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user: 3. 元素地球化学分析 3.1. 常量元素地球化学特征 常量元素通常都包括SiO 2 、Al 2 O 3 、K 2 O、Fe 2 O 3 等，不同环境下常量元素表现的特征也不同，可反映沉积环境的变化以及大地构造背景 [ 10 ] [ 11 ]。Fe 2+ 与Fe 3+ 的含量可以反映沉积环境的氧化还原条件；K与Na为碱金属元素，依据与黏土矿物的吸附量大小来判别，K的吸附量更大，当K/Na值越大，古盐度越高 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]；由于锰离子的稳定性更好，铁离子更早沉淀，因此Mn在深海区域更易富集，Fe多在浅水区或离岸近的区域富集，即Fe/Mn比值可以指示水深，比值越大，水体越浅 [ 15 ] [ 16 ]，Fe/Mn比值与古气候也有着良好的耦合关系；MgO与Al 2 O 3 的亲海性与亲陆性，可以用m = 100 × (MgO)/(Al 2 O 3 )判别沉积环境，m值的大小可指示盐度，进而判别淡水向海水过渡的沉积环境 [ 17 ] [ 18 ]。 康苏河剖面样品常量元素含量及其特征分见表1与表2。 Table 1 Major element contents of the samples from the upper part of Kangsu River sectio 样品 编号 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O MnO TiO 2 P 2 O 5 LOI w% 1-1 37.56 8.75 35.99 0.65 1.54 0.54 0.38 2.22 2.24 0.39 0.29 12.49 1-2 63.63 17.73 2.17 2.91 2.52 0.32 0.93 3.61 0.08 0.76 0.18 5.29 1-3 63.61 17.18 1.17 2.49 1.54 0.35 0.35 3.24 0.04 0.67 0.09 9.34 1-4 63.98 17.7 1.39 3.56 2.55 0.42 0.78 3.74 0.03 0.65 0.25 4.92 1-5 61.28 19.15 2.14 1.66 1.75 0.33 0.29 3.69 0.01 0.73 0.09 9.03 1-6 59.86 19.88 2.93 2.19 2.24 0.27 0.53 4.09 0.04 0.73 0.09 7.27 1-7 84.55 6.72 0.57 0.99 0.44 0.99 0.32 0.97 0.03 0.28 0.62 3.54 1-8 63.04 12.37 10.18 1.19 1.22 0.41 0.43 2.61 0.32 0.62 0.17 8.35 1-9 60.49 19.79 2.29 3.35 2.76 0.29 0.67 4.49 0.04 0.71 0.15 5.17 1-10 60.51 16.30 6.54 1.74 1.55 0.28 0.49 3.44 0.07 0.70 0.14 8.87 1-11 58.39 19.09 4.74 2.41 2.37 0.47 0.61 4.24 0.17 0.69 0.24 6.99 1-12 64.63 8.84 13.79 0.93 1.17 1.36 0.83 2.22 0.32 0.49 0.91 5.73 1-13 59.58 19.82 1.29 2.38 1.87 0.56 0.43 4.26 0.01 0.84 0.29 8.77 1-14 73.63 13.45 0.73 1.71 1.23 0.53 0.58 3.22 0.01 0.53 0.29 4.09 1-15 65.49 16.56 1.36 1.84 1.49 0.59 0.52 3.49 0.01 0.72 0.28 7.69 1-16 56.89 10.37 19.14 0.74 0.94 0.81 0.59 2.34 0.56 0.51 0.45 8.22 1-17 61.26 18.51 1.71 2.06 1.96 0.34 0.49 3.95 0.02 0.73 0.14 8.99 1-18 59.69 17.31 5.17 1.56 1.62 0.37 0.49 3.71 0.09 0.71 0.18 9.57 1-19 59.78 19.55 1.29 2.25 1.86 0.24 0.37 3.85 0.02 0.73 0.13 10.01 1-20 91.59 3.21 1.91 0.29 0.18 