康滇古陆西侧志留系龙马溪组红—黑转换特征——以宁蒗大槽子剖面为例

王正和，张海全，程锦翔，邓敏

中国地质调查局成都地质调查中心

0 前言

在晚奥陶世—志留纪早期全球性海泛的背景下［1-5］，扬子地台上奥陶统五峰组—志留系龙马溪组普遍发育了稳定的暗色泥页岩沉积，形成了一套优质的烃源岩［6-11］，并成为目前国内页岩气勘探开发取得重大突破的重要层位。前人通过对扬子地台五峰组及龙马溪组的大量研究，认为上扬子区康滇古陆东侧五峰组与龙马溪组为贫氧—缺氧还原环境下的深水—较深水沉积［12-20］。其中，龙马溪组下部岩性主要为灰黑色碳质硅质泥页岩，且区域上分布十分稳定，向上过渡为以碳质含量逐渐降低的灰色泥页岩为主，局部地区则向上过渡到以砂岩为主；五峰组岩性主要为灰黑色硅质岩及碳质硅质页岩。总体上，在康滇古陆东侧的扬子区，迄今尚未发现五峰组—龙马溪组中有“红层”发育。

然而，在康滇古陆西侧邻近盐源—丽江地区的大槽子、民胜、泸沽湖等剖面中［21］，发现龙马溪组下部普遍发育厚约2m的“红层”，其岩性主要为硅质泥页岩，“红层”之上则转换为“黑层”，其岩性主要为灰色—灰黑色碳质泥页岩夹灰黑色硅质岩。前人将该套“红层”归于龙马溪组［22-23］，然而，结合区域构造、沉积演化及地层特征的横向对比，笔者认为龙马溪组底部这套“红层”可能归属于上奥陶统五峰组，但鉴于目前尚无充分的证据，因此笔者暂时仍然延用前人将其归于龙马溪组的划分方案。

在奥陶纪晚期至志留纪早期，扬子区康滇古陆东侧除了局部地区发育以龟裂纹灰岩构成的“红宝塔”（五峰组与临湘组之下）以外，并无其他岩性构成的“红层”发育。如此看来，与康滇古陆东侧扬子区五峰组—龙马溪组均为“黑层”相比，康滇古陆西侧盐源—丽江地区龙马溪组底部发育的这套“红层”就显得十分独特。对该套“红层”进行研究，将有助于理解其成因，及其与古地理、古环境、古气候之间的响应关系，也有助于理解与探讨奥陶纪—志留纪康滇古陆东、西两侧的沉积演化差异。因此，笔者仅尝试从岩性、岩相及岩石地球化学等方面对研究区龙马溪组自下而上的“红层”至“黑层”的转换（简称红—黑转换）特征进行研究，以期对该套“红层”地质意义的全面研究提供部分参考。

1 地质概况

本文研究区为邻近康滇古陆西侧的盐源—丽江地区（图1），其横跨四川省西南及云南省西北，主要位于锦屏山前陆逆冲推覆带上，总体为一推覆体，夹于青藏特提斯构造域与扬子大陆板块构造域之间［24］，为扬子准地台西缘与松潘—甘孜印支褶皱系的衔接部位［25］，属于盐源—丽江台缘拗陷（印支—燕山期）［26］。

图1 研究区及露头剖面位置图Fig.1 The location of thestudy areaand outcrop section

研究区沉积地层具有扬子区盐源—丽江分区的发育特征［27］。区内出露的地层从老到新为震旦系至第四系，缺失侏罗系与白垩系。在三叠系以下地层中，除上二叠统为玄武岩以外，其余均属海相沉积。研究区下古生界的特征为：震旦系仅出露上震旦统，零星分布于盐源东南边缘，岩性为白云岩，下部夹砂岩、页岩、泥灰岩等；寒武系假整合于震旦系之上，缺失下寒武统上部至上寒武统，残留的下寒武统中、下部主要为碎屑岩；奥陶系假整合于寒武系之上，下奥陶统以紫红色至灰色碎屑岩为主，中奥陶统为石灰岩或白云岩，缺失上奥陶统；志留系假整合于奥陶系之上，下志留统龙马溪组为滨岸—陆棚相沉积，以深灰色—灰黑色含笔石硅质泥页岩为主，夹硅质岩、石灰岩及砂岩，局部底部发育厚约2m的紫红色硅质泥页岩，中、上志留统主要为碳酸盐台地相沉积，以泥质网纹状石灰岩或白云岩为主。

