2. 长江大学地球科学学院, 武汉 430100
2. School of Geoscience, Yangtze University, Wuhan 430100, China
0 引言
鄂尔多斯盆地西缘下古生界香山群进行1:200 000区调时划分为4个亚群，1:50 000区调时将原第1亚群解体，下部归米钵山组，上部与原第2亚群合并，建立徐家圈组，原第3、4亚群分别改为狼嘴子组和磨盘井组①。香山群自20世纪40年代发现以来[1]，其时代归属一直存在争议[2-4]，已经严重地阻碍了该地区及北祁连地区早古生代大地构造、地层和古地理等研究工作。就香山群所含的稀少化石而言，寒武纪化石所占比例较大，但也有少量奥陶纪和寒武纪—奥陶纪化石，其中徐家圈组顶部薄层状石灰岩中所含的寒武纪武陵世—芙蓉世腕足类化石和牙形石备受关注，被认为是原地埋藏，可代表岩石的沉积时代[5]。然而在寒武纪时，宁夏香山群周边地区为碳酸盐岩台地及“混积型”局限台地沉积[6]，这与香山群的深水浊流沉积[4]和内波、内潮汐沉积[7-9]并不匹配，同时也和香山群徐家圈组古水流方向来自北北东方向[10]及其物源区介于被动大陆边缘、活动大陆边缘和大陆岛弧之间的结论[11]矛盾。因此，香山群徐家圈组顶部薄层状石灰岩的成因已成为解决香山群时代归属的关键问题之一。本文对徐家圈组顶部薄层状石灰岩的稀土元素及其相关的微量元素进行研究，探讨沉积时水介质的相关性质，对于进一步研究香山群生物化石的“混杂”现象及缺少笔石(奥陶纪标准化石)具有重要意义。
① 宁夏回族自治区地质矿产勘查院.中华人民共和国区域地质调查报告1:50 000(宣和幅J48 E 016014、上校育川幅J48 E 017014、下流水幅J48 E 018014).银川：宁夏地质调查院, 1995：47-50.
1 区域地质背景香山群为一套遭受轻微区域变质的陆源碎屑岩，并夹有少量碳酸盐岩和硅质岩，属于深海浊流沉积[4]，主要分布于宁夏中卫、中宁、同心之间的香山、米钵山地区和中卫以北的马夫峡子及中宁西南的黑阴湾山等地区，并在中卫吕家新庄一带以磨盘井组与发育在甘肃省武威一带的大黄山组相接。研究区位于香山、米钵山地区，为香山群的命名地，区内地层出露良好(图 1)。香山群自下而上分为徐家圈组、狼嘴子组和磨盘井组，分组标志分别为徐家圈组顶部的薄层状石灰岩和狼嘴子组顶部的硅质岩(图 2)。香山群底界与米钵山组呈整合接触或似整合接触[3]，所谓似整合接触，按照霍福臣[2]在《宁夏地质概论》中的描述是指“从香山地区之寒武系、奥陶系和志留系在区域上的展布来看，寒武系香山群以‘断层’关系出露在奥陶系天景山组或米钵山组之上，而实际上这些‘断层’在野外实地难以确认，似有‘整合’接触的趋势”。香山群顶界则角度不整合于志留纪照花井组－旱峡组和泥盆纪石峡沟组－中宁组之下[4-5, 12]。
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| 1.米钵山组；2.徐家圈组；3.狼嘴子组；4.磨盘井组；5.逆冲断层及倾角；6.平移断层；7.采样位置；8.地名；9.山名。 图 1 研究区米钵山组和香山群分布图 Fig. 1 Map showing the strata distribution of Moboshan Formation and Xiangshan Group in the study area |
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徐家圈组主体上为灰绿色中—厚层细粒石英砂岩、含长石石英砂岩、粉砂岩和黏土岩，发育鲍玛序列及槽模，为浊流沉积，该组上部发育有大量的原地沉积的灰绿色黏土岩，从下到上粉砂岩、黏土岩逐渐增多，砂岩逐渐减少。该组从下到上可分为3段[7-9]：第1段以块状至厚层细砂岩为主，常见正粒序，且往往形成砂岩叠置层(砂岩层之间只有极薄层的粉砂岩及黏土岩相隔)，发育单层砂岩厚度从下向上逐渐变薄序列，反映出浊流水下水道沉积特征。第2段下部为灰绿色中—厚层细粒长石石英砂岩、粉砂岩夹薄层灰绿色黏土岩岩组与灰绿色黏土岩互层，上覆大段灰绿色黏土岩，具有浊流水下天然堤沉积特征；上部为灰绿色长石石英细砂岩、粉砂岩夹灰绿色黏土岩岩组与灰绿色黏土岩互层，薄层钙质粉砂岩中常发育有交错层理和双向交错层理，具有深水斜坡沉积特征。第3段岩性为灰绿色粉砂岩、黏土岩与深灰色薄层状含粉砂石灰岩、泥晶石灰岩互层，夹有少量灰绿色中层钙质长石石英细砂岩，即通常所说的徐家圈组顶部的薄层状石灰岩。
