天然气地球科学 >

2020 , Vol. 31 >Issue 9: 1239 - 1249

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2020.04.026

天然气地质学

川东南回龙场地区小河坝组砂岩元素特征及古环境意义

  • 张昭丰 , 1 ,
  • 王良军 , 2 ,
  • 张立强 , 1 ,
  • 黎承银 2
展开
  • 1. 中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580
  • 2. 中国石化勘探分公司，四川 成都 610041
王良军（1972-），男，贵州赤水人，正高级工程师，硕士，主要从事油气勘探与研究.E-mail:
张立强（1970-），男，山东曲阜人，教授，博士生导师，主要从事油气储层地质学研究.E-mail:.

张昭丰（1996-），男，山东济宁人，硕士，主要从事元素地球化学及储层地质研究.E-mail:.

收稿日期: 2019-10-31

  修回日期: 2020-04-02

  网络出版日期: 2020-09-04

基金资助

国家科技重大专项(2016ZX05002-004)

中国科学院战略先导科技专项(XDA14010202)

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项(ZD2019-183-001)

收起

The element characteristics and paleoenvironmental significance of Xiaoheba Formation sandstone in Huilongchang area, southeastern Sichuan Basin

  • Zhao-feng ZHANG , 1 ,
  • Liang-jun WANG , 2 ,
  • Li-qiang ZHANG , 1 ,
  • Cheng-yin LI 2
Expand
  • 1. School of Geosciences, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China
  • 2. SINOPEC Exploration Company, Chengdu 610041, China

Received date: 2019-10-31

  Revised date: 2020-04-02

  Online published: 2020-09-04

Fold

本文亮点

川东南志留系小河坝组具有良好的生储盖组合，勘探前景较好，但小河坝组的沉积学和地球化学等基础研究薄弱，制约了目的层系的油气勘探。以川东南回龙场地区为例，系统采集了研究区小河坝组101个样品，利用常量及微量元素分析了小河坝组古沉积环境及其演化特征。结果表明，小河坝组主要形成于淡水—微咸水、温暖潮湿、弱氧化—弱还原的浅水三角洲沉积环境；纵向上，海平面变化表现为2个海侵—海退旋回，自下而上划分为X1、X2、X3和X4共4段。X1、X3段为海侵体系域（TST），气候温暖湿润，古盐度较低，水体还原性强，古水深较深；X2、X4段为高水位体系域(HST)，气候干燥炎热，古盐度较高，水体还原性弱，古水深较浅。

本文引用格式

张昭丰 , 王良军 , 张立强 , 黎承银 . 川东南回龙场地区小河坝组砂岩元素特征及古环境意义[J]. 天然气地球科学, 2020 , 31(9) : 1239 -1249 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.04.026

Highlights

The Silurian Xiaoheba Formation in the southeastern Sichuan Basin has a good source-reservoir-seal assemblage and excellent geological conditions for hydrocarbon preservation. However, fundamental geochemical and sedimentological studies of Xiaoheba Formation are limited, and exploration activity is restricted. To solve this problem, 101 samples were collected from Huilongchang section in southeast Sichuan Basin, and palaeosedimentary environment and evolutionary characteristics were analyzed by using major and trace elements. The analytical results show that the Xiaoheba Formation was mainly formed in the shallow water delta within freshwater-brackish seawater, under a warm, humid, and weakly oxidized-weakly reduced condition. The sea level change of Xiaoheba Formation was divided into two transgression-regression cycles, which was divided into four sections X1, X2, X3 and X4 from bottom to top. X1 and X3 sections were transgressive system tracts (TST), with warm and humid climate, lower paleosalinity, strong water reducibility and upper paleo water depth. X2 and X4 sections were high system tracts (HST), with dry and hot climate, high paleosalinity, weak water reducibility and shallower paleo water depth.