2 红—黑转换特征

2.1 岩性、岩相转换特征

康滇古陆西侧宁蒗县大槽子剖面龙马溪组下伏中奥陶统巧家组灰色网纹状泥质灰岩，上覆中志留统石门坎组灰白色微—粉晶白云岩（图2）。龙马溪组下部C1—C3层为“红层”，以紫红色硅质泥页岩为主（图3a—3c），除发育有水平层理外，不见其他沉积构造，总厚2.27m。龙马溪组上部C4—C14层为“黑层”，其中C4层、C6层分别为厚0.54 m、0.50 m的灰白色细—中粒长石石英杂砂岩（图3d，3e），略显平行层理；粒度为0.1～0.5 mm，偶见大于2 mm的砾石，呈次棱角状，分选中等，矿物成分主要为石英，少量为长石、岩屑和白云母，偶见电气石；填隙物主要为黏土矿物，基底式胶结，颗粒支撑。C14层因风化强烈，无法取得新鲜基岩样品，无法判断出其原岩，故下文论述龙马溪组“黑层”特征时，均不包含C14层。“黑层”中其余岩性主要为灰黑色薄层状硅质岩、灰黑色碳质硅质泥页岩及灰黑色碳质粉砂质页岩，硅质泥页岩与粉砂质泥页岩中水平层理较发育，且多含有笔石化石（图3f—3h）。

总体上，盐源—丽江地区龙马溪组从下部“红层”转换至上部“黑层”，岩性主要存在着2个方面的显著转换：一是岩石颜色存在明显的由红至黑的转换，二是碳质含量存在着由低向高的转换。

2.2 地球化学转换特征

2.2.1 样品描述和分析方法

（1）样品描述

本次研究的样品均采自宁蒗县大槽子剖面（采样位置见图2），其中采集龙马溪组样品21件（样品号为S3—S23），采集中奥陶统样品2件（样品号为S1—S2），采集中志留统样品2件（样品号为S24—S25），总计25件样品。在野外剖面测量时，对每层至少采集了1件样品，同时对每类岩石至少采集了1件样品。其中，S1—S2为中奥陶统泥质灰岩样品，S3—S6为龙马溪组下部“红层”样品，S7—S23为龙马溪组上部“黑层”样品，S24—S25为中志留统白云岩样品。龙马溪组样品（S3—S23）中：S3—S5为紫红色硅质泥页岩；S6、S8、S9、S11、S12均为很纯的灰黑色硅质岩（S6样品虽然为灰黑色，但它所对应的是红层中很薄的夹层，所以文中将其归为红层），故这几个样品的分析测试数据没有用于下文关于源岩风化程度的讨论；S7、S10为灰白色细—中粒长石石英杂砂岩；S13—S21为灰黑色碳质硅质或粉砂质泥页岩；S22和S23为遭受严重风化的不新鲜样品，且难以推断其源岩岩性，故不用于下文所有的分析讨论。

图2 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组综合柱状图Fig.2 Thecomprehensivecolumn of Longmaxi Formation in Dacaozioutcrop of Ninglang,west of the Kangdian Ancient Land

（2）分析方法

图3 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组“红层”(a—c)与“黑层”(d—i)露头照片Fig.3 Theoutcrop photosof the“red bed”and the“black bed”of Longmaxi Formationin Dacaozioutcrop of Ninglang,westof the Kangdian Ancient Land

样品加工及分析测试均在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，所用实验仪器为X-射线荧光光谱仪及X系列电感耦合等离子体质谱仪。主量元素（表1）分析由飞利浦PW2404-X射线荧光光谱仪完成，相对偏差＜5%，实验方法和流程依据《硅酸盐岩石化学分析方法第28部分：16个主次成分量测定》（GB/T 14506.28—2010）［28］。微量元素（表2）和稀土元素（表1）分析由Finnigan MAT的HR-ICP-MS（ElementⅠ）完成，分析误差≤3%，实验方法和流程依据《硅酸盐岩石化学分析方法第30部分：44个元素量测定》（GB/T 14506.30—2010）［29］。

