Natural Gas Geoscience >

2020 , Vol. 31 >Issue 11: 1537 - 1547

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2020.06.002

Characteristics and provenance analysis of rare earth elements in the Lower section of Xiaganchaigou Formation in the platform area of the northern margin of Qaidam Basin

  • Yun JIANG , 1, 2 ,
  • Shi-le PAN 1, 2 ,
  • Cai-hong QIN 3 ,
  • Zheng-wen JIANG 3 ,
  • Wen-jun ZHU 3 ,
  • Ming-feng ZHANG 1, 4 ,
  • Guo-qiang SUN , 1, 4
Expand
  • 1. Northwest Institute of Eco⁃Environmental Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
  • 2. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China
  • 3. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang 736202，China
  • 4. Gansu Provincial Key Laboratory of Oil and Gas Resources Research，Lanzhou 730000，China

Received date: 2020-02-19

  Revised date: 2020-06-08

  Online published: 2020-07-02

Fold

Highlights

Fluvial facies clastic rocks are mainly developed in the lower part of the Lower section of Xiaganchaigou Formation of Paleogene in the tectonic belt platform area in the northern margin of Qaidam Basin. By analyzing and testing the main trace elements in the drilling core samples of the Lower section of Xiaganchaigou Formation， the results showed that the total content of rare earth elements （∑REE） was between 125.96 μg/g and 169.91 μg/g， with an average value of 151.11 μg/g. （La/Yb）N value ranged from 8.99 to 11.29， with an average of 9.91. （La/Sm）N value ranged from 3.42 to 4.10， with an average of 3.80. （Gd/Yb）N value ranges from 1.51 to 2.25， with an average of 1.73. On the whole， it is characterized by enrichment of light rare earth elements， loss of heavy rare earth elements， and negative anomaly of Eu. Ceanom anomaly index and （La/Yb） n value indicate that the sedimentary water at that time is in an oxidizing environment with a faster deposition rate. The heavy mineral combination is dominated by garnet， magnetite， zircon， titanite and porphyry， and contains a small amount of tourmaline， sphene and amphibolyte. The analysis results of rare earth elements and heavy minerals show that the lithology of the lower sedimentary source area of Lower section of Xiaganchaigou Formation in the platform area is mainly granite and sedimentary rock， and a small amount comes from alkaline basalt. The tectonic setting of the study area is dominated by the continental island arc environment. By comparing the tectonic setting and bedrock types of the surrounding Laoshan， it is believed that the sediment source is mainly from the western section of Seshiteng Mountain. This study provides a geological basis for the fine division of sedimentary system and the search for favorable reservoir sand bodies in the platform area.

Cite this article

Yun JIANG , Shi-le PAN , Cai-hong QIN , Zheng-wen JIANG , Wen-jun ZHU , Ming-feng ZHANG , Guo-qiang SUN . Characteristics and provenance analysis of rare earth elements in the Lower section of Xiaganchaigou Formation in the platform area of the northern margin of Qaidam Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2020 , 31(11) : 1537 -1547 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.06.002

0 引言

稀土元素是一组特殊的微量元素组合，在微量元素地球化学研究中占有重要地位，在许多领域得到广泛的应用，受到人们的密切关注［1-3］。不同稀土元素之间的化学性质较为相近，溶解度整体相对较低，在沉积过程中容易快速地被颗粒较小的沉积物吸收，并赋存于沉积物之中［4-5］，使得物源区的地球化学信息能够在碎屑沉积物中较为完整地保留下来。利用稀土元素的地球化学信息可以解决泥岩的沉积环境和物源方向等地质问题［6］。地壳中稀土元素的含量与沉积岩中稀土元素的分布有着密切的关联，稀土元素分布特征与含量不同，对应着不同构造背景的物源区，因此，通过稀土元素分布特征与含量可以分析沉积岩物源区类型和构造背景［7-8］。
近些年油气勘探在柴达木盆地北缘（柴北缘）山前区域取得丰硕成果，平台和牛东地区新生代地层均发现较大油气藏，柴北缘石油地质探明储量为2 621.56×104 t，天然气地质探明储量为124.96×108 m3［9］，尤其在平台地区的平1井和平3井中取得重大突破，获得工业油气流，表明该区具有广阔的油气勘探潜力。前人对平台地区天然气成藏条件［10］、碳酸盐胶结物特征［11］、路乐河组砂岩储层特征等进行了详细的研究［12］。然而平台地区总体的研究程度相对较低，尤其是下干柴沟组下段研究成果较少，因此本文利用沉积学和地球化学方法，通过稀土元素和主微量元素数据，对平台地区下干柴沟组下段地层沉积特征和物源进行系统的探讨研究，为该区下一步油气勘探提供基础地质资料。

