天然气地球科学 >

2023 , Vol. 34 >Issue 6: 1072 - 1089

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2023.01.009

天然气地球化学

鄂尔多斯盆地神木—米脂地区本溪组含铝岩系地球化学特征

  • 潘博 , 1, 2 ,
  • 赵伟波 1, 2 ,
  • 刘蝶 1, 2 ,
  • 刘燕 1, 2 ,
  • 王怀厂 1, 2 ,
  • 余瑜 3
展开
  • 1. 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西 西安 710018
  • 2. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018
  • 3. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），四川 成都 610059

潘博（1992-），男，甘肃武威人，博士，工程师，主要从事碎屑岩沉积地质学及储层研究. E-mail：.

收稿日期: 2022-11-13

  修回日期: 2023-01-02

  网络出版日期: 2023-06-16

收起

Geochemical characteristics of bauxite deposits of Benxi Formation in Shenmu-Mizhi area， Ordos Basin

  • Bo PAN , 1, 2 ,
  • Weibo ZHAO 1, 2 ,
  • Die LIU 1, 2 ,
  • Yan LIU 1, 2 ,
  • Huaichang WANG 1, 2 ,
  • Yu YU 3
Expand
  • 1. Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China
  • 2. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil and Gas Fields，Xi’an 710018，China
  • 3. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China

Received date: 2022-11-13

  Revised date: 2023-01-02

  Online published: 2023-06-16

Supported by

The Project of PetroChina Changqing Oilfield Company(2022-40)

Fold

本文亮点

近年来，鄂尔多斯盆地陇东地区铝土岩天然气勘探获重大突破，但对盆地东部本溪组铝土岩研究较少，亟需加强基础地质研究。通过岩心观察、铸体薄片等技术手段，结合主微量及稀土元素测试开展地球化学分析，研究含铝岩系的古盐度、古氧化还原环境、古气候及物源特征。结果表明：①晚石炭世本溪期历经多期海侵海退，沉积环境由海相咸水环境向陆相淡水环境过渡，并在湖田段沉积末期转变为海相咸水环境，期间氧化还原环境交替出现；②含铝岩系受化学风化作用影响显著，本溪早期受晚古生代冰期影响，温度下降，之后因全球变暖事件，气温升高；③含铝岩系底部铝土质铁矿物源自下伏马家沟组碳酸盐岩，中上部铝土岩及泥岩源于硅酸盐岩及岩浆岩等，物质来源多样。

本文引用格式

潘博 , 赵伟波 , 刘蝶 , 刘燕 , 王怀厂 , 余瑜 . 鄂尔多斯盆地神木—米脂地区本溪组含铝岩系地球化学特征[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(6) : 1072 -1089 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.01.009

Highlights

In recent years， a great breakthrough has been made in the natural gas exploration of bauxite deposits in the Longdong area of the Ordos Basin， but there is little research on bauxite deposits of the Benxi Formation in the east of the basin. It is urgent to strengthen basic geological research. Through core observation， thin section， and other experimental methods， combined with major elements， trace elements， and rare earth elements， geochemical analysis was carried out to study the paleosalinity， paleo-redox conditions， paleoclimate， and provenance characteristics of bauxite deposits. The results show that： （1） The Benxi period of the Late Carboniferous experienced multiple transgressions and regressions. The sedimentary environment changed from a marine saline water environment to a continental freshwater environment， and then changed to a marine saline water environment at the end of the Hutian period， with alternate redox conditions. （2） Bauxite deposits are significantly affected by chemical weathering. In the early stage of the Benxi period， due to the influence of the Late Paleozoic Ice Age， the temperature dropped， and then the temperature rose due to the global warming event. （3） Iron minerals in the bottom of bauxite deposits come from the underlying carbonate rocks of Majiagou Formation， and the material of bauxite and mudstone in the middle and upper parts comes from silicate rocks and magmatic rocks， with various material sources.

0 引言

在传统油气勘探观念中，含铝岩系由于密度大、相对致密的特点，往往被作为区域盖层，鄂尔多斯盆地广泛发育的本溪组含铝岩系是下古生界奥陶系风化壳的直接盖层［1］。刘文辉等［2］通过测井评价认为鄂尔多斯盆地大牛地气田本溪组铝土质泥岩不同于一般的泥岩，具有良好的孔隙结构及气测显示，可以作为潜在储层。2020年区域探井宁古3井获得日产气13.44×104 m3，展示出盆地古生界铝土岩天然气良好的勘探开发潜力［3］。2021年陇东地区陇47井含铝岩系储层试气获得67.38×104 m3/d（AOF），初步落实含铝岩系天然气资源量超5 000×108 m3，实现盆地古生界铝土岩勘探的重大突破［4-5］。
近年来，LI等［6］通过地球化学特征研究了黔北二叠系含铝岩系的主要控制因素及形成机制。ZHU等［7］探讨了豫西石炭系含铝岩系中稀土元素的赋存状态及富集机制。陈晓甫等［8］通过沉积环境指示性较强的微量元素及稀土元素测试分析探讨黔中蔡家坝铝土矿床的成矿环境及稀土分异控制因素。众多学者对华北克拉通本溪组含铝岩系的古环境及物源等方面进行了大量研究，但关于含铝岩系的物源仍存在较大争议，如WANG等［9］认为华北克拉通中部铝土岩物源主要为南缘北秦岭造山带，而华北克拉通北部铝土岩物源主要为克拉通北侧及南缘北秦岭造山带。刘恩法等［10］认为偃龙地区本溪组含铝岩系的原岩是北秦岭造山带的粉砂岩。曹高社等［11-12］认为华北克拉通北缘内蒙古隆起及西缘活跃的火山活动，为铝土岩提供了充足的火山灰物源。多数学者［13-15］认为华北克拉通物源具有多源性，底部铁质泥岩来自下伏碳酸盐岩的原地物源，而中上部铝土岩及铝土质泥岩为异地物源。
目前，对于华北克拉通本溪组含铝岩系的基础地质研究主要局限在河南、山西地区，对克拉通西缘鄂尔多斯盆地的研究较少，且鄂尔多斯盆地含铝岩系的研究主要集中在陇东地区太原组，而盆地东部本溪组的研究较为薄弱。本文旨在利用钻井岩心及地球化学特征等资料，分析神木—米脂地区本溪组含铝岩系古盐度、古氧化还原环境、古气候及物源，为该地区本溪组含铝岩系地质研究夯实基础，为天然气勘探提供理论依据。

