深層火山巖地球化學(xué)特征及沉積古環(huán)境
——以松遼盆地北部徐家圍子斷陷興城地區(qū)為例

伍宏美， 陳亞軍， 姜冠一， 馬 強(qiáng)

( 1. 北京中科聯(lián)華石油科學(xué)研究院，北京 100101； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712； 3. 中國石油玉門油田分公司 勘探開發(fā)研究院，甘肅 酒泉 735019 )

0 引言

巖石主、微量元素可作為識(shí)別地質(zhì)地球化學(xué)過程(沉積環(huán)境)的示蹤劑，在古氧化還原環(huán)境判別、物源區(qū)巖石成分分析、海相地層劃分等方面應(yīng)用廣泛[1-3]，如利用微量元素含量法、微量元素比值法、硼(B)法等元素地球化學(xué)方法，示蹤沉積物古沉積環(huán)境氧化還原條件或古介質(zhì)環(huán)境性質(zhì)(淡水、微咸水、咸水等)的研究較為成熟。微量元素比值法，如V/(V+Ni)、V/Cr、V/Sc、Ni/Co、Sr/Ba、U/Th、B/Ga等在各類沉積巖或細(xì)粒沉積物，特別是頁巖、泥巖、致密砂巖判別具有較好的應(yīng)用效果[4-6]?；鹕綆r與沉積巖在形成條件、發(fā)育環(huán)境、分布規(guī)律等方面有差異，巖漿作用形成的熔巖和火山碎屑巖在冷凝固結(jié)及成巖過程中發(fā)生次生變化，如蝕變、溶蝕、風(fēng)化淋濾、充填等，所蘊(yùn)含的地球化學(xué)信息雖然可反映巖漿來源及構(gòu)造背景，但對(duì)噴發(fā)沉積古地理環(huán)境的記錄不太準(zhǔn)確[7-11]。因此，在利用火山巖微量元素地球化學(xué)特征分析噴發(fā)沉積古地理環(huán)境信息時(shí)，需充分考慮埋藏成巖、后期蝕變、風(fēng)化淋濾作用等因素的影響，并基于因素分析法合理校正或規(guī)避這些因素影響，進(jìn)行系統(tǒng)采樣測(cè)試的元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)既可以分析巖漿來源及構(gòu)造背景，也能反映火山活動(dòng)時(shí)的地理環(huán)境。

松遼盆地北部徐家圍子斷陷深層火山巖地質(zhì)條件極其復(fù)雜，火山作用具有多期噴發(fā)的特點(diǎn)，形成多旋回、多巖性組合。人們對(duì)松遼盆地營城組陸上與水下噴發(fā)成因火山巖的區(qū)別及其對(duì)儲(chǔ)層影響進(jìn)行研究，張艷等[12]認(rèn)為與陸上空氣中噴發(fā)或保存的火山巖相比，火山巖在水中噴發(fā)或在水中保存時(shí)，水的作用及影響(氣化—熱液作用、淬冷碎屑巖化作用[13]、化學(xué)作用、靜水壓、密度差等)主要體現(xiàn)在巖性組合、巖石顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、蝕變特征、產(chǎn)狀、孔隙及裂縫發(fā)育特點(diǎn)等方面。根據(jù)松遼盆地北部徐家圍子斷陷營城組火山巖巖心和薄片觀察，結(jié)合巖樣地球化學(xué)分析測(cè)試數(shù)據(jù)和區(qū)域構(gòu)造背景分析，單玄龍等[14]認(rèn)為徐家圍子斷陷興城地區(qū)存在水下噴發(fā)作用形成的火山巖，識(shí)別標(biāo)志為火山巖氧化因數(shù)(Fe3+/Fe2+)在0.8以下、沉凝灰?guī)r與黑色泥巖互層、膨潤土、雙層珍珠巖夾無斑或少斑流紋巖。水下噴發(fā)成因火山巖主要分布于升平、徐中、徐西和徐東等地區(qū)，尤以徐深1井區(qū)最為典型。目前，未見在充分考慮埋藏成巖、后期蝕變及風(fēng)化淋濾作用等因素影響下，利用火山巖微量元素地球化學(xué)特征分析噴發(fā)沉積古地理環(huán)境的研究。歸納并建立古沉積環(huán)境氧化還原狀態(tài)及介質(zhì)環(huán)境性質(zhì)(咸水、微咸水、淡水等)微量元素地球化學(xué)指標(biāo)圖版[15-34]，分析徐家圍子斷陷興城地區(qū)深層火山巖巖石學(xué)和地球化學(xué)特征，利用建立的微量元素比值指標(biāo)，示蹤判別噴發(fā)沉積古地理環(huán)境,為火山巖油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