1 地质概况

柴达木盆地位于青藏高原的东北隅，是中新生代内陆大型含油气盆地之一［13-14］，西北的阿尔金山构造带，东北的祁连山构造带，以及南侧的东昆仑构造带构成现如今柴达木盆地新格局［15］。柴北缘地处柴达木盆地的北部（图1），被阿尔金山北段和祁连山西段两大山系所夹，属于柴达木盆地中的一级构造单元［16］，平台地区位于柴北缘西段赛什腾山前，属于柴北缘的一个二级构造单元。祁连山挤压作用对平台地区影响较大，使其具有冲断带构造特征［17］。该地区侏罗系沉积发育欠缺，古近系沉积发育较好，其中古近系分为路乐河组和下干柴沟组，下干柴沟组又细分为下干柴沟组下段和下干柴沟组上段。下干柴沟组下段分布广泛，从盆地边缘到盆地中心地层厚度总体逐渐增加［18］，作为平台地区发育较好的地层，以辫状河沉积［19］为主，主要发育河床滞留沉积、心滩、泛滥平原和河漫滩等沉积微相。岩性以棕灰色砂质泥岩和泥质粉砂岩为主，同时发育少量棕褐色泥岩。
图1 柴达木盆地北缘构造特征

Fig.1 Geological structure of northern margin of Qaidam Basin

2 样品及实验

为准确分析平台地区下干柴沟组下段沉积环境和物源背景，重点对平2井中下干柴沟组下段剖面自下而上进行全岩连续采样，深度在644.77~653.26 m之间，以河漫滩为主，将其编号为1~11，样品选取主要是棕红色和紫红色泥岩，相比其他岩性，泥岩吸附稀土元素最强，能准确反映沉积环境（图2）。
图2 平台地区平2井下干柴沟组下段沉积相

Fig.2 Sedimentary facies diagram of the lower section of Xiaganchaigou Formation in Well Ping 2 in the platform area

主量元素的测定采用X-射线荧光光谱仪3080E3X；微量元素分析时， 首先将样品在105 ℃烤箱上烘烤3 h左右去除水分， 以便准确称量， 之后用HF+HNO3密封溶解样品， 并用激光耦合等离子体质谱仪ICP-MS进行分析测试。样品的主、微量元素处理和测试均在甘肃省油气资源研究重点实验室完成。

3 稀土元素含量和特征

3.1 稀土元素比值

沉积岩中，稀土元素含量与物源、环境、气候、及沉积物的类型等多种因素紧密联系，其中沉积物类型对其影响最大，通常泥岩中沉积物颗粒较细，对稀土元素的吸收能力最强，导致泥岩中稀土元素含量最高［20］。稀土元素在各类泥质岩中含量变化较大，其中轻稀土元素变化最大，总体上看，稀土元素在杂色泥岩中的含量较高［21］。柴北缘平台地区平2井下干柴沟组下段稀土元素含量特征见表1和表2，样品分析结果显示平台地区平2井中下干柴沟组下段∑REE值分布范围在125.96~169.91 μg/g之间，平均值为151.11 μg/g，平台地区稀土元素总含量接近大陆上地壳平均稀土总含量（146.4 μg/g）［22］，样品稀土元素总含量低于北美页岩平均稀土元素总含量（173.2 μg/g）［23］，只有个别样品接近，指示平台地区与大陆地壳相一致。
表 1 平台地区平2井下干柴沟组下段泥岩稀土元素含量（μg/g）

Table 1 The REE contents of mudstone in the lower section of Xiaganchaigou Formation in the Well Ping 2 of Pingtai region（μg/g）