狼嘴子组也可细分为3段：第1段下部为灰绿色中—厚层长石石英细砂岩、粉砂岩夹灰绿色黏土岩；上部为灰绿色粉砂岩、黏土岩夹深灰色薄层泥晶石灰岩，单层石灰岩厚1~5 cm，显示出低密度浊流沉积与深水原地沉积交替的特征。第2段为灰绿色中—厚层长石石英细砂岩与灰绿色粉砂岩、黏土岩互层，自下而上砂岩减少、变薄，粉砂岩、黏土岩增多，并出现较厚的杂色黏土岩，杂色黏土岩的上部发育有薄至极薄的黏土岩颜色韵律层，表现为低密度浊流沉积向深水原地沉积的演化，具有深海平原沉积特征；顶部发育有顺层侵入的辉绿岩，呈岩床状分布。第3段(黄河井段)为浅灰、灰白、紫红色薄—中层硅质岩, 浅灰色中层硅质白云岩与灰绿色黏土岩互层。
磨盘井组主要为由黄绿、灰绿色中—厚层至块状长石石英杂砂岩、粉砂岩与灰绿色黏土岩组成的韵律层，该组上部砂岩占绝对优势，总体上显示单层砂岩向上粒度变粗和厚度变厚的垂向序列，反映了近物源水体变浅的特征(图 2)。
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| 1.砾岩；2.角砾岩；3.含砂砾屑石灰岩；4.正粒序砂岩；5.粉砂岩；6.黏土岩；7.硅质岩；8.硅质白云岩；9.含粉砂石灰岩；10.泥晶石灰岩；11.泥晶石灰岩透镜体；12.砾屑石灰岩透镜体；13.辉绿岩；14.槽模；15.粒序层；16.交错层理；17.滑塌变形构造；18.研究层位。 图 2 宁夏米钵山地区香山群综合柱状示意图 Fig. 2 Schematic stratigraphic column of the Xiangshan Group in the Miboshan area of Ningxia |
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徐家圈组顶部的薄层状石灰岩由多组石灰岩组成，岩组与岩组之间被黏土岩隔开(图 3a中短箭头所示)，石灰岩在研究区由南向北变厚，整体上呈向北发散的“扫帚”状，单层厚度以薄层(小于10 cm)为主，兼有少数薄的中层(小于30 cm)。单个石灰岩组中各单层石灰岩层相互交错，较厚的石灰岩层(中层)相对平直，延伸相对较远，但也很难顺层追踪；较薄的石灰岩层(薄层)则交织在一起，上、下界面不平整，其间为薄的灰绿色黏土岩(图 3b)。石灰岩单层形态上多呈小型透镜状(图 3c中箭头所示)，或上、下界面不平整，具有瘤状石灰岩特征，透镜体岩层可叠置在一起(图 3c)，也可分散于黏土岩之中。岩性主要为泥晶石灰岩，并含有少量粉砂至细砂级陆源碎屑颗粒，体积分数一般小于15%；方解石脉非常发育，在岩石薄片中也可以见到比较细微的方解石脉；沉积构造发育，主要有单向交错层理、双向交错层理、浪成波纹层理以及脉状、波状复合层理等(图 3d)。
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| a.薄层石灰岩侧向上尖灭于黏土岩之中，石灰岩层向北叠置增厚现象，长箭头所示为北北西方向，短箭头为石灰岩组间的黏土岩；b.夹于灰绿色黏土岩之中的深灰色薄层石灰岩单层错落分布，难以顺层追踪；c.呈小型透镜体形态的薄层石灰岩；d.泥晶石灰岩中的脉状、波状复合层理。 图 3 研究区香山群徐家圈组顶部薄层石灰岩沉积特征 Fig. 3 Sedimentary characteristics of thin-bedded limestone in the top of Xujiajuan Formation, Xiangshan Group in the study area |
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尽管徐家圈组顶部薄层石灰岩为该组的标志层(图 2)，区域上分布较稳定，但是其形态呈“扫帚”状，单岩层很难在侧向上进行较长距离的追踪。因此，在进行地球化学样品采集前，在野外对薄层石灰岩进行了详细的观察：采样位置选在中部薄层石灰岩集中发育的层位(图 3a)，向下及向上石灰岩层较稀疏的层位则没有采样；在单层选择上，尽量选择侧向上延伸较远的石灰岩层(中层或薄层)；样品均采自均一层(肉眼观察)，避开沉积构造发育部位，岩性均为泥晶石灰岩。样品分2次共采集16件:第1次为2009年采集，共10件，在中国科学院地球化学研究所(贵阳)资源环境测试中心采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行了稀土元素和相关的微量元素测试; 第2次为2015年采集，共6件，在澳实分析检测(广州)有限公司测试，采用ME-MS81熔融法电感耦合等离子体质谱测定稀土元素及相关微量元素质量分数。
