湖相碳酸鹽巖元素測試方法研究

賈文博，關平，劉沛顯，于川淇，龐磊

北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室，北京大學地球與空間科學學院, 北京 100871

0 引言

與海相碳酸鹽巖相比，有關湖相碳酸鹽巖的研究開展得相對較晚。20世紀60年代，一些與碳酸鹽巖碳氧同位素[1]、湖相沉積儲層[2]和湖泊生物作用[3]相關的研究才開始涉及到湖相碳酸鹽巖。而針對湖相碳酸鹽巖的深入研究在20世紀70年代末至80年代才集中展開，該時期的研究在湖相碳酸鹽巖的沉積模式[4-9]和碳氧同位素的控制因素及地質(zhì)意義[10-12]方面取得了較為系統(tǒng)的認識。國內(nèi)學者對湖相碳酸鹽巖的關注始于20世紀80年代的中東部斷陷湖盆油氣勘探研究工作[13-15]?；谟蜌饪碧叫枨螅嗄甑难芯總?cè)重于湖相碳酸鹽巖沉積模式[14-18]、混積巖分類[19-23]和油氣地質(zhì)特征[24-31]，對湖相碳酸鹽巖的地球化學研究較為薄弱。近年來，少數(shù)研究開始利用湖相碳酸鹽巖的元素、同位素組成特征分析其沉積環(huán)境及白云巖化成因[32-35]。

然而，與海相碳酸鹽巖相比，對湖相碳酸鹽巖，特別是對國內(nèi)湖相碳酸鹽巖的地球化學特征方面的關注和研究仍相對欠缺。并且在目前已有的湖相碳酸鹽巖地球化學研究中，也存在單純套用海相碳酸鹽巖分析方法的問題，忽略了陸源硅酸鹽組分對元素特征及后續(xù)分析可能造成的影響。湖相碳酸鹽巖與海相碳酸鹽巖的一個重要區(qū)別在于：因處于大陸環(huán)境內(nèi)，陸源碎屑廣泛存在于湖相碳酸鹽巖內(nèi)，賦存陸源碎屑中的元素測試含量也相對更高，進而對碳酸鹽巖的地球化學測試形成干擾。因此，在對湖相碳酸鹽巖進行地球化學研究之前，需要對測試方法的有效性和準確性進行研究和校驗。但是，到目前為止還沒有看到有關湖相碳酸鹽巖元素分析的實驗方法學方面的研究，也沒有看到對目前普遍使用的酸溶法和微區(qū)分析方法的適用性評估。

基于上述問題，本文結(jié)合巖石學研究，采用酸溶法和電子探針、LA兩種微區(qū)測試手段，對柴達木盆地西部茫東地區(qū)紅山梁剖面的湖相碳酸鹽巖樣品進行了地球化學研究。通過對不同方法測試結(jié)果的對比，分析不同方法應用于湖相碳酸鹽巖地球化學分析時的適用性和方法間的通用性。同時，為排除泥晶組分測試結(jié)果中陸源硅酸鹽組分影響，獲取能用于后續(xù)分析的測試數(shù)據(jù)，在分析湖相碳酸鹽巖中微量元素的主要賦存礦物及陸源硅酸鹽組分對各元素含量的影響程度的基礎上，提出兩種消除測試結(jié)果中陸源硅酸鹽組分影響的方法。