1 研究区地质概况

鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部，北起阴山、南至秦岭、西至六盘山、东达吕梁山，研究区神木—米脂地区位于鄂尔多斯盆地东部，构造位置处于伊陕斜坡东北部。受加里东运动影响，盆地剧烈抬升缺失志留系、泥盆系，晚石炭世本溪期，随地台的持续沉降，华北地区海水沿NEE方向侵入，形成局限陆表海，研究区上石炭统本溪组由老到新依次为：湖田段、畔沟段和晋祠段（图1）。
图1 神木—米脂地区构造位置（a）及本溪组含铝岩系岩性柱（b）

Fig.1 Tectonic division （a） and lithologic columns （b） for the Benxi Formation bauxite deposits in the Shenmu-Mizhi area

湖田段平行不整合于下伏的马家沟组之上，该段沉积时期华北板块南北两端处于初始碰撞拼接阶段，流域性物源供给较弱，晚古生代突发海侵事件只浸润了盆地中东部，海水时进时退，长期处于低水位状态，多期沉积与侵蚀发育一套铁铝岩、铝土岩及泥岩在内的含铝岩系［16］。畔沟期伴随着持续海侵，海水逐渐覆盖了整个盆地东部，发育海陆过渡相的砂岩、泥岩，中间夹杂一套深灰色灰岩。晋祠段沉积早期，海平面持续缓慢上升，进入高水位时期，沉积晚期海平面快速下降，在适宜的成煤环境下，发育了大面积的煤层。

2 样品及实验方法

本文研究从神木—米脂地区M119井及Q30井本溪组底部系统采集了含铝岩系22件样品（图1），样品预处理及分析测试均委托西北有色金属研究院完成。主量元素使用帕纳科AxiosMAX X射线荧光光谱仪，误差值小于0.05%，依据GB/T 14506.30—2010《硅酸盐岩石化学分析方法》将样品用无水四硼酸锂在熔样机上于1 150~1 250 ℃熔融后，在X射线荧光光谱仪上进行测量，根据荧光强度计算主、次成分的量。微量及稀土元素使用Elan DRC-e型ICP-MS质谱仪，分辨率为0.3~3.0 amu，依据GB/T 14506.28—2010《硅酸盐岩石化学分析方法》用氢氟酸及硝酸在封闭溶样器中溶解样品，蒸发耗尽氢氟酸后再用硝酸密封溶解，稀释后用ICP-MS外标法测定。全岩及黏土组分分析使用Smart Lab SE X射线衍射仪，依据SY/T 5163—2018《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》测定。

3 本溪组含铝岩系岩性特征

本溪组含铝岩系底部为发育于奥陶系马家沟组碳酸盐岩不整合面之上的铝土质铁矿，也称为“山西式铁矿”［图2（a）］，可见泥岩与铝土岩落入角砾碳酸盐岩中［图2（b）］，矿物成分以黄铁矿［图2（c）］、菱铁矿［图2（d）］为主，含少量硬水铝石及伊利石；中部发育铝土岩，矿物成分以硬水铝石为主，发育溶孔［图2（e）］，含少量菱铁矿及黏土矿物［图2（f）］，测井曲线上反映为高自然伽马、高铀、高钍、低声波和低钾的“三高两低”特征（图3）；顶部发育铝土质泥岩及泥质铝土岩，矿物成分以高岭石为主［图2（g）］。
图2 神木—米脂地区含铝岩系典型岩心照片

（a）M119井，3 310.79~3 312.64 m，菱铁矿、黄铁矿及马家沟组角砾白云岩；（b）Q30井， 2 878.44 m，马家沟组角砾灰岩，泥岩及铝土岩落入岩溶；（c）S464井，3 311.65 m，含铝岩系底部黄铁矿；（d）M119井，3 050.06 m，含铝岩系底部菱铁矿结核发生氧化，夹泥质条带；（e）M119井，3 047.79 m，内碎屑结构铝土岩，发育溶孔；（f）Q30井，2 876.27 m，铝土岩夹少量菱铁矿；（g）S144井，2 536.40 m，鲕粒铝土质泥岩

Fig.2 Typical core photos of bauxite deposits in Shenmu-Mizhi area

图3 Q30井本溪组含铝岩系综合柱状图

Fig.3 Comprehensive column of bauxite deposits of Benxi Formation in Well Q30

经X射线衍射分析（图4，表1），神木—米脂地区含铝岩系的主要矿物成分为硬水铝石和黏土矿物，次要矿物成分为菱铁矿、黄铁矿和方解石。镜下铸体薄片显示含铝岩系常见晶粒结构、鲕粒结构及凝胶结构，晶粒结构多为硬水铝石重结晶后自形—半自形微晶［图5（a）］；凝胶结构为原生的含铝胶体，不发育圈层结构，以隐晶质硬水铝石矿物为主［图5（b）］；鲕粒具有多核心结构［图5（c）］。扫描电镜下可见含铝岩系底部石盐与菱铁矿共生［图5（d）］，黄铁矿多为晶型完好的立方形晶体［图5（e）］。本溪组含铝岩系中黏土矿物主要发育伊利石与高岭石，不同类型含铝岩系中黏土矿物组成差异较大，主要为隐晶质集合体或微晶，少量结晶较好的晶体与硬水铝石相互交织［图5（f）］。
图4 神木—米脂地区含铝岩系样品XRD图谱

（a）Q30井，2 876.60 m，铝土岩；（b）Q30井，2 877.40 m，菱铁矿。图中D为硬水铝石；I为伊利石；Ca为方解石；Sd为菱铁矿；Py为黄铁矿

Fig.4 XRD spectra of representative samples for the Shenmu-Mizhi area bauxite deposits

表1 神木—米脂地区本溪组含铝岩系X射线衍射分析数据

Table 1 XRD analysis data of bauxite deposits of Benxi Formation in Shenmu-Mizhi area