2.2.2 岩石地球化学转换特征

（1）主量元素转换特征

主量元素含量差异最明显的是：龙马溪组下部“红层”（C1—C3层）MnO含量远高于上部“黑层”（C4—C14层），且基本高出达2个数量级（表1）。

“红层”中除很纯的硅质岩样品S6外，其余样品Fe2O3含量为0.92%～3.69%，均值为2.62%，FeO含量为0.05%～0.42%，均值为0.17%；“黑层”中Fe2O3含量为0.01%～4.12%，均值为1.28%，FeO含量为0.18%～0.48%，均值为0.36%。三价铁离子的存在通常是岩石致红的关键因素。“红层”比“黑层”中Fe2O3含量高，且“红层”基本不含有机质，“黑层”中有机质含量高。所以，“红层”可能是Fe3+含量相对较高且无有机碳掩盖所致。

据数试测学化球地石岩组溪马龙面剖子槽大蒗宁侧西陆古滇康1表an d tL Ancien Kangdian estofthe ofNinglang,w Dacaozioutcrop in ormation axiF ongm earthelementsofL rare ofmajorand Testdata Table1/(μg·g-1)量含素元土稀重/(μg·g-1)量含素元土稀轻①/%量含物合化素元量主Lu 0.24 5 Yb 1.670 Tm 0.277 Er Ho 0.639 Tb Dy 3.41 1.780 Gd 3.71 Eu 0.833 P2O5 Sm 3.98 Nd .20 Mn 21 TiO2 Pr 5.25 Ce 49.70 0.629 La 22.90 O 0.23 0.973 Na2O 0.38 5 1.640 1.720 K2O 5.64 0.274 0.82 0.648 FeO 0.05 3.37 9 Fe2O3 5.750 0.954 0.624 SiO2 2.100 3.48 5.550 10.50 0.780 1.870 3.75 10.20.70 2.380 19.80 4.74 10 41.20.10 21.90 56 13.90 137.00 61.50 0.068 0.56 MgO 1.11 CaO 0.33 Al 2O3性岩 样岩灰质泥色灰岩灰质泥色灰3.24.50 11 71.49土黏色红褐0.18 6 1.230 0.187 1.160 0.454 2.21 0.441 2.58 0.609 2.76.90 14 3.82 48.60 16.90 0.027 0.202 0.15 0.09 1.69 0.32 0.12 0.42 0.92 3.50 90.54岩页质硅色红褐0.50 7 3.400 0.534 3.220 1.120 5.50 1.070 6.38 1.550 7.59.10 47 12.40 97.40 57.00 0.063 0.452 0.56 0.13 5.42 1.18 0.15 0.05 3.69.58 11 72.60岩页质硅色红褐0.10 7 0.763 0.124 0.733 0.264 1.48 0.268 1.36 0.349 1.34 6.63 1.53 13.70 7.02 0.034 0.141 0.03 0.08 0.22 0.10 0.18 0.53 0.03 0.86 96.81岩质硅色黑0.32 1 2.020 0.299 1.690 0.559 2.74 0.503 3.27 0.850 3.76.90 22 6.21 47.90 32.70 0.113 0.009 0.56 0.21 4.43 0.45 0.10 0.43 1.64 9.03 80.60岩砂色白灰0.15 1 1.060 0.180 1.210 0.441 2.37 0.419 2.24 0.604 2.26 9.76 2.21 11.60 7.69 0.021 0.013 0.05 0.09 0.32 0.15 0.23 0.28 0.01 1.19 96.21岩质硅色黑0.19 7 1.430 0.238 1.370 0.499 2.31 0.388 1.92 0.515 2.05 9.17 2.29 24.50 9.11 0.039 0.004 0.12 0.11 1.03 0.30 0.11 0.37 0.70 2.76 92.98岩质硅色黑0.46 3 3.100 0.511 3.010 1.060 5.21 0.929 5.15 1.310 5.66.50 31 8.06 64.70 34.90 0.115 0.007 0.62 0.18 4.93 0.54 0.13 0.33 3.47 9.60 76.56岩砂色白灰0.10 2 0.649 0.113 0.664 0.252 1.16 0.212 1.23 0.355 1.25 6.50 1.54 8.29 6.83 0.022 0.001 0.05 0.09 0.31 0.14 0.15 0.22 0.03 