值均大于0.84，反映水体为厌氧环境。δCe、δEu值和V/(V+Ni)值整体反映小水组为还原、厌氧环境，指示干燥炎热的环境。综合Sr/Cu值、化学蚀变指数和δCe、δEu值和V/(V+ Ni)分析可知，小水组为干热气候。

黄洞剖面金鸡组4块样品δCe均大于0.95，接近于1.00，其中HD-14样品的δCe值为1.02。δEu值为0.59～0.65，明显亏损。V/(V+Ni)值为0.91～0.97，是厌氧环境的表现。δCe、δEu值和V/(V+Ni)值整体反映金鸡组为弱还原--还原、厌氧环境，指示干燥炎热的环境。这与根据Sr/Cu值和化学蚀变指数判断的金鸡组气候特征相一致。

4 地球化学特征及沉积物源岩

粤东揭西灰寨剖面上三叠统小水组样品常量元素与PAAS标样[10]比较，SiO2、Al2O3和TFe2O3质量分数基本一致，CaO、MgO、Na2O质量分数相对标样偏低；微量元素与PAAS比较，Nb、Zr质量分数相似，Sr、Sc质量分数相对标样偏低。

粤东惠州黄洞剖面下侏罗统金鸡组样品常量元素与PAAS标样[10]比较，SiO2、Al2O3质量分数基本一致，TFe2O3、CaO、MgO、Na2O质量分数相对标样偏低；微量元素与PAAS比较，Ba、Rb、Th、Nb、Zr质量分数相似，Sr、Sc质量分数相对标样偏低。

小水组w(∑REE)较大(134.05×10-6和244.65×10-6)，轻稀土富集(LREE/HREE为10.86和15.63)，重稀土较稳定(w(∑HREE)为6.09×10-6和7.99×10-6)，Eu元素亏损(δEu为0.87和0.67)。稀土元素分布模式图(图2)中，La--Eu段轻稀土配分曲线较陡、斜率较大，表现为明显的“右倾”，说明轻稀土元素之间的分馏程度较高；Gd--Lu段重稀土配分曲线斜率较小，出现“左倾”现象不明显，说明重稀土元素之间有一定程度的分馏。两个样品曲线整体形态相似，说明沉积物来源具有同源性，来自上地壳。将小水组样品在La/Yb-w(∑REE)源岩判别图解中投点(图3)，小水组样品JX-1落在沉积岩区和碱性玄武岩区域交界内；JX-3落在沉积岩、花岗岩和玄武岩3种岩性交汇区内。可见，本区源岩主要为来自上地壳的沉积岩、花岗岩和玄武岩。小水组下部沉积物源岩较上部要深，可能来自于上地壳底部，接近下地壳的地方。

稀土元素配分模式曲线底图据文献[21]；球粒陨石标准值据文献[22]。图2 揭西灰寨小水组稀土元素分布模式Fig. 2 REE distribution pattern in Xiaoshui Formation in Jiexi Huizhai

泥岩源岩判别图解底图据文献[23]。图3 泥岩源岩判别图解Fig.3 Mudstone source rock discrimination diagram

稀土元素配分模式曲线底图据文献[21]；球粒陨石标准值据文献[22]。图4 惠州地区金鸡组稀土元素分布模式Fig. 4 REE distribution pattern in Jinji Formation of Huizhou area

金鸡组稀土元素具有w(∑REE)较大((163.49～208.71)×10-6)、轻稀土富集(LREE/HREE=7.29～10.03)、重稀土较稳定(w(∑HREE)为(15.39～19.72)×10-6，且Eu处出现一个明显“V”形)(图4)、存在Eu负异常(δEu=0.59～0.65)的特点。稀土元素配分模式曲线(图4)中，La--Eu段各组轻稀土配分曲线均较陡、斜率较大，表现为明显的“右倾”，说明轻稀土元素之间的分馏程度较高；Gd--Lu段各组重稀土配分曲线均表现为斜率较小，说明重稀土元素之间有一定程度的分馏。稀土元素特征及Eu负异常显示，金鸡组沉积物来自上地壳。惠州早侏罗世金鸡组稀土元素分布曲线整体形态相似，说明沉积物具有同源性。根据REE特征对物源区的性质更进一步判断，将样品投于La/Yb-w(∑REE)源岩判别图解(图3)中。HD-19样品落于沉积岩和玄武岩交汇区内，其余样品均落于沉积岩、玄武岩和花岗岩交汇区内。可见，金鸡组上部沉积物源岩较中下部要深，可能来自于上地壳底部，接近下地壳的地方。