此外，本文的研究對近20年來新的研究方向，如結(jié)合碳氧同位素及元素地球化學數(shù)據(jù)與高分辨率層序地層學和精細測年技術進行更精細的氣候恢復研究[36-39]、湖相碳酸鹽巖的沉積后作用研究[40]，以及通過Sr同位素研究湖泊系統(tǒng)水文特征的演化等[41-42]方面，也將有助于提高相應研究所使用的數(shù)據(jù)精度，并為進一步完善有關研究打下基礎。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴達木盆地位于青藏高原東北部，總面積約12×104km2，是高原內(nèi)部最大的沉積盆地。盆地近似菱形，為阿爾金山、祁漫塔格—東昆侖山以及祁連山三大山系所圍限(圖1)。盆地內(nèi)部新生界以陸相沉積為主，發(fā)育一套厚度為3～16 km的巨厚中新生界沉積蓋層[44]。新生代以來，盆地周緣的阿爾金左行走滑斷裂、東昆侖左行走滑斷裂以及祁連—南山逆沖褶皺帶聯(lián)合調(diào)節(jié)并控制了青藏高原北緣地區(qū)的地殼縮短與變形，進而控制了柴達木盆地的形成、沉積與變形[45-46]。始新世至中新世時期，阿爾金斷裂發(fā)生左行走滑，柴達木盆地向北東方向遷移并導致祁連山地區(qū)逆沖推覆，柴西地區(qū)表現(xiàn)為伸展背景下的凹陷沉積區(qū)，主要發(fā)育濱、淺湖相沉積，夾少量三角洲前緣相；中新世以來，東昆侖左行走滑斷裂開始活動，柴西地區(qū)處于走滑擠壓構(gòu)造背景之下，發(fā)育較多的三角洲、沖積扇相沉積，部分地區(qū)甚至暴露剝蝕[46]。

圖1 柴達木盆地構(gòu)造區(qū)劃及采樣位置(據(jù)文獻[43]，有改動)Fig.1 Tectonic sketch map of Qaidam Basin and sample locations (modified from [43])

柴達木盆地西部地區(qū)發(fā)育湖相碳酸鹽巖，其形成主要受化學沉積和生物沉積作用影響，多發(fā)育在濱湖、淺湖、半深湖及三角洲前緣相，一般位于沉積旋回的中上部，部分白云巖化，且與陸源硅酸鹽組分混積[47-52]。研究點位于柴西茫東地區(qū)紅山梁剖面，共采集下干柴溝組上部至下油砂山組的湖相碳酸鹽巖樣品14個。紅山梁剖面位于柴西隆起東北部，剖面以濱淺湖相沉積為主，發(fā)育三角洲沉積，并有較多碳酸鹽巖以夾層形式發(fā)育在土紅色、灰色、灰黃色、灰綠色細碎屑巖中。碳酸鹽巖純度整體較差，常與陸源硅酸鹽組分混積，過渡型巖石類型發(fā)育，鏡下觀察可見5%～80%不等的石英、長石及黏土礦物等存在。

2 分析測試方法

為探究陸源硅酸鹽組分對湖相碳酸鹽巖元素組成的影響，本研究針對性地設計了樣品處理與測試方法，主要包括：使用酸溶法提取樣品中的碳酸鹽組分，以及在巖石薄片觀察的基礎上進行電子探針和LA微區(qū)分析。

2.1 酸溶法避免陸源硅酸鹽組分的干擾

針對湖相碳酸鹽巖含有較多陸源硅酸鹽組分的問題，選用酸溶法提取樣品中的碳酸鹽組分。前人已開展過利用鹽酸提取酸不溶物的相關研究[53-55]，發(fā)現(xiàn)不同濃度的鹽酸會對黏土礦物組成造成影響[53]，進而同時對提取液的地化特征產(chǎn)生影響。據(jù)此，本研究選用較鹽酸酸性更弱的醋酸進行溶樣，以盡可能減小酸溶過程對碳酸鹽部分地化信息提取時可能產(chǎn)生的影響。但使用醋酸進行溶樣是否能按預期避免該影響，還需數(shù)據(jù)檢驗。

本研究中酸溶法處理樣品和分析測試流程為：在巖石薄片觀察的基礎上，通過體視鏡觀察，選取樣品上不發(fā)育裂隙、脈體、溶孔或晶洞的區(qū)域，利用微鉆(鉆機型號SDE-H37L1 MARATHON，鉆頭直徑0.1～0.5 mm)鉆取泥晶結(jié)構(gòu)的基質(zhì)、顆?；蛟甯窦懿糠郑@取的樣品粉末碎至200目以下，用分析天平稱取100 mg樣品粉末放入試管，加入10 mL、pH=4.5的1 mol/L醋酸鈉—醋酸緩沖溶液進行酸溶，在60 ℃的水浴箱中以130 r/min振蕩48小時，離心，移取0.5 mL的上層清液至另一試管中，再加入4.5 mL的2wt%稀硝酸混合均勻，利用北京大學—德國斯派克光譜實驗室的Spectra Blue ICP-OES分析儀器進行上機測試，所有元素的分析精度均在±5%范圍內(nèi)。

