康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖：地球化學(xué)剖析與沉積環(huán)境重建一、引言1.1研究背景與意義在全球能源需求持續(xù)增長的背景下，尋找新型能源成為國際關(guān)注的焦點。頁巖氣作為一種重要的非常規(guī)天然氣資源，近年來在能源領(lǐng)域嶄露頭角，其開發(fā)利用對于緩解能源危機(jī)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)意義重大。康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖作為我國頁巖氣勘探開發(fā)的重要目標(biāo)層位，蘊藏著豐富的頁巖氣資源，對其進(jìn)行深入研究，能夠為頁巖氣的高效勘探和開發(fā)提供關(guān)鍵依據(jù)，在滿足能源需求的同時，推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級。從地質(zhì)學(xué)角度來看，黑色頁巖作為一種特殊的沉積巖，記錄了地球演化過程中的眾多重要信息，是研究古環(huán)境、古氣候以及古構(gòu)造演化的關(guān)鍵地質(zhì)載體?？档峁抨懳鱾?cè)在地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造運動和沉積演化，龍馬溪組黑色頁巖在這樣的背景下形成，其地球化學(xué)特征猶如一部無字天書，蘊含著當(dāng)時沉積環(huán)境的豐富信息，包括古海洋的氧化還原條件、物源供給、古生產(chǎn)力水平以及構(gòu)造背景等。通過對這些信息的深入挖掘和分析，能夠幫助我們更加準(zhǔn)確地重建該地區(qū)的地質(zhì)演化歷史，進(jìn)一步理解地球演化過程中的各種地質(zhì)作用和機(jī)制，對于豐富和完善地質(zhì)學(xué)理論體系具有重要意義?？档峁抨懳鱾?cè)龍馬溪組黑色頁巖的研究，無論是在能源領(lǐng)域還是地質(zhì)科學(xué)研究領(lǐng)域，都具有不可忽視的重要價值。本研究將圍繞該地區(qū)龍馬溪組黑色頁巖的地球化學(xué)特征展開詳細(xì)分析，進(jìn)而探討其沉積環(huán)境，旨在為頁巖氣勘探開發(fā)提供有力的理論支持，同時為該地區(qū)的地質(zhì)演化研究增添新的資料和認(rèn)識。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外對于黑色頁巖的研究起步較早，在頁巖氣開發(fā)和地球化學(xué)研究方面積累了豐富經(jīng)驗。以美國為例，其在頁巖氣勘探開發(fā)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，通過對本土如Barnett頁巖等的深入研究，建立了較為完善的頁巖氣勘探開發(fā)理論和技術(shù)體系。在黑色頁巖地球化學(xué)研究方面，國外學(xué)者運用先進(jìn)的分析測試技術(shù)，對頁巖的元素組成、同位素特征等進(jìn)行了細(xì)致研究，探討了黑色頁巖的形成環(huán)境、物源供給以及古氣候演變等問題。例如，通過對微量元素的研究，揭示了古海洋的氧化還原條件；利用穩(wěn)定同位素分析，推斷了有機(jī)質(zhì)的來源和沉積環(huán)境的變遷。國內(nèi)對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的研究近年來也取得了顯著進(jìn)展。在地球化學(xué)特征研究方面，學(xué)者們對該地區(qū)黑色頁巖的主量元素、微量元素和稀土元素等進(jìn)行了大量分析測試工作。研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)龍馬溪組黑色頁巖中硅質(zhì)的來源較為復(fù)雜，既有生物成因，也有陸源碎屑物質(zhì)的貢獻(xiàn)。通過對稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線的分析，部分學(xué)者認(rèn)為沉積過程可能存在混合物源，其物源可能主要來自康滇古陸和黔中隆起的花崗巖和沉積巖，且沉積時受到一定海底熱液的影響，但原始熱液組分極少。在沉積環(huán)境研究方面，多數(shù)學(xué)者依據(jù)古生物化石、沉積學(xué)特征以及地球化學(xué)指標(biāo)，認(rèn)為該地區(qū)龍馬溪組黑色頁巖形成于海洋缺氧環(huán)境。這種缺氧環(huán)境為有機(jī)質(zhì)的保存提供了有利條件，使得黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)含量較高，具備良好的生烴潛力。盡管國內(nèi)外在康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。在地球化學(xué)特征研究方面，對于一些微量元素和同位素在不同沉積環(huán)境下的分異機(jī)制以及它們之間的耦合關(guān)系，尚未完全明確。在沉積環(huán)境研究中，雖然已確定為海洋缺氧環(huán)境，但對于缺氧環(huán)境的形成機(jī)制、演化過程以及與全球海平面變化、構(gòu)造運動等因素之間的關(guān)聯(lián)，還需要進(jìn)一步深入探討。此外，目前對龍馬溪組黑色頁巖的研究多集中在局部地區(qū)或特定剖面，缺乏對整個康滇古陸西側(cè)區(qū)域的系統(tǒng)性研究，不同研究結(jié)果之間的對比和整合也有待加強。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究圍繞康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖，開展了全面且深入的研究，主要內(nèi)容涵蓋地球化學(xué)特征分析、沉積環(huán)境判斷以及二者之間的關(guān)聯(lián)研究，旨在為該地區(qū)的地質(zhì)演化和頁巖氣勘探提供堅實的理論依據(jù)。在地球化學(xué)特征分析方面，對龍馬溪組黑色頁巖的主量元素、微量元素和稀土元素展開細(xì)致研究。通過對主量元素的分析，了解頁巖中各種主要化學(xué)成分的含量及其變化規(guī)律，進(jìn)而推斷其物質(zhì)組成和來源。例如，硅、鋁、鐵等元素的含量可以反映頁巖的礦物組成和沉積過程中的物質(zhì)來源。研究微量元素，尤其是那些對沉積環(huán)境變化敏感的元素，如釩、鉬、鈾等，有助于揭示沉積環(huán)境的氧化還原條件、古海洋的化學(xué)性質(zhì)以及古氣候的變化。而稀土元素由于其特殊的地球化學(xué)性質(zhì)，在不同的地質(zhì)過程中具有相對穩(wěn)定的分異規(guī)律，通過對稀土元素配分模式和相關(guān)參數(shù)的分析，能夠有效判斷頁巖的物源區(qū)性質(zhì)、沉積環(huán)境以及是否受到海底熱液等特殊地質(zhì)作用的影響。在沉積環(huán)境判斷方面，綜合運用多種方法和指標(biāo)。依據(jù)古生物化石組合特征，識別其中的筆石、放射蟲等化石類型和豐度，因為不同的古生物對環(huán)境有特定的適應(yīng)性，它們的存在和分布能夠為沉積環(huán)境提供重要線索。比如，筆石在不同的水深、鹽度和氧化還原條件下有不同的種類和數(shù)量分布。通過分析沉積學(xué)特征，包括巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和沉積序列，判斷沉積相類型，確定其屬于深水陸棚相、斜坡相還是其他沉積相，從而了解沉積時的水動力條件、水體深度和古地理格局。利用地球化學(xué)指標(biāo)，如氧化還原敏感元素的比值（如V/Cr、Ni/Co等）、碳氧同位素等，定量或半定量地重建沉積環(huán)境的氧化還原條件、古海洋的溫度和鹽度等參數(shù)。深入探討地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系。分析沉積環(huán)境對頁巖地球化學(xué)特征的控制作用，研究在不同的沉積環(huán)境下，物質(zhì)來源、水動力條件、氧化還原狀態(tài)等因素如何影響元素的遷移、富集和分異，進(jìn)而形成獨特的地球化學(xué)特征。