1.04 96.67岩质硅色黑0.11 0 0.785 0.125 0.771 0.280 1.44 0.278 1.63 0.456 1.83 8.78 2.03 11.00 8.44 0.017 0.004 0.05 0.10 0.36 0.17 0.16 0.38 0.01 1.27 96.12岩质硅色黑0.38 9 2.570 0.412 2.550 0.955 4.79 0.887 4.86 1.080 5.31.90 24 6.00 38.20 24.20 0.089 0.004 0.23 0.09 2.13 0.44 0.10 0.46 2.53 5.03 86.42岩泥质碳质硅色黑灰0.24 6 1.660 0.277 1.660 0.589 3.03 0.584 3.57 0.759 4.33.30 25 7.16 55.10 34.80 0.021 0.001 0.40 0.11 3.60 0.51 0.10 0.18 0.01 7.54 85.36岩泥质碳质硅色黑灰0.33 7 2.180 0.323 1.910 0.640 3.11 0.623 3.73 0.946 4.57.00 26 6.67 49.50 31.70 0.028 0.001 0.33 0.11 3.03 0.40 0.09 0.27 0.05 6.14 87.65岩泥质碳质硅色黑灰号 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 4 0.39 2.650 0.427 2.560 0.937 4.78 0.942 5.53 1.190 6.53.80 35 9.56 76.00 45.20 0.05 0.004 0.65 0.14 5.65 0.68 0.09 0.33 1.24.13 11 77.05岩页质砂粉质碳色黑灰0.26 1 1.760 0.268 1.630 0.578 3.25 0.685 4.11 0.940 5.43.60 29 7.75 66.30 35.40 0.056 0.005 0.49 0.12 3.90 0.81 0.12 0.38 1.11 8.92 81.40岩页质砂粉质碳色黑灰C11 4 0.15 1.050 0.164 0.910 0.306 1.69 0.358 2.44 0.603 3.23.50 18 5.08 44.50 24.20 0.034 0.004 0.28 0.10 2.07 0.47 0.07 0.48 0.42 5.34 88.55岩泥质碳质硅色黑灰C12 3 0.19 1.440 0.233 1.370 0.492 2.47 0.484 2.40 0.707 2.75.90 15 4.41 36.40 21.60 0.044 0.004 0.28 0.11 2.52 0.36 0.11 0.44 0.95 5.59 87.44岩质硅色黑0.14 6 1.040 0.150 0.942 0.354 1.89 0.362 2.16 0.564 2.67.60 14 4.05 35.90 20.00 0.107 0.015 0.31 0.09 3.12 0.37 0.09 0.44 4.12 6.06 82.40岩泥质碳质硅色黑灰0.35 9 2.340 0.359 2.110 0.705 3.70 0.696 3.98 0.877 4.78.60 27 7.47 67.30 35.90 0.068 0.005 0.51 0.14 5.89 0.74 0.12 0.45 2.91.64 10 75.31岩泥质碳质硅色黑灰C13 0 0.88 5.890 0.914 5.180 1.710 8.21 1.440 8.06 1.530 9.45.60 51 14.00 163.00 71.70 0.136 1.770 0.51 0.17 4.66 1.02 0.20 0.05 4.15.38 10 72.54土黏色褐2.01 0 14.700 2.530 16.000 6.120 33.50 6.440 35.00 5.140 40.60 225.00 61.70 542.00 296.00 0.101 0.010 0.76 0.12 6.65 3.45 0.45 0.43 2.03 21.90 54.83土黏色白灰C14 7 0.14 1.020 0.168 1.050 0.363 1.98 0.380 2.11 0.467 2.38.40 12 3.15 31.40 15.50岩云白色白灰0.10 2 0.729 0.124 0.730 0.290 1.39 0.278 1.63 0.371 1.65 8.41 2.16 20.10 9.92岩云白色白灰层。C15比百分量质为量含物合化素元品 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25量主①

