柴达木盆地昆北地区路乐河组—下干柴沟组地层界线处的微量元素及比值变化

余平辉

摘 要：地层中的地球化学信息，对于地层划分、恢复古环境有着重要的意义。对昆北地区切26井新生界下部泥岩样品中多种微量元素含量及不同元素比值的分析表明；泥页岩中Cu、U、Cr元素含量及Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc比值在界线处有明显的变化，可作为地层划分依据。

关键词：路乐河组-下干柴沟组；微量元素；元素比值；地层划分

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0195-01

1 引言

特征元素及其比值对于地层划分、恢复古环境有着重要的意义。在湖泊沉积环境中，无机元素的分布一方面受其本身的影响，另一方面受到古环境、古气候及物源的控制。某些元素在特定环境会富集，如Sr在干旱气候条件下，会因湖水浓缩沉淀而富集。[1][2]而某些元素因其本身性质稳点，不易受分化、剥蚀等的影响，可以指示母源区的岩石特性，故可作为物源指示剂。本文采集了昆北地区切26井路乐河组及下干柴沟组的钻井岩心样品，对其进行了主微量元素测试分析。通过对数据的分析、处理，拟找到特征元素及其比值的变化规律，为研究区的地层划分、古环境提供地化证据。

2 区域地质概况

柴达木盆地位于青藏高原东北隅，属于山间盆地，发育巨厚的新生代沉积。构造特征体现为三山夹一盆的格局：西北部的阿尔金走滑断裂，东北部祁连山-南山逆冲断层带，南部的东昆仑山以及西部的祁漫塔格逆冲断层带。盆地大致呈不规则菱形，面积约12万平方公里。昆北断阶带就位于柴达木盆地西部南区的昆仑山前缘，是昆仑山隆升向盆地挤压、以昆北大逆断裂为主的断阶构造。构造带东西长120km，南北宽15-30km，勘探面积约2000km2。本次样品取自昆北地区的的切26井，目前在该区路乐河组辫状河三角洲沉积体系中发现了油藏。

3 讨论

化学地层学已在地层界线层型剖面的研究中得到广泛的应用并取得了良好的效果。目前主要运用地层中一些同位素比值、微量元素丰度、元素比值变化等来划分和对比地层，如海相灰岩18O/16O和13C/12C值的变化，锶、硼、锰等微量元素丰度的变化，Mg/Ca、Sr/Ba等元素比值的变化，以及地外宇宙事件所造成的沉积物内铱含量的增大等。

通过对研究区切26井样品中多种元素含量及不同元素比值的分析表明，泥页岩Cu、U、Cr元素及特征元素比值Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc在地质界线处有明显的变化。这种元素和比值的变化必定有其内在原因，在此我们对元素本身及其所处环境进行探讨，以期找到答案。

Cu在自然界可呈现Cu1+、Cu2+和Cu3+三种价态，不同价态离子半径差异较大，是对环境变化比较敏感的元素之一。Cu在地表水体中的迁移性较差，平均含量也比较低，随着湖泊演化过程中水体环境的变化其含量会发生相应的变化，已被作为反映环境变化的最重要的地化指标之一。[3]切26井从井深1878-1942m泥页岩中元Cu的含量变化为20.5-30ppm，但在井深1963-1970m间该值变化于16-20.5ppm，此处即为路乐河组/下干柴沟组界线。这些变化可能反映了Cu元素所处水体环境、物质来源等方面的变化。

U和Cr都是具有多种价态的变价元素，往往利用变价元素还原态/氧化态的浓度比值定量确定环境的氧化-还原电位和氧逸度，从而确定氧化还原环境。常用的指标有&U法和U/Th及V/Cr比值法等。在切26井下干柴溝组-路乐河组界线附近U和Cr及V/Cr比值有较明显的变化，推测其有可能是因为氧化还原环境的变化而导致了元素含量及比值的变化。

Li与Mg分属于IA和IIA族元素，但Li1+和Mg2+离子半径相近，分别为0.076nm和0.072nm。已有的研究表明，Li与Mg的单质及其化合物很多物理化学性质相似，这称为“对角线规则”。切26井在井深1878-1942m段（下干柴沟组）Mg/Li比值维持在高值（均值318），井深1963-1970m段（路乐河组）该值明显降低（均值266）。

元素周期表中，Sc本来为稀土元素，但因为其原子半径和离子半径很小，故在地球化学研究中常常排除在稀土元素之外。Sc的离子半径跟Li的离子半径非常接近，在地球化学性质上有相似性。切26井在井深1878-1942m段（下干柴沟组）Li/Sc比值保持在低值（均值3.49），井深1963-1970m段（路乐河组）该值明显升高（均值4.17）。

综上可知，切26井泥岩样品中Cu、U、Cr元素及特征元素比值Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc在地质界线附近变化明显，其可作为柴达木盆地识别路乐河组/下干柴沟组界线的辅助指标。

4 结语

泥页岩品中中Cu、U、Cr元素含量及Cr/Ni、Mg/Li、Li/Sc比值在界线处有明显的变化，可作为地层划分依据。

参考文献

[1]操应长，王艳忠，徐涛玉，弭连山，等. 特征元素比值在沉积物物源分析中的应用--以东营凹陷王58井区沙四上亚段研究为例.沉积学报，2007（02）：230-238.

[2]谢国梁，沈玉林，赵志刚，等.西湖凹陷平北地区泥岩地球化学特征及其地质意义.地球化学，2013（06）：599-610.

[3]王随继，黄杏珍，妥进才，等.泌阳凹陷核桃园组微量元素演化特征及其古气候意义.沉积报，1997（01）：66-71.