5 构造背景

5.1 砂岩骨架成分与大地构造背景

碎屑沉积物的骨架矿物成分，尤其是砂岩的骨架矿物成分对物源区的性质和构造环境有着敏感的反映。利用Dickinson的Q-F-L、Qm-F-Lt、Qp-Lv-Ls和Qm-P-K图解法[24]，可对砂岩成分进行定量分析。这种定量分析可以用来追溯物源高地的性质，以判别板块构造背景所决定的物源类型和确定盆地的性质。

对11块砂岩样品进行岩石矿物成分统计与分析，并投点于Dickinson图解(图5)中。

底图据文献[24]。图5 小水组和金鸡组砂岩样品Dickinson图解Fig.5 Dickinson diagram in Xiaoshui and Jinji Formation

揭西灰寨小水组2个样品在Q-F-L图中落在再旋回造山带物源区。在Qm-F-Lt图中，两样品集中在再旋回造山带物源区内，多晶石英含量有明显增多，说明其物源成分有大洋成分。在Qp-Lv-Ls图中样品分别投在火山弧造山带物源区及其外围(与有一定大洋组分特征一致),说明小水组的沉积物来自于再旋回造山带的火山弧造山带。在Qm-P-K图解中，两个样品石英含量很高，成熟度和稳定性都很好，深成组分/火山组分增加，火山弧被深切割。成熟度和稳定性好、石英含量高，反映沉积物经过一定的搬运；被深切割的火山弧应是早期形成的，并且被剥蚀殆尽。根据各图样品点的位置，沉积物物源来自于火山弧造山带。

黄洞剖面金鸡组9个样品在Q-F-L图解中，样品落于再旋回造山带物源区，大洋组分/大陆组分较多。在Qm-F-Lt图解中，样品点落在再旋回造山带物源区内，多晶石英含量有明显增多，说明其物源成分中大洋成分增多。在Qp-Lv-Ls图解中，样品点主要分布于俯冲带杂岩体区、岩浆弧造山带物源区之间。这反映沉积物来自再旋回造山带，为火山弧造山带和俯冲带杂岩体；火山岩屑和多晶石英含量较多，沉积岩岩屑含量较少。在Qm-P-K图中，单晶石英含量很高，成熟度和稳定性都很好，深成组分/火山组分增加，火山弧被深切割。岩浆弧物源的出现是由于前期形成的岩浆弧被挤压逆冲推覆抬升后遭受剥蚀，沉积物经过了长时间的搬运才在盆地内沉积下来。据各图样品点的位置分析，金鸡组沉积物物源来自于切割的岩浆弧。

5.2 泥岩地球化学与构造背景分析

Roser和Korsem[25]对不同地区已知构造环境的古代砂岩、碎屑岩和现代砂、泥质沉积物常量元素特征进行研究，认为常量元素K2O/Na2O值与w(SiO2)的关系是有效判断沉积岩形成构造环境的重要指标之一，可区分出3种构造背景：岛弧、活动大陆边缘及被动大陆边缘。

将6块泥岩样品地球化学数据投于K2O/Na2O-w(SiO2)构造背景判别图解中。JX-1和JX-2样品全部落于被动大陆边缘范围内。HD-10、HD-11样品和HD-14、HD-19样品虽然点的位置上下分离，但均落于被动大陆边缘范围内(图6)。

底图据文献[25]。图6 K2O/Na2O-w(SiO2)构造背景判别图解Fig. 6 Discrimination diagram of the K2O/Na2O-w(SiO2) tectonic setting

Bhatia[26]总结了利用稀土元素特征判别沉积盆地的构造环境，可以区分出4种典型的构造环境，即：大洋岛弧、大陆岛弧、活动大陆边缘及被动大陆边缘。在相同构造背景下，泥岩的w(∑REE)要高出杂砂岩w(∑REE)20%左右，所以把研究区泥岩REE特征值除以1.2便得到相当于同期沉积的杂砂岩的含量，即校正后含量。校正后稀土元素特征值可与Bhatia总结出的判别沉积盆地构造环境的稀土元素特征对比(表2)。

揭西小水组泥岩校正后的w(∑REE)及其比值与Bhatia提出的4种构造背景中大陆岛弧构造背景REE特征值相近，物源来自切割的岩浆弧(表2)，这与根据砂岩成分分析的物源区一致。黄洞地区经过校正后的泥岩REE特征值与Bhatia提出的4种构造背景中大陆岛弧构造背景相似，物源来自切割的岩浆弧，这与根据砂岩成分分析的物源区一致。