松遼盆地北部發(fā)育30多個(gè)中小型斷陷盆地，其中徐家圍子斷陷是北部東南斷陷區(qū)規(guī)模較大、勘探程度最高的含氣斷陷盆地，呈近南北向展布，是一個(gè)規(guī)模較大、西斷東超型箕狀斷陷區(qū)(見圖1(a))。胡玉雙等[35]將泉頭組二段以下，埋深在2 500 m以上的地層稱為深層，與興城天然氣成藏密切相關(guān)的深層自下而上分別為火石嶺組(K1h)、沙河子組(K1sh)、營城組(K1yc)、登婁庫組(K1d)及泉頭組(K1q)一、二段地層(見圖1(b))。各套地層在沉積過程發(fā)育河流、沖積扇、扇三角洲、湖浸、湖泊、三角洲、湖底扇等沉積相。在盆地?cái)嘞莅l(fā)育期，火石嶺組(K1h)沉積期和營城組(K1yc)沉積期發(fā)生兩次強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，形成的火山巖地層有豐富的天然氣資源，約占深層天然氣總探明儲(chǔ)量的80%[36-41]。

圖1 松遼盆地北部徐家圍子斷陷構(gòu)造位置及深層地層綜合柱狀圖

火石嶺組沉積期處于斷陷盆地形成初期，是盆地拉張背景下沉積的一套碎屑巖；中上部隨拉張作用加劇，發(fā)生強(qiáng)烈火山噴發(fā)，發(fā)育火山巖及噴發(fā)間歇期形成的濱淺湖相沉積?；鹗瘞X組分為兩段，一段為雜色礫巖、黑色—灰黑色泥巖夾煤層，是一套烴源巖層；二段為中性火山巖，是一套火山巖儲(chǔ)層。興城地區(qū)營城組沉積時(shí)期，由于基底斷裂活動(dòng)頻繁，火山活動(dòng)強(qiáng)烈；總體分為兩套火山巖層(營城組一段、營城組三段)、兩套碎屑巖互層(營城組二段、營城組四段)。營城組一段分布于斷陷中部及其以南地區(qū)，巖性以酸性為主，主要有深灰色及黑灰色晶屑凝灰?guī)r、灰色及灰白色流紋巖、雜色火山角礫巖；營城組三段分布于斷陷中部及其以北地區(qū)，發(fā)育酸性與中基性火山巖，巖性主要有暗紫色、深灰色安山巖和紫紅色、灰綠色安山質(zhì)凝灰?guī)r(見圖1(b))。

2 火山巖巖石學(xué)特征

根據(jù)巖心觀察及薄片鑒定，將徐家圍子斷陷興城地區(qū)深層火山巖劃分為火山熔巖、熔結(jié)火山碎屑巖及普通火山碎屑巖三大類(見表1)。火山熔巖有球粒流紋巖、霏細(xì)巖、玄武粗安巖與粗面英安巖(見圖2)，主要發(fā)育酸性流紋巖、霏細(xì)巖類；普通火山碎屑巖以流紋質(zhì)火山角礫巖、流紋質(zhì)含晶屑巖屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)含角礫晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r為主(見圖3(a-e))；熔結(jié)火山碎屑巖主要發(fā)育流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r(見圖3(f))。