3 数据特征与原始性评估16个样品的稀土元素及相关微量元素的测试结果与相关计算如表 1所示，其中稀土元素标准化采用澳洲后太古宙页岩的平均质量分数，即PAAS标准[13]。从研究区稀土元素测试结果来看，其稀土总量(∑REE)分布有间断现象(表 1)，当数值小于32.70×10-6(样品5-3)时，各相邻数值之间相差较小，其后跳跃至42.67×10-6(样品5-5)；因此，依据稀土总量的高低和存在的较大间断，将样品分为2组。在稀土总量较低(≤32.70×10-6)的1组中又依据Eu异常的情况进行分类，这样可大致将16个样品分为3组：A组，具有低的稀土总量和微弱的Eu负异常或正异常；B组，具有低的稀土总量和较强的Eu正异常((Eu/Eu*)N≥1.10)；C组，具有高的稀土总量(≥42.67×10-6)和强的Eu异常((Eu/Eu*)N≥1.15)。其中样品5-7较为特殊，具有低的稀土总量和强的Eu正异常，考虑到1个样品不便于归为1类，以其强的Eu正异常暂归于C组(表 1)。
| 样品编号 | wB/10-6 | ∑LREE/ ∑HREE |
Y/Ho | (La/Yb)N | (La/Sm)N | (Tb/Yb)N | (La/Nd)N | (La/La*)N | (Ce/Ce*)N | (Pr/Pr*)N | (Eu/Eu*)N | (Gd/Gd*)N | (Y/Y*)N | wB/10-6 | U/Th | Sr/Ba | Zr/Rb | wB/% | ||||||||||||||||||||||||
| La | Ce | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Y | ∑REE | ∑LREE | ∑HREE | U | Th | Sr | Ba | Zr | Rb | Fe2O3 | MnO | CaO | ||||||||||||||||
| 5-2* | 6.30 | 12.50 | 1.40 | 5.50 | 1.32 | 0.27 | 1.16 | 0.23 | 1.25 | 0.21 | 0.66 | 0.11 | 0.58 | 0.09 | 7.30 | 31.58 | 27.29 | 4.29 | 6.36 | 34.76 | 0.80 | 0.69 | 1.44 | 0.99 | 1.15 | 0.97 | 0.98 | 1.03 | 0.91 | 1.13 | 1.11 | 0.96 | 851.00 | 61.70 | 7.00 | 6.50 | 1.16 | 13.79 | 1.08 | 0.57 | 0.09 | 50.30 |
| 康磨1-1 | 3.85 | 7.05 | 0.83 | 3.15 | 0.63 | 0.14 | 0.62 | 0.09 | 0.59 | 0.11 | 0.32 | 0.05 | 0.27 | 0.04 | 3.82 | 17.74 | 15.66 | 2.08 | 7.53 | 33.81 | 1.05 | 0.88 | 1.24 | 1.06 | 1.09 | 0.91 | 1.03 | 1.07 | 1.06 | 1.17 | 0.79 | 1.17 | 1 319.32 | 37.53 | 7.88 | 5.83 | 0.67 | 35.15 | 1.35 | 0.32 | 0.03 | 53.15 |
| 康磨16-1 | 3.37 | 5.51 | 0.62 | 2.42 | 0.55 | 0.12 | 0.53 | 0.07 | 0.56 | 0.13 | 0.33 | 0.04 | 0.32 | 0.05 | 4.20 | 14.60 | 12.58 | 2.02 | 6.23 | 33.57 | 0.78 | 0.89 | 0.84 | 1.20 | 1.41 | 0.88 | 0.98 | 1.05 | 1.09 | 1.27 | 1.10 | 0.83 | 890.05 | 43.70 | 5.05 | 6.69 | 1.32 | 20.37 | 0.75 | 1.05 | 0.10 | 47.21 |
