鄂尔多斯西南缘山西组稀土异常事件沉积及成因

In our previous study of the southwestern margin of Erdos Basin, we found a layer of about 50 cm in the top of Shanxi Group, contains abnormally high concentration of rare earth elements. The measured ΣREE is 5-20 times high to the adjacent layers. The abnormal layer is embedded in the fine clastic rock that represents a geological event with unknown impacts. In this study we plan to confine the abnormal layer more accurately and explore its genesis. The field section will first be surveyed to roughly determine the petrology of the event layer. The field and drilling core samples will measured by (1) ICP-MS for the trace elemental and REE compositions of the abnormal layer and its wall-rocks; (2) CL measurements for the characteristic of the mineralogy ; (3) high resolution electron microscopes for possible minerals that carry REE. 4 questions will be answered based on the above mentioned analyses: (1) the stratigraphic distribution of the REE abnormity in the Shan'xi Group, (2) The identification and purification of the major REE containing minerals, (3) the major geological factors that confined the REE abnormity, and tracing the source of REE, (4) modeling the genesis of the REE abnormity in the integrated picture of the organosedimentary, tectonic boundary between the Meso- and Neopermian sedimentary structure and volcanism.

在对鄂尔多斯盆地西南缘研究过程中，发现了稀土元素异常事件层，该层位于山西组顶部，∑REE是相邻样品的5-20倍，稀土元素异常高的现象表明与某种地质事件相关，其影响范围、对应的地质记录等都值得进一步探讨。异常事件层载体为细粒碎屑岩，在确定稀土异常赋存矿物的前提下；重点解决山西组异常事件层成因。选择野外剖面和钻井岩芯为研究对象，借助激光-电感耦合等离子质谱、阴极发光、高分辨率扫描电镜及电子探针等现代测试手段，研究以下问题：（1）西南缘山西组稀土元素异常事件层特征及分布；（2）稀土异常赋存矿物分离、鉴别及确定；（3）控制异常事件层的地质因素，主要通过山西组物源分析，进行稀土异常赋存矿物来源及其对比研究，即稀土异常母岩区追踪；（4）探讨异常事件层成因，印证山西组物源与稀土元素异常事件层相关性，分析沉积有机质、中晚二叠世沉积构造界面、火山活动等与异常事件层之间的联系。

二叠纪末期，是地球发展史上的特殊时期之一，记录诸多地质异常事件，研究人员在古生物类型、有机碳同位素、硫同位素、微球粒、火山喷发及甲烷释放等方面取得重要进展，进一步加深了对二叠纪-三叠纪（P-T）界线变化的认识程度。在此背景下，以鄂尔多斯盆地为重点，运用现代测试技术，对二叠纪山西组顶部稀土元素异常事件层的分布及成因进行研究，取得了以下几个方面的成果：.1、发现鄂尔多斯盆地山西组稀土元素异常事件层存在的证据，ΣREE是相邻样品的3-20倍，异常层厚度10-20cm；明确了异常事件层分布局限，主要分布在鄂尔多斯盆地西缘北段，高达2243×10-6，此类异常纵向上突变形式为主；苏里格、镇泾、洛川和晋中地区可见轻度异常（ΣREE大于600×10-6），纵向上渐变形式为主；西缘北段和苏里格地区异常纵向分布距山西组顶91-95cm；西南缘异常事件层距山西组顶位置向下，约19-35m；.2、山西组稀土异常事件层岩石类型为泥岩和泥质粉砂岩，西缘北段和苏里格地区异常稀土富集可能为粘土矿物吸附型，苏118井、惠探1井赋存矿物初步推断为多水高岭石、变水高岭石、白云母和黑云母。而西南缘稀土可能赋存于富Zr、Ti微矿物中及粘土矿物中，稀土异常赋存矿物分离、鉴别及确定需要进一步研究；.3、分析山西组、石盒子组岩石学、骨架矿物、重矿物组合、阴极发光、古流向、粘土矿物、稀土配分模式等，进行稀土异常事件层物源示踪，北部物源，特别是西北部物源特别发育，为西缘北段和苏里格物源区，而秦岭造山带和华北板块南缘在中二叠世为提供南物源。.4、研究过程中，对鄂尔多斯盆地其它层位泥岩稀土元素进行了纵向上对比，稀土配分模式等山西组与奥陶系平凉组具有相似性，与三叠系延长组差异较大。对其它盆地对比和调研中，发现了四川盆地二叠纪末的稀土异常事件，ΣREE值高达1712×10-6，异常事件区域分布相关性有待更多的证据去探讨。.鄂尔多斯盆地山西组稀土元素异常事件层的发现对于二叠纪-三叠纪（P-T）界线的认识提供了一定的依据。