朱志軍，郭福生，邱安慶

1.東華理工大學(xué)省部共建核資源與環(huán)境國家重點實驗室培育基地，南昌330013；2.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，南昌330013

江西信江盆地羅塘凹陷膏鹽微量元素地球化學(xué)特征

朱志軍1,2，郭福生1,2，邱安慶2

1.東華理工大學(xué)省部共建核資源與環(huán)境國家重點實驗室培育基地，南昌330013；2.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，南昌330013

江西信江盆地羅塘凹陷發(fā)育一套晚白堊世周田組暗色泥巖與膏鹽巖互層沉積，為了解膏鹽巖成因，綜合利用鉆井資料和地球化學(xué)分析手段進行研究。結(jié)果表明，研究區(qū)膏鹽巖主要發(fā)育在周田組二、三、四段，巖性為含鈣石膏泥巖和泥質(zhì)石膏巖，其次為（硬）石膏巖。稀土和微量元素地球化學(xué)特征揭示了膏鹽巖與圍巖的物源均來自陸源，而非深部鹵水。膏鹽巖具有早期高水位淺水區(qū)和晚期低水位深水區(qū)兩種沉積模式。早期高水位淺水區(qū)沉積模式主要分布在盆地邊緣，沉積了紫紅色含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖夾膏鹽巖；晚期低水位深水區(qū)沉積模式主要分布在盆地中心，發(fā)育了膏鹽巖與暗色泥巖互層沉積，并組成多個鹽韻律。平面上由盆地邊緣到中心依次沉積了碳酸鹽巖、膏鹽巖類的典型蒸發(fā)巖序列。

信江盆地；羅塘凹陷；膏鹽巖；微量元素

膏鹽巖（層）廣泛分布于國內(nèi)外含油氣盆地中，在不同時代的海陸相地層中都有發(fā)現(xiàn)，膏鹽巖與盆地演化、油氣成藏關(guān)系密切，同時還能聚集多種金屬與非金屬工業(yè)礦床，如鉀鹽、（硬）石膏、重晶石、自然硫、鉛、鋅、銀、硫酸鍶等（Kyle，1991），因此受到諸多學(xué)者的關(guān)注，近年來的研究主要集中膏鹽的特征及成因（李凌等，2012；林良彪等，2012）、膏鹽與油氣的關(guān)系（金之鈞等，2010）等方面。有關(guān)膏鹽成因的觀點較多，如淺水蒸發(fā)沉積成因（Alonsoetal.，1991；Babel，2007）、陸表海薩布哈成鹽作用（薛平，1986）、深部鹵水成因（袁靜等，2000；吳富強和鮮學(xué)福，2004）等。

江西信江盆地羅塘大型石膏礦產(chǎn)于晚白堊世的陸相蒸發(fā)盆地內(nèi)，已探明資源儲量在3×107t以上。礦石礦物主要為石膏、硬石膏，脈石礦物為粘土礦物、方解石等。礦體呈層狀下覆于第四系之下，主要為地下坑采。關(guān)于該礦床的成礦物質(zhì)來源具有不同的觀點，黃冬如（2011）推斷該礦床的鹽類物質(zhì)是北東向高山區(qū)的風(fēng)化產(chǎn)物搬運入湖后經(jīng)干燥氣候條件下湖水蒸發(fā)濃縮而成。劉行軍（2015）認為成鹽物質(zhì)來源于沿盆地基底斷裂帶上涌的深部鹵水。針對羅塘石膏礦具有淺水蒸發(fā)沉積成礦和深部鹵水成礦兩種截然不同的成因認識，本文對羅塘石膏礦及其圍巖的地球化學(xué)特征進行分析，進一步探討羅塘石膏礦成礦物質(zhì)來源及其成礦模式，為該區(qū)下一步找礦勘探提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 江西信江盆地羅塘凹陷地質(zhì)簡圖（引自郭福生等，2013）Fig.1 Geologic sketchmap of the Luotang depression in Xinjiang Basin,Jiangxi