井号 深度/m 矿物含量/% 黏土矿物含量/%
石英 长石 方解石 菱铁矿 黄铁矿 黏土矿物 硬水铝石 伊利石 高岭石 绿泥石
M119 3 047.52 0 0.8 0 0.9 2 41.9 54.4
3 047.62 0.2 0.8 0 0 0 29.8 69.2 12 66 22
3 047.91 0 1.2 0 0 0.5 8.2 90.1
3 048.10 0.4 0.4 0 4.3 0 3.6 91.3 69 8 23
3 048.30 0.2 1.3 0 0 0 3 95.5
3 048.85 0.8 0.9 0 4.1 1.2 27.1 65.9 27 53 20
3 049.14 1.4 0.7 0 15.2 1 27.4 54.3 56 21 23
3 049.94 1.2 0.2 0 36.5 0 59.3 2.8 10 5 85
3 050.62 0.5 1.4 2 4.6 0 83.7 7.8 56 21 23
Q30 2 873.17 33 0 0 0 6.6 57.8 0 21 65 14
2 873.70 0.1 0.3 0 0 0 98.9 0.7
2 873.95 0.8 0.6 0 0.7 0.6 95.1 2.2 2 92 6
2 874.43 0 0.8 0 0 3 76.2 20
2 874.59 0.7 0 1.6 2.4 4.3 49.8 41.2 23 60 17
2 875.22 0 0 4.1 5 6.1 11.6 73.2 35 29 36
2 875.60 0.4 0.2 26.2 10.5 3.4 9.2 50.1
2 875.85 0 3.3 8.5 8.5 3.3 7 69.4 66 10 25
2 876.60 1.6 0 0 0.3 2.6 13.3 82.2 81 11 8
2 877.20 0 0 52.3 39.6 7.8 0.2 0.1
2 877.38 0.1 0.7 10.1 86.6 0 1.7 0.8 75 24 1
2 877.98 4.9 0 0 0 0 82.3 12.8 57 29 14
2 878.38 0 0 92.6 0 2.9 1.1 3.4
图5 神木—米脂地区含铝岩系铸体薄片及扫描电镜照片

（a）M119井，3 049.64 m，硬水铝石晶粒结构，正交偏光；（b）M119井，3 048.85 m，硬水铝石凝胶团块结构，单偏光；（c）Q30井，2 873.70 m，硬水铝石鲕粒结构，单偏光；（d）Q30井，2 877.20 m，石盐与菱铁矿，扫描电镜；（e）M119井，3 049.94 m，硬水铝石与黄铁矿，扫描电镜；（f）M119井，3 047.52 m，硬水铝石与伊利石，扫描电镜

Fig.5 Thin section and SEM images of bauxite deposits in Shenmu-Mizhi area

4 地球化学特征

4.1　主量元素

神木—米脂地区本溪组含铝岩系主量元素以Al2O3（0.30%~70.61%，平均值为46.06%）和SiO2（0.12%~42.28%，平均值为16.74%）为主，含较多的TFe2O3（0.71%~45.01%，平均值为7.86%），较少的CaO（0.03%~27.78%，平均值为3.83%）和TiO2（0.01%~3.56%，平均值为1.82%），样品中还含有少量的K2O（平均值为0.98%）、MgO（平均值为0.67%）及极少量的MnO、Na2O、P2O5与SO3，四者总量小于1%（表2）。
表2 神木—米脂地区本溪组含铝岩系主量元素分析结果

Table 2 Principal element analysis results of bauxite deposits of Benxi Formation in Shenmu-Mizhi area

样品

编号

 含量/% A/S
SiO2 TiO2 Al2O3 TFe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 SO3 LOI Sum
M119-1 17.59 2.40 56.70 1.54 0.01 0.20 0.59 0.06 0.32 0.59 0.26 14.29 94.54 3.22
M119-2 10.65 3.56 62.78 1.51 0.01 0.21 0.12 0.04 0.17 0.08 0.16 14.27 93.56 5.90
M119-3 5.27 2.96 67.50 1.00 0.01 0.13 0.30 0.07 0.27 0.16 0.07 14.89 92.64 12.80
M119-4 3.24 2.71 69.84 0.71 0.01 0.11 0.31 0.06 0.28 0.45 0.05 14.90 92.67 21.53
M119-5 3.23 2.76 70.89 0.72 0.01 0.11 0.27 0.05 0.30 0.35 0.04 14.78 93.51 21.94
M119-6 14.84 2.06 58.75 2.61 0.01 0.28 0.09 0.06 0.73 0.28 0.50 13.97 94.17 3.96
M119-7 14.94 2.03 57.93 3.78 0.03 0.38 0.11 0.07 1.37 0.25 0.13 13.63 94.64 3.88
M119-8 18.32 0.71 21.24 45.01 0.19 1.91 0.42 0.06 0.99 0.13 0.61 15.39 104.99 1.16
M119-9 38.96 1.22 33.71 5.61 0.02 2.79 0.21 0.25 4.64 0.29 0.05 8.44 96.19 0.87
Q30-1 26.22 0.96 22.66 24.06 0.04 0.26 0.14 0.10 0.64 0.21 0.21 27.61 103.12 0.86
Q30-2 42.28 1.43 37.44 0.83 0.01 0.00 0.03 0.06 0.04 0.04 0.03 14.66 96.84 0.89
Q30-3 41.84 1.46 37.56 1.10 0.01 0.01 0.03 0.05 0.04 0.04 0.89 14.32 97.34 0.90
Q30-4 25.74 1.86 48.66 3.07 0.01 0.11 0.04 0.06 0.15 0.04 0.51 14.73 94.97 1.89
Q30-5 11.46 2.10 54.18 2.39 0.03 0.17 4.93 0.06 0.63 0.15 0.30 17.08 93.47 4.73
Q30-6 11.81 2.31 59.95 3.80 0.01 0.16 0.28 0.06 0.58 0.33 0.25 14.79 94.32 5.08
Q30-7 4.80 1.46 43.44 11.18 0.16 0.68 10.18 0.08 0.40 0.18 0.59 18.67 91.83 9.05
Q30-8 5.03 2.26 57.49 2.80 0.05 0.24 5.77 0.06 0.44 0.27 0.25 17.05 91.70 11.44
Q30-9 25.43 1.73 47.47 3.29 0.02 0.55 0.42 0.11 3.74 0.16 0.13 11.37 94.40 1.87
Q30-10 0.12 0.01 0.30 29.89 0.35 2.04 27.78 0.04 0.04 0.05 1.14 37.46 99.21 2.62
Q30-11 0.37 0.02 0.60 33.84 0.23 2.56 24.17 0.03 0.05 0.05 0.39 36.60 98.91 1.62
Q30-12 38.92 1.48 35.13 2.64 0.01 1.25 0.55 0.19 4.46 0.46 0.15 10.52 95.74 0.90
Q30-13 0.69 0.03 0.82 0.37 0.17 0.34 52.23 0.01 0.01 0.02 0.27 42.23 97.19 1.18
刘巽锋等［17］主要依据Al2O3与SiO2的相对含量及A/S值对含铝岩系进行分类，刘蝶等［18］通过测井响应特征划分岩性，依据自然伽马值分为铝土岩（GR>450 API）、泥质铝土岩（300~450 API）和铝土质泥岩（200~300 API）。本文研究在Fe2O3—（Al2O3+TiO2）—SiO2三角投点图上对Q30井及M119井20块含铝岩系样品进行投点［19］，M119井1—7号样品为铝土岩，8号样品为铝土质铁矿，9号样品为泥质铝土岩，Q30井2、3、12号样品为铝土质泥岩，4、9号样品为泥质铝土岩，5—8号样品为铝土岩，10、11号样品为铝土质铁矿（图6）。
图6 Fe2O3—（Al2O3+TiO2）—SiO2三角投点图［19］