0 引言

沉积环境是沉积学研究的一个重要组成部分，对沉积环境及演化特征的相关分析，有助于对砂岩储层发育和油气赋存的沉积、成岩条件的认识，可以为评价砂岩油气储层提供更为可靠的证据[1-3]。沉积岩元素特征在判别沉积环境方面已有深入研究和广泛应用，通过对沉积岩中元素含量变化及分布特征，尤其是一些相关元素比值的研究，可以判别当时的沉积环境[4-6]。
X⁃射线荧光光谱分析（XRF）是实验室、现场分析常量和微量元素的首选方法之一，具有测试精度高、垂向分辨率高（<1 cm）、无损岩样等特点，其测试结果与实验室仪器的测试结果误差较小（常量元素及大部分微量元素误差小于10%），能够提供大量可靠的元素地球化学信息[7-9]。目前，该方法在矿床勘探和古环境分析等地质研究中得到广泛应用[10-11]。
川东南地区小河坝组具有良好的生储盖组合，油气资源丰富，勘探前景较好[12]。前人针对该地区小河坝组的物源[13]、储层[14]、成岩[15]等方面开展过少量研究，认为物源来自于东南缘的雪峰山隆起，压实和胶结作用是储层致密化的主要控制因素。在沉积环境方面，存在较大争议，不同学者提出本研究区属于浅水陆棚[16]、三角洲[17]、低能浅水三角洲[18]、滨岸[19]、潮控浅水陆棚潮汐沙坝[20]、深水[21]等沉积环境，其研究的方法包括痕迹化石[16]、重矿物特征[21]、沉积构造及粒度特征[17]，少有元素特征的应用。另外，在纵向上的沉积环境演化特征等研究方面几乎为空白，古环境研究的系统性不够，亟需对该地区元素进行系统分析。本文以川东南回龙场地区小河坝组为例，对野外剖面进行了系统的取样和元素的测量，开展元素含量及其比值研究，系统探讨了该地区小河坝组沉积时期的古盐度、古气候、古水深、氧化还原程度等，为川东南地区小河坝组沉积相以及下一步油气勘探提供古环境方面的依据。

1 地质背景

研究区在北纬28°~30°，东经107°~109°范围内，位于南川、涪陵、黔江一带（图1）。构造位置上，研究区属于川东高陡构造带的一部分，位于扬子板块中南部、黔中隆起北缘及川中隆起以西的上扬子前陆盆地中部区域，齐岳山断裂带从中穿过[22]。由于加里东期构造运动的影响，晚志留世至泥盆纪期间发生了强烈的隆升剥蚀作用，导致川中地区缺失志留系，而川东南等其他地区广泛发育中、下志留统，至下而上包括下志留统龙马溪组（S1 l）、小河坝组（S1 x）以及中志留统韩家店组（S2 h）[23]。龙马溪组发育黑色炭质页岩，是一套优质烃源岩层系，韩家店组发育一套厚层的灰黄及灰绿色泥岩；小河坝组为一套粉砂质泥岩、粉砂岩和细砂岩建造，以雪峰山隆起为物源，纵向上，龙马溪组、小河坝组及韩家店组形成一套有利的生储盖组合[17]。
图1 研究区构造位置（据文献[24-25]修改）

Fig.1 Tectonic location of the study area（modified from Refs.[24-25]）

回龙场剖面位于研究区的中部，齐岳山断裂带的西侧，露头观测该剖面整体构造稳定，地层保存较好，中下志留统连续出露且无断层影响。下部主要为较厚的灰色粉砂质泥页岩，发育有水平层理；中部主要发育灰色粉砂岩，偶夹粉砂质泥岩，发育平行层理；上部则主要发育有粉砂质泥岩和石英砂岩。

2 实验过程

2.1 样品采集和测试方法

在回龙场典型剖面系统采集了志留系小河坝组101个样品，以粉砂岩为主。为了使样品测试结果更加准确，野外采集样品时选择露头新鲜面、未经风化的砂岩，以便满足实验要求。
在对回龙场剖面小河坝组岩石样品细致观察的基础上，利用切割机把样品切出一个较为光滑平整的面，采用Thermo Scientific公司研发的NITONXL2 GOLDD手持式X-射线矿石元素分析仪测试样品的元素含量。对于样品测试，采用土壤模式对含量大于1×10-6的微量元素测试，时间为90 s，采用矿石（铜锌）模式对含量大于1%的常量元素测试，测试时间为120 s。
利用上述方法对川东南回龙场剖面小河坝组样品的元素含量进行了系统测试，累计测试了101组数据。