1 地質(zhì)概況

江西信江盆地位于揚子地塊與華夏地塊結(jié)合帶，西與崇仁盆地斷續(xù)相通，東與浙江金衢盆地相接，北與懷玉山隆起毗鄰，南與武夷山隆起接壤，呈近東西向展布的陸相斷陷盆地，總面積約3600 km2（圖1）（郭福生等，2013）。盆地內(nèi)主要充填了白堊紀地層，分別為下白堊統(tǒng)火把山群石溪組（K1s）、冷水塢組（K1l）；上白堊統(tǒng)贛州群茅店組（K2m）、周田組（K2z），圭峰群河口組（K2h）、塘邊組（K2m）和蓮荷組（K2lh）（圖2）。本次研究的石膏礦主要發(fā)育在信江盆地羅塘凹陷的周田組地層內(nèi)，周田組（K2z）主要為紫紅色鈣質(zhì)細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，深灰色泥巖與膏鹽巖不等厚互層，厚度大于650m。據(jù)鉆孔資料，研究區(qū)周田組下部為紫紅色厚層粉砂質(zhì)礫巖，向上過渡為紫紅色鈣質(zhì)細砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖。中部為紫紅色厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、暗色泥巖、深灰色泥質(zhì)膏鹽層夾石膏礦層，共見22層石膏礦體，單層厚約1.4～4.0m，礦層總厚度累計約13.26m。礦體的頂、底板直接圍巖均為薄層狀深灰色含石膏泥巖；間接圍巖為厚層狀紫紅色含鈣粉砂質(zhì)泥巖，二者為漸變過渡關(guān)系。石膏礦體向南東、北西兩端變薄，品位變低的趨勢（黃東如等，2011）。暗色泥巖中見有散點狀球粒黃鐵礦，含有豐富的化石，主要有葉肢介、介形蟲、腹足類、植物等。上部為紫紅色厚層狀泥質(zhì)粉砂巖，細砂巖夾含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖。

圖2 信江盆地白堊世充填序列Fig.2 Cretaceoussedimentary sequence in XinjiangBasin

圖3 羅塘凹陷周田組膏鹽巖沉積特征Fig.3 The sedimentary characteristicsofgypsum rock of the Zhoutian Formation in the Luotang depression

2 膏鹽巖發(fā)育特征

2.1 膏鹽巖沉積特征

礦區(qū)石膏礦體主要由中薄層石膏夾暗色泥巖薄層（圖3A），薄層石膏礦層下可見紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖；紋層狀泥質(zhì)石膏中見有穿層和順層發(fā)育的白色纖維狀石膏脈（圖3B），紋層狀泥質(zhì)石膏厚幾mm到數(shù)cm，顏色多為淺灰色、灰白色，由石膏和泥質(zhì)巖組成韻律紋層，橫向延伸較遠；深灰色薄層硬石膏夾淺灰色含鈣薄層泥巖（圖3C），可見波浪狀的薄層韻律結(jié)構(gòu)。垂向上膏鹽巖層與淺灰色、暗色泥巖呈不等厚互層狀，暗色泥巖層面上見有大量植物化石（圖3D）。

2.2 膏鹽巖空間分布

羅塘凹陷膏鹽主要發(fā)育在周田組二、三、四段，由幾十個小的鹽韻律層組成。該區(qū)膏鹽在垂向上具有蒸發(fā)巖沉積序列特征（圖4），剖面具體位置見圖1中的AB線。每一個鹽韻律都由泥巖或泥質(zhì)灰?guī)r開始，向上過渡為泥質(zhì)石膏巖和石膏巖，缺失進一步的蒸發(fā)鹽序列。膏鹽巖的平面分布由凹陷中心向盆地邊緣依次為石膏、泥質(zhì)石膏、鈣質(zhì)泥巖、碳酸鹽巖結(jié)核層、碎屑巖。

圖4 羅塘凹陷膏鹽巖南西－北東向?qū)Ρ绕拭鍲ig.4 Comparison of the southwestern and northeastern profilesofgypsum rock in the Luotang depression

表1 羅塘凹陷石膏及其圍巖稀土元素地球化學(xué)分析（×10-6）Table1 The REE contentsof the gypsum and its surrounding rock in the Luotangdepression