0.19 0.24 0.66 0.01 0.26 0.04 1.59 1-21 75.07 11.13 2.43 1.16 1.09 0.45 0.76 2.67 0.07 0.52 0.27 4.55 1-22 69.71 13.29 1.42 1.97 1.18 0.29 0.48 2.54 0.09 0.63 0.19 8.24 1-23 75.21 11.86 2.32 0.98 0.94 0.58 0.69 2.82 0.03 0.45 0.44 3.89 1-24 61.97 17.64 3.44 1.57 1.58 0.22 0.39 3.66 0.19 0.67 0.12 8.89 1-25 62.54 17.59 1.88 3.05 2.49 1.26 0.81 3.61 0.05 0.63 0.96 5.26 1-26 61.79 18.99 2.31 2.19 1.88 0.21 0.57 4.17 0.07 0.74 0.11 7.08 1-27 59.45 17.32 5.54 2.24 1.81 0.26 0.47 3.59 0.17 0.72 0.15 8.69 1-28 64.43 10.65 4.80 5.29 1.53 1.03 0.59 2.29 0.38 0.57 0.56 8.35 1-29 62.19 16.26 4.06 2.14 1.43 0.23 0.85 3.26 0.15 0.69 0.13 8.95 1-30 49.16 8.79 11.77 9.54 2.10 1.14 0.46 2.08 1.04 0.43 0.47 14.01 表1. 康苏河剖面上部样品常量元素含量表 Table 2 Characteristics of major element content of the samples from the upper part of Kangsu River sectio 参数 类型 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O MnO TiO 2 P 2 O 5 w% 最高值 91.59 19.88 35.99 9.54 2.76 1.36 0.93 4.49 2.24 0.84 0.96 最低值 37.56 3.21 0.57 0.29 0.18 0.19 0.24 0.66 0.01 0.26 0.04 平均值 63.75 14.65 6.03 2.40 1.62 0.53 0.55 3.12 0.27 0.61 0.29 表2. 康苏河剖面上部样品常量元素含量特征 塔西南盆地的康苏河剖面的沉积物中，SiO 2 的含量比较高，大部分都60%以上，说明剖面富含长石，石英等，且矿物成分成熟度比较高，同时表明陆源供给充足，距离物源区较近；康苏河剖面沉积物中Fe 2+ 的含量小于Fe 3+ ，Fe 2+ /Fe 3+ ≈ 0.399，反映氧化环境；K/Na = 5.67，K/Na出现上下波动(图3)，体现水体的动荡，剖面自下而上盐度相对降低；剖面沉积岩中ΣFe的平均含量远大于ΣMn的平均含量，Fe/Mn ≈ 28.06，剖面自下向上，比值减小(图3)，指示浅海或近海沉积且气候温湿，水体深度增加；样品的m值介于5.7~23.89之间，大部分m值大于10，即为海相沉积环境。 3.2. 微量元素地球化学特征 微量元素是一种良好的地球化学示踪剂，可指示沉积物演化过程中的水体深浅、氧化还原环境、盐度、古生产力、古气候乃至追溯构造背景演化。 微量元素在不同沉积环境的相带组合不同，从滨海沉积环境的Fe族(Fe、Cr、V、Ge)到水解性元素(Al、Ti、Zr、Ga、Nb)组合再到亲硫性元素(Pb、Zn、Cu、As)组合，最终过渡成深海沉积的Mn族元素(Mn、Co、Ni、Mo)。V/(V + Ni)、V/Cr和U/Th [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] 的比值可判断氧化还原环境(表3)。利用Cu、Zn、Ba来表征古生产力，尤其是Ba常以BaSO 4 形式存在，迁移能力差，保存时间长且损耗少，其含量与上覆水体的生物通量有关，沉积有机质含量越多，相对应的沉淀的BaSO 4 越多，说明古生产力水平越高 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]。Rb/Sr、Sr/Cu等比值变化与古气候有着相关耦合关系，来反映气候的干旱和潮湿 [ 26 ] [ 27 ]。当Sr/Cu大于10时表现为干热的条件，当1 < Sr/Cu < 10时则表现为温暖潮湿的环境。 