2.2 仪器准确性和稳定性分析

为了判断XRF分析仪的准确性和稳定性，笔者用XRF分析仪对标准物质进行测试，并将测试结果与标准物质公布数据进行对比。通过对比测试结果发现，绝大多数元素的相对误差小于10%，表明便携式XRF分析仪的分析测试精度对于大多数现场分析应用和沉积环境的半定量研究是足够的。笔者在3个不同时间段内在实验室对多组样品进行测试，其测量结果的差值在仪器允许的差值范围内，说明便携式XRF分析仪的稳定性较好，测试数据可靠。

3 微量元素的相关性及演化特征分析

3.1 元素含量的对比

通过露头及岩样观察，小河坝组砂岩主要为泥质粉砂岩、粉砂岩及部分石英砂岩。不同砂岩在某些元素含量上表现出较强的非均质性。按岩性对测试样品元素数据进行统计，将其与小河坝组砂岩平均值作对比，并将比值用atan函数进行归一化处理，做出元素比值折线图（图2）。粉砂岩样品为小河坝组主要类型，其元素含量与平均值相差不大。与小河坝组砂岩平均值相比，石英砂岩样品的Cr、Al、Si元素明显富集，Mn、Ca元素明显亏损；泥质粉砂岩样品的Mn元素相对富集、Al相对亏损。另外，地壳中砂岩元素含量[26]与回龙场剖面小河坝组砂岩相比，Zr、Zn、Ti、U、Cu等元素稍有波动，Ba、Mn、Th元素明显亏损，而Sr、Rb、Ca、Al、Si等元素含量则明显富集，其变化趋势与小河坝组石英砂岩相似。
图2 不同类型砂岩元素与小河坝组砂岩元素平均值的比值折线图

Fig.2 Broken line graph of the ratio of the elements of different types of sandstones to the average value of the elements of Xiaoheba Formation sandstones

3.2 元素的相关性分析

回龙场剖面小河坝组元素测试结果表明，部分元素之间具有明显的相关性(表1)。造岩元素（扎瓦里茨基分类[26]）（Ba、Zr、Sr、Rb、K、Al、Si等）、铁族元素（Fe、Ni、Mn）、放射性元素（U、Th）、半金属元素（Cu、Zn）随深度变化特征相似（图3）。Sr元素和Ba元素有很强的相关性，相关系数为0.85；Rb元素和K元素（相关系数为0.75）、Cu元素和Zn元素（相关系数为0.74）、Fe元素和Mn元素（相关系数为0.77）及U元素和Th元素(相关系数为0.76)的正相关性较强，而Sr元素和Cu元素（相关系数为-0.58）、Zr元素和Al元素（相关系数为-0.60）的负相关性比较强。
表1 元素的相关系数

Table 1 Elemental correlation coefficient

Ba Zr Sr Rb Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr Ti U Th Ca K Al
Ba 1.00 -0.23 0.85 0.39 0.67 0.59 0.70 0.33 0.72 0.42 0.48 -0.02 0.13 0.42 0.07 -0.03 0.23
Zr 1.00 0.22 -0.60 -0.22 -0.16 -0.12 -0.23 -0.20 -0.01 0.00 0.48 0.00 -0.18 0.22 0.30 -0.60
Sr 1.00 -0.09 -0.15 -0.58 -0.11 -0.24 -0.13 0.02 0.01 0.23 0.06 0.04 0.72 0.01 -0.04
Rb 1.00 0.05 0.11 0.07 0.31 0.16 -0.03 0.19 0.14 0.24 0.31 -0.14 0.75 0.10
Zn 1.00 0.74 0.85 0.59 0.86 0.74 0.53 0.01 0.06 0.20 0.05 -0.31 0.25
Cu 1.00 0.71 0.69 0.76 0.59 0.45 0.03 -0.01 0.13 0.08 -0.27 0.21
Ni 1.00 0.18 0.95 0.64 0.55 -0.02 0.05 0.19 0.00 -0.28 0.33
Co 1.00 0.71 0.53 0.25 -0.24 -0.29 -0.06 -0.12 -0.14 -0.04
Fe 1.00 0.77 0.53 -0.08 0.04 0.24 -0.06 -0.25 0.30
Mn 1.00 0.49 0.38 0.05 0.04 0.09 -0.26 0.13
Cr 1.00 0.53 -0.05 -0.03 0.07 -0.09 0.32
Ti 1.00 -0.07 -0.20 -0.04 0.37 0.32
U 1.00 0.76 -0.01 0.19 0.05
Th 1.00 0.07 0.15 0.08
Ca 1.00 -0.23 -0.09
K 1.00 0.31
Al 1.00
图3 回龙场剖面元素含量随深度变化