3 樣品的采集與分析

本次研究在江西省貴溪市羅塘石膏礦采集了11件膏鹽類樣品，7件頂?shù)装鍑鷰r樣品。每件樣品挑選中間最新鮮的部分約50 g粉碎至200目。采用電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS）的方法在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成了稀土元素（表1）和微量元素（表2）測定。測試步驟為：稱取40mg樣品于Teflon溶樣罐中，加入0.6 mL HNO3+2 mL HF封蓋，靜置2 h后，于150℃電熱板上溶樣24 h；加0.25 mL HCLO4于150℃電熱板上敞開蒸酸至近干；加1mLHNO3+ 1mLH2O密閉于120℃電熱板回溶12 h；用高純H2O定容至40 g；然后在ICP-MS上進行測試，各標準樣品（GSR-1、GSR-3、BHVO-2、BCR-2）及空白樣品所測稀土元素的線性較好，分析誤差基本都小于5%，很少大于10%，相同樣品測試結(jié)果一致，測試結(jié)果準確可信。各測試樣品最終結(jié)果取3次測定的平均值。

表2 羅塘凹陷石膏及其圍巖微量元素地球化學(xué)分析（×10-6）Table2 Traceelementsof thegypsum and itssurrounding rocks in the Luotangdepression

表3 羅塘凹陷石膏及其圍巖稀土元素地球化學(xué)特征值Table3 The REEgeochemical characteristicsof thegypsum and itssurrounding rocks in the Luotangdepression

4 元素地球化學(xué)特征

4.1 稀土元素分析

稀土元素因具有相似的地球化學(xué)性質(zhì)、穩(wěn)定性好、水體中停留時間短且不易發(fā)生分異，所以能夠很好地保留源區(qū)的地球化學(xué)信息（楊守業(yè)和林從先，1999）。從稀土元素地球化學(xué)特征值（表3），以及REE配分模式（圖5）可以看出，石膏的稀土總量為1.44×10-6～37.94×10-6，平均為21.82×10-6。頂?shù)装鍑鷰r的稀土總量為140.92× 10-6～233.72×10-6，平均為186.49×10-6，石膏的稀土總量明顯低于頂?shù)装鍑鷰r。LREE/HREE比值反映輕、重稀土元素分異狀況，石膏的LREE/HREE比值為8.21～11.02，平均為9.52；頂?shù)装鍑鷰r的為8.87～9.59，平均為9.17。雖然它們的稀土總量差別很大，但是它們的輕重稀土分異近似相同，都表現(xiàn)出輕重稀土分異不明顯，平緩的右傾型配分模式。（ω（La）/ω（Sm））N，（ω（Gd）/ω（Yb））N分別反映輕稀土元素之間、重稀土元素之間的分餾程度。石膏的ω(La)/ω(Sm)N和ω(Gd)/ω(Yb)N平均分別為2.83和2.45。頂?shù)装鍑鷰r的分別為3.48和1.69，進一步顯示出石膏和圍巖的輕稀土元素之間、重稀土元素之間的分餾都不明顯，配分模式曲線較平緩。

石膏的銪異常為0.1～0.62，平均為0.42；頂?shù)装鍑鷰r的為0.56～0.61，平均為0.58。石膏樣品中除一件純白石膏（δEu=0.1）偏低外，剩余5件樣品的δEu（平均為0.49）與圍巖的相近，都表現(xiàn)為明顯的銪負異常。石膏的鈰異常為0.86～0.91，平均為0.90；頂?shù)装鍑鷰r的為0.86～0.90，平均為0.88，石膏與圍巖的δCe極為相近，都表現(xiàn)為鈰異常不明顯。有意思的是所有測試樣品都表現(xiàn)出明顯的Tm負異常，根據(jù)戴鳳巖和張翊鈞（1987）對我國華北早前寒武紀基底巖石的稀土元素研究，來源于幔源的巖石Tb、Tm無異常，模式圖表現(xiàn)為圓滑的曲線，而來源于上地殼或地表的火山巖、沉積巖等巖石中的Tb、Tm可以表現(xiàn)出明顯異常特征，據(jù)此說明了研究區(qū)物源來源于上地殼巖石。

楊守業(yè)和林從先（1999）認為稀土元素的組成最主要的控制因素是物源，而在稀土元素示蹤物源研究中，更應(yīng)該注重稀土元素配分模式曲線的幾何形態(tài)，相同的物源，一定具有相似的稀土配分模式曲線形態(tài)（趙振華，1997）。從石膏及其圍巖的稀土元素配分模式圖可以看出，它們具有相同的配分模式曲線形態(tài)，總體顯示出具有明顯的銪和銩負異常，鈰異常不明顯，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損的平緩的右傾型，反映出膏鹽巖與圍巖的物源相同。