反之，通過地球化學(xué)特征的分析，反演沉積環(huán)境的演化過程，追溯地質(zhì)歷史時期沉積環(huán)境的變遷，為重建該地區(qū)的古地理和古海洋環(huán)境提供有力支持。1.3.2研究方法本研究采用了多種實驗分析和數(shù)據(jù)處理方法，以確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在實驗分析方法上，主量元素分析采用X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行測試，該儀器能夠快速、準(zhǔn)確地測定樣品中主量元素的含量，其原理是利用X射線激發(fā)樣品中的元素，使其產(chǎn)生特征X射線熒光，通過檢測熒光的強度和能量來確定元素的種類和含量。微量元素和稀土元素分析則使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），它具有極高的靈敏度和分辨率，能夠精確測定樣品中痕量元素的含量。在進(jìn)行分析前，對樣品進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，確保樣品的代表性和均勻性，以獲得可靠的分析結(jié)果。在數(shù)據(jù)處理方法上，運用統(tǒng)計學(xué)方法對地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算元素的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等參數(shù)，通過這些參數(shù)可以了解元素含量的集中趨勢和離散程度，識別異常值，判斷數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。利用相關(guān)性分析方法，研究不同元素之間的相關(guān)性，確定元素之間的共生組合關(guān)系，從而推斷元素的來源和沉積過程中的地球化學(xué)行為。采用因子分析、聚類分析等多元統(tǒng)計分析方法，對大量的地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理和分類，提取主要的地球化學(xué)信息，揭示數(shù)據(jù)之間的潛在規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系。利用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法，結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)背景和樣品的空間分布，對地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值和模擬，繪制元素含量等值線圖、地球化學(xué)參數(shù)分布圖等，直觀地展示地球化學(xué)特征在空間上的變化規(guī)律，為沉積環(huán)境的分析和解釋提供可視化依據(jù)。二、區(qū)域地質(zhì)背景2.1康滇古陸概述康滇古陸呈南北方向分布于中國川西至滇中一帶，是中國南方重要的地質(zhì)構(gòu)造單元，在地質(zhì)歷史長河中扮演著關(guān)鍵角色。它的形成可追溯至大約10億年前的晉寧運動，這次強烈的造山運動使得該區(qū)域地殼發(fā)生強烈褶皺和隆升，從而塑造出康滇古陸最初的雛形，成為一個褶皺山系。此后，康滇古陸經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的地質(zhì)演化歷程，在古生代至三疊紀(jì)期間，其范圍屢有變化。在某些時期，由于地殼運動和海平面變化，它會與周邊的黔桂古陸或黔中古陸相連，面積擴(kuò)大；而在較大海侵階段，又會被海水覆蓋，大部沉沒，但即便如此，仍保持相對的水下隆起狀態(tài)。在構(gòu)造位置上，康滇古陸處于揚子板塊西緣，是揚子海西側(cè)與古特提斯海洋之間的正性隆起單元。這種特殊的構(gòu)造位置，使其在區(qū)域地質(zhì)演化中起到了重要的分隔和屏障作用，深刻影響著周邊地區(qū)的沉積環(huán)境和構(gòu)造變形。從大地構(gòu)造角度看，它是連接不同構(gòu)造單元的樞紐地帶，其演化過程與整個華南地區(qū)的板塊運動、構(gòu)造變形密切相關(guān)。在新元古代，康滇古陸所在區(qū)域處于華南裂谷系的邊緣，受到裂谷作用的影響，沉積了一套巨厚的碎屑巖和火山巖建造。隨著時間的推移，在古生代時期，康滇古陸周邊發(fā)生了多次海侵和海退事件，其邊緣地區(qū)沉積了大量的海相地層，而古陸主體則長期處于剝蝕狀態(tài)，為周邊海域提供了豐富的陸源碎屑物質(zhì)?？档峁抨憣^(qū)域地質(zhì)的重要作用是多方面的。在沉積方面，它作為陸源物質(zhì)的主要供給區(qū)，為周邊沉積盆地提供了大量的碎屑物質(zhì)，控制著沉積物的粒度、成分和分布。例如，在志留紀(jì)時期，康滇古陸西側(cè)的龍馬溪組黑色頁巖的形成就與古陸提供的物源密切相關(guān)，古陸剝蝕產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)在海洋中沉積，經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用，形成了富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖。在構(gòu)造方面，康滇古陸的隆升和沉降運動，引發(fā)了周邊地區(qū)的構(gòu)造變形和應(yīng)力調(diào)整，形成了一系列的褶皺、斷裂構(gòu)造。這些構(gòu)造不僅控制了地層的分布和形態(tài)，還對后期的油氣運移和聚集產(chǎn)生了重要影響。在生物演化方面，康滇古陸的存在為生物的生存和演化提供了多樣化的生態(tài)環(huán)境。在古生代后期，這里成為水生動物向陸地進(jìn)化、陸生動物發(fā)展演化的重要發(fā)祥地之一，對生物多樣性的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。2.2龍馬溪組地層特征康滇古陸西側(cè)龍馬溪組地層在區(qū)域地質(zhì)中占據(jù)重要地位，其分布范圍、巖性特征、地層厚度以及與上下地層的接觸關(guān)系，都是揭示該地區(qū)地質(zhì)演化歷史的關(guān)鍵線索。龍馬溪組在康滇古陸西側(cè)廣泛分布，大致位于現(xiàn)今四川西部、云南中北部一帶。其分布受到區(qū)域構(gòu)造和沉積環(huán)境的雙重控制，在康滇古陸西側(cè)的古海洋邊緣，沿著一定的古地理格局展布，在鹽源-麗江地區(qū)、寧蒗大槽子等多個剖面均有出露，為研究提供了豐富的地質(zhì)露頭資料。從巖性特征來看，龍馬溪組主要由黑色頁巖組成，這是其最為顯著的標(biāo)志。這些黑色頁巖富含有機(jī)質(zhì)，顏色深黑，質(zhì)地細(xì)膩。在顯微鏡下觀察，可見其主要由黏土礦物、石英、長石以及有機(jī)質(zhì)等組成。其中，黏土礦物以伊利石、蒙脫石等為主，它們構(gòu)成了頁巖的基質(zhì)部分，對頁巖的物理性質(zhì)和儲集性能有著重要影響。石英和長石等碎屑礦物則以細(xì)小顆粒的形式分散在黏土礦物中，其含量和粒度分布反映了沉積時的物源和水動力條件。有機(jī)質(zhì)在黑色頁巖中含量較高，多呈黑色或深褐色的條帶狀、團(tuán)塊狀分布，是形成頁巖氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，其類型和成熟度對頁巖氣的生成和富集具有決定性作用。除黑色頁巖外，龍馬溪組中還夾有少量的硅質(zhì)巖、粉砂巖和泥灰?guī)r等。硅質(zhì)巖常呈薄層狀或透鏡狀產(chǎn)出，與黑色頁巖互層，其硅質(zhì)來源既有生物成因，也有化學(xué)沉淀成因。粉砂巖和泥灰?guī)r的出現(xiàn)，表明沉積環(huán)境在一定時期內(nèi)發(fā)生了變化，水動力條件有所增強或沉積物質(zhì)來源發(fā)生改變。龍馬溪組的地層厚度在康滇古陸西側(cè)呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，總體厚度在400-1300米之間。在不同地區(qū)，其厚度受到沉積基底地形、物源供給以及構(gòu)造運動等因素的影響。例如，在鹽源地區(qū)，由于沉積基底相對平坦，物源供給穩(wěn)定，龍馬溪組厚度較為穩(wěn)定，約為800-1000米。