2.2 微區(qū)測試方法提供更精細的信息

本研究選用電子探針和LA兩種微區(qū)方法，對樣品泥晶組分與亮晶膠結(jié)物的主、微量元素組成進行分析測試，并選取微區(qū)測試數(shù)據(jù)與酸溶法測試結(jié)果做對比分析。微區(qū)分析測試均在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成，其中電子探針分析在LEOL JXA-8100型電子探針儀上完成，取樣范圍(光斑直徑)為1～2 μm，LA分析在VG Axiom型ICP-MS上完成，取樣范圍為60 μm。需要注意的是，微區(qū)測試的取樣范圍是否會對泥晶、亮晶部分的測試結(jié)果產(chǎn)生影響，也需進行后續(xù)判斷。

3 巖石學分析

根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)和顆粒類型，可大致將湖相碳酸鹽巖樣品分為砂屑灰?guī)r/白云巖(圖2a)、生屑灰?guī)r/白云巖(圖2b)、藻格架—藻?；?guī)r/白云巖(圖2c,d,e)和泥晶灰?guī)r/白云巖(圖2f)四種類型。樣品內(nèi)部的碳酸鹽礦物可分為泥晶和亮晶膠結(jié)物兩種形態(tài)，其中亮晶膠結(jié)物的形態(tài)以纖維狀—細粒狀的方解石為主，反映其形成于成巖早期。所有的亮晶膠結(jié)物在巖石學形態(tài)上表現(xiàn)一致，無明顯的期次區(qū)分，初步說明亮晶膠結(jié)物于同一期形成。

陰極發(fā)光分析有助于進一步確定泥晶與亮晶部分碳酸鹽礦物的期次與流體來源。就泥晶組分而言，泥晶結(jié)構(gòu)的顆粒與基質(zhì)發(fā)光性相似，均為不發(fā)光或弱發(fā)光(圖3a,b)；同時大部分顆粒間的亮晶方解石膠結(jié)物發(fā)光性與泥晶組分基本一致，表現(xiàn)為幾乎不發(fā)光或弱發(fā)光(圖3c,d)。陰極發(fā)光結(jié)果表明亮晶膠結(jié)物與泥晶組分的發(fā)光性相似，由此可以進一步推測亮晶膠結(jié)物形成于早期成巖階段，并與泥晶組分中碳酸鹽礦物的形成流體同源。

亮晶膠結(jié)物來源于粒間水沉淀，而粒間水的來源理論上除了沉積水體還可能是熱液等其他來源，但樣品中并不可見其他來源流體的運移通道也沒有相關礦物出現(xiàn)，這也可以再次佐證亮晶膠結(jié)物的來源為沉積水體。既然亮晶膠結(jié)物來源于沉積水體，則其從元素組成上便可與泥晶組分中的碳酸鹽礦物進行比對，二者間的差異則表征陸源輸入對泥晶組分的影響。

圖2 紅山梁剖面湖相碳酸鹽巖樣品鏡下特征a.泥晶砂屑灰?guī)r，砂屑遍布輕微白云巖化，單偏光，茜素紅染色；b.亮晶生屑灰?guī)r，單偏光，未染色；c.藻格架灰質(zhì)白云巖，可見亮晶方解石膠結(jié)物和殘余藻架孔，正交偏光，茜素紅染色；d.藻格架灰質(zhì)白云巖，單偏光，未染色；e.含陸源碎屑石英的亮晶藻?；屹|(zhì)白云巖，正交偏光，茜素紅染色；f.泥晶白云巖，可見少量碎屑石英，單偏光，未染色Fig.2 Lithologic features of lacustrine carbonate samples at Hongshanliang Section