圖5 羅塘凹陷石膏及其圍巖稀土元素配分模式Fig.5 Chondrite-normalized REE diagram of the gypsum and its surrounding rocks in the Luotang depression

圖6 羅塘凹陷石膏及其圍巖La/Yb-ω（∑REE）圖解Fig.6 The La/Yb-ω（∑REE）diagram of thegypsum and its surrounding rocks in the Luotang depression

根據(jù)La/Yb-∑REE對源巖判別圖解（底圖據(jù)Bhatiaand Taylor，1981）進行投點（圖6），多數(shù)樣品投到沉積巖與堿性玄武巖或花崗巖混合區(qū)，僅2件純白石膏脈樣品投到范圍以外，該2件樣品為穿層發(fā)育的纖維狀石膏脈，野外能夠清晰觀察到該脈體切穿膏鹽層及圍巖，呈樹枝狀分布，為后期成巖作用的產(chǎn)物，由于受到成巖作用的影響，改變了其保留的源巖地球化學(xué)信息。但是多數(shù)樣品基本上可以反映出研究區(qū)的物源為沉積巖和堿性玄武巖或花崗巖混合區(qū)，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化及巖石分布特征，認為物源主要為來自研究區(qū)南東側(cè)的武夷山隆起。

4.2 微量元素分析

沉積巖中某些微量元素化學(xué)性質(zhì)受沉積環(huán)境影響。因此可以利用沉積巖中微量元素含量及特征元素比值反演古沉積環(huán)境。本次測試了18件樣品，共測出Zn、Co、Ni、Ba、V、Cu、Sr、Pb、Th、Zr、Cr、Ga、Sc、La、U 15種微量元素質(zhì)量分數(shù)（表2）。

鐵族元素和親銅元素的含量受物源和沉積環(huán)境控制明顯，因此可以用來判斷物源性質(zhì)。本次研究測試的鐵族元素和親銅元素含量特征如下表4。鐵族元素Cr、Co、Ni和V，在膏鹽類樣品中的平均含量分別為5.51×10-6、1.84×10-6、10.29× 10-6和19.94×10-6；在膏鹽巖夾層泥巖中的平均含量分別為20.7×10-6、5.18×10-6、14.04×10-6和43.4×10-6；在頂?shù)装鍑鷰r中的平均含量分別為44.01×10-6、10.29×10-6、22.11×10-6和75.06×10-6。親銅元素Cu、Pb和Zn，在膏鹽類樣品中的平均含量分別為8.12×10-6、4.62×10-6和15.66×10-6；在膏鹽巖夾層泥巖中的平均含量分別為14.05×10-6、14.03×10-6和41.46×10-6；在頂?shù)装鍑鷰r中的平均含量分別為19.23×10-6、21.69×10-6和82.5×10-6。鐵族元素和親銅元素的平均含量，在石膏中最低，頂?shù)装鍑鷰r中最高，且圍巖中的平均含量一般是石膏的2倍以上，膏鹽巖夾層泥巖中的平均含量介于二者之間。如果膏鹽類物質(zhì)來源于盆地基地斷裂帶上升的鹵水，那么膏鹽中鐵簇元素和親銅元素含量都應(yīng)該大于圍巖的1倍以上（金強，2003），而本次測試的數(shù)據(jù)沒有顯示深部鹵水來源的任何證據(jù)。

表4 羅塘凹陷石膏及圍巖鐵族元素和親銅元素分布特征（‰）Table4 The distribution characteristicsof iron group and chalcophile elementsof the gypsum and its surrounding rocks in the Luotang depression（‰）

ω（V）/ω(V+Ni)比值的變化受氧化還原電位控制，可以用于沉積環(huán)境判斷，缺氧環(huán)境中ω（V）/ω(V+Ni)≥0.7～0.8，貧氧環(huán)境中為0.46～0.6（Hatch and Leventhal，1992）。本次研究分析的11件石膏樣品中ω（V）/ω(V+Ni)比值為0.27～0.59，平均為0.55；5件膏鹽巖夾層泥巖樣品的為0.73～0.78，平均為0.75；7件圍巖樣品的為0.74～0.80，平均為0.77。測試結(jié)果顯示，膏鹽巖沉積處于貧氧環(huán)境，膏鹽巖夾層及圍巖的沉積處于缺氧環(huán)境。