Fig.3 Changes of element content of Huilongchang section depth

根据前人对于元素比值的研究和本地区实际情况，并综合元素相关性系数（表1），优选出能指示水体盐度变化的Sr/Ba、Sr/Ca 2个指标，能反映出古气候的Sr/Cu和Fe/Mn 2个指标，能指示水体氧化还原状态的&U（&U=U/[0.5×（Th/3+U）]）和Cu/Zn 2个指标及能指示古水深的Zr/Al和Rb/K 2个指标进行对比分析。

3.3 元素纵向变化特征

根据岩性信息及镜下观察结果，并结合元素含量纵向变化趋势等综合分析，将小河坝组自下而上分为X1、X2、X3和X4共4段（表2）。其中营养元素Cu、Zn在X1段和X3段数值偏高，在X2段和X4段数值相对较低，且Cu、Zn均在X1段均值最大。放射性元素Th、U在X2段、X3段均值较高，在X4段均值最低。指示沉积物粒度的Ti元素在X4段相对富集，在X1段相对亏损。指示陆源碎屑含量的Zr元素在X2段和X4段数值较高，且X2段均值最大。丰度与沉积物中长石含量密切相关的K元素在X2段和X4段数值较高，X1段数值最低。还原环境中易富集的Fe元素在X1段出现极高值。指示沉积环境酸碱度变化的Mn元素在X2段含量较低，在X1段含量较高。
表2 回龙场剖面小河坝组元素含量及元素比值