圖3 紅山梁剖面湖相碳酸鹽巖樣品陰極發(fā)光特征a, b. 泥晶砂屑灰?guī)r樣品的鏡下特征及對應的陰極發(fā)光特征，可見泥晶顆粒與泥晶基質(zhì)具有相似的陰極發(fā)光特征，均為不發(fā)光；c, d. 亮晶藻格架灰質(zhì)白云巖的鏡下特征及對應的陰極發(fā)光特征，可見泥晶顆粒與亮晶膠結(jié)物具有相似的陰極發(fā)光特征，均為不發(fā)光或弱發(fā)光Fig.3 Cathodoluminescence images of lacustrine carbonate samples at Hongshanliang Section

4 地球化學測試結(jié)果與討論

4.1 不同測試方法間的對比

電子探針與LA兩種測試方法所測數(shù)據(jù)是否可以通用尚需對比分析。本研究中選取純度較高、易定位的亮晶膠結(jié)物部分，且含量在兩種微區(qū)方法檢出限以內(nèi)的元素Fe、Mn分別進行兩種微區(qū)測試數(shù)據(jù)的對比分析。

兩種方法所測的Mn和Fe元素含量線性擬合的相關性系數(shù)(R2)分別為0.681和0.724，表明兩種方法的測試結(jié)果具有較好的相關性；但Mn與Fe二者線性擬合方程的系數(shù)相差較大，分別為1.194 9與0.675 7及890.29與682.7，表明兩種方法間存在系統(tǒng)誤差，對不同元素的誤差不盡相同，因此無法通用(圖4a,b)。本研究中，除含量較高、電子探針數(shù)據(jù)更準確的Ca、Mg含量及Mg/Ca比值選用電子探針數(shù)據(jù)外，其余元素均選用LA數(shù)據(jù)。

此外，還可以進行元素的酸溶法與微區(qū)測試方法間的對比。以元素的酸溶法測試結(jié)果為橫坐標，以Ca、Mg的電子探針測試結(jié)果為縱坐標投點，將樣品的泥晶組分與亮晶膠結(jié)物分開作圖，其中泥晶組分根據(jù)數(shù)據(jù)的Mg/Ca(摩爾比值)做簡單區(qū)分，可得到電子探針測試結(jié)果與酸溶法結(jié)果的相對關系。由于酸溶法處理的樣品全部為微鉆鉆取的泥晶組分，按照醋酸僅溶解碳酸鹽礦物的假設，酸溶法測試結(jié)果應完全反映了泥晶組分中碳酸鹽礦物的元素組成。而微區(qū)分析結(jié)果則反映了取樣光斑范圍內(nèi)礦物總體的元素組成特征。對Ca、Mg進行上述對比，可以發(fā)現(xiàn)樣品中泥晶組分的結(jié)構(gòu)極不均勻。如圖4c與圖4e所示，泥晶組分Ca、Mg的電子探針測試含量范圍分別為(108 214～449 214)×10-6和(1 560～132 780) ×10-6，Mg/Ca(摩爾比)的變化范圍為0.006 2～0.913 2，變化幅度極大；亮晶膠結(jié)物部分的Ca、Mg電子探針測試含量范圍如圖4d及圖4f所示分別為(386 214～442 357)×10-6，和(960～6 780)×10-6，Mg/Ca(摩爾比)的變化范圍為0.003 7～0.027 4，變化幅度很小，近似于標準的低Mg方解石。

圖4 紅山梁剖面湖相碳酸鹽巖樣品不同方法測試結(jié)果a. LA和電子探針測試的亮晶膠結(jié)物中的Fe含量對比；b. LA和電子探針測試的亮晶膠結(jié)物中的Mn含量對比；c.酸溶法和電子探針測量的泥晶組分的Ca元素含量對比；d.酸溶法所測泥晶組分Ca元素含量與電子探針測量的亮晶膠結(jié)物中Ca元素含量對比；e.酸溶法和電子探針測量的泥晶組分的Mg元素含量對比；f.酸溶法所測泥晶組分Mg元素含量與電子探針測量的亮晶膠結(jié)物中Mg元素含量對比Fig.4 Cross-plots of several elements analyzed by different methods