据数试测量含素元量微石岩组溪马龙面剖子槽大蒗宁侧西陆古滇康2表ncientLand gdianA an g,westoftheK inglan acaozioutcropofN ationinD ofLongmaxiForm Traceelementtestdata Table2 g/g：μ位单Th 4.89 U 0.763 Ga 4.42 Be Hf 0.371 0.538 Ta Zr 18.5 Sc 6.13 Ba 681 Sr Bi 0.684 V 25.3 Mo 4.00 Cs 15 0.207 Rb 0.496 W 1.190 Li Co Ni Cr 1.070 Zn 17.2 27.30 15.40 15.000 42.20 0 17.4 Pb 3.72 Cu性岩 样.80 12层岩灰质泥色灰3.71 0.512 3.51 0.497 0.470 14.9 0.268 5.39 23.1 498 3.00 14 0.266 0.284 0.862 1.130 25.10 15.50 6.190 30.80 15.90 13.8 3.04 6.76岩灰质泥色灰16.8 0 1.110.30 16 2.230 2.010 65.0 1.080.20 17 82.8 2375 24.90 0.871 1.250 4.170 8.060 139.00 57.10 17.500 63.30 58.70 1.0 13 10.40.60 22土黏色红褐4.54 1.030 5.48 0.717 0.886 30.2 0.378 4.94 21.5 787 10.30 0.164 0.907 0.737 2.200 40.70 24.50 12.800 36.20 18.60 56.8 80.60.20 26岩页质硅色红褐16.3 0 1.670.80 16 2.760 2.430 1.16 1.150 0.787 0.457.5 1.92 0 0.214 78.7 8.0 15 70.4 1934 19.40 0.566 2.690 2.780 7.970 146.00 59.20 63.200 0.00 17 61.20 9.0 12 153.00.40 74岩页质硅色红褐0.063 1.22 14.4 542 6.85 0.044 1.010 0.120 0.973 7.12 7.20 4.560 13.60 5.97 86.2 50.70 7.10岩质硅色黑10.4 0 8.550.80 12 1.560 2.950 98.2 0.766 8.80 97.5 1358 51.70 0.115 4.780 1.340 3.860 93.20 21.10 1.380 12.50 64.90 71.0 96.70.00 16岩砂色白灰1.29 4.370 1.95 0.439 0.321 11.3 0.096 1.05 55.1 807 13.60 0.023 4.970 0.128 1.000 9.75 10.10 0.904 9.11 9.16 21.9 5.56.90 21岩质硅色黑3.22 5.460 4.24 0.890 0.554 19.1 0.206 2.59 98.6 541 11.10 0.066 8.660 0.330 1.760 27.30 11.80 2.740 13.10 22.90 46.7 8.55.10 36岩质硅色黑11.8 0 8.830.80 12 1.930 2.810 1.23 1.170 7.350 0.552.0 1.54 0 0.234 11 2097 1.32 104.0 3.200 0.545 25.90 2.18 0.186 0.240 95.8 9.0 9.8 00.5 12 1.300 3.930 88.80 27.60 2.700 37.70 85.40 6.0 35 148.00.60 53岩砂色白灰0.087 1.04 277.0 686 11.00 0.031 8.130 0.112 0.746 9.67 6.39 0.845 12.30 14.30 23.7 8.31.20 25岩质硅色黑0.111 1.20 58.2 699 13.00 0.031 6.470 0.138 0.878 11.40 8.38 1.450 10.20 10.30 19.6 5.63.80 23岩质硅色黑6.02 8.700 8.15 1.650 1.250 43.9 0.430 5.23 302.0 735 12.00 0.158 00.1 23 0.624 3.220 51.90 17.20 4.540 34.60 50.00 94.6 15.70.10 86岩泥质碳质硅色黑灰9.48 8.030.20 12 1.780 1.950 69.5 0.726 5.34 254.0 841 17.00 0.290 00.4 10 0.985 4.020 79.70 17.90 0.612 6.19 64.40 14.9 22.60.00 12岩泥质碳质硅色黑灰8.45 7.470.50 10 1.660 1.730 61.6 0.696 5.49 261.0 1199 19.90 0.264 00.7 22 0.769 3.440 68.10 15.90 1.130 5.11 55.80 11.7 21.40.60 13岩泥质碳质硅色黑灰16.1 0 7.960.30 18 2.540 3.170 114.0 1.170.20 11 323.0 1198 27.20 0.378 00.5 34 1.400 6.560 127.00 24.40 1.680 22.10 93.20 58.5 31.00.80 18岩页质砂粉质碳色黑灰12.1 0 6.270.70 14 2.340 2.460 81.7 0.894 8.58 286.0 896 27.40 0.274 00.7 19 1.070 6.410 106.00 24.50 2.420 20.10 72.40 70.3 27.90.70 16岩页质砂粉质碳色黑灰C11 7.44 2.720 1.6009.24 1.250 40.3 0.538 4.26 169.0 710 15.70 0.363 00.9 11 0.794 2.980 58.30 20.70 2.500 14.50 48.70 42.8 23.90.20 12岩泥质碳质硅色黑灰C12 7.18 3.610 1.4208.28 1.240 40.0 0.532 5.99 228.0 1626 14.70 0.267 00.3 12 0.700 2.360 53.60 15.60 4.190 27.20 52.80 57.3 13.40.80 28岩质硅色黑8.39 5.250 9.57 1.450 1.220 41.5 0.546 9.59 178.0 1038 15.60 0.308 00.2 31 0.663 2.770 55.30 11.10 9.260 14.90 54.60 22.8 34.20.60 79岩泥质碳质硅色黑灰12.2 0 6.660.00 14 2.250 2.030 75.5 0.871 8.93 251.0 1272 21.70 0.404 00.7 26 1.100 5.550 103.00 23.20 12.200 45.20 84.30 90.6 24.60.10 50岩泥质碳质硅色黑灰C13 17.4 0 8.000.20 22 2.580 5.950 336.0 1.130 9.16 68.9 1574 47.10 0.402 5.110 1.030 9.580 123.00 30.30 8.360 60.50 69.30 0.0 14 28.80.10 22土黏色褐40.0 0 2.900.40 57 2.670 56.200 2457.0.400 21 9.55 14.8 1583 17.80 0.573 5.780 0.391 33.400 187.00 37.70 3.040 20.80 4.75 7.0 10 14.60.50 13土黏色白灰0.521 4.03 4.58 0.751 0.739 25.2 0.335 3.76 25.7 425 67.60 0.100 0.499 0.593 2.360 32.90 8.75 3.470 16.40 19.40 2.22 0.448 2.47 0.438 0.437 13.9 0.143 2.30 24.2 302 72.00 0.039 0.293 0.314 0.914 17.30 3.84 2.530 15.50 15.50 11.8 8.2 6.39 5.85岩云白色白灰5.31 3.43岩云白色白灰品S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25号 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C14 C15