| 康磨18-1 | 4.88 | 7.42 | 0.84 | 3.24 | 0.65 | 0.13 | 0.67 | 0.11 | 0.70 | 0.16 | 0.42 | 0.06 | 0.35 | 0.05 | 4.95 | 19.66 | 17.15 | 2.51 | 6.83 | 31.51 | 1.03 | 1.09 | 1.09 | 1.30 | 1.43 | 0.84 | 1.06 | 0.91 | 1.14 | 1.19 | 1.03 | 0.62 | 810.30 | 40.57 | 3.60 | 3.95 | 1.66 | 19.97 | 0.91 | 0.68 | 0.05 | 47.34 |
| 康磨21-1 | 4.75 | 7.91 | 0.95 | 3.69 | 0.79 | 0.17 | 0.74 | 0.11 | 0.66 | 0.15 | 0.41 | 0.05 | 0.35 | 0.05 | 4.57 | 20.77 | 18.26 | 2.51 | 7.27 | 31.10 | 1.01 | 0.87 | 1.14 | 1.12 | 1.26 | 0.86 | 1.02 | 1.06 | 1.06 | 1.17 | 1.34 | 1.52 | 1 102.71 | 68.49 | 9.54 | 11.31 | 0.88 | 16.10 | 0.84 | 0.70 | 0.03 | 48.31 |
| A组平均 | 4.63 | 8.08 | 0.93 | 3.60 | 0.79 | 0.17 | 0.74 | 0.12 | 0.75 | 0.15 | 0.43 | 0.06 | 0.37 | 0.05 | 4.97 | 20.87 | 18.19 | 2.68 | 6.84 | 32.95 | 0.93 | 0.88 | 1.15 | 1.13 | 1.27 | 0.89 | 1.01 | 1.02 | 1.05 | 1.19 | 1.07 | 1.02 | 994.67 | 50.40 | 6.61 | 6.85 | 1.14 | 21.08 | 0.99 | 0.66 | 0.06 | 49.26 |
| 5-3* | 7.20 | 12.90 | 1.50 | 5.80 | 1.38 | 0.33 | 1.04 | 0.19 | 1.05 | 0.21 | 0.54 | 0.08 | 0.39 | 0.09 | 6.60 | 32.70 | 29.11 | 3.59 | 8.11 | 31.43 | 1.36 | 0.76 | 1.77 | 1.08 | 1.18 | 0.90 | 1.01 | 1.30 | 0.81 | 1.12 | 1.97 | 1.50 | 891.00 | 147.00 | 10.00 | 9.90 | 1.31 | 6.06 | 1.01 | 0.52 | 0.03 | 50.50 |
| 5-4* | 4.70 | 8.70 | 0.99 | 3.40 | 0.84 | 0.20 | 0.71 | 0.15 | 0.70 | 0.17 | 0.54 | 0.08 | 0.36 | 0.06 | 5.10 | 21.60 | 18.83 | 2.77 | 6.80 | 30.00 | 0.96 | 0.81 | 1.52 | 1.20 | 0.94 | 0.93 | 1.06 | 1.22 | 0.80 | 1.18 | 0.71 | 0.60 | 707.00 | 31.40 | 6.00 | 2.20 | 1.18 | 22.52 | 2.73 | 0.31 | 0.04 | 49.80 |
| 康磨7-1 | 6.15 | 10.17 | 1.22 | 4.56 | 0.92 | 0.25 | 0.99 | 0.13 | 0.93 | 0.20 | 0.54 | 0.08 | 0.51 | 0.08 | 7.03 | 26.72 | 23.27 | 3.45 | 6.74 | 35.32 | 0.89 | 0.98 | 0.93 | 1.17 | 1.16 | 0.85 | 1.04 | 1.23 | 1.06 | 1.30 | 0.99 | 1.22 | 913.68 | 75.37 | 7.00 | 7.44 | 0.82 | 12.12 | 0.94 | 1.08 | 0.02 | 49.18 |