研究区具有指标性意义的微量元素含量如表4所示，测试数据显示，剖面沉积物中Cr、V的含量相对较多，指示为滨浅海沉积环境；V/Cr、U/Th的值分别为1.34、0.41，指示为氧化的海底环境。但V/(V + Ni)值在0.62~0.81之间，平均值为0.75，指示贫氧环境，与出现黑色页岩相对应，可能与大洋缺氧事件OAE-2有关；除个别样品外，Ba元素含量基本保持稳定，平均值为578.33 × 10 −6 ，其剖面下部低于上部，即古生产力增大；30个样品中Sr/Cu的值均大于1小于10，则表明沉积时期为温暖潮湿的环境且保持稳定。 Table 3 Judging indexes of trace elements in paleoredo 判别指标 缺氧 富氧 厌氧 贫氧 V/(V + Ni) >0.6 0.46~0.6 <0.46 V/Cr >4.25 2.00~4.25 <2.00 U/Th >1.25 0.75~1.25 <0.75 表3. 古氧相微量元素判别指标 Table 4 Trace element contents of the samples from the upper part of Kangsu River sectio 样品编号 Sc V Cr Mo Ni Co Cu Zn Rb Sr Ba Hf Th U µg/g 1-1 25.7 107 69.3 1.50 38.6 13.2 24.5 57.2 88.8 124 435 2.63 13.9 5.83 1-2 16.5 102 94.3 0.68 34.1 15.3 35.3 109 157 72.9 643 4.34 12.6 3.99 1-3 14.9 95.4 83.9 0.97 47 16.3 63.8 177 153 97.9 524 4.07 15.8 4.39 1-4 17.4 94.9 81.7 0.22 29.4 8.99 23.4 94.6 164 60.3 620 3.31 10.9 3.43 1-5 17.2 152 96.5 0.58 39.7 7.55 54.4 122 171 110 555 4.21 16.9 4.22 1-6 19.7 115 109 0.51 37.8 11 42.8 116 190 87.5 741 4.19 15.2 3.47 1-7 5.29 36.3 33.3 0.62 22.4 13.4 19.8 62.4 44.8 31.8 194 1.97 4.94 2.95 1-8 13.9 91.2 73.2 0.83 27.9 11.4 59.7 79.1 123 96 509 4.43 13.3 5.16 1-9 20.6 137 119 0.26 35.7 9.86 54.7 109 202 85 856 3.37 13.8 2.18 1-10 16.2 105 83.1 1.2 38.9 17.2 50.7 103 162 93.4 675 4.32 16.4 4.31 1-11 19.8 109 99.9 0.66 35.8 14.9 38.7 92.2 190 85.1 806 4.03 15.9 3.49 1-12 12.2 71.2 55.3 0.34 16.9 6.36 19.3 48.8 84.7 58.7 419 3.21 10.4 3.48 1-13 15.6 125 107 0.77 37.4 9.7 57.8 97.30 187 107 749 5.06 24.1 4.53 1-14 10.1 79.1 60.4 0.27 18.7 5.7 18.8 50.1 117 51.6 598 2.9 8.17 2.1 1-15 13.8 104 88.8 0.75 35.4 8.13 64 82.3 158 93.4 599 4.51 17.1 3.76 1-16 23.5 113 72.5 0.98 33.8 15.1 28.5 82.2 104 97.1 474 3.15 11.1 4.92 1-17 17.6 129 106 0.69 40.8 9.65 52.8 78.4 177 112 707 4.26 20.5 4.31 1-18 17.5 135 99.6 0.93 43.9 15.2 53.9 86.2 171 113 666 4.16 17.9 4.63 1-19 16.7 133 98.2 0.62 43.5 14 60.1 105 193 120 578 4.31 17.9 5.21 1-20 2.6 28.6 15.3 0.72 8.15 2.55 5.4 21.9 22.1 20.3 173 1.19 2.28 0.95 1-21 11.5 86.2 57.6 0.55 21.5 8.74 22.3 61.2 108 62.6 554 3.48 10.8 4.78 1-22 12.2 97 67 1.59 