陸源碎屑巖中微量元素（La、Th、Ti、Zr和Sc）含量變化，受物源區(qū)和源區(qū)大地構(gòu)造背景控制，因此可以利用微量元素地球化學(xué)特征來揭示物源區(qū)特征（Bhatia and Crook,1985）。Bhatia并提出了微量元素含量與源區(qū)類型和構(gòu)造背景關(guān)系的ω(Zr)-ω (Th)、ω(La)-ω(Sc)-ω(Th)和ω(Th)-ω(Sc)-ω(Zr)/10三相判別圖解。根據(jù)圖解進行投點，從下圖可以看出：在圖7A中，樣品投點比較分散，有4件樣品投在圖解范圍以外，剩余樣品基本投在了活動大陸邊緣和大陸島弧范圍內(nèi)。在圖7B中，樣品投點相對較集中，全部投到大陸島弧區(qū)域內(nèi)。在圖7C中，樣品投點比較集中，除少數(shù)樣品落在了大陸島弧區(qū)域內(nèi)外，多數(shù)樣品投在了活動大陸邊緣區(qū)域內(nèi)。微量元素判別圖解一致反映出石膏和圍巖具有相同的源區(qū)構(gòu)造背景，即活動大陸邊緣和大陸島弧構(gòu)造背景，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景分析，研究區(qū)南東側(cè)在海西－印支運動之后，由濱淺海演化成褶皺山脈，為信江盆地提供物源。稀土元素地球化學(xué)特征也印證了物源來自南東側(cè)這一結(jié)論。

5 膏鹽成因探討

膏鹽巖形成受控于鹽類物質(zhì)來源和沉積環(huán)境兩個因素，其中鹽類物質(zhì)來源主要有：（1）海水提供；（2）陸源即盆地周緣的物源區(qū)提供；（3）火山或巖漿活動；（4）天然熱水溶液循環(huán)；（5）通過深大斷裂上涌的深部鹵水（徐磊等，2008）。鹽類沉積環(huán)境有深水和淺水兩種。對于羅塘凹陷膏鹽成因，前人認為是沿盆地基底斷裂帶上涌的地層深部鹵水提供鹽源的深水成鹽（劉行軍等，2015）。

5.1 鹽源分析

羅塘凹陷處于斷裂構(gòu)造交匯部位，NE、NE向構(gòu)造和EW、NW向斷裂構(gòu)造縱橫交錯，為深部鹵水上涌提供通道是可能的。但是含鹽層系的發(fā)育規(guī)律、地球化學(xué)特征等均反映了羅塘凹陷主要鹽源是陸源提供，典型證據(jù)有四：

（1）膏鹽平面展布和垂向序列均反映出蒸發(fā)成因的特點。平面上從湖盆中心到邊緣，膏鹽巖沉積厚度變薄，逐漸尖滅，并過渡為碳酸鹽巖及碎屑巖沉積，具有環(huán)狀沉積特征。垂向上每個鹽韻律由下而上依次為碳酸鹽巖、鈣質(zhì)泥巖、膏鹽巖的蒸發(fā)巖序列。

（2）據(jù)鉆孔資料和地下坑采資料揭露，膏鹽層與圍巖產(chǎn)狀一致，二者呈相互平行層狀展布，膏鹽沉積遍布凹陷中心。若鹽源是由盆地基底斷裂上涌的深部鹵水提供，則膏鹽巖發(fā)育只會集中在大斷裂附近，與本區(qū)膏鹽層普遍發(fā)育特征相矛盾。前人研究認為（徐磊等，2008）深部鹵水主要為高純氯化物鹵水，多以鹽巖為主。而本區(qū)主要為石膏巖、泥質(zhì)石膏巖沉積，鹽巖不發(fā)育，這一點也與深部鹵水提供鹽源的事實不符。

（3）研究區(qū)圍巖的鐵族元素和親銅元素含量較石膏的偏高，平均含量一般大于2倍以上。根據(jù)金強（2003）對柴達木盆地西部古近系蒸發(fā)巖微量元素地球化學(xué)特征研究認為，深部鹵水提供的鹽源，膏鹽巖的鐵族元素和親銅元素含量高于圍巖的含量1倍以上。雖然不同地區(qū)，不同時代有所差異，但是截然相反的結(jié)果足以證明，研究區(qū)鹽源來源于深部鹵水的可能性不大。