样品编号 深度/m 岩性 地层 La Ce Nd Pr Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
1 644.77 棕红色泥岩 E3 1 26.85 51.91 22.35 5.93 4.42 0.95 3.92 0.62 3.59 0.71 2.07 0.31 2.02 0.32
2 645.77 棕红色泥岩 E3 1 30.03 62.28 25.66 7.20 5.07 1.04 4.37 0.70 4.06 0.81 2.39 0.37 2.40 0.37
3 647.76 棕红色泥岩 E3 1 29.25 56.39 25.50 7.04 4.85 1.00 4.33 0.70 4.08 0.81 2.34 0.37 2.33 0.35
4 648.26 棕红色泥岩 E3 1 34.57 67.79 33.09 8.73 6.53 1.38 5.96 0.90 4.76 0.90 2.41 0.35 2.20 0.33
5 648.76 棕红色泥岩 E3 1 30.18 55.20 25.08 6.79 4.75 0.97 4.19 0.67 3.76 0.74 2.10 0.32 2.05 0.31
6 649.76 棕红色泥岩 E3 1 29.64 57.26 26.17 7.19 5.02 1.04 4.46 0.71 4.02 0.79 2.24 0.35 2.20 0.33
7 650.26 紫红色泥岩 E3 1 34.62 69.28 32.23 8.35 6.09 1.22 5.20 0.81 4.51 0.88 2.54 0.39 2.54 0.39
8 651.26 紫红色泥岩 E3 1 34.93 68.93 31.76 8.55 6.09 1.26 5.55 0.86 4.73 0.91 2.51 0.37 2.34 0.35
9 651.76 紫红色泥岩 E3 1 31.08 63.16 28.15 7.39 5.30 1.07 4.69 0.75 4.24 0.83 2.38 0.36 2.31 0.36
10 652.26 紫红色泥岩 E3 1 31.81 65.59 29.37 7.77 5.69 1.15 4.97 0.79 4.42 0.86 2.45 0.38 2.42 0.37
11 653.26 紫红色泥岩 E3 1 32.30 63.43 28.31 7.44 5.27 1.06 4.62 0.74 4.20 0.83 2.35 0.35 2.22 0.34
表2 平台地区平2井下干柴沟组下段泥岩稀土元素地球化学特征（μg/g）

Table 2 The REE geochemical characters of mudstone in the lower section of Xiaganchaigou Formation in the Well Ping 2 of Pingtai region（μg/g）

样品编号 深度 /m 岩性 地层 ∑REE ∑LREE ∑HREE L/H (La/Sm)N (Gd/Yb)N (La/Yb)N δEu δCe Lan/Ybn Ceanom
1 644.77 棕红色泥岩 E3 1 125.96 112.40 13.56 8.29 3.93 1.60 9.53 0.68 0.97 1.31 -0.03
2 645.77 棕红色泥岩 E3 1 146.74 131.27 15.46 8.49 3.82 1.51 8.99 0.66 1.01 1.24 -0.07
3 647.76 棕红色泥岩 E3 1 139.34 124.03 15.31 8.10 3.89 1.54 9.00 0.65 0.93 1.24 -0.04
4 648.26 棕红色泥岩 E3 1 169.91 152.09 17.82 8.54 3.42 2.25 11.29 0.66 0.93 1.55 -0.05
5 648.76 棕红色泥岩 E3 1 137.09 122.96 14.13 8.70 4.10 1.69 10.55 0.65 0.91 1.45 -0.06
6 649.76 棕红色泥岩 E3 1 141.41 126.32 15.09 8.37 3.81 1.68 9.68 0.66 0.93 1.33 -0.04
7 650.26 紫红色泥岩 E3 1 169.05 151.79 17.26 8.79 3.67 1.69 9.79 0.65 0.97 1.35 -0.04
8 651.26 紫红色泥岩 E3 1 169.14 151.51 17.62 8.60 3.70 1.96 10.70 0.65 0.95 1.47 -0.04
9 651.76 紫红色泥岩 E3 1 152.06 136.14 15.92 8.55 3.79 1.68 9.64 0.64 0.99 1.33 -0.02
10 652.26 紫红色泥岩 E3 1 158.04 141.38 16.66 8.49 3.61 1.70 9.43 0.65 0.99 1.30 -0.02
11 653.26 紫红色泥岩 E3 1 153.47 137.81 15.66 8.80 3.96 1.72 10.43 0.64 0.97 1.44 -0.03

