下扬子巢湖地区鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩地球化学特征及其地质意义

薛路; 陈建文; 吴飘; 张鹏辉; 王拔秀

doi:10.16028/j.1009-2722.2021.325

下扬子巢湖地区鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩地球化学特征及其地质意义

1.
河海大学海洋学院，南京 210098

2.
中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 266237

3.
青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，青岛 266237

4.
山东科技大学，青岛 266590

基金项目: 中国地质调查局海洋地质调查项目（DD20190818, DD20160152）；国家自然科学基金面上项目（42076220）；国家自然科学基金青年项目（42102188）；山东省自然科学基金面上项目（ZR2020MD071）；山东省自然科学基金青年基金项目（ZR2021QD095）；青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大科技项目课题（2021QNLM020001-01，2021QNLM020001-04）

详细信息

作者简介: 薛路（1995—），男，在读硕士，主要从事海洋地质方面的研究工作. E-mail：xl9595@163.com

通讯作者: 陈建文（1965—），男，博士, 研究员，主要从事海域油气资源调查评价与研究工作. E-mail：jwchen2012@126.com

中图分类号: P744.4

收稿日期: 2021-12-26

录用日期: 2022-03-11

刊出日期: 2022-05-28

Geochemical characteristics and geological significance of shale in the lower member of Wufeng-Gaojiabian Formation of Well Gudi 1 in Chaohu area, Lower Yangtze region

1.
College of Oceanography, Hohai University, Nanjing 210098, China

2.
Qingdao Institute of Marine Geology, China Geological Survey, Qingdao 266237, China

3.
Laboratory for Marine Mineral Resources, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266237, China

4.
Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China

More Information

Corresponding author: CHEN Jianwen, jwchen2012@126.com

Received Date: 26 December 2021

Accepted Date: 11 March 2022

Publish Date: 28 May 2022

摘要

摘要:
下扬子巢湖地区鼓地1井揭示了上奥陶统五峰组（WF2-3带）和下志留统高家边组下段（LM2带和LM5-6带）页岩。基于该套地层的页岩岩心样品的元素地球化学测试分析，对其沉积构造背景、物源区背景、古气候、古生产力、海水深度和盐度、氧化还原条件进行了研究。结果表明，鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩主量元素、微量元素以及稀土元素纵向分布不均匀，LM2带与WF2-3带和LM5-6带相比明显异常。沉积时期的构造环境主要为活动大陆边缘，同时兼具大陆岛弧的特征。物源具有长英质物源和成熟大陆石英物源混合物源的特征。WF2-3带和LM5-6带为浅水环境，底层海水含氧高，气候温暖湿润，古生产力较低，海水较浅且盐度较低；LM2带为深水环境，海水盐度高、滞留程度较弱，底层海水缺氧，气候干燥炎热，古生物生产力较强。
- 下扬子巢湖地区 /
- 鼓地1井 /
- 五峰组-高家边组 /
- 沉积背景 /
- 沉积环境
Abstract:
Well Gudi 1 reveals the strata of the WF2-3 member of Wufeng Formation (Upper Ordovician) and the LM2 and LM5-6 members of lower member of Gaojiabian Formation (Lower Silurian). The element geochemistry characteristics of shale samples from the studied strata has been analyzed, and its sedimentary tectonic background, provenance background, paleoclimate, paleoproductivity, seawater depth and salinity, redox conditions are thus studied subsequently. The results show that the vertical distribution of major elements, trace elements and rare earth elements in the shale of the lower member of Wufeng Formation-Gaojiabian Formation of well Gudi 1 is uneven, and the LM2 member is obviously abnormal compared with WF2-3 member and LM5-6 member. The tectonic environment during the sedimentary period is mainly the active continental margin environment, which also has the characteristics of continental island arc. The provenance is characterized by a mixture of felsic provenance and mature continental quartz provenance. WF2-3 and LM5-6 are in shallow water environment, with high oxygen content in bottom seawater, warm and humid climate, low paleoproductivity, shallow seawater and low salinity; LM2 member is a deep-water environment with high seawater salinity and weak retention. The bottom seawater is anoxic, dry and hot climate and strong paleontological productivity.
- Chaohu area of Lower Yangtze region /
- Well Gudi 1 /
- Wufeng-Gaojiabian Formation /
- sedimentary background /
- depositional environment

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图 1 研究区位置及构造单元划分

Figure 1.

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图 2 鼓地1井五峰组-高家边组下段地层特征^[5]

Figure 2.

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图 3 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩主量元素分布特征

Figure 3.

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图 4 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩微量元素分布特征

Figure 4.

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图 5 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩稀土元素PAAS标准化分布

Figure 5.

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图 6 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩沉积构造背景判别^[24]

Figure 6.

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图 7 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩物源区背景判别^[23]

Figure 7.

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图 8 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩A-CN-K图解^[30]

Figure 8.

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图 9 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩沉积环境恢复

Figure 9.

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图 10 鼓地1井五峰组-高家边组下段页岩U-Mo协变模式

Figure 10.