（4）稀土、微量元素特征反映出膏鹽巖與圍巖具有相同的物源區(qū)，物源區(qū)為沉積巖和巖漿巖的混合區(qū)。進一步證明了該區(qū)膏鹽是由陸源提供鹽源。印支運動的強烈作用下，晚侏羅世－早白堊世早期強烈火山活動，在貴溪凹陷周圍形成大量流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r、英安巖、粗面巖，這些母巖經(jīng)風(fēng)化剝蝕可提供鹽類物質(zhì)。

5.2 成鹽環(huán)境及模式

膏鹽巖沉積與水深無關(guān)，各種成鹽水體深度都可以發(fā)生膏鹽沉積（袁靜等，2000），膏鹽巖的形成主要取決于水體鹽度的高低，而水體鹽度的高低主要受湖水補給和蒸發(fā)作用控制，當蒸發(fā)量大于補償量時，水體濃縮，鹽度升高，超過鹽類物質(zhì)溶解度時就發(fā)生相應(yīng)的鹽類物質(zhì)沉積。

周田組二段膏鹽巖沉積時期，盆地總體處于相對濕潤氣候，湖平面升高，湖水范圍擴大，入湖洪水攜帶大量陸源碎屑物質(zhì)和鹽類物質(zhì)入湖，伴隨著短期半干旱氣候的轉(zhuǎn)換（根據(jù)暗色泥和紫紅色泥巖的沉積特征推斷），湖平面開始降低，表層湖水濃縮，形成的CaCO3和CaSO4等鹽類物質(zhì)晶體，在重力作用下不斷下沉。鹽類物質(zhì)在下沉的過程中又不斷被下層相對較稀釋的湖水溶解，因濱淺湖區(qū)水體較淺，析出的鹽類晶體還沒有被完全溶解就降到湖底并保存下來；而在深水區(qū)，鹽類晶體在還未到達湖底時就被溶解。因此，周田組二段膏鹽巖主要發(fā)育在靠近盆地邊緣部位的西南部濱淺湖區(qū)，巖性主要為紫紅色含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖夾膏鹽巖；而東北部的湖中心主要沉積暗色泥巖，該段膏鹽巖不發(fā)育（圖8A）。

周田組三段膏鹽巖沉積時期，盆地總體處于洪水間歇期，氣候轉(zhuǎn)向干旱，蒸發(fā)量大于湖水補給量，湖平面降低，湖水濃縮超出鹽類物質(zhì)的溶解度時，鹽類物質(zhì)開始結(jié)晶沉淀。最先結(jié)晶出來的CaCO3在湖盆邊緣形成紫紅色鈣質(zhì)泥巖和碳酸鹽巖（鈣質(zhì)結(jié)核層），隨著氣候進一步干旱，湖平面不斷降低，使表層湖水鹽度不斷增加，高鹽度湖水在重力作用下由表層向底層，由岸邊的淺水區(qū)向湖盆中心的深水區(qū)緩慢移動，隨著高鹽度湖水的不斷下沉，湖水就會產(chǎn)生“鹵水分層”結(jié)構(gòu)，從下至上分為鹵水層、鹽躍層和稀釋層（徐磊，2008）。鹵水層在重力作用下，往往被控制在湖盆的最底部，由于源源不斷的高鹽度湖水下沉補給，鹽度增大，超出飽和溶解度，就會不斷析出膏鹽晶體在湖底沉積（圖8B）。該時期總體為干旱氣候條件，但期間也包含一些短暫的干旱與潮濕氣候轉(zhuǎn)換，在膏鹽巖沉積之后，由于氣候又轉(zhuǎn)為潮濕，湖平面上升，高水位期沉積暗色泥巖覆蓋在膏鹽巖之上，使之得以保存。干旱與潮濕氣候的不斷轉(zhuǎn)換使得周田組三段包含了多個膏鹽巖夾暗色泥巖的鹽韻律。

周田組四段膏鹽巖沉積時期，隨著氣候進一步干旱，湖平面不斷降低，湖水分布范圍進一步減小，盆地大部分地區(qū)表現(xiàn)為淺水沉積，巖性主要為紫紅色泥巖夾灰綠色泥巖、泥質(zhì)石膏巖和石膏巖，僅在盆地中心小范圍內(nèi)沉積了膏鹽巖與深灰色泥巖互層（圖8 C）。