Table 2 Element content and ratio of Xiaoheba Formation in Huilongchang section

元素 X1段 X2段 X3段 X4段 总
及比值 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值
Ba/% 472.52 3 035.69 1 174.29 627.07 1 232.95 962.80 685.00 2 321.13 1 050.16 457.18 1 103.09 907.47 457.18 3 035.69 1 029.91
Zr/% 117.40 270.52 185.56 192.69 463.35 274.67 119.85 452.35 188.06 118.02 378.74 237.75 117.40 463.35 228.53
Sr/% 30.85 196.01 53.77 53.05 85.77 62.02 37.77 161.14 57.07 31.16 58.54 50.16 30.85 196.01 56.99
Rb/% 19.57 178.12 138.46 76.72 154.69 115.35 94.60 182.81 137.80 26.57 205.63 124.41 19.57 205.63 124.58
Zn/% 41.57 724.70 128.96 43.01 141.95 67.02 49.64 293.59 99.99 32.78 103.81 75.41 32.78 724.70 91.72
Cu/% 15.85 164.94 37.24 12.06 69.59 25.26 16.34 92.27 33.86 12.45 37.73 24.75 12.06 164.94 30.07
U/% 2.10 6.80 4.37 2.70 6.70 4.74 3.50 6.20 4.71 2.00 4.50 3.84 2.00 6.80 4.51
Th/% 10.30 26.90 20.00 17.60 24.00 20.70 14.20 26.90 21.77 8.00 22.60 15.99 8.00 26.90 20.05
Ti/10-6 0.07 0.25 0.13 0.09 1.58 0.28 0.07 0.47 0.18 0.07 1.21 0.41 0.07 1.58 0.28
Fe/10-6 0.84 26.90 3.94 1.52 9.15 2.53 1.98 5.16 2.99 1.11 3.87 2.73 0.84 26.90 3.04
Mn/10-6 0.01 2.38 0.31 0.01 2.34 0.21 0.02 1.15 0.24 0.02 0.77 0.26 0.01 2.38 0.25
Ca/10-6 0.11 4.35 0.53 0.13 6.20 0.50 0.22 1.66 0.55 0.10 0.42 0.23 0.10 6.20 0.49
K/10-6 0.28 2.04 1.40 0.53 2.51 1.80 1.12 2.12 1.63 0.95 3.11 1.75 0.28 3.11 1.65
Al/10-6 0.06 3.89 2.50 0.07 6.17 4.18 0.10 1.24 2.42 0.16 7.05 3.53 0.06 7.05 3.16
(Sr/Ba)/% 1.02 16.83 5.07 4.98 8.81 6.48 3.50 7.93 5.39 4.17 8.58 5.72 1.02 16.83 5.77
(Sr/Ca)/% 0.33 4.09 1.44 0.14 4.30 1.81 0.35 2.22 1.51 1.30 5.23 2.45 0.14 5.23 1.73
(Sr/Cu)/% 18.70 539.97 186.50 101.84 516.92 288.80 62.73 548.47 201.80 82.59 422.33 225.20 18.70 548.47 234.69
Fe/Mn 2.68 203.16 69.13 0.79 151.56 54.20 2.28 169.88 57.30 1.89 130.90 37.09 0.79 203.16 56.39
(Cu/Zn)/% 9.79 63.55 34.22 23.50 55.34 36.71 21.71 51.40 34.27 17.51 115.10 36.55 9.79 115.10 35.55
&U/% 61.22 93.56 81.22 59.78 100.50 79.06 68.29 90.50 85.87 64.79 98.70 78.51 59.78 100.50 81.17
(Rb/K)/% 0.27 2.24 0.91 0.39 1.71 0.69 0.49 1.19 0.97 0.28 1.18 0.74 0.27 2.24 0.80
(Zr/Al)/% 0.34 42.01 7.29 0.54 37.26 6.60 1.36 15.60 7.43 0.54 13.85 6.7 0.34 42.01 7.01
(Zr/Rb)/% 68.16 715.38 212.94 130.51 421.99 242.72 65.56 444.22 147.10 80.97 503.24 196.92 65.56 715.38 210.61

注：&U=U/[0.5×（Th/3+U）]

4 微量元素比值特征分析及古环境意义

碎屑岩沉积成岩的过程中，其元素含量与周围的古环境、古气候、物理化学条件具有十分紧密的关系，其沉积时期的古环境特征对元素的分布影响极大，根据元素的比值特征（表3）推测当时的沉积环境特征具有十分可行的理论依据[27-28]。
表3 微量元素环境标志

Table 3 Trace elements environmental indicators

环境指标 比值范围 指示环境 参考文献
Sr/Ba <1 陆相 [30]
>1 海相
Sr/Ca <0.2 陆相 [31]
>0.2 海相
Sr/Cu 1.3~5 温湿气候 [32]
>5 干热气候
Fe/Mn 高值 温湿气候 [33]
低值 干热气候
&U >1 氧化环境 [35]
<1 还原环境
Cn/Zn 高值 氧化环境 [36]
低值 还原环境
Rb/K 高值 水体较深 [26]
低值 水体较浅
Zr/Al 高值 水体较深 [37]
低值 水体较浅