Fig.6 Ternary diagram of Fe2O3 -（Al2O3+TiO2）-SiO2 ［19］

铝土岩以Al2O3（43.44%~70.61%，平均值为59.92%）为主，含较多的SiO2（3.22%~17.59%，平均值为9.35%）和TFe2O3（0.71%~11.18%，平均值为2.91%）。泥质铝土岩以Al2O3（33.71%~48.66%，平均值为41.25%）和SiO2（25.43%~38.96%，平均值为32.26%）为主，含较多的TFe2O3（2.64%~5.61%，平均值为3.65%）。铝土质泥岩以SiO2（41.84%~42.28%，平均值为42.06%）和Al2O3（37.44%~37.56%，平均值为37.50%）为主，含少量的TFe2O3（0.83%~1.1%，平均值为0.96%）。铝土质铁矿以TFe2O3（29.89%~45.01%，平均值为36.25%）为主，含较多的Al2O3（0.30%~21.24%，平均值为7.38%）和SiO2（0.12%~18.32%，平均值为6.27%）。以Q30井为例，研究区含铝岩系三段式地球化学特征差异显著，整体沉积序列表现为底部富铁、中部多铝、顶部高硅的三段式结构（图7）。
图7 Q30井元素地球化学特征

Fig.7 Geochemical characteristics of elements in Well Q30

4.2　微量元素

神木—米脂地区含铝岩系微量元素测试结果（图8，表3）表明，不同类型含铝岩系微量元素含量相差较大。碱金属和碱土金属元素（Li、Be、Rb、Cs、Sr、Ba）中只有Be含量相对较为稳定，w（Be）值为（1.35~16.53）×10-6，其他元素含量相差较大，如w（Li）值为（5.73~2 555.18）×10-6、w（Rb）值为（0.42~98.18）×10-6。与大陆上地壳（UCC）标准微量元素值［20］相比较（图8），铝土质铁矿各元素总体表现为亏损，其他含铝岩系中Li、Be总体表现为富集，Rb、Cs、Ba表现为亏损。
图8 微量元素大陆上地壳（UCC）标准化配分模式［20］

Fig.8 Standardized distribution pattern of trace elements based on the upper crust of the continent［20］

表3 神木—米脂地区含铝岩系的微量元素及地球化学指标

Table 3 The contents of trace elements and geochemical indexes of bauxite deposits in Shenmu-Mizhi area