表1 興城地區(qū)火山巖巖石類型

流紋巖常為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，具清楚的流紋構(gòu)造；流紋構(gòu)造結(jié)晶程度不同，有的紋層顆粒很細(xì)，隱晶致密，有的紋層結(jié)晶稍粗；在顯微鏡下，見球粒和微花崗結(jié)構(gòu)，斑晶多為條紋長石，基質(zhì)由霏細(xì)狀、放射狀長英質(zhì)集合體組成。霏細(xì)巖成分與流紋巖沒有本質(zhì)區(qū)別，主要體現(xiàn)在巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上，霏細(xì)巖不具流紋構(gòu)造，呈致密塊狀構(gòu)造；在單偏光鏡下，見典型的霏細(xì)與微球粒結(jié)構(gòu)。粗面英安巖常具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶成分有鈉長石或鈉—更長石、條紋長石及少量石英；基質(zhì)由長石及石英等組成；在單偏光鏡下，見斜長石微晶定向或半定向排列，呈交織結(jié)構(gòu)。玄武粗安巖常具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具玻晶交織結(jié)構(gòu)；斑晶占20%左右，粒徑一般為0.5～2.0 mm，主要為斜長石，見明顯的絹云母化和碳酸鹽化；基質(zhì)占80%左右，主要為火山玻璃與條狀斜長石微晶，其中長石微晶分布不定向，基質(zhì)中見少量微粒狀磁鐵礦。凝灰?guī)r具凝灰結(jié)構(gòu)，常含較多的條紋長石、石英等晶屑，條紋長石晶屑具明顯的卡氏雙晶和條紋結(jié)構(gòu)；受脫玻化作用影響，凝灰?guī)r也常見霏細(xì)結(jié)構(gòu)。熔結(jié)凝灰?guī)r最大特點(diǎn)是常含撕裂狀、透鏡狀的漿屑，漿屑及其他火山物質(zhì)繞玻屑、巖屑、晶屑定向排列，即構(gòu)成假流紋構(gòu)造?；鹕浇堑[巖具典型的角礫構(gòu)造，角礫主要成分是流紋質(zhì)與安山質(zhì)，有的角礫較大(大于64 mm)，為火山集塊巖。

圖2 興城地區(qū)熔巖類典型巖心及鏡下薄片

圖3 興城地區(qū)火山碎屑巖類典型巖心及鏡下薄片

3 樣品采集及分析方法

測(cè)試樣品采自松遼盆地北部徐家圍子斷陷興城地區(qū)深層火山巖。在考慮埋藏成巖、后期蝕變及風(fēng)化淋濾作用等影響因素及取樣原則的基礎(chǔ)上，采集火山巖地球化學(xué)測(cè)試分析樣品10件，采樣位置、編號(hào)、深度、巖性等見圖4。主量元素采用ARL9800XP+波長色散X線熒光光譜儀分析測(cè)定，測(cè)試分析SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5等10項(xiàng)氧化物；燒失量LOI(LOI為灼燒前后質(zhì)量變化占原始質(zhì)量的百分比)根據(jù)GB/T 14506.34—2019《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》第34部分燒失量的測(cè)定質(zhì)量法測(cè)得；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的偏差：高含量氧化物樣品低于2%，低含量氧化物樣品低于10%。微量元素(包含稀土元素)采用Finnigan ElementⅡ型ICP-MS測(cè)定，檢測(cè)限優(yōu)于0.5×10-9，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的偏差優(yōu)于5%。

圖4 徐家圍子斷陷區(qū)興城地區(qū)深層火山巖主、微量元素測(cè)試分析樣品分布

歸納并建立U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co、V/Zr、V/V+Ni、Sr/Ba 7種氧化還原條件和沉積介質(zhì)環(huán)境(咸水、微咸水、淡水)判識(shí)，對(duì)10件火山巖樣品進(jìn)行古地理環(huán)境判別。

4 火山巖地球化學(xué)特征及沉積環(huán)境

4.1 影響因素

4.1.1 噴發(fā)沉積環(huán)境

陸上、水下噴發(fā)沉積介質(zhì)環(huán)境不同，火山噴出物(熔巖物質(zhì)、碎屑流)運(yùn)移、冷凝固結(jié)、堆積與保存時(shí)接觸的介質(zhì)環(huán)境(空氣和水)不同，考慮不同介質(zhì)環(huán)境氧化還原條件的差異，對(duì)敏感性元素的遷移、共生、沉淀有重要控制作用，可改變變價(jià)元素的遷移狀態(tài)，使同一元素的不同價(jià)態(tài)或共生元素間發(fā)生分離，導(dǎo)致不同介質(zhì)環(huán)境元素的重新分配。通常認(rèn)為，在氧化條件下，U、V、S等元素呈高價(jià)(如V5+、U6+、S6+)易發(fā)生遷移，在還原條件下，U、V、S等元素呈低價(jià)(如V3+、U4+、S2-)易沉淀；在氧化條件下，F(xiàn)e、Mn、Cu、Ce等元素呈高價(jià)(如Fe3+、Ce4+)易沉淀，在還原條件下，F(xiàn)e、Mn、Cu、Ce等元素呈低價(jià)(Fe2+、Ce3+)易發(fā)生遷移；Th和Sc元素受氧化還原環(huán)境影響較小。通常情況下，海洋(湖水)高鹽度沉積環(huán)境B和Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，陸相淡水沉積環(huán)境Ga和Ba較富集，海相環(huán)境B質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為(80～125)×10-6，陸相淡水環(huán)境B質(zhì)量分?jǐn)?shù)多小于60×10-6。