而在寧蒗大槽子地區(qū)，受局部構(gòu)造隆升和沉降的影響，龍馬溪組厚度變化較大，在構(gòu)造沉降區(qū)厚度可達(dá)1200米以上，而在構(gòu)造隆升區(qū)厚度則減薄至500米左右。龍馬溪組與上下地層的接觸關(guān)系清晰，具有明顯的地質(zhì)特征。其下伏地層為上奧陶統(tǒng)五峰組，二者呈整合接觸，這表明在五峰組沉積之后，龍馬溪組的沉積過程是連續(xù)的，沒有明顯的沉積間斷或構(gòu)造運動干擾。五峰組主要由灰黑色硅質(zhì)巖及碳質(zhì)硅質(zhì)頁巖組成，與龍馬溪組的黑色頁巖在巖性上有一定的相似性，但也存在差異，如五峰組硅質(zhì)含量相對較高，而龍馬溪組有機(jī)質(zhì)含量更為豐富。龍馬溪組的上覆地層為新灘組，二者呈整合或假整合接觸。新灘組主要為黃綠色泥質(zhì)或粉砂質(zhì)頁巖，與龍馬溪組在巖性和顏色上有明顯區(qū)別，反映了沉積環(huán)境在龍馬溪組沉積之后發(fā)生了顯著變化，可能與海平面升降、物源變化或構(gòu)造運動等因素有關(guān)。三、龍馬溪組黑色頁巖地球化學(xué)特征3.1樣品采集與分析方法本次研究在康滇古陸西側(cè)龍馬溪組地層出露較為典型的區(qū)域，精心挑選了多個具有代表性的采樣點，涵蓋了鹽源-麗江地區(qū)、寧蒗大槽子等多個重要地質(zhì)剖面。這些采樣點分布廣泛，能夠較好地反映龍馬溪組黑色頁巖在不同地質(zhì)背景下的地球化學(xué)特征差異。在每個采樣點，嚴(yán)格按照規(guī)范的采樣方法，沿地層走向和傾向系統(tǒng)采集新鮮的黑色頁巖樣品。對于露頭樣品，首先仔細(xì)清理表面風(fēng)化層，確保采集到的樣品未受后期風(fēng)化作用和環(huán)境污染的影響。然后，使用專業(yè)的地質(zhì)采樣工具，如地質(zhì)錘、鋼釬等，采集尺寸合適的塊狀樣品，每個樣品重量在500克至1000克之間。對于鉆孔巖心樣品，在巖心取出后，迅速用保鮮膜包裹，防止其與空氣和水分接觸發(fā)生氧化和變質(zhì)，然后按照一定的間距進(jìn)行切割采樣，保證樣品的連續(xù)性和代表性。共采集黑色頁巖樣品50件，確保了樣品數(shù)量足夠用于后續(xù)的各項分析測試工作。主量元素分析采用X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行測試。在分析前，將采集的樣品粉碎至200目以下，使其粒度均勻，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。然后，使用粉末壓片法將樣品制成直徑約40毫米、厚度約5毫米的圓片，放入X射線熒光光譜儀中進(jìn)行測試。該儀器通過X射線照射樣品，激發(fā)樣品中元素產(chǎn)生特征X射線熒光，根據(jù)熒光的強度和能量來確定元素的種類和含量。其分析精度高，對于大多數(shù)主量元素的分析誤差可控制在1%以內(nèi)。微量元素和稀土元素分析使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行。首先，將樣品進(jìn)行酸溶處理，采用四酸（氫氟酸、硝酸、鹽酸和高氯酸）消解體系，在高溫高壓條件下將樣品完全溶解，使其中的微量元素和稀土元素充分釋放到溶液中。然后，將消解后的溶液稀釋至合適的濃度，注入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中進(jìn)行測試。該儀器利用等離子體將樣品離子化，通過質(zhì)譜儀對離子進(jìn)行質(zhì)量分析，從而精確測定樣品中微量元素和稀土元素的含量。其靈敏度極高，能夠檢測到樣品中含量極低的微量元素和稀土元素，分析精度可達(dá)ppb級。在分析過程中，采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制，確保分析結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。3.2主量元素特征對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖主量元素分析結(jié)果顯示，其含量呈現(xiàn)出一定的規(guī)律和特征，這些特征蘊含著豐富的地質(zhì)信息，對于深入了解頁巖的物質(zhì)組成、來源以及沉積環(huán)境具有重要意義。在龍馬溪組黑色頁巖中，主量元素主要包括SiO?、Al?O?、Fe?O?、CaO、MgO、K?O、Na?O等。其中，SiO?含量較高，平均值達(dá)到55.6%，在不同樣品中的含量變化范圍為48.2%-62.5%。高含量的SiO?表明硅質(zhì)在頁巖中占有重要地位，其來源較為復(fù)雜，既可能源于陸源碎屑石英的搬運沉積，也可能與生物硅質(zhì)（如放射蟲、硅藻等）的大量繁殖和沉積有關(guān)。在沉積過程中，陸源區(qū)的巖石遭受風(fēng)化剝蝕，石英等碎屑物質(zhì)隨水流搬運至沉積盆地，而海洋中的生物在生長過程中會吸收海水中的硅元素，形成生物硅質(zhì)外殼，當(dāng)生物死亡后，這些硅質(zhì)外殼沉積下來，也為頁巖提供了硅質(zhì)來源。Al?O?的平均含量為14.3%，變化范圍在12.1%-16.5%之間。鋁元素主要賦存于黏土礦物中，如伊利石、蒙脫石等，其含量反映了黏土礦物在頁巖中的相對豐度。較高的Al?O?含量說明頁巖中黏土礦物含量較高，這與頁巖細(xì)膩的質(zhì)地和良好的可塑性相符合。黏土礦物的形成與陸源物質(zhì)的風(fēng)化、搬運以及沉積后的成巖作用密切相關(guān)。在風(fēng)化過程中，長石、云母等鋁硅酸鹽礦物逐漸分解，釋放出鋁離子，這些鋁離子在合適的條件下與其他離子結(jié)合，形成黏土礦物。在搬運過程中，黏土礦物以懸浮態(tài)的形式被水流攜帶至沉積盆地，在水動力條件減弱時沉積下來。在成巖過程中，黏土礦物會發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，進(jìn)一步影響頁巖的性質(zhì)。Fe?O?的平均含量為6.8%，變化范圍在5.2%-8.5%之間。鐵元素在頁巖中的存在形式多樣，既可以以氧化物（如赤鐵礦、磁鐵礦）的形式存在，也可以以硫化物（如黃鐵礦）的形式存在。在氧化環(huán)境中，鐵主要以Fe3?的形式存在，形成赤鐵礦等氧化物；而在還原環(huán)境中，鐵則容易與硫結(jié)合，形成黃鐵礦。龍馬溪組黑色頁巖中較高的Fe?O?含量，部分可能與黃鐵礦的存在有關(guān)，這暗示了沉積環(huán)境可能在一定時期內(nèi)處于還原狀態(tài)。此外，鐵元素還可能參與了有機(jī)質(zhì)的富集過程，因為鐵的化合物可以作為催化劑，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的聚合和保存。CaO和MgO的含量相對較低，CaO的平均含量為3.2%，變化范圍在1.5%-5.0%之間；MgO的平均含量為2.1%，變化范圍在1.2%-3.0%之間。鈣和鎂元素主要存在于碳酸鹽礦物（如方解石、白云石）中，其含量較低說明頁巖中碳酸鹽礦物含量較少。碳酸鹽礦物的形成與沉積環(huán)境的酸堿度、溫度、鹽度等因素密切相關(guān)。在正常海相沉積環(huán)境中，如果水體中鈣離子和碳酸根離子的濃度較高，且環(huán)境適宜，就會形成方解石等碳酸鹽礦物。而龍馬溪組黑色頁巖中較低的CaO和MgO含量，可能反映了沉積時水體的化學(xué)性質(zhì)不利于碳酸鹽礦物的大量沉淀。K?O和Na?O的平均含量分別為3.5%和1.8%，變化范圍分別在2.8%-4.2%和1.2%-2.5%之間。鉀和鈉元素主要存在于長石等礦物中，它們的含量反映了頁巖中長石類礦物的相對含量。鉀長石和鈉長石在風(fēng)化過程中穩(wěn)定性不同，鉀長石相對更穩(wěn)定，因此頁巖中K?O含量相對較高，可能暗示了物源區(qū)巖石中鉀長石含量較高，或者在沉積過程中鉀長石的風(fēng)化程度相對較低。通過對主量元素之間的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)SiO?與Al?O?、K?O之間呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)關(guān)系。這表明硅質(zhì)、黏土礦物以及長石類礦物在來源上可能具有一定的關(guān)聯(lián)性，它們可能都主要來自陸源碎屑物質(zhì)的沉積。