微量元素和

地化指标

 M119井 Q30井
M-1 M-2 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7 M-8 M-9 Q-1 Q-2 Q-3 Q-4 Q-5 Q-6 Q-7 Q-8 Q-9 Q-10 Q-11 Q-12 Q-13
Li/10-6 1 299.2 1 315.8 593.17 128.50 87.08 927.42 827.36 506.33 421.89 426.70 1 029.6 1 458.4 2 555.2 1 581.9 1 646.8 235.34 407.59 906.01 5.73 42.16 1 706.7 21.47
V/10-6 113.72 130.00 143.00 138.25 152.51 227.25 231.55 150.57 143.06 120.31 89.56 89.45 184.88 269.50 312.57 196.76 250.76 255.73 10.60 13.17 158.47 7.85
Cr/10-6 173.73 237.22 246.63 227.43 231.30 213.70 218.52 86.36 120.07 92.25 154.79 154.45 179.67 202.93 239.51 159.60 230.86 180.98 2.07 11.78 133.47 7.54
Co/10-6 4.11 3.65 3.91 3.88 4.07 30.40 28.61 61.56 17.11 20.24 0.98 0.76 1.35 3.41 5.46 32.28 19.83 29.48 17.37 71.49 21.80 47.98
Ni/10-6 34.91 46.19 34.84 14.65 15.43 91.51 131.46 248.50 237.91 40.32 5.58 4.03 9.62 21.86 35.52 83.57 44.99 120.50 23.91 69.96 163.31 43.15
Cu/10-6 4.94 5.05 5.15 6.93 8.82 14.94 28.67 16.78 3.18 19.00 3.51 5.10 11.22 20.09 23.04 33.13 22.46 32.28 39.93 9.14 75.26 7.25
Zn/10-6 13.01 16.21 11.11 8.54 8.29 16.83 14.53 90.87 58.36 48.62 5.26 5.30 10.24 15.13 13.83 37.59 17.74 14.24 13.34 18.31 24.53 15.33
Rb/10-6 7.92 4.20 5.82 5.83 6.48 19.29 31.22 26.59 67.69 22.22 0.73 0.82 3.43 13.39 11.89 13.17 10.85 98.18 0.42 1.04 89.94 0.56
Sr/10-6 190.63 136.42 292.76 1 301.7 799.14 792.68 567.66 343.82 1 080.0 462.37 61.30 77.37 91.48 350.08 483.47 493.28 652.05 470.89 202.46 136.73 2 237.1 185.89
Zr/10-6 639.75 942.14 771.72 705.43 708.43 594.88 547.88 211.46 333.14 197.91 406.78 463.68 492.26 591.40 647.17 393.02 612.77 445.18 5.99 8.43 432.57 7.46
Nb/10-6 84.47 124.38 108.87 100.54 99.80 79.02 75.68 23.96 46.87 23.42 50.52 50.88 68.03 80.78 95.83 59.57 94.08 67.24 0.42 0.66 58.83 0.57
Ba/10-6 9.61 9.40 13.75 26.92 22.25 43.37 46.51 44.76 225.49 66.55 6.72 7.68 11.64 172.02 25.87 53.31 26.35 208.03 29.38 13.64 185.76 17.28
Hf/10-6 20.96 30.75 25.75 23.41 23.52 19.80 18.23 7.19 10.87 6.39 13.31 14.20 15.49 19.42 20.43 13.01 21.04 15.76 0.15 0.24 13.12 0.18
Ta/10-6 5.14 7.58 6.91 6.38 6.27 5.03 4.78 1.51 2.95 1.41 2.99 2.95 3.95 4.83 5.86 3.80 6.09 4.29 0.04 0.05 3.79 0.04
Th/10-6 14.16 14.04 24.43 71.55 51.05 81.57 82.29 29.73 31.30 18.95 7.78 9.69 12.22 22.43 85.32 45.95 67.76 57.47 0.67 0.75 57.93 0.48
U/10-6 31.13 26.19 33.90 37.72 38.30 37.79 23.99 15.21 14.70 12.47 12.22 13.34 21.49 26.61 40.58 28.19 43.41 22.99 5.15 2.13 24.31 3.21
Sr/Ba 19.84 14.51 21.29 48.36 35.91 18.28 12.20 7.68 4.79 6.95 9.13 10.08 7.86 2.04 18.69 9.25 24.75 2.26 6.89 10.02 12.04 10.76
V/Zr 0.18 0.14 0.19 0.20 0.22 0.38 0.42 0.71 0.43 0.61 0.22 0.19 0.38 0.46 0.48 0.50 0.41 0.57 1.77 1.56 0.37 1.05
Zr/Cu 129.49 186.60 149.82 101.85 80.34 39.81 19.11 12.60 104.89 10.42 115.78 90.94 43.88 29.43 28.09 11.86 27.28 13.79 0.15 0.92 5.75 1.03
V/Cr 0.65 0.55 0.58 0.61 0.66 1.06 1.06 1.74 1.19 1.30 0.58 0.58 1.03 1.33 1.31 1.23 1.09 1.41 5.12 1.12 1.19 1.04
Cu/Zn 0.38 0.31 0.46 0.81 1.06 0.89 1.97 0.18 0.05 0.39 0.67 0.96 1.10 1.33 1.67 0.88 1.27 2.27 2.99 0.50 3.07 7.07
Ni/Co 8.49 12.65 8.92 3.78 3.79 3.01 4.60 4.04 13.91 1.99 5.67 5.27 7.11 6.41 6.50 2.59 2.27 4.09 1.38 0.98 7.49 0.9
Th/U 0.45 0.54 0.72 1.90 1.33 2.16 3.43 1.95 2.13 1.52 0.64 0.73 0.57 0.84 2.10 1.63 1.56 2.50 0.13 0.35 2.38 0.45
Sr/Cu 38.58 27.02 56.84 187.93 90.63 53.05 19.80 20.48 340.07 24.34 17.45 15.17 8.15 17.42 20.99 14.89 29.03 14.59 5.07 14.96 29.72 25.64
过渡金属元素（Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn）中各元素含量变化范围较大，如w（Sc）值为（2.16~73.77）×10-6，w（Co）值为（0.76~61.56）×10-6，w（Ni）值为（4.03~248.5）×10-6，V及Cr元素除铝土质铁矿外整体分布较为稳定，w（V）值为（89.45~312.57）×10-6，w（Cr）值为（120.07~246.63）×10-6。铝土质泥岩中V、Co、Ni、Zu元素含量远低于其他含铝岩系，除铝土质铁矿外，其他含铝岩系富集系数皆大于1呈弱富集。
亲硫元素（Pb、W、Bi、Mo）中铝土质铁矿各元素富集系数普遍小于1，呈弱亏损，其他岩性中除Mo外，各元素的含量相对稳定，如w（Pb）值为（26.26~138.71）×10-6，w（W）值为（1.76~7.59）×10-6。铝土岩中各亲硫元素含量明显高于其他岩性，表明在铝土岩成岩过程中随着Al含量的增加，这些亲硫元素也逐步富集的特点。
稀有金属元素（Zr、Hf、Nb、Ta、Th、U）中铝土质铁矿与其他岩性富集系数差异较大，铝土质铁矿中各元素普遍亏损，其他岩性中各元素相对富集且含量整体较为稳定，w（Zr）值为（333.14~942.14）×10-6，w（Hf）值为（10.87~30.75）×10-6，w（Nb）值为（46.87~124.38）×10-6。稀散金属元素中Ga除了在铝土质铁矿中呈亏损外，在其他岩性中普遍弱富集且含量较为稳定，富集系数集中于1~10之间。

4.3　稀土元素

研究区本溪组铝土岩及泥质铝土岩ΣREE值为（10.99~1 643.37）×10-6，平均为464.93×10-6，ΣLREE/ΣHREE值为4.11~34.95，平均为17.03，为轻稀土富集型，轻重稀土分异明显。铝土质泥岩ΣREE值为（12.34~23.84）×10-6（表4，图9），平均为18.09×10-6，ΣLREE/ΣHREE值为13.72~13.8，平均为13.76，为轻稀土富集型。铝土质铁矿ΣREE值为（74.08~568.31）×10-6，平均为241.9×10-6，ΣLREE/ ΣHREE值为0.94~15.81，平均为7.52，Q30井铝土质铁矿表现为重稀土富集型。下伏碳酸盐岩ΣREE值为70.64×10-6，ΣLREE/ΣHREE值为1.19，表现为重稀土富集型。
表4 神木—米脂地区含铝岩系的稀土元素及地球化学指标

Table 4 The contents of rare earth elements and geochemical indexes of bauxite deposits in Shenmu-Mizhi area