4.1 古盐度特征

Sr、Ba元素都属于碱土金属，二者化学性质相似，但在不同沉积环境中会发生差异分化，当淡水与海水相混时，淡水中的Ba2+、Ca2+与海水中的SO4 2-结合生成BaSO4、CaSO4沉淀，而SrSO4溶解度较大，可以继续迁移到远海，通过生物作用沉淀下来[29]。一般情况下，Sr/Ba值大于1为海相介质，Sr/Ba值小于1为淡水介质[30]。Sr/Ca值上升即意味着古盐度增加，气候干旱，下降则表示古盐度降低，气候湿润[31]。
回龙场剖面小河坝组Sr/Ba值介于0.010~0.168之间，平均值为0.058，Sr/Ca值介于0.001~0.052之间，平均值为0.017，反映了该地区小河坝组形成于有大量陆源物质注入的淡水三角洲相带。在古盐度指标交会图[图4(a)]中，X1、X3段的样品点集中分在左下部，X2、X4段的样品点集中在偏右上部，说明X1、X3段的Sr/Ba值和Sr/Ca值比X2、X4段的小。纵向（图5）上， Sr/Ca值在X2、X4段明显靠右，在X1、X3段相对偏左，Sr/Ba值的变化趋势相对不明显，但可以看出与Sr/Ca变化趋势相对一致，反映了X1、X3段古盐度较低，X2、X4段古盐度较高。综合分析认为，小河坝组在X1、X3段沉积时期古盐度较低，水体略淡，在X2、X4段沉积时期古盐度较高，水体微咸。
图4 古环境指标交会图

Fig.4 Crossplot of paleoenvironmental indicators

图5 小河坝组古环境特征综合评价

Fig.5 Comprehensive evaluation of paleoenvironmental characteristics of Xiaoheba Formation

4.2 古气候特征

Sr元素喜干，Cu元素喜湿，故Sr/Cu值对古气候的变化非常敏感，可以作为古气候变化的研究参数。通常Sr/Cu值介于1.3~5.0之间指示潮湿气候，而大于5.0则指示干旱气候[32]。Mn在干旱环境下含量比较高，在相对潮湿的环境下含量较低，Fe在潮湿环境中易以Fe（OH）3胶体快速沉淀，因而沉积物中Fe/Mn值的高值对应温湿气候，低值是干热气候的响应[33]。
研究区小河坝组Sr/Cu值介于0.187~5.485之间，平均值为2.347，反映了小河坝组总体形成于温暖潮湿的气候条件，仅有小部分层段对应于炎热干旱的气候条件。Fe/Mn的响应特征与Sr/Cu值的相反，纵向变化趋势与Sr/Cu值大致呈镜像状态，说明Fe/Mn值与Sr/Cu值的反映结果相一致。小河坝组沉积早期（X1段）的样品点集中在古气候指标交会图[图4(b)]中的偏右下部，大多数样品点的Sr/Cu值小于该地区的平均值为2.346，Sr/Cu值较低，Fe/Mn值出现最高值，为温热潮湿气候的响应特征，说明该沉积时期处于温暖湿润的气候条件。X2段沉积时期，样品点集中在交会图的偏左上部，Sr/Cu值多数高于该地区Sr/Cu平均值，Fe/Mn值相对X1段降低，反映该沉积时期气候较为干燥炎热。X3段与X1段相似，样品点主要分布在交会图的左下部，Sr/Cu值较低，Fe/Mn值较高；纵向上Sr/Cu值呈降低趋势，Fe/Mn均值较大，说明气候再次变为温暖湿润。沉积末期（X4段沉积期）的样品点集中在古气候指标交会图中的偏右上部，Sr/Cu值介于0.825~4.223之间，相对于X3段数值整体较高，Fe/Mn值表现为下降趋势，说明温度再次上升，气候向干燥炎热变化。

4.3 氧化还原特征

Th不易溶解，U在强还原状态下不溶解于水，导致它在沉积物中富集；U在氧化状态下易溶，造成富Th的沉积物中U的丢失。基于这2种元素的地球化学性质差异，常利用&U法判断沉积环境的氧化还原状态[34]。&U法关系式为&U=U/[0.5×（Th/3+U）]，&U值在大于1时指示还原环境，在小于1时指示氧化环境[35]。Cu/Zn值也是氧化还原的指标之一，且Cu/Zn值越小，水体的含氧度越低，还原程度越高[36]。
小河坝组Cu/Zn值介于0.097~1.151之间，平均值为0.356，&U值介于0.598~1.005之间，平均值为0.806，处于氧化还原过渡带附近，反映小河坝组沉积时期水体为弱氧化—弱还原状态。在氧化还原指标交会图[图4(c)]中，X1、X3段样品点集中分布在左上部，X2、X4段样品点集中分布在右下部，说明Cu/Zn值X1、X3段低于X2、X4段，&U值X1、X3段高于X2、X4段。纵向（图5）上，&U整体趋势波动较小，但可以看出X1段和X3段更靠近弱还原状态；X2段和X4段水体更靠近弱氧化状态。Cu/Zn值波动较大，其中X1段整体较低，最低值0.098位于该段，反映此沉积时期水体还原性较强；X2段Cu/Zn值相对稳定，但明显比X1段数值要高，水体还原性略弱；X3段Cu/Zn值高于X2段，说明该沉积时期水体还原性较强；X4段Cu/Zn值呈上升趋势，且出现最高值为1.151，说明该沉积时期水体还原性较弱。通过Cu/Zn和&U对比分析，X1、X3段水体还原性较强，X2、X4段还原性较弱。