上述分析表明樣品中亮晶膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)和成分較為均勻，而泥晶組分可能受到不均勻分布的陸源硅酸鹽組分的影響。受制于微區(qū)測試光斑直徑的大小，當刻蝕光斑直徑大于礦物顆粒本身大小時，測試結(jié)果便會混入目標礦物周圍其余組分的干擾。因此，泥晶組分的微區(qū)分析結(jié)果反映了取樣范圍內(nèi)所有礦物總體的元素組成特征，故數(shù)據(jù)分布不均勻，不能直接反映沉積水體特征；而亮晶膠結(jié)物顆粒大小往往大于微區(qū)取樣范圍，因此其微區(qū)分析結(jié)果可有效代表沉積水體的元素組成特征。

4.2 各元素賦存的主要礦物

將元素的酸溶法與微區(qū)測試結(jié)果進行對比，還可以用以初步判斷元素主要賦存的礦物類型。仍以元素的酸溶法測試結(jié)果為橫坐標，以同一元素的LA測試結(jié)果為縱坐標投點，將樣品的泥晶組分與亮晶膠結(jié)物分開作圖，可得到LA測試結(jié)果與酸溶法測試結(jié)果的相對關系。

根據(jù)圖4及圖5所示各元素的投圖特征，可將所測元素進行以下討論：

(1) Ca、Mg元素的泥晶微區(qū)測試數(shù)據(jù)基本呈對稱分布在1∶1線上下(圖4c,e)，泥晶組分Mg/Ca (mol)>0.5的數(shù)據(jù)點的Ca含量多低于酸溶法測試值，Mg含量則多高于酸溶法測試值，Mg/Ca (mol)<0.5的數(shù)據(jù)點則恰好相反；而亮晶方解石膠結(jié)物部分，Ca含量整體較高，Mg含量則低于2 000×10-6，總體表現(xiàn)出低鎂方解石的特點(圖4d,f)。Ca、Mg元素含量與Mg/Ca (mol)的密切關系表明Ca與Mg主要賦存在碳酸鹽礦物中，其中Mg主要賦存在白云石中。

圖5 泥晶組分和亮晶膠結(jié)物中Al、Mn、K的酸溶法與LA測試結(jié)果對比a.酸溶法和LA測量的泥晶組分的Al元素含量對比；b.酸溶法所測泥晶組分的Al元素含量與LA測量的亮晶膠結(jié)物中的Al元素含量對比；c.酸溶法和LA測量的泥晶組分的Mn元素含量對比；d.酸溶法所測泥晶組分的Mn元素含量與LA測量的亮晶膠結(jié)物中的Mn元素含量對比；e.酸溶法和LA測量的泥晶組分的K元素含量對比；f.酸溶法所測泥晶組分的K元素含量與LA測量的亮晶膠結(jié)物中的K元素含量對比Fig.5 Cross-plots of Al, Mn, K in micrite and calcite cement analyzed by acid-soluble method and LA

(2) Al、Ti等元素泥晶組分的LA微區(qū)與酸溶投圖結(jié)果分布在1∶1線上方，表明其LA測試值遠高于酸溶法測試值；而亮晶膠結(jié)物的投圖結(jié)果分布在1∶1線下方，表明亮晶膠結(jié)物的微區(qū)數(shù)據(jù)則低于酸溶法測試值(圖5a,b)?？蓳?jù)此推斷，亮晶膠結(jié)物所代表的較純方解石礦物具有極低的Al、Ti含量，而泥晶組分中陸源硅酸鹽礦物內(nèi)則具有較高的Al、Ti含量。此外，此類元素的酸溶測試含量較低，表明其在酸溶過程中，幾乎不受到醋酸的影響。

(3) Mn元素的酸溶與泥晶組分、亮晶膠結(jié)物微區(qū)所測含量大致相當，投圖結(jié)果為離散的分布于1∶1線上下(圖5c,d)。這表明元素在碳酸鹽礦物中賦存，但微區(qū)測試結(jié)果在泥晶、亮晶膠結(jié)物中均表現(xiàn)出十分不穩(wěn)定的現(xiàn)象，表明Mn元素在樣品不同部位的含量差別較大，因此其微區(qū)測試數(shù)據(jù)不能直接用以分析討論。