稀土元素和

地化指标

 M119 井 Q30井
M-1 M-2 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7 M-8 M-9 Q-1 Q-2 Q-3 Q-4 Q-5 Q-6 Q-7 Q-8 Q-9 Q-10 Q-11 Q-12 Q-13
La/10-6 6.35 4.36 15.38 91.67 54.78 148.68 224.63 109.48 175.91 66.18 2.82 4.49 1.65 33.59 137.32 81.72 113.62 214.92 2.51 2.68 245.07 3.47
Ce/10-6 20.41 10.40 28.04 159.05 82.07 185.45 412.86 262.96 305.73 139.49 6.57 14.05 5.29 112.78 305.07 172.49 287.32 318.38 12.41 10.30 620.66 13.43
Pr/10-6 1.20 0.77 2.40 14.06 7.92 18.93 34.50 28.42 68.09 14.76 0.52 0.86 0.37 9.27 24.29 17.95 24.10 40.99 1.71 1.82 94.91 1.2
Nd/10-6 3.80 2.54 7.96 41.71 23.10 48.96 102.37 113.07 277.21 51.93 1.40 2.45 1.19 31.07 72.79 65.28 83.15 122.52 13.15 14.62 432.69 11.75
Sm/10-6 1.00 0.48 1.39 5.51 3.17 5.84 12.72 18.20 41.22 9.06 0.16 0.31 0.27 5.45 8.68 16.66 16.12 17.05 8.46 8.33 82.22 6.74
Eu/10-6 0.27 0.10 0.25 0.91 0.56 0.94 1.80 2.39 6.07 1.73 0.03 0.05 0.06 1.03 1.20 3.31 2.74 2.72 2.21 2.03 12.48 1.75
Gd/10-6 1.52 0.51 1.19 4.26 2.71 5.09 9.91 12.28 24.04 7.49 0.17 0.33 0.33 5.07 6.86 14.92 12.75 13.76 11.58 10.33 51.83 8.57
Tb/10-6 0.27 0.11 0.20 0.44 0.37 0.60 1.20 1.77 3.27 1.18 0.03 0.06 0.08 0.92 0.75 2.93 2.09 2.05 2.40 1.97 7.75 1.65
Dy/10-6 1.24 0.64 1.11 1.87 1.88 2.78 5.63 8.37 15.19 6.05 0.19 0.37 0.58 5.17 3.24 16.04 11.06 10.57 13.07 10.21 39.93 11.24
Ho/10-6 0.21 0.13 0.22 0.33 0.35 0.49 1.02 1.55 2.89 1.14 0.04 0.08 0.12 0.98 0.58 3.04 2.05 2.03 2.42 1.86 7.77 1.75
Er/10-6 0.52 0.38 0.65 0.94 1.01 1.39 2.98 4.36 8.43 3.20 0.14 0.27 0.38 3.01 1.71 8.93 5.99 5.96 6.32 4.75 22.07 3.96
Tm/10-6 0.09 0.07 0.12 0.15 0.18 0.24 0.52 0.70 1.40 0.53 0.03 0.06 0.07 0.57 0.31 1.63 1.12 1.07 0.97 0.72 3.46 0.52
Yb/10-6 0.58 0.50 0.76 0.97 1.12 1.45 3.15 4.13 8.42 3.20 0.20 0.39 0.51 3.91 1.99 10.53 7.27 6.55 5.30 3.88 19.48 4.17
Lu/10-6 0.09 0.08 0.12 0.15 0.17 0.22 0.47 0.64 1.37 0.49 0.03 0.06 0.08 0.61 0.30 1.67 1.14 1.02 0.81 0.59 3.06 0.44
∑REE/10-6 37.56 21.07 59.76 322.03 179.38 421.06 813.76 568.31 939.24 306.42 12.34 23.84 10.99 213.44 565.07 417.10 570.51 759.58 83.30 74.08 1 643.4 70.64
∑LREE/10-6 33.03 18.65 55.41 312.90 171.59 408.80 788.88 534.52 874.23 283.14 11.50 22.22 8.83 193.20 549.35 357.41 527.05 716.58 40.44 39.78 1 488.0 38.34
∑HREE/10-6 4.53 2.42 4.35 9.12 7.79 12.26 24.89 33.80 65.01 23.28 0.83 1.62 2.15 20.25 15.72 59.69 43.46 43.00 42.86 34.30 155.34 32.3
∑LREE/∑HREE 7.29 7.71 12.73 34.31 22.02 33.35 31.7 15.81 13.45 12.16 13.8 13.72 4.11 9.54 34.95 5.99 12.13 16.67 0.94 1.16 9.58 1.19
Ce/Ce* 1.73 1.32 1.07 1.02 0.9 0.79 1.08 1.11 0.64 1.05 1.27 1.68 1.6 1.5 1.23 1.06 1.29 0.8 1.22 0.95 0.93 1.52
Eu/Eu* 0.93 0.87 0.84 0.81 0.83 0.74 0.69 0.69 0.82 0.91 0.78 0.73 0.85 0.85 0.68 0.91 0.83 0.77 0.94 0.93 0.82 0.98
（La/Yb）u 0.71 0.56 1.31 6.1 3.16 6.62 4.6 1.71 1.35 1.33 0.91 0.74 0.21 0.55 4.45 0.5 1.01 2.12 0.03 0.04 0.81 0.05
图9 稀土元素大陆上地壳（UCC）标准化配分模式［20］

Fig.9 Standardized distribution pattern of rare earth elements based on the upper crust of the continent［20］

铝土岩及泥质铝土岩Ce/Ce*值为0.64~1.73，平均为1.47，表现为Ce的正异常，Eu/Eu*值为0.73~0.78，平均为0.75，为Eu的负异常。铝土质泥岩Ce/Ce*值为1.27~1.68，平均为1.13，总体表现为Ce的正异常，Eu/Eu*值为0.68~0.93，平均为0.82，为Eu的负异常。铝土质铁矿Ce/Ce*值为0.95~1.22，平均为1.1，总体表现为Ce的正异常，Eu/Eu*值为0.69~0.94，平均为0.85，为Eu的负异常。下伏碳酸盐岩Ce/Ce*值为1.52，总体表现为Ce的正异常，Eu/Eu*值为0.98，为Eu的弱负异常。

5 讨论

若样品受淋滤作用改造显著，微量元素与Al2O3的含量呈显著相关性［21］，通过微量元素与Al2O3含量相关性（图10）可知微量元素含量变化与Al2O3含量相关性整体较差，证明样品并没受到淋滤作用的极大改变，因此地球化学特征指标反映的地质信息基本准确。
图10 地球化学特征判别相关微量元素含量与Al2O3含量变化

Fig.10 Diagram of changes of trace element content and Al2O3 content related to geochemical characteristics discrimination

Th/U值可以分析含铝岩系成因，一般认为当Th/U<2时，含铝岩系主要是沉积成因；Th/U值介于2~7时，含铝岩系可能是风化作用不彻底或者沉积混杂所致；当Th/U>7时，含铝岩系主要是强烈风化作用产物［22］。研究区含铝岩系Th/U值为0.13~3.43，平均为1.4，表明鄂尔多斯盆地东部本溪组含铝岩系同样受沉积作用影响。研究区含铝岩系相对较薄且主要发育一水硬铝石，属于潜流沟槽型，该类含铝岩系形成于潜水面以下，存在沉积物质属性，因此能记录古水体信息。

