■唐專紅 蔣艷玲 榮紅 彭展 周玉亮

（廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質調查研究院廣西桂林541003）

桂北富祿地區(qū)富祿組巖石地球化學特征分析

■唐專紅 蔣艷玲 榮紅 彭展 周玉亮

（廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質調查研究院廣西桂林541003）

桂北富祿地區(qū)地處南華系，在古代雪球、層序地層學、盆地生成背景、古生物氣候和古地理方面具有很好的研究價值。本文將對該地區(qū)富祿組巖石的地球化學特征進行分析，希望能對后期的研究工作提供一定參考。

富祿組巖石地球化學

0　引言

桂北富祿地區(qū)①屬于上揚子地層分區(qū)中的湘中地層小區(qū)，前泥盆紀地層發(fā)育，自老到新有上元古界青白口系、南華系、震旦系、古生界的寒武系、泥盆系、石炭系、中生界白堊系，沉積厚度愈11000m，其中南華系由成冰期夾間冰期地層組成、主體為濱岸—淺海碎屑巖沉積，該系出露最廣，幾乎遍布全區(qū)，面積約1474km2，占測區(qū)總面積的79%，沉積總厚3000～4000m。以早、晚兩期冰水—海相沉積為特色。南華系劃分為三個組級巖石地層單位，自老而新分別為長安組、富祿組和黎家坡組。

1　富祿組（Nhf）概況分析

富祿組毗鄰長安組分布，面積290 km2，占研究區(qū)總面積的15.5%，厚度448～1538m。分別與下伏長安組、上覆黎家坡組呈平行不整合、整合接觸。底部淺紫色、灰綠色薄層狀泥巖、粉砂質泥巖夾含鐵泥巖泥質硅質巖及長石砂巖，發(fā)育水平紋層，局部具龜裂現(xiàn)象；中下部為灰、灰綠色中—厚層狀細—粗粒長石巖屑砂巖、為主，夾含礫不等粒砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，夾少量含錳砂巖；上部灰色中—薄層狀泥質粉砂巖、粉砂質泥巖夾含錳白云質砂巖、泥質灰?guī)r及灰?guī)r透鏡體。砂巖具平行層理、大型單向斜層理，粉砂質泥巖、粉砂巖具水平層理。

1.1剖面特征

根據(jù)最新1∶5萬區(qū)調①成果，本次研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)富祿組可分為五個巖性段，其中二、四段為亞冰期沉積，為冰海相沉積的冰成巖系；一、三、五段為亞間冰期沉積，主體屬暖、潤氣候環(huán)境下的細碎屑巖建造。以廣西三江縣富祿鄉(xiāng)匡里村—榮陽村富祿組實測地層剖面（PM103）為例，該剖面地理坐標：2853525.6、301275.8；2851873.2、310060.6；剖面上，富祿組屬相對遠源濱岸—陸棚相沉積，與下伏長安組冰成輕變質不等粒砂質泥巖呈斷層接觸關系，第一段含鐵—鐵質薄—紋層狀細碎屑未見出露，第五段以中薄層狀輕變質含細砂泥巖為主，與上覆黎家坡組冰成厚層塊輕變質含礫細砂質泥巖呈整合接觸關系。第四段為灰、灰綠色厚層-塊狀輕變質雜礫巖與輕變質長石巖屑砂巖、輕變質巖屑長石砂巖互層，多數(shù)雜礫巖上部被濁流作用改造明顯。之下由第二、三段組成，主要為灰、淺灰色中厚—塊狀輕變質長石巖屑砂巖、輕變質巖屑長石砂巖，重力流（濁流）改造特點明顯，具粒序層理、平行層理，條帶構造發(fā)育，其中三段碎屑物結構、成分成熟度稍好，二段部分巖石呈現(xiàn)弱層狀面貌，層面不清晰。

1.2沉積特征分析

富祿組存在大量反映重力流活動的角礫巖、濁積巖、具塑性變形的砂巖和層狀集中的砂—礫石群，反映冰川活動的墜石構造、冰融成因塊狀雜礫巖和條帶狀構造的雜砂巖或長石—巖屑砂巖等。如正常海相沉積—薄—紋層狀含鐵細碎屑巖及似層狀—透鏡狀含錳碳酸鹽巖。