43.9 21.2 59.6 115 113 90.6 508 3.46 12.9 6.51 1-23 11.1 74.4 47.8 0.96 22.4 7.71 41.5 89.7 110 61.7 578 2.21 6.18 5.16 1-24 17.2 120 94.5 1.43 58.6 19 60.2 123 166 108 647 3.95 17.1 6.5 1-25 18.6 130 92.8 0.91 36.2 13.8 57.5 105 173 60.8 650 2.95 9.03 8.18 1-26 17.2 135 101 1.32 45.4 23.3 60.2 107 179 117 818 3.98 21.9 6.15 1-27 18.9 142 111 2.45 45.9 17.3 62.7 113 174 116 683 4.15 19.7 10.4 1-28 15.8 100 61.6 0.78 23.3 9.54 30.6 95.3 94.4 75.8 409 3.28 9.88 10.5 1-29 15.2 105 87.4 3.2 37.8 15.4 55.7 115 149 110 610 4.4 18.4 8.84 1-30 19.0 103 54 0.89 38.9 9.74 47.1 61 87 75.7 372 2.34 8.58 6.76 表4. 康苏河剖面上部样品微量元素含量表 3.3. 稀土元素地球化学特征 稀土元素(REE)中Al、Si、Sc、Zr、Ti以及Th等高场强元素很不活泼，化学性质稳定，使岩石即使经历了后期强烈的蚀变，也会保留其本身特征，在沉积过程中沉积的速率比较快，同时当受外界环境刺激的影响发生分散和聚集。 根据沉积物的稀土元素总量，轻稀土、重稀土的最大值，最小值，平均值以及ΣLREE/ΣHREE的平均值，来表征轻、重稀土元素富集程度/分异程度。REE的分异程度指示碎屑颗粒在海水中沉降时间长短，用La n /Yb n 表示，比值越小，沉积速率越高 [ 28 ]。另外，Ce在氧化条件下呈现为Ce 4+ 而沉淀，沉积物中Ce富集，在还原环境中，Ce以Ce 3+ 存在，在水中溶解，沉积物中Ce亏损 [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]； 康苏河剖面样品稀土元素含量如表5所示。剖面的ΣREE的值变化明显(图3)，介于42.16 × 10 −6 ~259.47 × 10 −6 ，平均含量为181.64 × 10 −6 ，符合其岩性变化特征；样品的ΣLREE/ΣHREE值介于3.34 × 10 −6 ~10.76 × 10 −6 之间，均值为7.74 × 10 −6 ，相对北美页岩平均值略大，说明相对富集LREE和亏损HREE。剖面的La n /Yb n 值在0.56~1.78之间，下部为1.23，上部为1.15，沉积速率升高；稀土元素北美页岩标准化配分模式显示(图4)，在Ce处呈“V”型，为Ce负异常，Eu异常不明显，表明为缺氧的还原环境，与V/(V + Ni)的分析切合，与出现黑色页岩相符。 Table 5 REE contents of the samples from the upper part of Kangsu River sectio 样品 编号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ΣREE µg/g 1-1 30.49 66.09 7.43 29.69 6.73 1.67 6.29 1.29 7.98 1.61 4.24 0.83 5.26 0.79 170.4 1-2 43.79 78.59 10.19 38.29 6.63 1.45 6.53 1.21 6.39 1.16 3.09 0.54 3.06 0.45 201.4 1-3 42.79 83.69 10.69 37.99 6.95 1.59 6.04 1.03 5.53 1.05 2.65 0.53 3.26 0.47 204.3 1-4 30.01 57.39 7.03 26.01 5.35 1.36 5.53 1.37 7.49 1.39 3.08 0.53 3.04 0.43 149.9 1-5 49.49 90.09 10.89 42.69 7.72 1.61 6.26 1.14 5.38 1.01 2.85 0.56 3.27 0.50 223.5 1-6 40.89 74.09 8.91 34.59 6.55 1.36 5.71 1.07 5.87 1.14 2.91 0.55 3.33 0.48 187.5 1-7 15.89 29.19 3.53 14.69 4.25 1.46 5.08 1.34 