5.1　古盐度

V在海相泥岩中富集而Cu在陆相泥岩中富集，Zr由于其难迁移性在各类沉积物中均保持稳定，因此V/Zr及Zr/Cu可以对海相及陆相沉积物加以区分［23］。当V/Zr<0.5指示为陆相，V/Zr>0.5指示为海相，当Zr/Cu<10指示为海相，Zr/Cu>10指示为陆相［24］。研究区含铝岩系V/Zr值为0.14~1.77，平均值为0.49，Zr/Cu值为0.15~186.6，平均值为57.28，指示研究区含铝岩系主要形成于陆相淡水环境。
Mg是典型的亲海元素，而Al是典型的陆源元素，前人通过Mg与Al的比值来分析水体古盐度，由于数值差别较大，常使用Lgm进行表征，m=100×（MgO/Al2O3） ［25］。当Lgm<0为陆相淡水环境；0<Lgm<1为海陆过渡相半咸水环境；1<Lgm<2.7为海相咸水环境，研究区Lgm值为-1.67~2.83，平均为-0.05，以陆相淡水环境为主。
Sr/Ba值是判断沉积环境的重要指标，Sr比Ba更易迁移，Ba对水体盐度变化敏感，在海水中易沉淀［26］。Sr/Ba值大于1指示海相沉积环境，Sr/Ba值为0.6~1指示海陆过渡相沉积环境，Sr/Ba值小于0.6指示陆相沉积环境［27］。研究区含铝岩系Sr/Ba值为2.04~48.36，全部指示为海相环境，Sr/Ba与其他元素比值所指示的沉积环境有所出入，主要原因是铝土岩中黏土矿物含量较多，Ba元素相对活泼，在化学淋滤作用下容易流失，而Sr元素相对稳定，导致Sr/Ba值相对较大［28］。
通过多项地球化学指标分析（图11）并结合显微镜下石盐与菱铁矿共生［图5（d）］等微观特征表明，研究区含铝岩系在晚石炭世本溪期多期海侵海退背景下，古盐度变化较大，沉积早期发育铁矿时主要为海相咸水环境，伴随海平面动荡，在海相和陆相转换中发育Al2O3含量相对较高的铝土岩，并在沉积末期大规模海侵下转变为海相咸水环境，铝土岩也逐渐转变为泥质铝土岩及铝土质泥岩。
图11 Q30井综合柱状图及地球化学指标

Fig.11 Comprehensive column and geochemical indexes in Well Q30

5.2　古氧化还原环境

古氧化还原环境的判别主要是根据沉积物中明显受氧化还原状态控制的元素及其比值来推断沉积期的氧化还原条件。目前常用的古氧化还原环境地球化学指标主要包括微量元素V/Cr、Ni/Co和稀土元素Ce/Ce*等。
在不受强烈火山作用和变质作用的影响下，当氧逸度降低时，保存在沉积物中的Cu会向Zn过渡，导致Cu/Zn值减小，可利用沉积物中的Cu/Zn值来反映沉积环境含氧量的变化，当Cu/Zn>0.63时为氧化环境，Cu/Zn值介于0.5~0.63时为弱氧化环境，Cu/Zn值介于0.38~0.5时为过渡环境，Cu/Zn值介于0.21~0.38时为弱还原环境，Cu/Zn<0.21时为强还原环境［29］。研究区本溪组含铝岩系样品中Cu/Zn值介于0.05~3.07，平均值为1.11，整体以氧化环境为主。
通常认为V在有机质中优先富集，Cr通常出现在沉积物碎屑中，因此通常认为高含量的V指示还原环境［30］。V/Cr值可用作沉积环境含氧量的判别，一般认为V/Cr<2为氧化环境，V/Cr值介于2~4.25之间时为贫氧环境，V/Cr>4.25为缺氧还原环境［24］。研究区本溪组含铝岩系样品中V/Cr值为0.55~5.12，平均值为1.21，整体为氧化环境，仅在含铝岩系底部铝土质铁矿呈现为还原环境。
Ni在还原环境中往往沉淀形成硫化物，Co在还原环境下常以类质同象形式代替黄铁矿中的Fe［31］，因此Ni/Co<5时为氧化环境，Ni/Co值介于5~7之间时为贫氧环境，Ni/Co>7时为还原环境［31］。研究区本溪组含铝岩系样品中Ni/Co值为0.98~13.91，平均值为5.47，整体指示为氧化—贫氧环境。
风化过程中氧化还原环境的改变直接影响着Ce的活动性，Ce/Ce*值能灵敏反映氧化还原环境［32］，当Ce/Ce*>1时表示Ce富集，为正异常，指示氧化环境，当Ce/Ce*<1时表示Ce亏损，为负异常，指示还原环境［33］。研究区本溪组含铝岩系样品中Ce/Ce*值为0.64~1.73，平均值为1.15，整体指示为氧化环境。
多项地球化学指标分析（图11）表明研究区本溪组含铝岩系在晚石炭世本溪期多期海侵海退下，随着海平面的升降，氧化还原环境交替出现，还原环境下主要沉积底部铝土质铁矿，在岩心上可见反映氧化环境的菱铁矿，也有代表还原环境的黄铁矿及铝土质泥岩发育（图2）。