注：L/H为轻重稀土元素比值； 下标N为元素相对于球粒陨石标准化； 下标n为元素相对于北美页岩组合样标准化； δEu =EuN/ (SmN×GdN)1/2； δCe=CeN/(LaN×PrN)1/2； Ceanom=Lg[3CeN/(2LaN+NdN)]

La到Eu称为轻稀土元素（LREE），Gd到Lu称为重稀土元素（HREE），轻稀土与重稀土元素比值为∑LREE/∑HREE，能够表明轻重稀土的分异程度，若比值较大，说明轻稀土元素较为富集，重稀土元素较为亏损；若比值较小，则说明重稀土元素较为富集，轻稀土元素较为亏损［24］。平台地区平2井中下干柴沟组下段中∑LREE/∑HREE值分布范围在7.39~9.09之间，平均值为8.31。略高于北美页岩的轻重稀土元素比值（7.44）。对比发现研究区轻稀土元素富集，而重稀土元素较为亏损。
REE比值用来反映稀土元素整体的分异程度或某个元素相对于其他元素的分异程度。用一个轻稀土元素和一个重稀土元素的球粒陨石标准化比值可以反映轻重稀土元素分异程度［25］。（La/Yb）值反映稀土元素球粒陨石标准化图解中（图3）曲线斜率的倾斜程度。轻、重稀土元素的分异程度可以通过（La/Sm）N、（Gd/Yb）N来判别。（La/Sm）N反映轻稀土之间的分馏程度，比值越大，LREE越富集；（Gd/Yb）N反映重稀土之间的分馏程度，比值越小，HREE越富集。平台地区平2井中下干柴沟组下段组中样品（La/Sm）N值范围在3.42~4.10之间，平均值为3.80；样品（Gd/Yb）N值范围在1.51~2.25之间，平均值为1.73；样品（La/Yb）N值范围在8.99~11.29之间，平均值为9.91。反映出轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损。相比于火山源和生物源物质，轻稀土元素表现异常富集暗示平台地区主要是陆源物质。
图3 平台地区下干柴沟组下段泥岩样品稀土元素标准配分模式（1~11为样品编号）

Fig.3 The REE patterns of mudstone in the lower section of Xiaganchaigou Formation in the Well Ping 2 of the platform area

3.2 Eu异常和Ce异常

δEu表示Eu的异常程度。大多数稀土元素表现为正三价状态，但是Eu元素比较特殊，既可以表现为三价，也可以表现为二价［21］。表现为三价的时候与其他的稀土元素性质相似，而表现为二价时，性质则完全不同，会与三价稀土元素发生分离，出现异常行为［21，23］。在稀土元素球粒陨石标准化图解中，曲线在Eu处出现“谷”或者是“峰”。分别指示Eu负异常和Eu正异常。下干柴沟组下段δEu值范围为0.64~0.68，平均值为0.65。Eu为明显的负异常，平均值与大陆上地壳（0.65）一致。δCe表示Ce的异常程度，与Eu元素相反，Ce在氧化条件下呈现为四价状态，而与其他的稀土元素发生分离，产生Ce异常。平台地区平2井中下干柴沟组下段Ce值分布在0.91~1.01之间，平均值为0.96，接近于1，表明Ce轻微的负异常或者基本属于正常，暗示物源区相对稳定。

3.3 稀土配分模式

应用TAYLOR等［26］球粒陨石标准化值对研究区样品通过标准处理之后，从研究区稀土配分模式图中可以看出，平台地区下干柴沟组下段13个样品的稀土元素配分模式基本相似（图3）。整体来看LREE富集，HREE亏损型，其中HREE处斜率较小，而LREE处曲线的斜率相对较大；在Eu处出现一个“谷”，指示Eu负异常，同时Ce处未出现较明显异常，表明物源一致；轻稀土元素La—Eu段轻稀土元素表现为“右倾”，说明下干柴沟组下段稀土元素分馏程度比较高，而重稀土元素曲线则相对平坦，表明重稀土元素分馏程度较低，指示该地区的母岩性质差别较小。

