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下刚果盆地Madingo组含磷泥岩元素地球化学特征及其古海洋环境指示

下刚果盆地Madingo组含磷泥岩元素地球化学特征及其古海洋环境指示

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作者：季少聪中国地质大学

学位级别：硕士

下刚果盆地位于非洲西海岸,是西非被动大陆边缘系列盆地之一。受南大西洋裂谷作用和持续漂移的控制,下刚果盆地经历了晚侏罗世-早白垩世Aptian期裂谷阶段、早白垩世Aptian期过渡阶段和早白垩世Aptian期以后的漂移拗陷阶段3个阶段。漂移... 详细信息

下刚果盆地位于非洲西海岸,是西非被动大陆边缘系列盆地之一。受南大西洋裂谷作用和持续漂移的控制,下刚果盆地经历了晚侏罗世-早白垩世Aptian期裂谷阶段、早白垩世Aptian期过渡阶段和早白垩世Aptian期以后的漂移拗陷阶段3个阶段。漂移拗陷阶段以海相沉积为主,地层自下而上可以分为Sendji、Likouala、Madingo和Paloukou组。Madingo组沉积时期,下刚果盆地过渡到半封闭的海洋环境,在陆架背景下发育高有机质丰度的含磷泥岩。本文以Madingo组含磷泥岩、普通泥岩及上覆Paloukou组粉砂质泥岩为研究对象,分析其岩石学、元素地球化学特征,对揭示含磷泥岩沉积时期古海洋的沉积环境及磷元素的富集机制具有重要的科学意义。本文以下刚果盆地A井Madingo组含磷泥岩、普通泥岩及Paloukou组粉砂质泥岩共29个岩屑样品为基础,应用薄片鉴定、扫描电镜、能谱分析及面扫描等室内技术手段,详细描述含磷泥岩、普通泥岩及粉砂质泥岩的岩石学特征;在样品主量、微量及稀土元素测试的基础上,分析研究区含磷泥岩、普通泥岩及粉砂质泥岩沉积时期古海洋水体的氧化还原条件和生产力水平;通过相关性分析、聚类分析等数理统计的方法,探讨研究区含磷泥岩沉积时期磷质来源以及含磷泥岩磷元素富集与古海洋环境之间的关系。岩石学特征分析结果显示,A井Madingo组和Paloukou组岩性以泥岩为主。其中普通泥岩位于Madingo组下段,颜色较深,陆源碎屑颗粒含量较少,镜下未见古生物化石存在;含磷泥岩位于Madingo组上段,颜色较深,陆源碎屑颗粒零星分布,可见大量的有孔虫化石和磷酸盐颗粒;粉砂质泥岩位于Paloukou组,颜色较浅,镜下可见大量陆源碎屑颗粒。对Madingo组普通泥岩、含磷泥岩及Paloukou组粉砂质泥岩的微量元素,特别是U和V等氧化还原敏感元素,U/Th、Ni/Co、V/Cr和Ce/Ce*等微量元素比值的地球化学分析认为:普通泥岩和含磷泥岩沉积时期水体可能是分层的,铈异常主要与磷酸盐矿物有关,携带Ce负异常特征的磷酸盐矿物形成于表层氧化水体并在底层水中沉淀,底层水为次氧化-缺氧环境,导致氧化还原敏感元素富集,而粉砂质泥岩沉积在稳定的氧化环境下。对Madingo组普通泥岩、含磷泥岩及Paloukou组粉砂质泥岩的磷元素的地球化学分析认为:普通泥岩和含磷泥岩沉积时期古海洋水体生产力水平较高,而且存在着逐渐提高的趋势;而粉砂质泥岩沉积时期古海洋环境发生巨大变化,古海洋水体生产力水平骤降。海相沉积岩中磷质来源有陆源、热液来源、生物来源、空源及宇宙源几种。通过比较含磷泥岩PO含量与指示陆源碎屑来源、热液来源以及生物来源的特征元素含量、元素比值的相关性,认为生物来源是研究区含磷泥岩中磷质的主要来源,生物在含磷泥岩磷元素富集过程中起到间接作用。研究区Madingo组含磷泥岩沉积时期,海水分层,上升流活动强烈,上升流将海底富含磷酸盐等营养盐的水体带入浅层水体中,促使生物大量发育,生物吸收磷形成含磷的有机化合物,并且保存了浅层氧化水体Ce负异常的特征。生物死亡后,大量有机质在沉积物中聚集,同时有机质分解过程中对氧的消耗导致沉积物表面形成一种还原环境,使得U、V等氧化还原敏感元素富集。微生物在沉积层表面对含磷有机质的分解,可造成P、Ni和Cu元素的释放、沉淀。

关键词：下刚果盆地 Madingo组含磷泥岩氧化还原敏感元素铈异常古海洋环境磷质来源磷元素富集机制

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