5.3　古气候

地表风化作用的强度受温度和湿度影响显著，赤道地区化学风化作用较强，两极地区物理风化作用较强［34-35］。奥陶纪末期，华北板块漂移至北纬30°附近［36］，泥盆纪从冈瓦纳大陆北缘分离后，华北板块已漂移至赤道附近的北纬5°~9°附近［37］。在风化作用影响下，稳定的阳离子往往富集在风化产物中，而不稳定的阳离子则通常迁移亏损［38］。NESBIT等［39］提出的化学蚀变指数（CIA）已广泛运用于古气候信息的推断，表达式为：
CIA=［Al2O3/（Al2O3+CaO*+Na2O+
K2O）］×100
其中CaO*仅为硅酸盐矿物中CaO的含量，且当CaO*>Na2O时，CaO*=Na2O；当CaO*<Na2O时， CaO*=CaO。当CIA>80时，反映为炎热、潮湿气候下的强化学风化作用，CIA值在60~80之间反映为温暖、湿润气候下的中等风化作用，CIA值在50~60之间则反映为寒冷、干燥气候下的弱风化作用。研究区样品CIA指数为63.2~99.5，平均为91.9，表明研究区含铝岩系沉积时化学风化作用强烈，为炎热潮湿气候［38］。
YANG等［40］根据CIA值计算陆地地表温度（LST），表达式为：
LST=0.56×CIA－25.7
其中陆地地表温度单位为℃，样品指示陆地地表温度分布范围为9.7~30 ℃，平均温度为26.1 ℃。CIA值与LST值的变化说明研究区的气温在本溪早期开始缓慢下降，至晚古生代冰期（LPIA）时气温降至最低点，之后进入间冰期，气候快速回暖。神木—米脂地区本溪组CIA值（图11）与华北克拉通及南非格舍尔阶CIA值变化趋势相同［41］，该时期以斯卡格勒克为中心的大火成岩省（LIP）事件导致大量CO2迅速释放，大气中p（CO2）迅速上升，发生全球变暖［42-43］。
含铝岩系中普遍含有较多的黏土矿物，在成岩过程中，黏土矿物间的转化反应会增加外来钾元素的含量［44］，为消除钾交代作用的影响，HARNOIS［45］提出化学蚀变指数CIW，表达式为：
CIW= ［Al2O3/（Al2O3+CaO*+Na2O）］×100
此外为了避免CaCO3胶结作用中CaO对风化指数的影响，GARZANTI等［46］提出不考虑CaO的化学蚀变指数（CIX），表达式为：
CIX= ［Al2O3/（Al2O3+K2O+Na2O）］×100
若CIW值、CIX值与CIA值呈较强的线性相关性，则CIA值对古气候的演化具有较强的准确性［47］。研究区样品中3种指数具有一致的变化趋势，CIA值与CIW值相关系数为0.91，CIA值与CIX值相关系数为0.99，相关性高，因此利用CIA值可以较为可靠地表征古气候演化。
SHELDON等［48］利用CIW值计算出年平均降水量（MAP），表达式为：
MAP=221.12e0.019 7（CIW）
其中年平均降水量单位为毫米/年，样品指示研究区年平均降水量分布范围为869.1~1 574.1 mm/a，平均值为1 468.5 mm/a。陆地地表温度与年平均降水量最小值均出现在底部铝土质铁矿层，其波动变化反映神木—米脂地区本溪组沉积时期经历了较大的冷暖、干湿交替。
微量元素Sr、Cu含量及其比值也可以作为古气候判别的手段，间接指示古气候变化［24］。一般Sr/Cu<10时指示温暖潮湿气候，Sr/Cu>10指示炎热干燥气候，研究区样品Sr/Cu值为5.07~340.07，平均值为49.82，显示气候相对炎热干燥。同处华北克拉通的豫西—偃龙地区本溪组铝土岩厚度为10~20 m，Sr/Cu值为1.2~8，平均值为3.9［49］，河南嵩山地区铝土岩厚度约为10 m，Sr/Cu值为0.1~53.7，平均值为13.8［7］。神木—米脂地区含铝岩系厚度相对较薄仅为2~6 m，可能是受限于当时相对炎热干燥的气候，铝土岩淋滤作用受到一定影响。

5.4　物源

含铝岩系的形成经历了一定强度的化学风化和地表淋滤作用，这一过程伴随着元素发生迁移，给母岩的追踪带来了一定困难。稳定元素比率以及稀土元素特征是风化型矿床传统的物质来源鉴定方法［50］，Ti、Zr、Hf、Nb、Ta和Eu被广泛应用于追踪含铝岩系的母岩中。
沉积岩中稀土元素受物源控制显著，在风化过程中也能保留母岩稀土元素中特定的地球化学特征及Eu异常特征，因此，稀土标准化配分模式和Eu异常是指示含铝岩系物源的有效指标［51-52］。研究区铝土岩、泥岩及铁矿的稀土元素上地壳标准化配分模式差异较大（图9），指示不同类型含铝岩系的物质来源各有不同。铝土质铁矿及下伏碳酸盐岩的配分模式相似且Eu异常值相近，指示含铝岩系底部铝土质铁矿母岩可能为下伏马家沟组碳酸盐岩。
通过研究区神木—米脂地区含铝岩系及底板碳酸盐岩TiO2—Zr［图12（a）］、Nb—Zr［图12（b）］及Ta—Hf图解［图12（c）］，用含铝岩系底部铝土质铁矿段数据拟合的风化线穿过坐标原点，且下伏底板碳酸盐岩的数据点落在了风化线上，相近的稳点元素比率表明它们具有相同的物质来源，铝土质铁矿可能是由下部碳酸盐岩风化形成的，而中上部铝土岩和泥岩样品的投点远离风化线，表明它们可能不是直接来源于下层碳酸盐岩，存在异地搬运的其他物源。在Zr/Hf—Zr［图12（d）］及Zr/Hf—Nb/Ta［图12（e）］双变量图解上除铝土质铁矿及底部碳酸盐岩的数据点明显远离含铝岩系外，其他数据点未出现明显的演化趋势，指示物源相对稳定。
图12 Q30井含铝岩系TiO2—Zr（a）、Nb—Zr（b）、Ta—Hf（c）、Zr/Hf—Zr（d）、Zr/Hf—Nb/Ta（e）和Ni—Cr（f）［58］相关性

Fig.12 Correlation diagram of TiO2-Zr（a），Nb-Zr（b），Ta-Hf（c），Zr/Hf-Zr（d），Zr/Hf-Nb/Ta（e） and Ni-Cr（f）of bauxite deposits in Well Q30

LogCr/LogNi值常被用来判别铝土矿床的源岩［53-54］，不同类型铝土矿床及母岩的LogCr/LogNi值具有明显差异，依据前人对铝土矿 LogCr/LogNi值分布的划分［55］，研究区含铝岩系LogCr/LogNi的投点并不完全集中于某一特定的典型铝土矿类型［图12（f）］，大部分样品LogCr/LogNi值落入更偏向喀斯特型铝土矿的范围内，部分落入高铁红土型铝土矿以及与红土型铝土矿之间过渡带，且部分样品投点接近页岩、碳酸盐岩和玄武岩区，因此含铝岩系物源除底板碳酸盐岩外也不排除其物质来源于硅酸盐岩及岩浆岩等，再次证实含铝岩系物质来源的多样性。

6 结论

（1）鄂尔多斯盆地神木—米脂地区含铝岩系在晚石炭世本溪期历经多期海侵海退，沉积环境由海相咸水环境向陆相淡水环境过渡，并在沉积末期海侵下转变为海相咸水环境，期间伴随着海平面的变化，氧化还原环境交替出现。
（2）研究区含铝岩系受化学风化作用影响显著，陆地地表温度显示本溪期早期温度开始缓慢下降，至晚古生代冰期时降至最低温度，之后随着间冰期斯卡格勒克大火成岩省事件，气温快速回升。神木—米脂地区含铝岩系厚度受限于当时相对炎热干燥的气候，铝土岩淋滤作用受到一定影响。
（3）含铝岩系底部铝土质铁矿母岩可能为原地下伏马家沟组碳酸盐岩，铝土岩及泥岩也不排除物质来源于异地硅酸盐岩及岩浆岩等，物质来源多样。

感谢中国地质大学（武汉）余文超教授的多次交流指导。感谢编辑老师及评审专家在论文送审期间给予的指导及帮助。

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