薄—紋層狀含鐵細碎屑主要產于富祿組一段，代表性巖有黃鐵礦板巖、含黃鐵礦綠泥石泥巖、含鐵質粉砂質泥巖、含黃鐵礦硅質泥巖—含黃鐵礦硅質巖、含黃鐵礦綠泥硅質絹云板巖、含黃鐵礦粉砂綠泥石泥巖，夾黃鐵礦紋層。巖石中不同粒度的碎屑各自相對聚集，構成紋層和條帶相間分布，紋層和條帶主要由長英質微粒層或硅質紋層、綠泥石紋層、絹云紋層和黃鐵礦紋層組成。研究區(qū)最新1∶5萬區(qū)調將之作為填圖標志的特殊巖性層，它們主要形成于封閉或半封閉的潮坪—瀉湖環(huán)境，局部發(fā)育豐富的炎熱、干燥暴露標志—泥裂或干裂。

似層狀-透鏡狀碳酸鹽巖主要產于富祿組三、五段，常夾于灰、深灰色薄-紋層狀泥巖、粉砂質泥巖中，主要巖性有含錳白云巖、微晶灰?guī)r、砂質微晶灰?guī)r。在巖相古地理研究中，碳酸鹽巖與前述的含鐵細碎屑巖被作為曾經經歷暖熱氣候的標志，均形成于南華紀間冰期。

1.3地層單元對比

第一，富祿組一段主要巖性為灰、青灰、紫灰色薄-紋層狀輕變質含粉砂—細砂質泥巖、含鐵質粉砂質泥巖、綠泥石板巖、硅質絹云板巖夾含黃鐵礦板巖，與青灰色厚—塊狀輕變質不等粒砂巖不等厚互層；底部在研究區(qū)中西部以青綠色薄—中層狀輕變質細粒長石巖屑砂巖、東北部以淺紫紅色、褐灰色塊狀硅化火山巖質礫質砂巖—變質含礫粗?；鹕綆r質砂巖與下伏長安組二段雜礫巖呈平行不整合接觸。該段厚2.27～151.8m，主體屬潮坪—瀉湖相，廣泛分布于華南地區(qū)，是前寒武紀地層劃分的區(qū)域性標志性層段，其賦存的條帶狀鐵礦被歸類于沉積變質類條帶狀鐵礦建造（BIF）。

研究區(qū)內產有著名的“三江式鐵礦”。研究表明，該鐵質巖段是冰期結束、氣候變暖氧化作用增強的間冰期沉積的結果。研究區(qū)東北部楓木、林溪等地底部砂礫巖中富含流紋質、安山質、玄武質火山巖及花崗斑巖巖屑，巖屑中所見的斜長巖、鉀長石礦物較新鮮，暗示其形成時可能存在著海底火山活動，同時伴隨有含硅、鐵氣液的參與。該期是鐵礦形成的重要時期。

第二，富祿組二段屬富祿組下部層位，厚愈百米，西部匡里一帶＞700m。除研究區(qū)東北部楓木局限臺地沉積區(qū)以青灰色中厚層-塊狀輕變質（局部含礫、含鈣質）泥質不等粒砂巖外，其它地區(qū)均主要沉積一套灰、青灰、灰綠色中厚層、局部塊狀灰綠色輕變質不等粒長石巖屑雜砂巖、輕變質不等粒巖屑長石砂巖、輕變質不等粒巖屑雜砂巖，富祿一帶二段中下、上部夾兩套厚近10m的夾冰，融泥石流堆積的輕變質礫質—含礫不等粒長石巖屑砂巖，北部鄰區(qū)湖南綏寧龍家一帶，在該段中部發(fā)育一套近冰源濱淺海相的近百米的冰磧巖—含不等粒巖屑的粉砂質板巖。表明該段雖有過冰川活動，但規(guī)模相當有限。區(qū)域上，該段上部至四段的下部相當于黔東松桃縣兩界河間冰期大塘坡組之下的兩界河組，后降級為兩界河段。

第三，富祿組三段屬間冰期沉積。在研究區(qū)東北部，該段沉積物主要由薄層狀輕變質泥質粉砂巖、泥巖、輕變質細—中粒巖屑石英雜砂巖和輕變質中—細粒長石石英砂巖組成，夾少量條帶狀、似層狀含黃鐵礦硅質泥巖及多套透鏡狀或似層狀（中厚層）不等粒砂質含泥微晶灰?guī)r、含錳白云巖、砂質白云巖，厚406.16m；該相沉積往北可延至湖南通道地區(qū)。臺地外其它地區(qū)均為灰、深灰色中—薄層狀輕變質泥質粉砂巖、輕變質粉砂質泥巖，與灰、灰綠色中厚層狀輕變質中—細粒長石巖屑砂巖、輕變質巖屑長石砂巖不等厚互層，局部含黃鐵礦、錳質層，厚12.39～256.51m。研究發(fā)現(xiàn)，該段中出現(xiàn)的黃鐵礦、錳質層與一段的鐵質巖層成因相似，均為熱事件的產物，碳酸鹽巖沉積于暖熱氣候環(huán)境。