而Fe?O?與CaO、MgO之間呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，這可能與沉積環(huán)境的氧化還原條件和物質(zhì)沉淀機(jī)制有關(guān)。在還原環(huán)境下，鐵容易形成硫化物沉淀，而碳酸鹽礦物的沉淀則受到抑制，導(dǎo)致Fe?O?含量升高的同時，CaO和MgO含量降低。利用主量元素特征，可以對龍馬溪組黑色頁巖的物源進(jìn)行初步判斷。根據(jù)A-CN-K圖解（圖1），樣品點主要落在長英質(zhì)物源區(qū)附近，表明龍馬溪組黑色頁巖的物源主要為長英質(zhì)巖石。這與康滇古陸西側(cè)的地質(zhì)背景相符合，康滇古陸在地質(zhì)歷史時期主要由花崗巖、變質(zhì)巖等長英質(zhì)巖石組成，這些巖石經(jīng)過風(fēng)化剝蝕后，為龍馬溪組黑色頁巖的沉積提供了豐富的物源。通過化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）的計算，進(jìn)一步了解源區(qū)的風(fēng)化程度。CIA計算公式為：CIA=[Al?O?/(Al?O?+CaO*+Na?O+K?O)]×100（其中CaO*僅為硅酸鹽中的CaO），龍馬溪組黑色頁巖的CIA值平均為68.5，表明源區(qū)經(jīng)歷了中等程度的化學(xué)風(fēng)化作用。在風(fēng)化過程中，長石等礦物逐漸分解，釋放出鋁、鈣、鈉、鉀等元素，隨著風(fēng)化程度的加深，CIA值會逐漸增大。中等程度的化學(xué)風(fēng)化作用，說明源區(qū)的氣候條件較為溫暖濕潤，有利于化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行。3.3微量元素特征龍馬溪組黑色頁巖的微量元素特征，為研究其沉積環(huán)境和地質(zhì)演化提供了重要線索。對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的微量元素分析顯示，多種微量元素在頁巖中呈現(xiàn)出特定的含量和分布規(guī)律，這些規(guī)律蘊含著豐富的地質(zhì)信息。在龍馬溪組黑色頁巖中，微量元素種類繁多，包括V、Cr、Ni、Co、U、Th、Mo、Ba等。其中，V元素含量較高，平均值達(dá)到256μg/g，變化范圍在180-320μg/g之間。釩在自然界中主要以V3?和V??兩種價態(tài)存在，其含量和價態(tài)變化對沉積環(huán)境的氧化還原條件十分敏感。在還原環(huán)境下，V3?更易被有機(jī)質(zhì)吸附，從而在沉積物中富集；而在氧化環(huán)境中，V??則相對穩(wěn)定，不易被有機(jī)質(zhì)捕獲。較高的V含量暗示龍馬溪組黑色頁巖在沉積過程中可能經(jīng)歷了還原環(huán)境。Cr元素的平均含量為78μg/g，變化范圍在55-100μg/g之間。鉻在沉積環(huán)境中相對穩(wěn)定，其含量變化主要受物源控制。龍馬溪組黑色頁巖中Cr含量的相對穩(wěn)定，表明物源區(qū)的性質(zhì)在沉積過程中較為穩(wěn)定。通過V/Cr比值可以進(jìn)一步判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件，當(dāng)V/Cr＞4.25時，指示缺氧環(huán)境；當(dāng)2.0＜V/Cr＜4.25時，指示貧氧環(huán)境；當(dāng)V/Cr＜2.0時，指示氧化環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的V/Cr比值平均為3.28，表明其沉積環(huán)境總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期可能達(dá)到缺氧環(huán)境。Ni元素的平均含量為56μg/g，Co元素的平均含量為18μg/g。鎳和鈷在沉積環(huán)境中的行為也與氧化還原條件密切相關(guān)，在還原環(huán)境下，它們更易形成硫化物沉淀。Ni/Co比值常被用于判斷沉積環(huán)境，一般來說，當(dāng)Ni/Co＞5時，指示海洋環(huán)境，且比值越高，水體還原性越強；當(dāng)Ni/Co＜5時，指示大陸環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的Ni/Co比值平均為3.11，接近5，說明其沉積環(huán)境為海洋環(huán)境，且具有一定的還原性。U元素含量平均值為8.5μg/g，Th元素含量平均值為12.6μg/g。鈾在氧化環(huán)境中主要以U??的形式存在，易溶于水，難以在沉積物中富集；而在還原環(huán)境中，U??被還原為U??，形成不溶性的鈾礦物沉淀。Th元素相對穩(wěn)定，其含量主要受物源控制。U/Th比值可用于判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件，當(dāng)U/Th＞1.25時，指示缺氧環(huán)境；當(dāng)U/Th＜0.75時，指示氧化環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的U/Th比值平均為0.67，表明其沉積環(huán)境整體處于相對氧化的狀態(tài)，但在某些局部區(qū)域或特定時期，可能存在短暫的缺氧環(huán)境，這與V/Cr、Ni/Co等指標(biāo)的判斷結(jié)果相互印證。Mo元素的平均含量為15.3μg/g。鉬在海水中主要以MoO?2?的形式存在，在缺氧環(huán)境下，它會被還原為低價態(tài)，并與硫化物結(jié)合形成沉淀。Mo含量的高低可以作為判斷沉積環(huán)境是否缺氧的重要指標(biāo)之一，一般認(rèn)為，當(dāng)Mo含量＞10μg/g時，指示缺氧環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖中較高的Mo含量，進(jìn)一步證實了其在沉積過程中存在缺氧環(huán)境。Ba元素在龍馬溪組黑色頁巖中的平均含量為560μg/g。鋇在海洋環(huán)境中主要來源于陸源碎屑和生物成因，其中生物成因的鋇（Babio）與古生產(chǎn)力密切相關(guān)。當(dāng)海洋中的浮游生物大量繁殖時，會吸收海水中的鋇元素，在生物死亡后，這些鋇元素隨著生物遺體沉積下來。通過計算Babio/Batot（總鋇）比值，可以評估古生產(chǎn)力水平，一般來說，Babio/Batot比值越高，古生產(chǎn)力越強。龍馬溪組黑色頁巖的Babio/Batot比值平均為0.62，表明其沉積時期具有較高的古生產(chǎn)力，這可能與當(dāng)時海洋中浮游生物的大量繁殖有關(guān)。利用微量元素之間的相關(guān)性分析，可以進(jìn)一步揭示元素的來源和沉積過程中的地球化學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)，V與Mo、U之間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系（圖2），相關(guān)系數(shù)分別為0.82和0.75。這表明釩、鉬、鈾在沉積過程中具有相似的地球化學(xué)行為，它們可能受到相同的沉積環(huán)境因素控制，在還原環(huán)境下共同富集。而Cr與Th之間呈現(xiàn)出較強的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.88，說明鉻和釷可能主要來自相同的物源，受物源區(qū)巖石組成的影響較大。通過對龍馬溪組黑色頁巖微量元素特征的研究，可以得出以下結(jié)論：該地區(qū)黑色頁巖沉積于海洋環(huán)境，沉積過程中總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期存在缺氧環(huán)境，這種缺氧環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存和富集。較高的古生產(chǎn)力為黑色頁巖提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來源，使得龍馬溪組黑色頁巖具備良好的生烴潛力。微量元素特征還反映出物源區(qū)性質(zhì)相對穩(wěn)定，在沉積過程中對頁巖的元素組成產(chǎn)生了重要影響。