4.1.2 風(fēng)化淋濾作用

風(fēng)化淋濾作用對(duì)火山巖主、微量元素分布的影響主要體現(xiàn)在噴發(fā)間歇期或之后，暴露于地表的火山巖長時(shí)間遭受高強(qiáng)度風(fēng)化淋濾作用改造，其地球化學(xué)信息不再具有反映和記錄噴發(fā)沉積古地理環(huán)境的意義。其機(jī)理是火山巖暴露于表生環(huán)境，受大氣、淡水及火山噴發(fā)間歇期飽和CO2雨水的影響，火山巖中易遷移元素和可遷移元素流失，惰性元素與不遷移元素不斷累積。為避免干擾，采樣時(shí)選擇較為新鮮的樣品，去掉表層風(fēng)化物質(zhì)，剔除蝕變、礦化較強(qiáng)及風(fēng)化破碎的樣品；同時(shí)，考慮有杏仁體發(fā)育的火山巖及杏仁體充填或半充填程度的影響，采樣時(shí)敲擊預(yù)取樣點(diǎn)上下巖心新鮮面，觀察杏仁體是否發(fā)育。

4.1.3 埋藏成巖作用

與油氣相關(guān)的火山巖遭受較深的埋藏成巖作用，礦物交代、深層溶蝕、斷裂作用等事件造成成巖礦物發(fā)生變化，受埋藏成巖作用影響較大的樣品元素地球化學(xué)信息對(duì)噴發(fā)沉積環(huán)境的指示意義不大。燒失量過高的樣品一般表征遭受嚴(yán)重的埋藏成巖作用，在數(shù)據(jù)資料充分的情況下，根據(jù)燒失量合理剔除埋藏成巖、蝕變作用較強(qiáng)的樣品，保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.2 主量元素

火山巖主量元素測(cè)試分析結(jié)果見表2。由火山巖TAS分類圖解(見圖5，虛線表示區(qū)分副長巖、堿玄巖和碧玄巖還需要其他準(zhǔn)則)可以看出，興城地區(qū)深層火山巖比較豐富，從基性玄武巖到中性安山巖和粗面巖，再到酸性流紋巖、霏細(xì)巖均有發(fā)育，主要發(fā)育酸性流紋巖。

表2 興城地區(qū)深層火山巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

球粒流紋巖(X1)、流紋巖(X4)的ω(SiO2)分別為74.16%、75.67%，ω(Na2O+K2O)(全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于7.00%，σ=[ω(Na2O+K2O)]2/[ω(SiO2)-43%]分別為1.71、2.20，為鈣堿性巖類，LOI分別為1.85%、0.92%，表明受埋藏成巖作用影響小。安山巖(X9)的ω(SiO2)為62.78%，ω(Na2O+K2O)為6.90%，σ為2.40，為鈣堿性巖類，LOI為2.58%，表明遭受一定程度的蝕變作用。玄武粗安巖(X10)的ω(SiO2)為53.24%，ω(Na2O+K2O)為6.05%，σ為3.58，為鈣堿性巖類，LOI為6.69%，表明遭受蝕變作用弱。粗面英安巖(X6)的ω(SiO2)為65.56%，ω(Na2O+K2O)為9.89%，σ為4.34，為鈣堿性巖類，LOI為2.26%，表明受埋藏成巖作用影響小。霏細(xì)巖(X7)的ω(SiO2)為77.04%，ω(Na2O+K2O)為8.64%，σ為2.19，為鈣堿性巖類，LOI為0.01%，表明基本不存在蝕變作用。熔結(jié)凝灰?guī)r(X2、X3、X5、X8)的ω(SiO2)為75.22%～76.07%，平均為75.65%；ω(Na2O+K2O)為7.55%～8.54%，平均為7.93%；σ為1.72～2.22，平均為1.93，為鈣堿性巖類；LOI為0.57%～1.66%，平均為0.97%，表明遭受蝕變作用弱。

圖5 興城地區(qū)火山巖SiO2—Na2O+K2O(TAS)圖解(據(jù)文獻(xiàn)[36]修改)