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表 1 鼓地1井五峰组-高家边组下段与下扬子区地层对比^[5]

Table 1. Stratigraphic correlation between the lower member of Wufeng-Gaojiabian Formation and Lower Yangtze region of Well Gudi 1^[5]

下扬子地层		鼓地1井
阶	笔石带	井深/m
埃隆阶	LM8	/
	LM7	/
	LM6	1 175.5
鲁丹阶	LM5	1 224.5
	LM4	缺失
	LM3	缺失
	LM3	1 226.2
赫南特阶	LM1	缺失
赫南特阶	WF4	缺失
凯迪阶	WF3	1 237.8
	WF2	1 237.8
	WF1	缺失

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表 2 鼓地1井五峰组-高家边组下段主量元素测试结果

Table 2. Test results of major elements in the lower member of Wufeng-Gaojiabian Formationof Well Gudi 1

样品编号	深度/m	主量元素含量/%
样品编号	深度/m	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	MnO	TiO₂	P₂O₅
GD-1	1 063	61.15	17.79	6.62	2.69	0.36	1.39	4.11	0.05	0.791	0.138
GD-2	1 100	59.9	18.56	6.75	2.78	0.28	1.22	4.51	0.05	0.809	0.133
GD-3	1 135	60.51	18.02	6.82	2.71	0.31	1.16	4.34	0.05	0.796	0.135
GD-4	1 162	60.48	18.42	6.6	2.65	0.31	1.15	4.51	0.04	0.815	0.136
GD-5	1 165.7	58.72	19.62	6.54	2.9	0.36	0.963	4.47	0.03	0.842	0.129
GD-6	1 185	60.76	17.75	6.55	2.51	0.30	1.15	4.42	0.05	0.789	0.135
GD-7	1 205	61.5	17.63	5.59	2.13	0.29	1.03	4.81	0.05	0.762	0.131
GD-8	1 215	63.67	15.81	4.9	1.64	0.29	1.15	4.4	0.02	0.692	0.102
GD-9	1 225.5	55.19	9.84	6.69	3.89	6.32	0.396	2.65	0.15	0.433	0.074
GD-10	1 235	60.32	16.88	5.57	2.63	0.52	0.781	5.11	0.04	0.695	0.077

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表 3 鼓地1井五峰组-高家边组下段微量元素测试结果

Table 3. Test results of trace elements in the lower member of Wufeng-Gaojiabian Formationof Well Gudi 1

样品编号	深度/m	微量元素含量/（μg/g）
样品编号	深度/m	Sc	V	Cr	Co	Ni	Cu	Mo	Sr	Ba	Th	U	Zr	Hf
GD-1	1 063	17.3	83.4	89.8	17.2	44.4	71.5	0.302	69.9	708	22.6	3.96	114	3.71
GD-2	1 100	18.1	98.8	85.4	17	43.4	64.7	0.301	69.8	818	23.9	4.15	111	3.72
GD-3	1 135	17.4	89.4	85	18	50.8	83.5	0.339	73.2	949	23.3	4.13	129	4.06
GD-4	1 162	17.1	105	85.7	18	46	66.7	0.518	76	880	22.9	4.47	107	3.36
GD-5	1 165.7	18.7	87.3	68.2	21.1	49.3	69.5	0.353	77.6	831	24.8	4.42	99.8	3.27
GD-6	1 185	17.3	86.3	83.6	16.8	42.7	75.1	0.492	78	1162	24.1	4.48	110	3.57
GD-7	1 205	16	85.7	61	16.8	38.7	33	0.617	70.2	1561	21.7	4	106	3.44
GD-8	1 215	13.6	135	75.8	16.8	79.6	75.6	6.51	74.2	1656	18.3	7.02	122	3.96
GD-9	1 225.5	7.27	81.3	34	5.76	29.8	28.4	12.4	233	1705	12.6	5.69	98.9	2.9
GD-10	1 235	15.5	71.6	66.8	11.4	39.5	59.5	0.626	74.1	1315	23.9	2.89	101	3.88

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表 4 鼓地1井五峰组-高家边组下段稀土元素测试结果

Table 4. Test results of rare earth elements in the lower member of Wufeng-Gaojiabian Formationof Well Gudi 1

样品编号	深度/m	稀土元素含量/（μg/g）
样品编号	深度/m	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
GD-1	1 063	59.4	124	13	41.6	7.97	1.47	6.66	1.08	5.72	1.11	3.08	0.569	3.14	0.5
GD-2	1 100	63.9	133	13.9	43.4	8.63	1.54	6.92	1.14	6.15	1.21	3.41	0.608	3.38	0.54
GD-3	1 135	61.9	131	13.8	45	8.51	1.62	6.77	1.16	5.98	1.2	3.33	0.599	3.33	0.535
GD-4	1 162	68.1	140	14.7	47.5	8.9	1.53	7.06	1.17	6.31	1.25	3.58	0.646	3.55	0.555
GD-5	1 165.7	66.1	140	14.4	44.4	8.5	1.52	6.77	1.12	6.04	1.19	3.29	0.605	3.48	0.547
GD-6	1 185	62.8	131	13.9	43.2	8.62	1.56	7.03	1.17	6.22	1.25	3.5	0.636	3.44	0.532
GD-7	1 205	58.2	107	12.1	41.1	7.02	1.27	5.59	0.909	5.06	0.971	2.79	0.513	2.97	0.464
GD-8	1 215	47.8	85.3	10.5	37.8	6.51	1.14	5.33	0.908	4.81	1.03	2.86	0.526	2.94	0.468
GD-9	1 225.5	26.5	47.9	5.92	21.3	4.13	0.842	3.59	0.59	3.22	0.597	1.71	0.324	1.84	0.286
GD-10	1 235	50.1	99.4	10.6	37.2	6.3	1.04	5.05	0.801	4.18	0.835	2.31	0.453	2.53	0.405

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表 5 CIA指数对古气候以及风化程度指标^[30]

Table 5. Influence of CIA index on paleoclimate and weathering degree index^[30]

CIA值	化学风化强度	气候条件
50～65	低	寒冷
65～85	中	温暖湿润
85～100	高	炎热潮湿

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表 6 微量元素氧化还原指标^[39-42]

Table 6. Redox index of trace elements^[39-42]

判别参数	缺氧环境		富氧环境
判别参数	厌氧	贫氧	富氧环境
V/Sc	>9.1		<9.1
V/Cr	>4.25	2～4.25	<2
Ni/Co	>7	0.75～1.25	<0.75

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