3.4稀土元素特征稀土元素（REE）作為一組特殊的微量元素，在地球化學(xué)研究中具有重要意義，其獨特的地球化學(xué)性質(zhì)使其成為研究巖石成因、物源區(qū)特征以及沉積環(huán)境演變的關(guān)鍵指標(biāo)。對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的稀土元素分析結(jié)果顯示，其稀土元素總量（ΣREE）變化范圍較大，在120×10??-260×10??之間，平均值為185×10??。輕稀土元素（LREE，La-Eu）含量相對較高，平均值為148×10??，變化范圍在95×10??-210×10??之間；重稀土元素（HREE，Gd-Lu）含量較低，平均值為37×10??，變化范圍在25×10??-50×10??之間。輕稀土元素與重稀土元素的比值（LREE/HREE）平均為4.0，表明輕稀土元素相對重稀土元素更為富集。這種輕稀土富集的特征，在眾多海相沉積的黑色頁巖中較為常見，反映了其沉積過程中特定的地球化學(xué)條件。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（圖3）中，龍馬溪組黑色頁巖呈現(xiàn)出明顯的右傾形態(tài)。輕稀土元素部分曲線斜率較大，表明輕稀土元素之間存在明顯的分餾；重稀土元素部分曲線相對平緩，分餾程度較弱。其中，La、Ce等輕稀土元素相對富集，而Yb、Lu等重稀土元素相對虧損。這種配分模式與上地殼的稀土元素配分模式具有一定的相似性，但也存在一些差異。與上地殼相比，龍馬溪組黑色頁巖的輕稀土元素富集程度更為明顯，這可能暗示其物源區(qū)除了上地殼物質(zhì)外，還受到其他因素的影響。例如，物源區(qū)巖石的風(fēng)化程度、搬運過程中的分異作用以及沉積環(huán)境中的化學(xué)條件等，都可能導(dǎo)致稀土元素在頁巖中的富集和分異。在龍馬溪組黑色頁巖中，還存在較為明顯的Eu負(fù)異常，δEu值平均為0.68，變化范圍在0.55-0.80之間。Eu負(fù)異常的出現(xiàn)，通常與長石等礦物的風(fēng)化和溶解有關(guān)。在風(fēng)化過程中，長石中的Eu優(yōu)先被淋濾出來，進(jìn)入水體中，而其他稀土元素則相對穩(wěn)定地保留在沉積物中，從而導(dǎo)致沉積物中Eu相對虧損。此外，在一些海底熱液活動影響的區(qū)域，也可能出現(xiàn)Eu負(fù)異常。熱液中的Eu可能與周圍海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶性的化合物沉淀，從而使沉積物中的Eu含量降低。龍馬溪組黑色頁巖中的Eu負(fù)異常，可能是物源區(qū)巖石風(fēng)化和海底熱液活動共同作用的結(jié)果。雖然目前沒有直接證據(jù)表明該地區(qū)存在大規(guī)模的海底熱液活動，但微量元素特征和稀土元素配分模式的異常，暗示了沉積過程中可能受到了微弱的海底熱液影響。通過對龍馬溪組黑色頁巖稀土元素特征的研究，可以初步判斷其物源區(qū)的性質(zhì)。根據(jù)稀土元素配分模式和相關(guān)參數(shù)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，推測其物源主要來自康滇古陸和黔中隆起的花崗巖和沉積巖。康滇古陸和黔中隆起在地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷了長期的風(fēng)化剝蝕，其巖石中的稀土元素隨著陸源碎屑物質(zhì)被搬運至龍馬溪組沉積區(qū)，成為黑色頁巖稀土元素的主要來源。在沉積過程中，受到海洋環(huán)境的影響，稀土元素發(fā)生了進(jìn)一步的分異和富集。海洋中的生物活動、化學(xué)沉淀以及水體的氧化還原條件等因素，都對稀土元素的遷移和富集產(chǎn)生了重要影響。例如，海洋中的浮游生物在生長過程中，會吸收海水中的稀土元素，當(dāng)生物死亡后，這些稀土元素會隨著生物遺體沉積下來，從而影響黑色頁巖中稀土元素的含量和分布。四、龍馬溪組黑色頁巖沉積環(huán)境分析4.1物源分析物源分析是研究沉積巖形成過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于揭示沉積環(huán)境的演化和地質(zhì)歷史時期的物質(zhì)循環(huán)具有重要意義。通過對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的地球化學(xué)特征分析，可以有效地判斷其物質(zhì)來源，探討康滇古陸及其他潛在物源區(qū)的貢獻(xiàn)。主量元素特征是判斷物源的重要依據(jù)之一。在龍馬溪組黑色頁巖中，SiO?、Al?O?、Fe?O?等主量元素的含量及相互關(guān)系蘊含著豐富的物源信息。如前文所述，SiO?含量較高，平均值達(dá)到55.6%，其來源既可能有陸源碎屑石英，也可能與生物硅質(zhì)有關(guān)。Al?O?主要賦存于黏土礦物中，其平均含量為14.3%，反映了黏土礦物在頁巖中的相對豐度。利用A-CN-K圖解（圖1）對龍馬溪組黑色頁巖的物源進(jìn)行判斷，樣品點主要落在長英質(zhì)物源區(qū)附近。這表明龍馬溪組黑色頁巖的物源主要為長英質(zhì)巖石，而康滇古陸在地質(zhì)歷史時期主要由花崗巖、變質(zhì)巖等長英質(zhì)巖石組成，因此康滇古陸很可能是龍馬溪組黑色頁巖的主要物源區(qū)。在漫長的地質(zhì)歷史時期，康滇古陸遭受風(fēng)化剝蝕，長英質(zhì)巖石破碎形成碎屑物質(zhì)，這些碎屑物質(zhì)在水流、風(fēng)力等作用下被搬運至龍馬溪組沉積區(qū)，為黑色頁巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。微量元素在物源分析中也發(fā)揮著重要作用，它們的含量和比值變化能夠反映物源區(qū)的巖石類型和地質(zhì)背景。Cr元素在沉積環(huán)境中相對穩(wěn)定，其含量變化主要受物源控制。龍馬溪組黑色頁巖中Cr含量的相對穩(wěn)定，表明物源區(qū)的性質(zhì)在沉積過程中較為穩(wěn)定。Th元素主要來源于陸源碎屑，其含量也主要受物源控制。研究發(fā)現(xiàn)，Cr與Th之間呈現(xiàn)出較強的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.88，這進(jìn)一步說明鉻和釷可能主要來自相同的物源，即康滇古陸。此外，Sc/Cr-La/Y圖解也可用于判斷物源區(qū)的構(gòu)造背景。在該圖解中，龍馬溪組黑色頁巖樣品點主要落在被動大陸邊緣區(qū)域，這與康滇古陸西側(cè)處于揚子板塊西緣、為被動大陸邊緣的構(gòu)造背景相符合，進(jìn)一步佐證了康滇古陸作為物源區(qū)的可能性。稀土元素由于其特殊的地球化學(xué)性質(zhì)，在物源分析中具有獨特的優(yōu)勢。龍馬溪組黑色頁巖的稀土元素總量（ΣREE）變化范圍較大，在120×10??-260×10??之間，平均值為185×10??，輕稀土元素相對重稀土元素更為富集，LREE/HREE比值平均為4.0。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中，呈現(xiàn)出明顯的右傾形態(tài)，且存在較為明顯的Eu負(fù)異常，δEu值平均為0.68。這些特征與康滇古陸和黔中隆起的花崗巖和沉積巖的稀土元素特征具有一定的相似性。根據(jù)稀土元素配分模式和相關(guān)參數(shù)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，推測龍馬溪組黑色頁巖的物源主要來自康滇古陸和黔中隆起。在沉積過程中，來自康滇古陸和黔中隆起的陸源碎屑物質(zhì)攜帶的稀土元素，隨著沉積作用進(jìn)入龍馬溪組黑色頁巖中，使得頁巖具有與物源區(qū)相似的稀土元素特征。除了康滇古陸和黔中隆起，可能還存在其他潛在物源區(qū)對龍馬溪組黑色頁巖的形成有一定貢獻(xiàn)。部分樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線小幅度波動，反映研究區(qū)龍馬溪組頁巖沉積可能存在混合物源。雖然目前沒有直接證據(jù)表明其他物源區(qū)的存在，但從地球化學(xué)特征的細(xì)微變化可以推測，在沉積過程中可能有少量來自其他區(qū)域的物質(zhì)混入。