(4) K元素泥晶組分微區(qū)測試含量與酸溶法測試結(jié)果分布在1∶1線兩側(cè)，亮晶膠結(jié)物測試含量低于酸溶測試值及泥晶組分的LA微區(qū)測試值，且Mg/Ca(mol)>0.5與Mg/Ca(mol)<0.5的數(shù)據(jù)點無明顯差異(圖5e,f)。結(jié)合K具有堿金屬元素易遷移的特點，推測K可能主要賦存在陸源硅酸鹽礦物中，但在酸溶處理過程中易脫離黏土礦物進入提取液中。因此，在酸溶法處理樣品時，即便使用了醋酸這種弱酸進行酸溶處理，陸源組分也會受到一定程度的酸溶，對提取液的地化組成造成影響，并對測試結(jié)果帶來誤差。

4.3 陸源硅酸鹽組分對元素含量的影響程度

選取能夠表征陸源硅酸鹽和碳酸鹽中白云石含量的典型指標，進一步分析元素的主要賦存礦物，并評估主要賦存礦物對元素含量的影響程度。前述分析中主要賦存在硅酸鹽中且不易受酸溶影響的元素包括Al和Ti，因此選取不易進入碳酸鹽礦物晶格的Al、Si、Ti的摩爾總含量代表陸源硅酸鹽含量。選取Mg與Ca的摩爾比值Mg/Ca (mol)代表白云石含量(白云巖化程度)。對LA所測的各個微量元素含量分別與(Al+Si+Ti)(mol)和Mg/Ca (mol)進行線性擬合，通過相關性系數(shù)可評估泥晶組分中各元素含量分別受陸源硅酸鹽組分或白云巖化程度的影響情況。其中所有指標均采用摩爾含量，相關性關系結(jié)果見表1。

分析顯示，Mg/Ca (mol)所代表的白云石含量，與泥晶組分除Ca、Mg外的其余元素的線性相關系數(shù)大多小于0.1，并未顯示明顯的相關性。表明碳酸鹽中的白云石含量(白云巖化程度)不是控制微量元素含量的主要因素。

但(Al+Si+Ti)(mol)與泥晶組分中部分元素含量間則表現(xiàn)出較好的相關性，表明陸源硅酸鹽組分對微量元素含量有較大程度的影響。根據(jù)元素含量與(Al+Si+Ti)(mol)總量的相關性情況，可將元素劃分為三種類型：1) 主要賦存在陸源硅酸鹽中，含量與陸源硅酸鹽組分密切相關的元素：元素含量與(Al+Si+Ti)(mol)的線性相關系數(shù)R2大于0.7，如K、Al、Si、Fe、Ni、V、Ti、Rb和Zr等；2) 部分賦存在陸源硅酸鹽中，含量與陸源硅酸鹽組分有一定關系的元素：線性相關系數(shù)R2在0.3～0.7之間，該類元素包括Na、Ba、Zn、Cr、Co和Nb等；3) 主要賦存在碳酸鹽中，含量受陸源硅酸鹽組分影響很小的元素：線性相關系數(shù)R2小于0.3，包括Mn、Sr、Mo、Cu、Ge和Y等。

4.4 陸源影響的排除探究

為獲取沉積水體信息，對于受陸源組分影響較大的元素，須首先考慮排除陸源硅酸鹽組分的干擾。本研究提出兩種排除陸源硅酸鹽組分影響的方法：

第一種方法是以元素在亮晶膠結(jié)物中的含量為參照，篩選泥晶組分中含量與亮晶膠結(jié)物相當?shù)臄?shù)據(jù)點。前述分析表明，對賦存于陸源硅酸鹽組分中的元素如Al、Ti、K而言，其泥晶微區(qū)測試值反映了陸源組分與碳酸鹽兩部分的含量，因此泥晶組分的微區(qū)測試含量表現(xiàn)出遠高于亮晶膠結(jié)物的特點。以亮晶膠結(jié)物中元素的含量范圍為碳酸鹽中元素含量的參照，可對泥晶組分的測試數(shù)據(jù)進行篩選。以K為例，在泥晶組分中的含量范圍為(25～11 144) ×10-6，在亮晶膠結(jié)物中的含量范圍為(0.86～113.95) ×10-6，如以含量300×10-6為上限，篩選含量在(0～300)×10-6范圍內(nèi)的泥晶組分數(shù)據(jù)，篩選后的K含量與(Al+Si+Ti)(mol)線性回歸所得R2從原有的0.897 3變?yōu)?.359(圖6a)，相關性大大縮減。但該方法的缺陷在于：1)篩選后的數(shù)據(jù)量會大大縮減，原有的93個泥晶組分的數(shù)據(jù)，經(jīng)篩選后僅剩11個數(shù)據(jù)；2)篩選出的數(shù)據(jù)也并未消除硅酸鹽組分對元素的影響，且被篩掉的數(shù)據(jù)再無法利用其中碳酸鹽組分所攜帶的地球化學信息。