4 稀土元素地质意义

4.1 氧化还原条件

沉积环境的氧化还原方面可以通过稀土元素来反映，ELDERFIELD等［25，27］曾定义（Ceanom）异常指数为Ce、La、Nd之间的相关变化，公式为Ceanom=Log［3CeN/（2LaN+NdN）］，式子中的N均为样品北美页岩标准化。当Ceanom>0表明富集Ce，反映当时沉积环境为缺氧的还原环境，当Ceanom<0表明Ce亏损，反映当时沉积环境为氧化环境。样品中下干柴沟组下段Ceanom分布范围在-0.07~-0.02之间，平均值为-0.04。可以看出当时富集Ce，指示当时沉积水体为氧化环境，与前人判断的沉积相和沉积环境特征相一致［14，18］。

4.2 沉积速率

海水中稀土元素主要以悬浮物或碎屑矿物的形式而滞留，随着沉积环境的变化，稀土元素发生分异［28］。若悬浮物在海水中滞留时间较短，海水与其发生物质交换机会较少，REE分异作用较弱，这种沉积物的REE页岩标准化分配模式比较平坦，Ce通常显示无异常或弱负异常， Lan/Ybn值为1左右；若悬浮物在海水中滞留时间较长，海水与其发生物质交换的机会较多，REE分异作用较强，这种沉积物的REE页岩标准化分配模式变化明显，Ce通常发生分异，显示显著负异常甚至正异常， Lan/Ybn值明显偏离1。平台地区平2井中下干柴沟组下段组中样品Lan/Ybn值分布范围在1.24~1.55之间，平均值为1.36，表明平台地区沉积速率较快。

4.3 物源方向的确定

柴达木盆地构造性质属于压陷型盆地，柴北缘古近纪为分隔性压陷型沉降坳陷［29］。早期由于印度板块向欧亚板块俯冲，发生喜马拉雅I幕运动，盆地北部边界的构造变形首先发生在盆地西端（65~50.5 Ma），并逐渐向东传播［30］。受边界逆冲断层的控制，祁连南山在50.1~46.6 Ma响应大陆初始碰撞开始隆升，赛什腾山在44.5 Ma发生阶段性隆升，新生代持续为盆地提供物源［31］。
重矿物指碎屑岩中相对密度大于2.86 g/cm3，含量低于1%的陆源碎屑物，是连接物源区和沉积环境的重要纽带，能够灵敏地反映物源区变化［31］，重矿物组合特征会随着沉积物搬运距离的增加而发生相应变化，用来指示沉积区的物源方向。通常情况下，随着搬运距离的增加，岩石中稳定性好的重矿物含量增高，而稳定性差的逐渐降低 ［32］。可以根据稳定性将重矿物分为4类（表3）。
表3 重矿物稳定性（据赵红格等[32]修改）

Table 3 Stability of heavy minerals (modified from ZHAO et al.[32])

重矿物 稳定性
金红石、锆石、电气石、锐钛矿 超稳定
磷灰石、石榴石、十字石、独居石、黑云母、钛铁矿、磁铁矿 稳定
绿帘石、蓝晶石、硅线石、黝帘石、榍石 一般稳定
角闪石、阳起石、辉石、透辉石、紫苏辉石、红柱石、橄榄石 不稳定
前人［33-34］对柴北缘平台新生界物源做过部分分析和研究，本文研究在分析前人成果基础上，结合区域沉积环境等，主要从岩石矿物组合特征对平台地区下干柴沟组下段进行分析，平台地区重矿物组合（表4）以锆石—石榴石—磁铁矿—绿帘石—白钛矿为主，各井重矿物组合特征非常接近，平台地区向西南方向（图4）稳定矿物比重不断增加（如锆石、石榴石），不稳定矿物比重逐渐减少（如绿帘石、角闪石），反映物源主要来自于东北方向，母岩组合主要是酸性火山岩和沉积岩。
表4 柴北缘西段古近系重矿物各井含量（%）

Table 4 Wells of Paleogene heavy minerals in the western segment of northern Qaidam margin（%）