“黑层”样品S8—S9和S11—S12为很纯的、具一定光泽的灰黑色硅质岩，Fe2O3含量为0.01%～0.70%，均值为0.19%；样品S7、S10为细—中粒长石石英杂砂岩，Fe2O3含量为1.64%～3.47%，均值为2.56%，其Fe2O3含量虽与“红层”相当，但为基底式胶结，颗粒支撑，颗粒主要为石英（含量59%）、长石（含量3%）、岩屑（含量1%～2%），所以Fe2O3含量对其颜色的影响很弱，断面主要呈灰白色；“黑层”中其他样品（不包含样品S22—S23）Fe2O3含量为0.01%～4.12%，均值为1.28%，虽然最大值超过“红层”中的Fe2O3含量最大值，但因为大量有机碳的存在导致断面颜色呈黑色—灰黑色。

（2）微量元素转换特征

龙马溪组上部“黑层”中V、U含量的均值高出下部“红层”中相应元素平均含量的3倍以上，“黑层”中Mo含量的均值高出“红层”中的9倍以上；下部“红层”中Pb、Li、Sc、W及Bi含量的均值高出上部“黑层”中相应元素的2倍以上，“红层”中Ni含量的均值要高出“黑层”中的将近5倍，Co含量的均值更是高出“黑层”中的9倍以上（图4a）。

图4 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组“红层”与“黑层”中微量元素特征对比Fig.4 Thecontentcomparisonof traceelementsbetweenthe“red bed”and the“black bed”of Longmaxi Formation in Dacaozioutcrop of Ninglang,westof the Kangdian Ancient Land