第四，富祿組四段主要巖性為灰、灰綠色厚層—塊狀中—粗粒長石巖屑砂巖、雜礫巖、細—中粒長石巖屑雜砂巖、灰黃色輕變質長石巖屑雜砂巖、輕變質中—粗粒巖屑長石砂巖、輕變質中—細粒巖屑長石砂巖互層夾輕變質、含鈣細粒長石巖屑雜砂巖、礫質不等粒鈣質長石巖屑砂巖、輕變質千枚狀含粉砂細粒巖屑雜砂巖，局部夾礫巖，厚45～526.4m。

除研究區(qū)東北部楓木局限臺地外，臺地周圍地區(qū)該段上部、下部均發(fā)現(xiàn)有夾冰融泥石流堆積的雜礫巖，雜礫巖層一般厚愈10m，巖性有含礫不等粒巖屑雜砂巖、礫質不等粒鈣質長石巖屑砂巖、含礫輕變質不等粒巖屑長石砂巖、礫質不等粒巖屑長石砂巖、囊狀礫巖。據(jù)報道，研究區(qū)往北在近冰源濱岸—陸棚沉積相區(qū)，冰磧巖大片出露。表明該段氣候至少出現(xiàn)過兩次較強大的冷峰。本次研究發(fā)現(xiàn)，自研究區(qū)匡里、富祿往南，成層的雜礫巖難以見到，局部見零星出現(xiàn)的小規(guī)模冰筏建造的礫石或雜礫巖，反映了來自北部山地冰川的影響愈益減弱。

第五，富祿組五段，灰至深灰色中薄層狀輕變質含細砂泥巖、輕變質粉砂質泥巖、輕變質泥質粉砂巖，夾輕變質不等粒長石巖屑砂巖、細粒巖屑長石雜砂巖，夾透鏡狀、似層狀錳質層、灰?guī)r，局部夾少量薄層狀硅質巖，厚16.59～73.46m，東部良口一帶達近200m，屬陸棚內盆地沉積，稱之為大塘坡組，后被降級為大塘坡段。它代表了南沱冰期之下的一個間冰期沉積，其所含錳質層、相對穩(wěn)定的碳酸鹽巖被公認為熱事件的產物和溫暖相標志，并且在黑色頁巖和錳礦層中含有較豐富的單體、群體菌藻和疑源類以及在錳礦層中發(fā)現(xiàn)有隕石球粒和硅質放射蟲。該段在華南地區(qū)分布廣泛、且穩(wěn)定，是華南地區(qū)前震旦系劃分的一個重要區(qū)域性標志層，同時也是中國南方錳礦的賦存層位之一。

2　富祿組巖石地球化學特征分析

近年來，一些學者應用比較沉積學和比較大地構造學的觀點，對沉積物的稀土元素分布模式、砂巖的常量元素、微量元素的分配類型等方面進行研究，為其物源區(qū)及其大地構造背景的分析提供了重要的信息。筆者所在工作組對富祿組共測定分析了5個代表性砂巖樣品，其全巖化學分析結果如下所示：

2.1主量元素特征

在主量元素中，SiO2質量分數(shù)主要與富硅礦物（如石英，長石類）的含量有關，Al2O3與長石、云母、粘土礦物等富鋁礦物的含量有關，而Fe2O3則與黑云母、磁鐵礦、赤鐵礦等富鐵礦物的含量有關。巖石中CaO與MgO主要與碳酸鹽巖成分相關。

從主量元素特征表1可以看出，研究區(qū)富祿組碎屑巖成分主要為富硅和富鋁的石英長石類礦物，并含有較多的云母、粘土及富鐵礦物，碳酸鹽巖成分的含量很低。其中富祿組除底部1182號樣品主量元素差別較大（SiO292.28%、Al2O31.52%、Fe2O313.85%，可能與硅化蝕變有關）外，其余樣品SiO264.26～67.92%，平均值66.68%；Al2O313.09～15.73%，平均值14.51%；Fe2O32.69～4.4%，平均值2.49%，樣品巖石中MgO、CaO含量均很低，其中MgO除編號1182-1樣品（富祿底部）為0.13%，其余含量在1.44～3.14%，平均2.53%；CaO含量除編號1185-1樣品為0.54%外，其余基本上＜0.1%。

2.2微量元素特征

大量研究表明，La、Ce、Th、Zr、Nd、Y、Hf、Nb、Sc、Co和Ti等弱活動或不活動的稀土、微量元素，對于碎屑巖物源區(qū)的判別具有重要意義。研究區(qū)微量元素含量特征見表2。