井号 锆石 电气石 石榴石 赤铁矿 榍石 磁铁矿 白钛矿 绿帘石 角闪石
冷90 32.2 1.2 20.9 1.7 — 32.8 11.4 — —
冷92 10.7 0.5 12.5 — — 65 7.9 2.7 0.7
平1 14.9 1.8 27.7 — 0.2 36.4 8 9 1.2
平2 7.2 14.5 17.3 1.1 — 31.6 7.1 16.9 3.2
平3 7.1 4.5 13.3 2 — 50.4 8.8 13.3 0.7
平5 7.5 1.4 17.8 0.1 — 54.5 9 9 —
平7 12.9 9.4 16.6 — — 35.2 8 15.8 1.8
冷六1 30.8 0.2 10 — — 45 13.8 — —
腾1 9.3 3.3 7.1 0.4 — 63.7 13.1 2.9 —
赛深3 11.8 0.3 9.9 0.5 — 64.2 12.1 1.1 0.3
东台1 4.7 0.2 15.9 2.5 — 58.5 8.5 9.1 0.8
图4 柴北缘西段古近系重矿物组合类型平面分布特征

Fig.4 Plane distribution characteristics map of Paleogene heavy mineral assemblage types in the western segment of northern margin of Qaidam Basin

Cr和Zr元素主要代表铬铁矿和锆石含量多少，沉积物中镁铁质与长英质矿物含量则可以由它们的比值大小来确定 ［35］。柴北缘平台地区下干柴沟组下段样品（表5）中Cr/Zr值大多数都小于1，表明源区物质以长英质为主；若稀土元素总量比较高，轻稀土元素相对富集，LREE/HREE值高，Eu具有明显负异常，指示源岩为中酸性长英质岩石（如流纹岩、花岗岩）；若稀土元素总量比较低，重稀土元素相对比较富集，LREE/HREE值低，Eu未异常则指示源岩为基性玄武质岩石［36］；部分岩石大类成因特征可以通过La/Yb—∑REE图解［37］反映，以此判断沉积物物源区特征。
表5 平台地区平2井下干柴沟组下段泥岩主微量元素地球化学特征（μg/g）

Table 5 Geochemical characteristics of main trace elements in mudstones in the lower Ganchaigou Formation in the Well Ping 2 of the platform area（μg/g）

样品编号 深度/m 地层 岩性 Na2O/% SiO2/% K2O/% Sr Zr Sc Th Cr Cr/ Zr
1 644.77 E3 1 棕红色泥岩 0.92 33.87 2.79 603.14 111.86 11.62 10.28 114.54 1.02
2 645.77 E3 1 棕红色泥岩 1.20 48.67 3.48 275.48 154.81 14.13 12.52 107.11 0.69
3 647.76 E3 1 棕红色泥岩 1.63 51.25 2.25 241.51 188.53 14.60 9.33 87.19 0.46
4 648.26 E3 1 棕红色泥岩 1.10 37.86 2.44 669.95 133.91 11.09 8.28 87.83 0.66
5 648.76 E3 1 棕红色泥岩 1.03 37.27 2.62 457.44 117.87 10.49 8.13 90.17 0.76
6 649.76 E3 1 棕红色泥岩 1.24 44.03 2.32 252.86 167.55 12.09 8.39 82.06 0.49
7 650.26 E3 1 紫红色泥岩 1.66 55.85 2.76 186.30 265.45 20.10 12.51 106.18 0.40
8 651.26 E3 1 紫红色泥岩 1.20 45.53 2.72 255.99 175.34 11.40 9.16 88.92 0.51
9 651.76 E3 1 紫红色泥岩 — — — 283.50 150.78 9.53 9.25 75.24 0.50
10 652.26 E3 1 紫红色泥岩 1.42 48.70 2.80 225.85 151.34 12.32 10.43 84.47 0.56
11 653.26 E3 1 紫红色泥岩 1.43 48.85 2.58 203.10 157.82 7.36 9.30 58.88 0.37
样品大部分点主要投在沉积岩—钙质泥岩和花岗岩—沉积岩中，极少数点投在碱性玄武岩—花岗岩—沉积岩三者交会处（图5）。表明平台地区物源以沉积岩和花岗岩为主，极少部分由碱性玄武岩所提供。
图5 平台地区下干柴沟组下段La/Yb-∑REE图解（底图据 ALLÈGRE等[37]修改，1987）