4.3 稀土元素

火山巖稀土元素測(cè)試結(jié)果見表3，稀土元素成圖時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)需要標(biāo)準(zhǔn)化，以球粒隕石作為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，將樣品中各個(gè)稀土元素的量分別除以球粒隕石相對(duì)應(yīng)的各個(gè)稀土元素的量，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)；以球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值為縱坐標(biāo)并用對(duì)數(shù)表示，以14個(gè)稀土元素按照原子序數(shù)排列作為橫坐標(biāo)，進(jìn)行稀土族成圖(見圖6)。由表3可以看出，球粒流紋巖(X1)、流紋巖(X4)類ΣREE(稀土元素總含量)較高，分別達(dá)到417.85×10-6、484.73×10-6，(La/Yb)n(n表示標(biāo)準(zhǔn)化，即球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的比值)較大，分別為7.24、9.60，表明輕、重稀土元素分餾程度較強(qiáng)，銪異常(在稀土分布曲線相應(yīng)出現(xiàn)“谷”的現(xiàn)象)因數(shù)δEu相對(duì)較低，為0.07。霏細(xì)巖(X7)類ΣREE也較高，為418.47×10-6，(La/Yb)n為7.21，δEu較低，為0.08。粗面英安巖(X6)類ΣREE為271.25×10-6，(La/Yb)n為10.28，δEu為0.65。玄武粗安巖(X10)類ΣREE較低，為206.25×10-6，(La/Yb)n為7.67，δEu為0.77。熔結(jié)凝灰?guī)r(X2、X3、X5、X8)ΣREE為(387.37～443.57)×10-6，(La/Yb)n為4.34～8.13，δEu為0.07～0.10。這些特征反映在稀土元素配分模式圖解(見圖6)上，所有曲線呈右傾斜特征；表明深層火山巖輕、重稀土元素分異程度較大，英安巖與安山巖類銪虧損不明顯，稀土元素配分曲線較平直；流紋巖、霏細(xì)巖和凝灰?guī)r類表現(xiàn)為強(qiáng)烈的銪虧損，稀土配分曲線呈大“V”字型谷。

表3 興城地區(qū)火山巖類稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

圖6 興城地區(qū)火山巖稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖解

4.4 微量元素及沉積環(huán)境

火山巖微量元素測(cè)定結(jié)果見表4。由表4可以看出，研究區(qū)火山巖富集不相容元素，特別是強(qiáng)不相容元素Rb、Sr、Ba、Th等。古沉積環(huán)境的氧化還原條件雖然控制V、Ni、U、Cr、Co等氧化還原敏感性元素(簡(jiǎn)稱RSE)，以及Sr、Ba、B、Ga等鹽度敏感元素的富集程度，但單一微量元素?cái)?shù)據(jù)不能很好地反映古沉積介質(zhì)環(huán)境的性質(zhì)，利用多組比值組合指標(biāo)或二者之間的相關(guān)關(guān)系可以達(dá)到更好的分析效果。氧化還原敏感性元素是指溶解度明顯受沉積介質(zhì)環(huán)境氧化還原狀態(tài)的控制，導(dǎo)致其向還原性水體和沉積物遷移而自生富集的元素。

表4 興城地區(qū)火山巖類微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)縱向演化(見圖7)可知，火山巖Sr與Ba存在正相關(guān)關(guān)系，Cr與V具有弱正相關(guān)關(guān)系；由V/(V+Ni)、V/Cr、Sr/Ba、V/Zr縱向分布可以看出，其演化趨勢(shì)極為相似，具有統(tǒng)一性，是作為興城地區(qū)深層火山巖沉積古地理環(huán)境示蹤判別的較佳組合指標(biāo)。

利用微量元素地球化學(xué)參數(shù)示蹤判別古沉積環(huán)境的氧化還原條件,或沉積介質(zhì)環(huán)境性質(zhì)(咸水、微咸水、淡水)的指標(biāo)數(shù)據(jù)[15-34]，歸納并建立U/Th、V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)、V/Sc、Sr/Ba、V/Zr 7種微量元素地球化學(xué)判識(shí)指標(biāo)圖版(見圖8)。由圖8可以看出，每項(xiàng)指標(biāo)在不同值域范圍反映不同的沉積介質(zhì)環(huán)境。主要計(jì)算V/(V+Ni)、V/(V+Cr)、V/Cr、Sr/Ba、V/Zr 分布，除V/(V+Cr)外，其他4項(xiàng)在圖版有對(duì)應(yīng)，根據(jù)V/(V+Ni)、V/Cr、Sr/Ba、V/Zr 分布，參照判識(shí)指標(biāo)圖版的值域，厘清火山巖分析樣品古沉積環(huán)境性質(zhì)，判別火山噴發(fā)沉積古地理環(huán)境。