表1 泥晶組分的元素與Mg/Ca、(Al+Si+Ti)摩爾含量相關性關系

圖6 兩種方法扣除后K與(Al+Si+Ti)摩爾含量關系圖a.泥晶組分中K含量低于300×10-6的數(shù)據(jù)點的K與(Al+Si+Ti)摩爾含量關系圖；b.利用線性擬合方程反向扣除后，剩余K含量為正值的數(shù)據(jù)點的K與(Al+Si+Ti)摩爾含量關系圖Fig.6 Cross-plots of K-(Al+Si+Ti) after deduction of K in terrigenous detrital

基于前述方法存在的缺陷，提出第二種篩選方法：利用元素與(Al+Si+Ti)(mol)的線性擬合公式，對各個元素實測原始含量進行反向扣除。仍以K元素為例，其線性擬合公式為y=0.072 6x+4.723 4，該公式中x為(Al+Si+Ti)(mol)實測總量，y代表了受(Al+Si+Ti)(mol)總量影響的K元素含量，表征了陸源硅酸鹽組分對K元素的影響程度。因此，對泥晶組分的K元素含量按照公式K扣除后=K原始-[0.072 6×(Al+Si+Ti)+4.723 4]進行扣除計算，可得到排除陸源干擾的K元素含量。按此方法扣除后剩余39個K扣除后>0的有意義數(shù)據(jù)點，這些剩余數(shù)據(jù)點的K含量與(Al+Si+Ti)(mol)的線性相關系數(shù)R2為從原有的0.897 3變?yōu)?.275 1(圖6b)，幾乎無相關性。與第一種方法相比，該方法可以保留更多的數(shù)據(jù)點，且對全部泥晶測試數(shù)據(jù)進行了硅酸鹽組分貢獻的K含量扣除，顯得更為合理有效。但此方法依然存在的缺陷是：只能保留原來在擬合關系線之上的數(shù)據(jù)點(K扣除后>0)，原來在關系線之下的數(shù)據(jù)點無法使用。

5 結(jié)論

(1) 酸溶法在進行湖相碳酸鹽巖測試時具有局限性。酸溶過程會溶解部分賦存于陸源硅酸鹽中的元素，如K等堿金屬元素，且即便使用更弱的醋酸也無法避免。

(2) 微區(qū)測試方法在進行湖相碳酸鹽巖測試時應注意其適用性。因微區(qū)測試的光斑大小介于泥晶與亮晶顆粒大小之間，因此，顆粒大小大于光斑直徑的亮晶膠結(jié)物部分測試結(jié)果可以較好地反映碳酸鹽礦物的元素特征；而泥晶組分在進行微區(qū)測試時，光斑取樣范圍內(nèi)包含碳酸鹽組分與陸源物質(zhì)，故泥晶組分的微區(qū)測試值無法代表碳酸鹽組分的元素特征。

(3) 文中提出了兩種排除陸源影響以實現(xiàn)對湖相碳酸鹽巖泥晶組分進行微區(qū)測試的方法。一是借助亮晶膠結(jié)物的元素含量篩選泥晶組分的微區(qū)測試數(shù)據(jù)；二是通過計算泥晶組分中元素與代表陸源的(Al+Si+Ti)摩爾總量的相關關系進行陸源組分影響的扣除。但兩種方法均存在數(shù)據(jù)量損失等問題。

(4) 不同微區(qū)分析方法之間，如LA和電子探針的測試結(jié)果間常存在系統(tǒng)誤差，其測試數(shù)據(jù)是否可以通用需進行相關性分析。