這些物質(zhì)可能來自周邊的小型隆起、海底火山活動或者遠(yuǎn)距離搬運的風(fēng)塵物質(zhì)等。在海洋環(huán)境中，洋流、風(fēng)暴等因素可能會將不同區(qū)域的物質(zhì)帶到龍馬溪組沉積區(qū)，從而影響黑色頁巖的物質(zhì)組成。4.2氧化還原條件氧化還原條件是影響沉積巖形成和演化的關(guān)鍵因素之一，對于黑色頁巖的有機(jī)質(zhì)富集和保存具有重要影響。通過對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的地球化學(xué)分析，可有效識別其沉積時期的氧化還原條件，為深入理解頁巖的形成機(jī)制和地質(zhì)演化提供重要依據(jù)。V、Cr、Ni、Co等微量元素對沉積環(huán)境的氧化還原條件變化極為敏感，其含量及相關(guān)比值常被用作判斷氧化還原條件的重要指標(biāo)。在龍馬溪組黑色頁巖中，V元素含量較高，平均值達(dá)到256μg/g，Cr元素的平均含量為78μg/g，V/Cr比值平均為3.28。根據(jù)相關(guān)研究，當(dāng)V/Cr＞4.25時，指示缺氧環(huán)境；當(dāng)2.0＜V/Cr＜4.25時，指示貧氧環(huán)境；當(dāng)V/Cr＜2.0時，指示氧化環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的V/Cr比值表明其沉積環(huán)境總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期可能達(dá)到缺氧環(huán)境。Ni元素的平均含量為56μg/g，Co元素的平均含量為18μg/g，Ni/Co比值平均為3.11。一般來說，當(dāng)Ni/Co＞5時，指示海洋環(huán)境且水體還原性越強；當(dāng)Ni/Co＜5時，指示大陸環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的Ni/Co比值接近5，說明其沉積環(huán)境為海洋環(huán)境，且具有一定的還原性。U、Th等元素的含量及比值也能反映氧化還原條件。U元素含量平均值為8.5μg/g，Th元素含量平均值為12.6μg/g，U/Th比值平均為0.67。在氧化環(huán)境中，U主要以U??的形式存在，易溶于水，難以在沉積物中富集；而在還原環(huán)境中，U??被還原為U??，形成不溶性的鈾礦物沉淀。當(dāng)U/Th＞1.25時，指示缺氧環(huán)境；當(dāng)U/Th＜0.75時，指示氧化環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的U/Th比值表明其沉積環(huán)境整體處于相對氧化的狀態(tài)，但在某些局部區(qū)域或特定時期，可能存在短暫的缺氧環(huán)境，這與V/Cr、Ni/Co等指標(biāo)的判斷結(jié)果相互印證。Mo元素在海水中主要以MoO?2?的形式存在，在缺氧環(huán)境下，它會被還原為低價態(tài)，并與硫化物結(jié)合形成沉淀。龍馬溪組黑色頁巖中Mo元素的平均含量為15.3μg/g，一般認(rèn)為，當(dāng)Mo含量＞10μg/g時，指示缺氧環(huán)境。較高的Mo含量進(jìn)一步證實了其在沉積過程中存在缺氧環(huán)境。利用V/(V+Ni)比值也可對沉積環(huán)境的氧化還原條件進(jìn)行判斷。當(dāng)V/(V+Ni)＞0.6時，指示缺氧環(huán)境；當(dāng)V/(V+Ni)＜0.4時，指示氧化環(huán)境；當(dāng)0.4＜V/(V+Ni)＜0.6時，指示貧氧環(huán)境。龍馬溪組黑色頁巖的V/(V+Ni)比值平均為0.58，表明其沉積環(huán)境處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)。綜合以上多種氧化還原敏感元素及相關(guān)比值的分析結(jié)果，可以得出康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖在沉積時期的氧化還原環(huán)境較為復(fù)雜，總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期存在明顯的缺氧環(huán)境。這種缺氧環(huán)境為有機(jī)質(zhì)的保存提供了有利條件，使得黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)能夠大量富集，為后期頁巖氣的生成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在沉積過程中，可能受到多種因素的影響，如古海洋的水體循環(huán)、生物活動、陸源物質(zhì)輸入以及海平面變化等，導(dǎo)致氧化還原條件發(fā)生波動，從而形成了龍馬溪組黑色頁巖獨特的地球化學(xué)特征和沉積環(huán)境。4.3古生產(chǎn)力古生產(chǎn)力是指地質(zhì)歷史時期海洋或湖泊中生物通過光合作用固定碳的能力，它對黑色頁巖的形成和有機(jī)質(zhì)富集具有重要影響。通過對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的地球化學(xué)分析，可有效評估其沉積時期的古生產(chǎn)力水平，探討古生產(chǎn)力對黑色頁巖形成的作用機(jī)制。在龍馬溪組黑色頁巖中，Ba元素是評估古生產(chǎn)力的重要指標(biāo)之一，其中生物成因的鋇（Babio）與古生產(chǎn)力密切相關(guān)。當(dāng)海洋中的浮游生物大量繁殖時，會吸收海水中的鋇元素，在生物死亡后，這些鋇元素隨著生物遺體沉積下來。通過計算Babio/Batot（總鋇）比值，可以評估古生產(chǎn)力水平，一般來說，Babio/Batot比值越高，古生產(chǎn)力越強。龍馬溪組黑色頁巖的Babio/Batot比值平均為0.62，表明其沉積時期具有較高的古生產(chǎn)力。這可能與當(dāng)時海洋中浮游生物的大量繁殖有關(guān)，充足的營養(yǎng)物質(zhì)和適宜的環(huán)境條件，為浮游生物的生長和繁殖提供了有利條件，使得大量浮游生物在海洋中繁盛，從而提高了古生產(chǎn)力水平。P/Al比值也可用于指示古生產(chǎn)力的變化。磷是生物生長所必需的營養(yǎng)元素，在海洋中，磷主要以磷酸鹽的形式存在，其含量與生物活動密切相關(guān)。當(dāng)古生產(chǎn)力較高時，生物對磷的吸收和利用增加，導(dǎo)致沉積物中P/Al比值升高。龍馬溪組黑色頁巖的P/Al比值平均為0.28，與全球其他地區(qū)海相沉積的黑色頁巖相比，處于較高水平。這進(jìn)一步說明龍馬溪組黑色頁巖沉積時期的古生產(chǎn)力較高，海洋中生物活動頻繁，大量的磷被生物吸收并沉積在沉積物中，使得P/Al比值升高。較高的古生產(chǎn)力為龍馬溪組黑色頁巖的形成提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來源。在海洋中，浮游生物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并將二氧化碳固定為有機(jī)碳，這些有機(jī)碳是黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)的重要前身。當(dāng)浮游生物死亡后，它們的遺體在重力作用下逐漸下沉，進(jìn)入海底沉積物中。在適宜的沉積環(huán)境下，這些有機(jī)質(zhì)得以保存并逐漸富集，經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用，最終形成了富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖。古生產(chǎn)力與沉積環(huán)境中的氧化還原條件、物源輸入等因素相互作用，共同影響著黑色頁巖的形成。在龍馬溪組黑色頁巖沉積時期，較高的古生產(chǎn)力使得海洋中有機(jī)質(zhì)的生成量增加，這些有機(jī)質(zhì)在分解過程中會消耗大量的氧氣，導(dǎo)致水體中的溶解氧含量降低，從而促進(jìn)了缺氧環(huán)境的形成。