7.48 1.33 2.46 0.43 2.22 0.32 89.7 1-8 43.39 79.49 9.99 38.39 7.27 1.56 6.44 1.17 6.23 1.24 3.21 0.62 3.74 0.56 203.3 1-9 36.01 64.01 8.06 29.49 5.16 0.96 4.27 0.72 3.59 0.72 1.94 0.37 2.36 0.35 158 1-10 45.49 84.69 10.09 40.09 7.17 1.64 6.43 1.19 6.16 1.26 3.27 0.63 3.84 0.61 212.6 1-11 41.89 74.19 9.62 34.49 6.51 1.35 5.69 1.04 5.49 1.16 2.77 0.54 3.41 0.52 188.7 1-12 33.99 65.01 7.68 29.79 6.24 1.29 5.02 0.99 5.43 1.03 2.74 0.51 3.07 0.47 163.3 1-13 59.89 106 12.69 49.01 8.15 1.65 6.86 1.16 5.63 1.05 2.87 0.55 3.39 0.55 259.5 1-14 28.09 48.19 6.02 24.29 4.79 1.03 3.95 0.74 3.77 0.65 1.65 0.32 1.87 0.29 125.7 1-15 50.01 95.99 11.09 41.59 6.94 1.32 6.09 0.98 5.45 0.97 2.71 0.48 2.72 0.43 226.8 1-16 31.39 59.01 7.52 32.09 6.74 1.59 6.26 1.29 7.68 1.51 3.39 0.69 4.09 0.63 163.9 1-17 47.99 94.01 11.39 43.69 8.27 1.71 6.74 1.19 6.31 1.21 2.92 0.54 3.44 0.53 229.9 1-18 47.29 86.39 11.29 42.19 7.96 1.78 7.36 1.24 7.08 1.36 3.28 0.67 3.99 0.59 222.5 1-19 46.69 88.99 11.21 41.11 7.67 1.49 6.09 1.06 5.57 1.02 2.57 0.51 3.19 0.49 217.7 1-20 9.08 16.59 1.99 8.28 1.49 0.29 1.21 0.23 1.26 0.25 0.56 0.11 0.68 0.11 42.16 1-21 36.59 61.49 7.92 30.59 5.57 1.15 4.98 0.89 4.43 0.92 2.19 0.39 2.54 0.30 160.1 1-22 39.69 74.41 8.98 36.09 7.23 1.46 6.09 1.23 6.76 1.17 2.44 0.44 3.08 0.44 189.5 1-23 21.79 38.31 5.02 19.79 3.96 0.97 4.09 0.83 4.87 1.02 2.09 0.39 2.31 0.35 105.8 1-24 45.59 85.99 10.69 41.09 8.17 1.61 7.09 1.26 6.69 1.25 2.95 0.57 3.79 0.55 217.4 1-25 29.49 53.09 6.79 25.49 6.22 1.56 6.38 1.45 7.96 1.49 2.92 0.51 3.04 0.45 146.9 1-26 47.89 82.59 11.19 41.69 7.41 1.43 6.52 1.03 5.09 0.97 2.47 0.47 2.99 0.48 212.3 1-27 51.29 89.79 11.4 45.41 8.29 1.68 6.73 1.18 6.02 1.17 2.95 0.59 3.74 0.59 230.9 1-28 32.01 58.29 7.65 31.39 6.59 1.49 6.14 1.29 6.66 1.33 3.09 0.57 3.42 0.54 160.5 1-29 47.89 89.49 10.89 45.69 7.95 1.66 6.89 1.23 6.18 1.17 2.98 0.61 3.78 0.58 227.1 1-30 27.29 51.49 7.02 31.59 7.55 1.96 7.66 1.72 9.67 2.05 4.05 0.74 4.36 0.66 157.8 表5. 康苏河剖面上部样品稀土元素含量表 图3. 康苏河剖面上部样品元素纵向特征图 图4. 康苏河剖面上部样品稀土元素配分曲线