圖8 羅塘凹陷周田組膏鹽巖沉積模式示意圖Fig.8 The sketch diagram ofgypsum rock sedimentarymodelof the Zhoutian Formation in the Luotang depression

6 結(jié)論

（1）鉆井資料揭露，周田組膏鹽巖主要為含鈣石膏泥巖和泥質(zhì)石膏巖，其次為（硬）石膏巖。石膏巖在垂向上主要分布在周田組二、三、四段，由數(shù)十個鹽韻律組成，具有泥巖－碳酸鹽巖－石膏巖類的典型蒸發(fā)巖序列。平面上在盆地邊緣分布沉積紫紅色含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖夾膏鹽巖，盆地中心發(fā)育暗色泥巖夾膏鹽巖。

（2）稀土、微量元素地球化學(xué)特征揭示，羅塘凹陷周田組膏鹽巖與圍巖的物源相同，均來自陸源，由盆地周圍火山巖和沉積巖經(jīng)風(fēng)化剝蝕提供鹽類物質(zhì)。自盆緣到中心分別沉積了碳酸鹽巖（鈣質(zhì)結(jié)核層）和膏鹽巖，顯示出湖水不斷蒸發(fā)濃縮而形成的典型蒸發(fā)巖序列。

（3）羅塘凹陷周田組膏鹽巖具有早期高水位淺水區(qū)和晚期低水位深水區(qū)兩種沉積模式，淺水區(qū)主要分布在盆地邊緣，發(fā)育紫紅色含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖夾膏鹽巖深水區(qū)主要分布在盆地中心，發(fā)育暗色泥巖夾膏鹽巖，并組成多個鹽韻律，呈現(xiàn)出干濕氣候不斷轉(zhuǎn)換的特點。早期高水位時氣候相對潮濕，湖平面上升，形成沉積薄層暗色泥巖層；低水位時氣候干旱，湖面下降，形成沉積石膏層。湖平面下降，沉積膏鹽巖層。

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TraceElementGeochem icalCharacteristicsofGypsum and Its Geologic Significance from the Luotang Depression in Xin jiang Basin,Jiangxi

ZHU Zhijun1,2,GUO Fusheng1,2,QIU Anqing2
1.State Key Laboratory Breeding BaseofNuclear Resourcesand Environment，EastChina InstituteofTechnology，Nanchang330013,China；2.CollegeofGeosciences,EastChina Instituteof Technology,Nanchang330013,China

Dark red mudstone interbedded gypsum of late Cretaceous was developed in the Luotang depression in Xinjiang Basin, Jiangxi.Gypsum trace element geochem ical characteristics provide ways to decipher the depositional environment,together with well log data.Thisstudy shows that:(1)Gypsum wasmainly developed in the second,third,and fourth section in Zhoutian Formation,which consists of gypsum-bearing calcium mudstone and muddy gypsum rock and a small amount of(hard)gypsum rocks;(2)Trace normalized patterns show that gypsum and wall rockswere terrigenous rather than deep brine sources;(3)Gypsum was developed in shallow water and deep water in early and late stage,respectively.It was probably located at the edge of basin in early stage, intercalatedwith purple calcareousmudstone tuberculosisgypsolith.It wasmainly distributed in the central basin with gypsum rock and dark mudstonedeposition in the late stage，forming rhythmic salt layers.From the edge to the center of the basin,itwas deposited as typicalevaporite sequence from carbonate rocks togypsolith.

Xinjiang Basin;Luotang depression;gypsum rock;traceelement

ZHU Zhijun,Associate Professor;E-mail:zhuzj013@163.com

P595

A文獻標識碼：1006-7493（2016）04-0598-10

10.16108/j.issn1006-7493.2016022

2016-02-12；

2016-04-26

國家自然科學(xué)基金項目（41362008；U0933605）；江西省教育廳科技項目（GJJ14475）；核資源與環(huán)境重點實驗室開放基金項目（NRE1506）聯(lián)合資助

朱志軍，男，1976年生，博士，副教授，從事沉積學(xué)教學(xué)和研究工作；E-mail：zhuzj013@163.com