Taylor和Mclennan等[10]学者根据微量、稀土元素有在水体中停留时间短、受风化淋滤作用和搬运和沉积成岩过程中仍能保持其性质稳定的特性，认为用其判断构造背景要比常量元素更加可靠。Bhatia和Crook[25]完成了一些判别图解，其中Zr-Th、La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10判别图解可以直观、清晰地反映出研究区所处的构造背景。

将小水组分析数据投于w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10判别图解(图7)中。在w(Zr)-w(Th)图解中，小水组样品JX-3落在大陆岛弧区域外边缘；JX-1落在被动大陆边缘区域内。在La-Th-Sc图解中，样品JX-1落在被动陆缘和活动陆缘复合区域内；JX-3样品落在大陆岛弧与活动-被动陆缘区域交汇处。在Th-Co-Zr/10判别图解中，两个样品均落在被动陆缘范围内。根据w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10判别图解分析，粤东晚三叠世揭西地区构造背景为被动陆缘。

将金鸡组数据投于w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10判别图解(图7)中。在w(Zr)-w(Th)图解中，样品HD-10和HD-11落在大陆岛弧范围内；样品HD-14和HD-19落在被动大陆边缘区域范围中。在La-Th-Sc图解中，样品点全部落在被动大陆边缘和活动大陆边缘共同的区域范围内。在Th-Co-Zr/10判别图解中，样品均落于被动大陆边缘区域内。

根据Dickinson图解、K2O/Na2O-w(SiO2)、w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解和稀土元素特征值综合分析， 晚三叠世揭西地区的构造背景为弧后伸展盆地，有被动大陆边缘特性，但也有大陆岛弧(由安第斯大陆边缘弧转变而来)的特性，其物源来自火山弧造山带，其已被深切割。早侏罗世黄洞地区构造背景为弧后挤压盆地，与海丰地区相比较相似，其西北侧可能是造山带(已转化为相对稳定陆块克拉通)物源区，与莲花山断裂靠近，具有被动陆缘特性。其东南侧可能是岛弧逆冲带(增生楔已遭剥蚀)。

表2 不同构造背景REE特征值

注:括号内数据为标准偏差；*数据来自文献[26]。

A.大洋岛弧；B.大陆岛弧；C.活动陆缘；D.被动陆缘。底图据文献[27]。图7 w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10判别图解Fig.7 Discrimination diagrams of Zr-Th, La-Th-Sc and Th-Co-Zr/10

晚三叠--早侏罗世受古太平洋向欧亚大陆俯冲作用影响，在华南陆缘形成断裂活动规模有明显向东南方向增大趋势的一系列NNE--NE向断陷带。广东省内发育吴川--四会断裂带、莲花山断裂带、长澳或华南滨外断裂带等多条NE向构造带，这些断裂带对盆地沉积控制显著。笔者近几年利用泥岩地球化学特征，对广东省多个地区晚三叠是和早侏罗世构造背景进行了研究。研究发现，广东地区晚三叠世构造背景为弧后伸展盆地，主体有被动大陆边缘特性。越靠近吴川--四会断裂带被动大陆边缘特性越突出，如阳春和开平地区；靠近莲花山断裂带则出现活动陆缘的特性，如高明地区；而向长澳和华南滨外断裂带活动陆缘的特性在增加，如揭西地区。沉积物物源均来自于火山弧造山带物源区，但西部造山带可能已转化为相对稳定的克拉通陆块，而其他造山带具有安第斯陆缘-大陆岛弧特性，如东部造山带。广东地区早侏罗世构造背景整体为弧后挤压盆地，主体为活动大陆边缘的特性，但西北区域和中部区域有被动陆缘特性。越靠近吴川--四会断裂带被动大陆边缘特性越明显，如粤中南的阳春地区；而靠近莲花山断裂带也出现被动陆缘的特性，如粤东惠州黄洞地区；靠近长澳或华南滨外断裂带活动陆缘和大陆岛弧特性占主导，如粤东青坑和海丰地区。广东地区的西北部和中北部，沉积物的物源主要来自于再旋回造山带(已克拉通化)，对于东南部沉积物的物源来自岛弧逆冲带(增生楔已遭剥蚀)。

6 结论

1)微量元素和稀土元素的特征参数m值、Sr/Cu值、化学蚀变指数、Mg/Ca值、δCe、δEu值和V/(V+ Ni)值指示，粤东揭西灰寨地区晚三叠世小水组和惠州黄洞地区早侏罗世金鸡组水体整体为还原、厌氧环境，以干燥炎热气候为主。