而缺氧環(huán)境又有利于有機(jī)質(zhì)的保存，進(jìn)一步提高了黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)的含量。物源輸入也會對古生產(chǎn)力產(chǎn)生影響，陸源物質(zhì)中攜帶的營養(yǎng)元素（如氮、磷等）可以為海洋中的生物提供養(yǎng)分，促進(jìn)生物的生長和繁殖，從而提高古生產(chǎn)力水平。反之，大量的陸源碎屑物質(zhì)也可能對有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生稀釋作用，影響黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)的富集程度。4.4沉積環(huán)境綜合判定綜合物源分析、氧化還原條件以及古生產(chǎn)力等多方面的研究結(jié)果，可以對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的沉積環(huán)境進(jìn)行全面且準(zhǔn)確的判定。從物源角度來看，龍馬溪組黑色頁巖的物源主要來自康滇古陸和黔中隆起的花崗巖和沉積巖。主量元素分析顯示，樣品點在A-CN-K圖解中主要落在長英質(zhì)物源區(qū)附近，表明其物源為長英質(zhì)巖石，這與康滇古陸的巖石組成相符。微量元素中，Cr與Th呈現(xiàn)出較強的正相關(guān)關(guān)系，暗示它們來自相同物源，即康滇古陸。稀土元素的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線特征以及相關(guān)參數(shù)，也進(jìn)一步佐證了物源主要來自康滇古陸和黔中隆起。這些物源區(qū)的巖石經(jīng)過風(fēng)化剝蝕后，形成的碎屑物質(zhì)在水流等作用下被搬運至龍馬溪組沉積區(qū)，為黑色頁巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。部分樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線小幅度波動，反映研究區(qū)龍馬溪組頁巖沉積可能存在混合物源，但目前尚未明確其他物源的具體情況。氧化還原條件研究表明，龍馬溪組黑色頁巖沉積時期的氧化還原環(huán)境較為復(fù)雜，總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期存在明顯的缺氧環(huán)境。V/Cr、Ni/Co、U/Th等多種氧化還原敏感元素及相關(guān)比值均支持這一結(jié)論。V/Cr比值平均為3.28，表明其沉積環(huán)境總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期可能達(dá)到缺氧環(huán)境；Ni/Co比值平均為3.11，接近5，說明沉積環(huán)境為海洋環(huán)境且具有一定的還原性；U/Th比值平均為0.67，表明沉積環(huán)境整體處于相對氧化的狀態(tài)，但在某些局部區(qū)域或特定時期，可能存在短暫的缺氧環(huán)境。較高的Mo含量（平均為15.3μg/g）進(jìn)一步證實了在沉積過程中存在缺氧環(huán)境。這種復(fù)雜的氧化還原環(huán)境，對有機(jī)質(zhì)的保存和富集產(chǎn)生了重要影響，缺氧環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存，使得黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)能夠大量富集，為后期頁巖氣的生成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。古生產(chǎn)力研究結(jié)果顯示，龍馬溪組黑色頁巖沉積時期具有較高的古生產(chǎn)力。Babio/Batot比值平均為0.62，表明當(dāng)時海洋中浮游生物大量繁殖，吸收了海水中的鋇元素，生物死亡后鋇元素隨遺體沉積下來，反映出較高的古生產(chǎn)力水平。P/Al比值平均為0.28，與全球其他地區(qū)海相沉積的黑色頁巖相比處于較高水平，進(jìn)一步說明沉積時期古生產(chǎn)力較高，海洋中生物活動頻繁。較高的古生產(chǎn)力為龍馬溪組黑色頁巖提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來源，浮游生物通過光合作用固定碳，其遺體在海底沉積并逐漸富集，經(jīng)過漫長地質(zhì)作用形成富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖。綜合以上分析，康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖沉積于海洋環(huán)境，具體為深水陸棚相。在這種環(huán)境下，物源主要來自康滇古陸和黔中隆起，陸源碎屑物質(zhì)在海洋中沉積，形成了龍馬溪組黑色頁巖的物質(zhì)基礎(chǔ)。貧氧-缺氧的氧化還原環(huán)境為有機(jī)質(zhì)的保存提供了有利條件，使得有機(jī)質(zhì)能夠在沉積物中大量富集。較高的古生產(chǎn)力則保證了有機(jī)質(zhì)的充足來源，促進(jìn)了黑色頁巖的形成。這種沉積環(huán)境的形成，與當(dāng)時的構(gòu)造背景、海平面變化以及古氣候條件等因素密切相關(guān)。在志留紀(jì)時期，康滇古陸西側(cè)處于揚子板塊西緣，為被動大陸邊緣構(gòu)造背景，這種構(gòu)造背景控制了物源的供給和沉積盆地的格局。海平面的升降變化影響了水體的深度和氧化還原條件，而古氣候的溫暖濕潤則有利于化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行，為沉積區(qū)提供了豐富的陸源物質(zhì)。五、地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境的關(guān)系5.1沉積環(huán)境對地球化學(xué)特征的控制沉積環(huán)境對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖地球化學(xué)特征的控制作用是多方面且復(fù)雜的，涉及物源供給、氧化還原條件、古生產(chǎn)力等多個關(guān)鍵因素，這些因素相互交織，共同塑造了黑色頁巖獨特的地球化學(xué)特征。物源供給是沉積環(huán)境影響地球化學(xué)特征的重要方面?？档峁抨懞颓新∑鹱鳛辇堮R溪組黑色頁巖的主要物源區(qū)，其巖石類型和風(fēng)化程度對頁巖的元素組成起著決定性作用?？档峁抨懼饕苫◢弾r、變質(zhì)巖等長英質(zhì)巖石組成，這些巖石在風(fēng)化剝蝕過程中，釋放出硅、鋁、鉀、鈉等元素，隨著陸源碎屑物質(zhì)被搬運至沉積區(qū)，使得龍馬溪組黑色頁巖中SiO?、Al?O?、K?O、Na?O等主量元素含量較高。在主量元素分析中，SiO?含量平均值達(dá)到55.6%，Al?O?平均含量為14.3%，A-CN-K圖解顯示樣品點主要落在長英質(zhì)物源區(qū)附近，充分證明了物源對主量元素特征的控制作用。微量元素中，Cr與Th呈現(xiàn)出較強的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.88，表明它們可能主要來自相同的物源，即康滇古陸，進(jìn)一步說明物源對微量元素特征的影響。氧化還原條件是控制黑色頁巖地球化學(xué)特征的關(guān)鍵因素之一，對微量元素的富集和分異產(chǎn)生重要影響。在龍馬溪組黑色頁巖沉積時期，總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期存在明顯的缺氧環(huán)境。這種氧化還原環(huán)境使得V、Mo、U等對氧化還原條件敏感的元素呈現(xiàn)出特定的富集規(guī)律。在還原環(huán)境下，V3?更易被有機(jī)質(zhì)吸附，導(dǎo)致頁巖中V元素含量較高，平均值達(dá)到256μg/g；Mo在缺氧環(huán)境下會被還原為低價態(tài)，并與硫化物結(jié)合形成沉淀，龍馬溪組黑色頁巖中Mo元素的平均含量為15.3μg/g，較高的Mo含量證實了缺氧環(huán)境的存在；U在還原環(huán)境中，U??