与澳大利亚后太古宙页岩（PAAS）中的微量元素含量［30］相比，龙马溪组下部“红层”中的Ni、Zn、Ba平均含量明显高于PAAS中的Ni、Zn、Ba含量，上部“黑层”中的V、Ba、U含量则明显高于PAAS中的V、Ba、U含量（图4b）。

过渡族元素Ni、Cr、Co常富集于基性和超基性岩中，不相容元素La、Th常富集于中酸性岩中［31-32］。从龙马溪组微量元素特征来看，“红层”中Ni、Co含量均较高，这或许表明“红层”物源中混有基性或超基性岩。

（3）稀土元素转换特征

龙马溪组上部“黑层”稀土元素总量（ΣREE）总体上偏低，均值为122.05μg/g，下部“红层”稀土元素总量总体上高于上部“黑层”，均值为256.01μg/g。“红层”与“黑层”轻、重稀土元素分异均较明显，且分异程度相当（表 3）。经 PAAS［30］标准化后，“红层”与“黑层”中的(La/Yb)NPAAS均值都略大于1，其中“红层”中(La/Yb)NPAAS均值为 1.01，“黑层”中(La/Yb)NPAAS均值为1.04。这表明“红层”与“黑层”中轻、重稀土元素分馏程度与PAAS相当（表3）。

表3 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组稀土元素分析Table3 Therareearthelementsanalysisof Longmaxi Formation in Dacaozisectionof Ninglang,westof the Kangdian Ancient Land

将龙马溪组下部“红层”与上部“黑层”样品的稀土元素各自均值化，并以PAAS进行标准化，结果表现为龙马溪组下部“红层”与上部“黑层”轻、重稀土元素的配分曲线大致平行，且均比较平直（图5a），表明“红层”与“黑层”物源具有较高的相似性，也表明“红层”与“黑层”中的轻、重稀土元素与PAAS中的轻、重稀土元素配分形式具有较好的相似性。“红层”的配分曲线纵坐标稍高于1.0，表明“红层”中的稀土元素配分形式与PAAS较为接近，而“黑层”配分曲线纵坐标明显高于1.0，表明“黑层”中稀土元素含量与PAAS中的稀土元素含量差异更大。以球粒陨石中的稀土元素含量［32］标准化以后，表现为“红层”与“黑层”中的轻、重稀土元素均较富集，但轻、重稀土元素分异度更为明显（图5b）。

图5 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组稀土元素含量均值标准化后的模式图Fig.5 Normalized REEpatternsof Longmaxi Formation in Dacaozioutcrop of Ninglang,west of the Kangdian Ancient Land

2.2.3 讨论

（1）源岩风化程度转换特征

化学蚀变指数（CIA）可用于表征和反映源岩的化学风化程度［33］：

式中：CaO*指存在于硅酸盐矿物中的CaO［34-35］，并以Bock等人的方法确定［35］。龙马溪组下部“红层”CIA值为61～65，均值为63；上部“黑层”除很纯的硅质岩以外，CIA值为61～68，均值为64。因此，下部“红层”与上部“黑层”源岩风化程度相当，且根据风化程度的划分标准［36］，基本上处于弱风化至中等风化过渡带（图6）。整体上看，龙马溪组下部“红层”与上部“黑层”源岩可能都来自于钾长石含量偏高的酸性物源，且经历了弱至中等风化。

（2）氧化-还原环境转换特征

一般认为，V/(V+Ni)值≥0.46 指示缺氧环境［37］。龙马溪组下部“红层”V/(V+Ni)值为0.29～0.57(均值为0.41)，上部“黑层”V/(V+Ni)值为0.51～0.98(均值为0.87)，表明下部“红层”沉积环境相对不缺氧，而上部“黑层”则转换为明显缺氧环境及水体呈现分层［38］。

图6 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组A-CN-K图（底图据文献［33］）Fig.6 The A-CN-Kdiagramof Longmaxi Formation in Dacaozioutcrop of Ninglang,westof the Kangdian Ancient Land（basemap iscited fromliterature［33］）