| 康磨9-1 | 6.22 | 10.78 | 1.21 | 4.65 | 0.89 | 0.22 | 0.96 | 0.13 | 0.82 | 0.18 | 0.51 | 0.07 | 0.42 | 0.07 | 5.84 | 27.11 | 23.96 | 3.15 | 7.61 | 32.98 | 1.08 | 1.02 | 1.14 | 1.16 | 1.25 | 0.90 | 0.99 | 1.11 | 1.10 | 1.22 | 0.72 | 1.25 | 654.74 | 50.18 | 7.87 | 8.93 | 0.58 | 13.06 | 0.88 | 0.66 | 0.05 | 49.52 |
| 康磨17-1 | 6.71 | 10.31 | 1.16 | 4.33 | 0.88 | 0.21 | 0.92 | 0.14 | 0.98 | 0.21 | 0.56 | 0.08 | 0.49 | 0.07 | 6.98 | 27.06 | 23.61 | 3.45 | 6.84 | 33.86 | 1.02 | 1.11 | 1.06 | 1.34 | 1.33 | 0.84 | 1.01 | 1.10 | 1.04 | 1.24 | 1.64 | 0.93 | 947.15 | 36.02 | 5.31 | 6.00 | 1.76 | 26.30 | 0.89 | 1.02 | 0.05 | 48.16 |
| 磨X-1 | 4.71 | 8.32 | 0.95 | 3.61 | 0.62 | 0.16 | 0.67 | 0.10 | 0.65 | 0.13 | 0.35 | 0.05 | 0.30 | 0.04 | 4.59 | 20.66 | 18.37 | 2.29 | 8.02 | 35.88 | 1.15 | 1.10 | 1.21 | 1.13 | 1.19 | 0.91 | 1.00 | 1.13 | 1.05 | 1.27 | 0.58 | 0.86 | 1 014.10 | 32.58 | 4.59 | 5.14 | 0.67 | 31.13 | 0.89 | 0.72 | 0.01 | 49.88 |
| B组平均 | 5.95 | 10.20 | 1.17 | 4.39 | 0.92 | 0.23 | 0.88 | 0.14 | 0.86 | 0.18 | 0.51 | 0.07 | 0.41 | 0.07 | 6.02 | 25.98 | 22.86 | 3.12 | 7.35 | 33.25 | 1.08 | 0.96 | 1.27 | 1.18 | 1.18 | 0.89 | 1.02 | 1.18 | 0.98 | 1.22 | 1.10 | 1.06 | 854.61 | 62.09 | 6.80 | 6.60 | 1.05 | 18.53 | 1.22 | 0.72 | 0.03 | 49.51 |
| 5-5* | 7.60 | 16.00 | 2.20 | 8.90 | 2.11 | 0.53 | 1.86 | 0.26 | 1.43 | 0.29 | 0.75 | 0.09 | 0.55 | 0.10 | 8.70 | 42.67 | 37.34 | 5.33 | 7.01 | 30.00 | 1.02 | 0.52 | 1.72 | 0.74 | 0.95 | 0.90 | 1.06 | 1.26 | 0.97 | 1.08 | 0.75 | 1.41 | 868.00 | 52.80 | 20.00 | 7.60 | 0.53 | 16.44 | 2.63 | 1.32 | 0.05 | 45.40 |
| 5-6* | 11.00 | 22.40 | 2.64 | 10.20 | 2.39 | 0.56 | 2.18 | 0.32 | 1.69 | 0.34 | 0.95 | 0.11 | 0.73 | 0.11 | 10.30 | 55.62 | 49.19 | 6.43 | 7.65 | 30.29 | 1.11 | 0.67 | 1.60 | 0.93 | 1.03 | 0.96 | 1.01 | 1.15 | 1.00 | 1.08 | 0.93 | 2.15 | 1 120.00 | 37.80 | 29.00 | 3.30 | 0.43 | 29.63 | 8.79 | 1.57 | 0.07 | 46.70 |
| 5-7* | 6.20 | 10.30 | 1.13 | 4.40 | 0.90 | 0.27 | 0.86 | 0.13 | 0.67 | 0.16 | 0.40 | 0.05 | 0.43 | 0.06 | 5.40 | 25.96 | 23.20 | 2.76 | 8.41 | 33.75 | 1.06 | 1.00 | 1.10 | 1.22 | 1.38 | 0.89 | 1.00 | 1.44 | 0.88 | 1.31 | 0.61 | 0.80 | 689.00 | 45.90 | 7.00 | 7.50 | 0.76 | 15.01 | 0.93 | 0.44 | 0.08 | 50.30 |