2)小水组w(∑REE)较大，轻稀土富集(LREE/HREE为10.86和15.63)，重稀土较稳定(w(∑HREE)为6.09×10-6和7.99×10-6)，Eu元素亏损(δEu为0.67和0.87)。金鸡组稀土元素w(∑REE)较大、轻稀土富集(LREE/HREE=7.29～10.03)，重稀土较稳定(w(∑HREE)为(15.39～19.72)×10-6)，Eu负异常(δEu=0.59～0.65)。根据稀土元素分布模式图和La/Yb-w(∑REE)源岩判别图解判断，灰寨小水组和惠州金鸡组源岩均来自上地壳的沉积岩、花岗岩和玄武岩。小水组下部沉积物源岩较上部要深，惠州金鸡组上部沉积物源岩较中下部要深。

3)根据Dickinson图解、K2O/Na2O-w(SiO2)、w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解和稀土元素特征值综合分析，晚三叠世揭西地区的构造背景为弧后伸展盆地，有被动大陆边缘特性，但也有大陆岛弧(由安第斯大陆边缘弧转变而来)的特性，其物源来自火山弧造山带。早侏罗世黄洞地区构造背景为弧后挤压盆地，具有被动陆缘特性，沉积物物源来自于切割的岩浆弧。

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Mineral and Elemental Geochemistry Records of the Paleoclimate and the Tectonic Background in Late Triassic Xiaoshui Formation-Early Jurassic Jinji Formation in East Guangdong

Xu Zhongjie1, Cheng Rihui1, Wang Liaoliang2, Zhang Li2

1.CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China2.GuangzhouBureauofMarineGeologySurvey,Guangzhou510075,China

The whole rock analysis, the ICP-MS trace，the rare earth elements test， and the mineral composition analysis were made to the mudstone and sandstone samples collected from Jiexi Huizhai Upper Triassic Xiaoshui Formation and Huizhou Huangdong Lower Jurassic Jinji Formation. Based on the changes of the element content and the ratios, the water was in a reductive and anaerobic environment as a whole； and it was mainly in a dry and hot climate during the Late Triassic Xiaoshui Formation in Jiexi area and the Early Jurassic Jinji Formation in Huizhou area in east Guangdong. The ∑REE is high, the LREE is rich (LREE/HREE are 10.86 and 15.63), and the HREE is more stable (∑HREE are 6.09×10-6and 7.99×10-6) with a negative Eu anomaly (δEu are 0.67 and 0.87) in Xiaoshui Formation. The LREE is rich (LREE/HREE=7.29-10.03), the HREE is more stable (∑HREE=(15.39-19.72)×10-6) with a negative Eu anomaly (δEu=0.59-0.65) in Jinji Formation. The mudstone REE distribution diagram and the source rock discrimination diagram show that the Xiaoshui Formation and Jinji Formation source rocks were from the sedimentary rocks, granite， and basalt of the upper-crust. The sediment source rocks of Xiaoshui Formation in the lower part were deeper than the ones in the upper part. The sediment source rocks of Jinji Formation in the upper part were deeper than the ones in the middle-lower part. Based on the Dickinson diagram, the discrimination diagrams of K2O/Na2O-SiO2, Zr-Th, La-Th-Sc， Th-Co-Zr/10，and the REE characteristics values, the tectonic background of Late Triassic Jiexi area was the back-arc extensional basin. It presents the feature of a passive continental margin and also the continental island arc (transformed by the Andean continental margin arc). The provenance was from the volcanic arc orogenic belt. Huangdong area was the back-arc extrusion basin in Early Jurassic with the passive continental margin characteristics. The sediment provenance is from the cut magmatic arc.

east Guangdong; Upper Triassic; Lower Jurassic; Xiaoshui Formation; Jinji Formation; element geochemistry; paleoclimate; tectonic background

10.13278/j.cnki.jjuese.201503106.

2014-09-23

国家自然科学基金项目(41402087)；国家专项(XQ-2007-03(08)-03)

许中杰(1984--)，男，副教授，博士，主要从事构造沉积学和海洋地质研究，E-mail:zhongjiexu@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201503106

P597.2

A

许中杰，程日辉，王嘹亮，等.粤东晚三叠世小水组--早侏罗世金鸡组古气候及构造背景的矿物和地球化学记录.吉林大学学报:地球科学版,2015,45(3):712-723.

Xu Zhongjie, Cheng Rihui, Wang Liaoliang，et al.Mineral and Elemental Geochemistry Records of the Paleoclimate and the Tectonic Background in Late Triassic Xiaoshui Formation-Early Jurassic Jinji Formation in East Guangdong.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(3):712-723.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201503106.