在La-Th-Sc圖解3-a中，富祿組砂巖樣品基本上落在大陸島弧邊緣上；在Th-Sc-Zr/10圖解3-b中，多數(shù)樣點基本上投入長石砂巖物源區(qū)、部分顯示上殼頁巖區(qū)及島弧雜砂巖區(qū)來源的特點；在La/Th-Hf圖解3-c中所有樣品則顯示來自“增加古老沉積物成分”物源區(qū)（克拉通內部），表明研究區(qū)富祿組碎屑巖成分以來自長石砂巖物源區(qū)為主，并兼具多樣性物源的特點。

2.3稀土元素特征

稀土元素含量特征見表3，在表3中，La含量介于16.9～72.9× 10-6、平均值為53.16×10-6，Ce含量在19.6～142×10-6之間、平均值為93.98×10-6、∑REE含量一般介于245.2～394.38×10-6、平均值為266.11×10-6，La/Yb比值基本上在11.3～30.73、平均值為16.85，LaN/YbN比值8.78～20.76、平均值為11.38，L/H比值介于7.05～10.40、平均值為8.24，Eu/Eu*平均值為1.04。除后者外，主要表現(xiàn)為被動大陸邊緣背景下的稀土元素化學性質，以克拉通內構造高地的物源為主。

富祿組砂巖的Eu/Eu*基本上在0.75～0.96之間，顯示弱異常或異常不明顯，表明源巖的Eu虧損較弱或不明顯。在配分模式圖4-a、圖4-b中，所有砂巖樣品均顯示較明顯的Ce負異常；其中球粒隕石化標準化圖4-a左側向右緩傾的微小鋸齒狀曲線，右側除富祿組一個樣品外、多數(shù)呈中傾的平坦曲線，總體呈右傾的配分模式、輕稀土弱富集、重稀土弱虧損的特征，說明其物源雖來源于上地殼，但有明顯的深部物質混入。在全球平均大陸上地殼成分（UCC）標準化圖解4-b中，亦呈輕稀土相對富集、重稀土相對虧損的右傾模式；富祿組砂巖樣品平均值稀土多數(shù)總量高于全球地殼水平（146× 10-6），表明這些不同時代的物源曾經歷過多次的殼內循環(huán)或曾發(fā)生過極端分異。

3　結束語

本文對桂北富祿地區(qū)富祿組地質特征進行了分析，研究表明富祿組可能形成于被動大陸邊緣環(huán)境，富祿夾冰期屬濱岸-陸棚相復理石沉積建造，與冰川作用較為密切；沉積環(huán)境總體上屬于溫暖濕潤環(huán)境，且氣候不斷變化；該地區(qū)是濁流沉積、冰融泥石流沉積、冰水緩和沉積與正常海相沉積的復合體。對富祿組巖石的主量元素、微量元素、稀土元素等地球化學特征進行了分析，為后期的礦物勘探和開發(fā)提供了理論依據(jù)。

致謝：本項目得到了張能、李玉坤、吳年冬、文件生等人的協(xié)助與支持，在此一并表示感謝。

地調項目：中國地質調查局廣西1∶50000水口、林溪、龍額鄉(xiāng)、良口幅區(qū)域地質調查（基［2010］礦評01-14-03）

注釋

①廣西1∶50000水口、林溪、龍額鄉(xiāng)、良口幅區(qū)域地質調查報告.

［1］松年，馬國干，高振家，等.中國晚前寒武紀冰成巖系初探：前寒武紀地質 ［C］//中國晚前寒武紀冰成巖論文集第1號.北京：地質出版社，1985：1～86.

［2］馬國干，王硯耕.鄂湘黔毗鄰地區(qū)早震旦世冰川地質問題的討論 ［M］.北京：地質出版社，1983：43～52.

［3］葛文春，李獻華，李正祥，等.桂北"龍勝蛇綠巖"質疑 ［J］.巖石學報，2000，16 （1）：111～118

［4］周琦.黔東新元古代南華紀早期冷泉碳酸鹽巖地質地球化學特征及其對錳礦的控礦意義 ［D］.武漢：中國地質大學（武漢），2008

［5］莫江平，黃 杰，馮國玉.湘黔桂相鄰地區(qū)大型金礦成礦理論和找礦實踐 ［J］.礦床地質 ［J］，2010，29：983～984

［6］戴傳固，楊大歡，黔東南地區(qū)構造特征 ［J］.貴州地質，2001，18（1）：2～6

［7］林樹基，肖加飛，盧定彪等，湘黔桂交界區(qū)富祿組與富祿間冰期的再劃分 ［J］，地質通報，Vol.29，No.2-3，2010

P59［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-171-4

唐專紅（1975～），男，在職研究生，高級工程師，研究方向為區(qū)域地質調查與礦產研究。