| 康磨3-1 | 13.89 | 29.50 | 3.42 | 14.02 | 2.95 | 0.87 | 2.94 | 0.41 | 2.53 | 0.49 | 1.29 | 0.17 | 1.15 | 0.16 | 14.70 | 73.79 | 64.65 | 9.14 | 7.07 | 29.82 | 0.90 | 0.68 | 1.32 | 0.86 | 1.16 | 0.99 | 0.98 | 1.39 | 0.94 | 1.05 | 1.94 | 3.77 | 1 083.02 | 46.74 | 50.75 | 5.84 | 0.51 | 23.17 | 8.70 | 3.20 | 0.09 | 41.02 |
| 康磨5-1 | 9.41 | 18.62 | 2.17 | 9.21 | 1.92 | 0.49 | 1.90 | 0.28 | 1.68 | 0.34 | 0.86 | 0.12 | 0.73 | 0.10 | 9.93 | 47.83 | 41.82 | 6.01 | 6.96 | 29.54 | 0.96 | 0.71 | 1.38 | 0.88 | 1.37 | 0.95 | 0.96 | 1.20 | 1.01 | 1.05 | 0.55 | 1.90 | 921.55 | 34.19 | 22.51 | 2.15 | 0.29 | 26.95 | 10.46 | 0.50 | 0.05 | 54.81 |
| C组平均 | 9.62 | 19.36 | 2.31 | 9.35 | 2.05 | 0.54 | 1.95 | 0.28 | 1.60 | 0.32 | 0.85 | 0.11 | 0.72 | 0.11 | 9.81 | 49.17 | 43.24 | 5.93 | 7.42 | 30.68 | 1.01 | 0.72 | 1.42 | 0.93 | 1.18 | 0.94 | 1.00 | 1.29 | 0.96 | 1.11 | 0.95 | 2.00 | 936.31 | 43.49 | 25.85 | 5.28 | 0.50 | 22.24 | 6.30 | 1.41 | 0.07 | 47.65 |
| 注：带*样品为澳实分析检测(广州)有限公司测试；其余样品为中国科学院地球化学研究所(贵阳)资源环境测试中心测试。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
稀土元素异常的计算，通常有算术平均计算[14]和几何平均计算[15]两种方法，两种方法的误差在5%以内[16]。本次研究主要采用算术平均计算，所采用的各公式如下：(Ce/Ce*)N=2CeN/(LaN+PrN)、(Pr/Pr*)N=2PrN/(CeN+NdN)、(Eu/Eu*)N=2EuN/(SmN+GdN)、(Gd/Gd*)N=2GdN/(EuN+TbN)和(Y/Y*)N=2YN/(DyN+HoN)。对于La异常计算，由于样品可能存在Ce异常，使得计算得到的La异常不准确，因此，选取(La/La*)N＝LaN/(3PrN－2NdN)作为La异常计算公式[17]。
由于碳酸盐岩成因较为复杂，有化学、生物、生物化学和机械成因，因此碳酸盐岩中稀土元素质量分数的控制因素也较多，除沉积时海水的稀土元素组成外，还包括陆源物质和海洋中的自生矿物，如铁和锰的氧化物等[18-19]。此外，成岩作用也会对稀土元素造成污染[20-21]。本次研究采用稀土总量(∑REE+Y)与相关元素质量分数的关系对稀土元素所反映的沉积环境信息进行评估(图 4)。
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| 图 4 研究区徐家圈组顶部薄层状石灰岩稀土元素总量检验图 Fig. 4 Cross plots for check up from w(∑REE+Y)/10-6 of thin-bedded limestone in the top of Xujiajuan Formation in the study area |