4.4 古水深特征

Rb元素和K元素在水中的迁移和富集均与黏土密切相关，且Rb元素比K元素更易被黏土吸附而远移。因此Rb/K值常用来指示水深的变化，值越大，揭示水体越深[26]。Zr元素亲陆，越远离陆源区含量越低，且沉积岩中Zr元素的分布受Al元素支配，因此Zr/Al值能代表近距离搬运的陆源组分及水体深度的变化，其值越大，表示离岸越远，水体更深[37]。
在古水深指标交会图[图4(d)]中，X1、X3段样品点相对集中在偏右上部，X2、X4段样品点相对集中在偏左下部，说明X1、X3段的Rb/K值和Zr/Al值均比X2、X4段大，反映X1、X3段古水深较深，X1、X3段古水深较浅。纵向（图5）上，小河坝组Rb/K值和Zr/Al值变化趋势较为相似，在X1、X3段相对靠右，在X2、X4段整体偏左，反映结果相对一致。综合分析认为，小河坝组X1、X3段沉积时期离岸较远，古水深较深，X2、X4段沉积时期离岸较近，古水深较浅。

4.5 古沉积环境特征综合分析

特征元素比值分析（图5）表明川东南地区志留系小河坝组整体形成于淡水—微咸水、温暖潮湿气候、弱氧化—弱还原水体的浅水三角洲沉积环境。根据Zr/Rb对海平面的指示[38]，小河坝组海平面展现为海侵—海退—海侵—海退，与X1—X4段相对应。其中X1段、X3段为2个海侵体系域（TST），Sr/Ba、Sr/Ca、Sr/Cu、Cu/Zn值较低，Fe/Mn、&U、Zr/Al和Rb/K值较高，此沉积时期处于温暖潮湿的气候条件下，古盐度较低，古水深较深，水体还原性较强，岩性多为粉砂质泥岩、泥岩。X2、X4段为2个高水位体系域（HST），Sr/Ba、Sr/Ca、Sr/Cu、Cu/Zn较高，Fe/Mn、&U、Zr/Al和Rb/K值较低，反映了此沉积时期气候相对干燥炎热，古盐度较高，古水深较浅，水体还原性较弱，形成主要以泥质粉砂岩、粉砂岩以及少量石英砂岩为主的砂岩段。

5 结论

（1）根据小河坝组岩性元素及比值变化特征，将其分成4段，其中X1、X3段Ba、Zn、Cu等营养元素富集，泥质含量较高；X2、X4段Ti、K、Al、Si元素富集，陆源物质含量较高。
（2）元素比值分析表明，小河坝组主要形成于淡水—微咸水，温暖潮湿气候，弱氧化—弱还原水体的浅水三角洲沉积环境，海平面变化表现为2个海侵—海退旋回。X1、X3段为海侵体系域（TST），Sr/Ba、Sr/Ca、Sr/Cu和Cu/Zn值较低，Fe/Mn、&U、Zr/Al和Rb/K值较高，反映气候温暖湿润，古盐度较低，水体还原性较强，古水深较深。X2、X4段为高水位体系域(HST)，Sr/Ba、Sr/Ca、Sr/Cu和Cu/Zn值较高而Fe/Mn、&U、Zr/Al和Rb/K值较低，反映此沉积时期气候相对炎热干燥，古盐度较高，水体还原性较弱，古水深较浅。

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