圖7 微量元素及其比值參數(shù)縱向演化特征

4.4.1 V/Cr

興城地區(qū)深層火山巖V/Cr分布在0.09～22.88之間，跨度較大，主要集中在0.80以下，揭示研究區(qū)火山巖噴發(fā)沉積與保存期的古地理環(huán)境復(fù)雜多變，以陸上氧化環(huán)境為主，水陸過渡復(fù)雜環(huán)境也存在(見表5)。

4.4.2 V/(V+Ni)

通常情況下，V和Ni地球化學(xué)行為較相近，但它們之間微小的差別可以反映古環(huán)境的變化。RIMMER S M[33]指出V在氧化環(huán)境下容易與沉積物結(jié)合形成沉淀，Ni在還原環(huán)境下易被吸附富集而發(fā)生沉淀，可以用V/(V+Ni)反映古沉積水體的氧化還原環(huán)境。V/(V+Ni)>0.84，指示還原環(huán)境；0.60

興城地區(qū)深層火山巖V/(V+Ni)介于0.11～0.95，多數(shù)在0.60以下(見表5)，揭示研究區(qū)火山噴發(fā)沉積和保存時(shí)期古地理環(huán)境復(fù)雜，陸上氧化環(huán)境、水下還原環(huán)境及水陸過渡復(fù)雜環(huán)境均存在。

圖8 氧化還原環(huán)境條件及沉積環(huán)境介質(zhì)微量元素指標(biāo)綜合判別圖版

表5 10件化學(xué)分析樣品微量元素參數(shù)指標(biāo)分布

4.4.3 Sr/Ba

興城地區(qū)深層火山巖Sr/Ba介于0.12～1.36，多數(shù)小于0.60(見表5)，揭示研究區(qū)火山巖以陸相沉積成因?yàn)橹?，水陸過渡相及水下沉積成因也存在。

4.4.4 V/Zr

范忠仁等[26]和陳代演等[27]研究若干微量元素比值特征及其成因意義指出，陸相所有巖石類型V/Zr為0.12～0.40，海相V/Zr為0.25～4.00。

興城地區(qū)深層火山巖V/Zr介于0.10×10-2～0.43，80%在0.25以下，揭示研究區(qū)火山巖以陸相沉積成因?yàn)橹?，可能是陸上噴發(fā)陸上沉積保存的火山巖，也可能是陸上噴發(fā)水下沉積和保存的火山巖(見表5)。

基于巖石微量元素地球化學(xué)特征判別的火山噴發(fā)沉積古地理環(huán)境，與張艷等[12]、單玄龍等[14]基于火山巖氧化因數(shù)(Fe3+/Fe2+)、巖性組合特征、巖石顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、蝕變特征、脫?；?jié)理等典型特征和標(biāo)志判別的結(jié)果一致，且該地球化學(xué)方法具有普遍適用性，不受地質(zhì)時(shí)代及區(qū)域地質(zhì)條件的限制，可應(yīng)用于不同地區(qū)、不同地質(zhì)時(shí)代火山巖噴發(fā)沉積古地球環(huán)境的判別研究。

5 結(jié)論

(1)松遼盆地北部徐家圍子斷陷興城地區(qū)深層火山巖巖石類型比較豐富，從基性玄武巖到中性安山巖和粗面巖，再到酸性流紋巖、霏細(xì)巖，以及熔結(jié)火山碎屑巖和普通火山碎屑巖均有發(fā)育；普通火山碎屑巖以流紋質(zhì)巖屑—晶屑、流紋質(zhì)含角礫晶屑、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r及流紋質(zhì)、安山質(zhì)角礫巖為主，熔結(jié)火山碎屑巖主要為流紋質(zhì)含角礫晶屑、流紋質(zhì)漿屑晶屑、流紋質(zhì)巖屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r。

(2)火山巖稀土元素總量為(206.25～484.73)×10-6，平均為366.70×10-6，明顯大于地殼146.40×10-6；稀土元素配分模式圖解所有曲線為右傾斜特征，說明輕、重稀土分異程度較大，LREE/HREE平均為6.85，輕稀土相對(duì)富集。

(3)微量元素V/(V+Ni)、V/Cr、Sr/Ba及V/Zr縱向演化趨勢(shì)相似，是興城地區(qū)深層火山巖沉積古地理環(huán)境示蹤判別的較佳組合指標(biāo)，反映研究區(qū)深層火山巖噴發(fā)沉積時(shí)的古地理環(huán)境復(fù)雜，陸上氧化環(huán)境、水下還原環(huán)境及頻繁水陸過渡相復(fù)雜環(huán)境均存在。