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从图 4可以看出：将所有样品看作1个整体，其稀土总量与Fe和Mn的质量分数无线性关系，而与Ca的质量分数呈弱的负相关；A组和B组样品稀土总量与Fe、Mn及Ca的质量分数无线性关系；C组样品稀土总量与Fe和Mn的质量分数呈弱的正相关，而与Ca的质量分数呈弱的负相关，只是均有1个样品点偏离较大。因此，具有低稀土总量的样品(A组和B组)能较好地反映沉积时水体的特征；而具有高稀土总量的样品(C组)其稀土元素的分馏机制可能略受Fe、Mn吸附作用影响。
4 稀土总量与配分模式徐家圈组顶部薄层状石灰岩稀土总量(不含Y元素，以下同)平均值为31.63×10-6，数值分布在14.60×10-6~73.79×10-6之间，尽管稀土总量普遍偏低，但分布范围较广，最大值和最小值相差5倍以上，各组情况如下：A组样品稀土总量平均值为20.87×10-6，若除去样品5-2的异常大值31.58×10-6，其余样品稀土总量分布在14.60×10-6~20.77×10-6之间，平均值为18.19×10-6；B组样品稀土总量平均值为25.98×10-6，数值分布在20.66×10-6~32.70×10-6之间，无样品异常点存在；C组样品稀土总量平均值为49.17×10-6，若除去样品5-7的异常小值25.96×10-6，其余样品稀土总量分布在42.67×10-6~73.79×10-6之间，平均值为54.97×10-6(表 1，图 5)。从以上数据分析可知，A组到C组稀土总量依次增加，特别是C组，和A组、B组之间相差很大(图 5d)。
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| a. A组；b. B组；c. C组；d.平均值。 图 5 研究区徐家圈组顶部薄层状石灰岩稀土元素PAAS标准化分布模式图 Fig. 5 PAAS-normalized REY patterns of thin-bedded limestone in the top of Xujiajuan Formation in the study area |
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所有样品在澳洲页岩标准化的稀土配分模式中：轻稀土相对亏损，轻重稀土比值在6.23~8.41之间，平均为7.22，整个曲线呈现出不同形态的“帽型”(图 5)；具有明显的La正异常，(La/La*)N值在0.94~1.43之间，平均1.21；具有明显的Y正异常，(Y/Y*)N值在1.05~1.31之间，平均1.18；而Gd无异常，(Gd/Gd*)N值在0.80~1.14之间，平均1.00(图 5d中的总平均曲线)。各组情况如下：A组轻重稀土比值在6.23~7.53之间，平均为6.84，稀土分布曲线略右上翘，轻稀土亏损，重稀土分布平缓(图 5a，d)；La异常较为明显，(La/La*)N值在1.09~1.43之间，平均为1.27；Y正异常明显，(Y/Y*)N值在1.13~1.27之间，平均为1.19；Gd具有弱的正异常，(Gd/Gd*)N值在0.91~1.14之间，平均为1.05。B组轻重稀土比值在6.74~8.11之间，平均为7.35，稀土分布曲线与A组相同，只是整个曲线更显平缓(图 5b，d)；La正异常较为明显，(La/La*)N值在0.94~1.33之间，平均为1.18；Y正异常明显，(Y/Y*)N值在1.12~1.30之间，平均为1.22；Gd具有弱的正异常或负异常，(Gd/Gd*)N值在0.80~1.10之间，平均为0.98，整体显示极弱的负异常。C组轻重稀土比值在6.98~8.41之间，平均为7.42，稀土分布曲线呈“山”字形，中部稀土元素明显富集；由于Ce弱负异常，使得La异常在分布模式图中不明显，但(La/La*)N值在0.95~1.38之间，平均为1.18；(Y/Y*)N值在1.05~1.31之间，平均为1.11，若去掉样品5-7的异常高值1.31，其他样品比值在1.05~1.08之间，Y具有弱的正异常；Gd具有弱的负异常，(Gd/Gd*)N值在0.88~1.01之间，平均为0.96。
从上述数据分析结合稀土分布模式可以看出，徐家圈组顶部薄层状石灰岩从A组到C组具有以下变化：轻重稀土比值增加，即轻稀土亏损的程度减小；La正异常略呈减小趋势，在A组与B组、C组之间较为明显，但其只具有统计意义，单个样品的比值会出现相互穿插现象；A组和B组具有明显的Y正异常，而C组的Y正异常明显减弱，只具有极弱的Y正异常(不含样品5-7)；Gd异常从弱的正异常逐渐变为弱的负异常，B组具有过渡性质。