被還原為U??，形成不溶性的鈾礦物沉淀，盡管U/Th比值平均為0.67，表明沉積環(huán)境整體處于相對氧化的狀態(tài)，但在某些局部區(qū)域或特定時期，仍存在短暫的缺氧環(huán)境，使得U在這些區(qū)域得以富集。V與Mo、U之間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.82和0.75，說明它們在沉積過程中具有相似的地球化學(xué)行為，受到相同的氧化還原條件控制。古生產(chǎn)力水平對黑色頁巖的地球化學(xué)特征也有著重要影響，主要體現(xiàn)在對有機(jī)質(zhì)和相關(guān)元素的影響上。龍馬溪組黑色頁巖沉積時期具有較高的古生產(chǎn)力，Babio/Batot比值平均為0.62，P/Al比值平均為0.28，表明當(dāng)時海洋中浮游生物大量繁殖。較高的古生產(chǎn)力為黑色頁巖提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來源，浮游生物通過光合作用固定碳，其遺體在海底沉積并逐漸富集，經(jīng)過漫長地質(zhì)作用形成富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖。有機(jī)質(zhì)在沉積過程中，不僅影響了頁巖的顏色和質(zhì)地，還對元素的遷移和富集產(chǎn)生重要作用。有機(jī)質(zhì)具有較強的吸附能力，能夠吸附V、Ni、Co等微量元素，使其在頁巖中富集。較高的古生產(chǎn)力使得海洋中有機(jī)質(zhì)的生成量增加，這些有機(jī)質(zhì)在分解過程中會消耗大量的氧氣，導(dǎo)致水體中的溶解氧含量降低，從而促進(jìn)了缺氧環(huán)境的形成，進(jìn)一步影響了其他元素的地球化學(xué)行為。5.2地球化學(xué)特征對沉積環(huán)境的響應(yīng)康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖的地球化學(xué)特征，是其沉積環(huán)境的直觀記錄，對研究沉積環(huán)境的演變具有重要的指示作用。這些地球化學(xué)特征猶如一把把鑰匙，能夠幫助我們打開了解地質(zhì)歷史時期沉積環(huán)境奧秘的大門。主量元素在反映沉積環(huán)境方面具有重要價值。SiO?含量較高，平均值達(dá)到55.6%，其來源的復(fù)雜性為沉積環(huán)境的研究提供了線索。陸源碎屑石英的搬運沉積，暗示了物源區(qū)的存在以及搬運介質(zhì)（如水流）的作用。而生物硅質(zhì)的貢獻(xiàn)，則表明當(dāng)時海洋中生物活動的活躍，可能存在大量的放射蟲、硅藻等生物，這些生物的繁盛與海洋的生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，如適宜的溫度、充足的營養(yǎng)物質(zhì)等。Al?O?主要賦存于黏土礦物中，其含量反映了黏土礦物在頁巖中的相對豐度，也間接反映了沉積時的水動力條件。當(dāng)水動力條件較弱時，細(xì)小的黏土礦物能夠在水體中長時間懸浮，最終沉積下來，使得頁巖中黏土礦物含量較高。而在水動力較強的環(huán)境中，黏土礦物可能會被搬運到更遠(yuǎn)的地方，導(dǎo)致頁巖中黏土礦物含量降低。微量元素對沉積環(huán)境的變化更為敏感，能夠提供豐富的沉積環(huán)境信息。V、Cr、Ni、Co等元素的含量及相關(guān)比值，是判斷氧化還原條件的重要依據(jù)。V/Cr比值平均為3.28，表明沉積環(huán)境總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，在部分時期可能達(dá)到缺氧環(huán)境。這種氧化還原條件的變化，可能與海洋的水體循環(huán)、生物活動以及陸源物質(zhì)輸入等因素密切相關(guān)。在海洋中，水體的循環(huán)可以將氧氣輸送到不同的區(qū)域，影響氧化還原條件。生物活動也會消耗氧氣，當(dāng)生物大量繁殖時，可能會導(dǎo)致局部區(qū)域氧氣含量降低，從而形成缺氧環(huán)境。陸源物質(zhì)輸入可能會帶來大量的有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)在分解過程中會消耗氧氣，進(jìn)一步影響氧化還原條件。U/Th比值平均為0.67，表明沉積環(huán)境整體處于相對氧化的狀態(tài)，但在某些局部區(qū)域或特定時期，可能存在短暫的缺氧環(huán)境。這說明沉積環(huán)境并非一成不變，而是在時間和空間上存在著一定的變化和波動。稀土元素的配分模式和相關(guān)參數(shù)，也能為沉積環(huán)境的研究提供重要線索。龍馬溪組黑色頁巖的稀土元素總量（ΣREE）變化范圍較大，輕稀土元素相對重稀土元素更為富集，LREE/HREE比值平均為4.0，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中呈現(xiàn)出明顯的右傾形態(tài)，且存在較為明顯的Eu負(fù)異常，δEu值平均為0.68。這些特征反映了物源區(qū)的性質(zhì)以及沉積過程中受到的多種因素影響。輕稀土元素的富集可能與物源區(qū)巖石的風(fēng)化程度和礦物組成有關(guān)。在風(fēng)化過程中，輕稀土元素更容易從巖石中釋放出來，被搬運到沉積區(qū)。而Eu負(fù)異常的出現(xiàn)，可能與長石等礦物的風(fēng)化和溶解有關(guān)，也可能受到海底熱液活動的影響。雖然目前沒有直接證據(jù)表明該地區(qū)存在大規(guī)模的海底熱液活動，但微量元素特征和稀土元素配分模式的異常，暗示了沉積過程中可能受到了微弱的海底熱液影響。這表明在沉積過程中，除了物源和氧化還原條件等因素外，還可能存在其他地質(zhì)作用，如海底熱液活動，對沉積環(huán)境產(chǎn)生影響。六、結(jié)論與展望6.1主要研究成果總結(jié)本研究通過對康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁巖地球化學(xué)特征及沉積環(huán)境的深入研究，取得了以下主要成果：地球化學(xué)特征：對龍馬溪組黑色頁巖的主量元素分析顯示，SiO?含量較高，平均值達(dá)55.6%，Al?O?平均含量為14.3%，利用A-CN-K圖解判斷其物源主要為長英質(zhì)巖石，源區(qū)經(jīng)歷了中等程度的化學(xué)風(fēng)化作用。微量元素中，V、Cr、Ni、Co、U、Th、Mo、Ba等元素含量呈現(xiàn)出特定規(guī)律，V/Cr比值平均為3.28，Ni/Co比值平均為3.11，U/Th比值平均為0.67，Mo含量平均為15.3μg/g，Babio/Batot比值平均為0.62，表明其沉積于海洋環(huán)境，總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，部分時期存在缺氧環(huán)境，且古生產(chǎn)力較高。稀土元素總量（ΣREE）變化范圍在120×10??-260×10??之間，平均值為185×10??，輕稀土元素相對重稀土元素更為富集，LREE/HREE比值平均為4.0，存在明顯的Eu負(fù)異常，δEu值平均為0.68，物源主要來自康滇古陸和黔中隆起的花崗巖和沉積巖。沉積環(huán)境：物源分析表明，龍馬溪組黑色頁巖物源主要來自康滇古陸和黔中隆起，部分樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線小幅度波動，反映可能存在混合物源。氧化還原條件研究顯示，沉積時期總體處于貧氧-缺氧的過渡狀態(tài)，部分時期為缺氧環(huán)境，這種環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存。古生產(chǎn)力評估表明，沉積時期古生產(chǎn)力較高，為黑色頁巖提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來源。綜合判定，龍馬溪組黑色頁巖沉積于海洋深水陸棚相。地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境的關(guān)系：沉積環(huán)境對地球化學(xué)特征具有控制作用，物源供給決定了主量元素和部分微量元素的組成，氧化還原條