Fig.5 The diagran of La/Yb-∑REE of mudstone in the Lower Ganchaigou Formation of Pingtai region (the base map is modified according to ALLÈGRE et al.[37],1987)

前人［38-42］对赛什腾山研究发现该地区侵入岩分布广泛，岩石类型丰富，主要以花岗岩为主，根据柴北缘古生代花岗质岩浆作用将其划分为3个阶段。第一阶段：晋宁运动后，南祁连山大洋板块向北俯冲于中祁连大陆板块之下，发生超高压变质作用，使得部分矿物脱水形成流体，进入地幔和地壳中发生部分熔融，形成类似岛弧环境的I型花岗质岩浆。其中赛什腾山西段部分岩体正是在该阶段生成。第二阶段：祁连大陆板块逆冲到柴达木大陆板块之上发生陆陆碰撞，陆壳发生部分熔融，形成S型花岗质岩浆。第三阶段：洋壳早期俯冲下去的密度较大的岩体与较小密度陆壳岩体产生差异，导致发生拆沉作用，部分熔融形成同时具有以上两者类型花岗岩的岩浆。在赛什腾山西段部分岩体中，主要是壳幔混合形成的壳幔型花岗岩，洋壳中的物质与地壳中部分熔融产物混合的比例不同就会形成不同成分的岩浆，导致相应的稀土元素含量发生变化，在部分熔融过程中，残余相中大量斜长石的存在，使得熔体中形成了明显的Eu负异常。同样，在分离结晶过程中，斜长石的大量晶出，使得残余熔体中形成明显的Eu负异常。当这种混合岩浆发生较高程度分离结晶作用后，残余岩浆结晶形成的花岗岩，将前期的Eu弱亏损变为中度亏损。以上原因导致样品中Eu元素中度亏损。在赛什腾山区域存在晚二叠世滩间山群的中—基性火山岩，主要岩石类型有玄武岩和玄武安山岩，而玄武岩可能形成于岛弧和后造山活动环境中，规模相对较小。通过与赛什腾山西段岩石对比，可以找到对应源岩，结合重矿物分析，确定平台地区物源来自于赛什腾山西段。

4.4 物源构造背景判断

微量元素不仅可以判断沉积岩源岩岩性，同时用来了解源区古构造背景及演化［41］。风化、剥蚀、搬用、沉积等地质作用过程中元素聚集程度和分馏程度受到构造背景影响［43］。沉积岩中不同地球化学特征对应不同构造背景。通过沉积岩中的地球化学特征［44］，将沉积盆地构造背景分为4种：大洋岛孤、大陆岛弧、活动大陆边缘、被动大陆边缘。沉积岩中地球化学特征不能直接反映沉积盆地构造背景，只能反映物源区的构造背景［45-46］。主要判别的图解为La—Th—Sc和（Th—Sr—Zr）/10［47］、K2O/Na2O—SiO2 ［48］图解（图6）。通过投点发现平台地区下干柴沟组下段源岩形成于大陆岛弧环境。通过与赛什腾山地区构造背景（岛弧环境）比较，结合前文物源方向与岩性，可以证实平台地区物源主要来自赛什腾山西早古生代花岗岩。
图6 平台地区下干柴沟组下段构造环境判别图

A为大洋岛弧；B为大陆岛弧；C为活动大陆边缘；D为被动大陆边缘

Fig.6 Tectonic environment discrimination in the lower section of Xiaganchaigou Formation of Pingtai region

5 结论

（1） 柴达木盆地北缘平台地区稀土元素特征显示：与上地壳稀土元素分布模式相似，属于典型壳源沉积；轻重稀土分异明显，轻稀土元素富集；具有强烈的Eu负异常。沉积环境通过Ceanom异常指数与Lan/Ybn暗示当时沉积水体为氧化环境且沉积物沉积速率较快。
（2） 平台地区物源主要来自于赛什腾山西段早古生代具有岛弧环境特征的花岗岩，少部分来自晚二叠世滩间山群玄武岩，供应相对稳定。

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