V/Cr、Ni/Co、U/Th等微量元素指标广泛用于古氧化-还原条件判别［39-43］。以V/Cr来看，龙马溪组下部“红层”为富氧沉积环境，上部“黑层”中除了有2层长石石英杂砂岩(C4层，对应的样品号为S7；C6层，对应的样品号为S10)为富氧沉积环境以外，其余则为贫氧至厌氧沉积环境。以Ni/Co来看，龙马溪组下部“红层”为富氧沉积环境，上部“黑层”则既有富氧沉积环境，也有贫氧至厌氧沉积环境，以后一种环境为主。以U/Th来看，龙马溪组下部“红层”为富氧沉积环境，上部“黑层”则以贫氧至厌氧沉积环境为主。

氧化还原敏感性元素V、U、Mo对沉积环境的富氧、缺氧反应较为灵敏。当沉积环境为缺氧的还原环境时，上述元素皆易沉淀下来。Mo元素在还原条件下，特别是在有H2S存在的条件下，会以硫化物的形式迅速沉淀［42］。因此，Mo元素能够很灵敏地反映海洋的氧化还原状态［43］。在龙马溪组中，上部“黑层”V、U、Mo含量均明显高于下部“红层”，尤其是Mo含量显著高于“红层”（图4a），这应当是由“红层”的贫有机质氧化环境转变为“黑层”富有机质还原环境所致。

因此，综合各微量元素参数来看，龙马溪组从“红层”转换至“黑层”，整体上是从相对富氧的氧化环境转变为相对缺氧的还原环境，但“黑层”中的2层（C4层和C6层）灰白色细—中粒长石石英杂砂岩仍然为相对富氧的沉积环境（图2）。上述结论意味着下部“红层”沉积水体相对较浅，上部“黑层”沉积水体相对较深，但从剖面的纵向演化与横向对比来看，“黑层”中所夹砂岩仍然属于浅水沉积。结合“黑层”中所夹砂岩的颗粒分选、磨圆及粒度，认为这2层灰白色细—中粒长石石英杂砂岩为滨岸带沉积产物。

（3）构造环境转换特征

主量元素和微量元素的地球化学特征是判断构造环境的有效方法之一。龙马溪组主量元素及微量元素投点表明：从其下部“红层”到上部“黑层”，构造环境没有转换，均处于活动大陆边缘（图7）。因此，活动大陆边缘代表了龙马溪组“红层”与“黑层”沉积时期的构造背景。然而，康滇古陆东侧的中、上扬子区龙马溪组沉积构造背景为稳定大陆边缘［44］，属于稳定的板块内陆棚沉积［16］。因此，康滇古陆东、西两侧龙马溪组沉积时期的构造背景截然不同，这也表明了康滇古陆是龙马溪期一个重要的控制了构造格局的古地理单元。

图7 康滇古陆西侧宁蒗大槽子剖面龙马溪组源岩构造背景判别图Fig.7 Thetectonic background discrimination of original rock of Longmaxi Formationin Dacaozioutcrop of Ninglang,westof the Kangdian Ancient Land

3 结论

康滇古陆西侧盐源—丽江地区龙马溪组从下部“红层”转换为上部“黑层”，具有以下转换特征：

（1）龙马溪组从下部“红层”转换至上部“黑层”，岩性存在着2个方面的显著转换：一是岩石颜色存在明显的由红至黑的转换，二是碳质含量由低到高。龙马溪组下部“红层”含Fe3+，且无有机碳掩盖，这种叠加效应可能是其致红的主要原因。

（2）龙马溪组从下部“红层”转换至上部“黑层”，整体上是从相对富氧的氧化沉积环境转变为相对缺氧的还原沉积环境，这应当是上部“黑层”中V、U、Mo含量显著高于下部“红层”的原因。这也表明，研究区在奥陶纪与志留纪沉积期间受都匀运动影响，大槽子一带的奥陶系被部分剥蚀形成不整合，之后相对海平面逐渐上升，导致志留系龙马溪组自下而上是一个沉积水体由浅变深的转换过程，这可能是“红-黑”转换的主要控制因素。

（3）龙马溪组从下部“红层”转换至上部“黑层”，沉积构造背景没有变化，均处于活动大陆边缘环境，迥然不同于康滇古陆东侧的稳定大陆边缘背景。

致谢：感谢成都地调中心熊小辉博士为本文提出的宝贵建议，也感谢审稿专家及编辑对本文的细心审阅并提出宝贵意见！