5 Ce和Eu异常稀土元素多以3+价的形式存在，只有Ce和Eu除了3+价外，还能在自然界中分别以4+价Ce4+和2+价Eu2+的形式存在，因此它们在模式图中的投影点常偏离其他REE的分布趋势而呈异常。在氧化条件下，可溶性的Ce3+被氧化成难溶性的Ce4+离子，从而被Mn-Fe的氢氧化物、黏土颗粒等吸附而发生沉淀，造成水体中Ce的亏损[22]。Eu的正异常一般认为是受热液影响[16-17]，此外，Eu的正异常还有可能是继承了源区特征，或在还原环境下Eu3+离子被还原成Eu2+而代替Ca2+进入碳酸盐岩晶格中，导致碳酸盐岩中的Eu正异常[23]。
在澳洲后太古宙页岩标准化模式下，徐家圈组顶部薄层状石灰岩(Ce/Ce*)N最小值为0.84，最大值为0.99，平均为0.91，显示出较明显的负异常(图 5d中总平均曲线)。各分组的情况如下：A组(Ce/Ce*)N值在0.84~0.97之间，平均为0.89；B组(Ce/Ce*)N值在0.84~0.93之间，平均为0.89；C组(Ce/Ce*)N值在0.89~0.99之间，平均为0.94。在3组样品中，A组和B组显示为明显的Ce负异常，而C组样品则表现出弱的负异常或无异常(表 1，图 5d)。
徐家圈组顶部薄层状石灰岩(Eu/Eu*)N最小值为0.91，最大值为1.44，平均为1.17，表现出较明显的正异常(表 2，图 5d中总平均曲线)。各分组的情况如下：A组(Eu/Eu*)N值在0.91~1.07之间，平均为1.02，表现出微弱的Eu负异常或正异常(图 5a)；B组(Eu/Eu*)N值在1.10~1.30之间，平均为1.18，具有较强的Eu正异常(图 5b)；C组(Eu/Eu*)N值在1.15~1.44之间，平均为1.29，具有强的Eu正异常(图 5c)。在分组中，B组样品的Eu异常与所有样品的平均值相当，而A组和C组样品的Eu异常则分别向负方向和正方向偏离平均值(表 1，图 5d)。
由于Ce异常因La丰度的不规则变化会变得复杂化，即Ce的负异常也可能是由La的正异常引起。此外，在后期成岩过程中，Ce异常也会受到影响。因此，对引起Ce的负异常的具体因素应做必要的分析(图 6)。La的正异常影响一般用Ce/Ce*-Pr/Pr*图解来判断[14]，也可用Ce/Ce*-(La/Nd)N交汇图来判断[24]。对于后期成岩作用，一般认为当(La/Sm)N＞0.35，且(La/Sm)N与Ce异常不具有相关性时，Ce的负异常不受成岩作用影响[25]。
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| 图 6 研究区徐家圈组顶部薄层状石灰岩稀土元素Ce和Eu异常检验图 Fig. 6 Cross plots for check up to Ce and Eu anomaly of thin-bedded limestone in the top of Xujiajuan Formation in the study area |
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徐家圈组顶部薄层状石灰岩样品在Ce/Ce*-Pr/Pr*交汇图(图 6a)中有7个样品落入La异常区，9个样品落入Ce异常区，其中B组只有1个样品落入La异常区，而A组和C组分别有3个样品落入La异常区，2个样品落入Ce异常区。在Ce/Ce*-(La/Nd)N和Ce/Ce*-(La/Sm)N交汇图(图 6b，c)中总体上均表现为弱的线性相关性；但在Ce/Ce*-(La/Nd)N图(图 6b)中，A组和C组的线性关系均比较明显(C组中康磨7-1为异常点)，B组线性关系不明显，因此B组基本不受La异常的影响；而在Ce/Ce*-(La/Sm)N图(图 6c)中，只有C组线性关系明显(康磨7-1为异常点)，A组和B组线性关系均不明显，且(La/Sm)N＞0.35，因此只有C组受成岩期影响较明显。Ce/Ce*-Eu/Eu*关系交汇图(图 6d)中，各分组的样品点基本上都呈散点状分布，不显示出线性关系，说明Eu异常基本不受沉积时水体氧化-还原条件控制。
综合上述对Ce异常的评估数据可以看出：薄层状石灰岩稀土元素Ce负异常总体上部分受La正异常的影响(图 6a，b)，同时也表现出略受成岩作用的影响(图 6c)。就分组情况而言，具有以下2个特点：B组样品Ce负异常基本不受La正异常的影响，而A组和C组样品则较明显地受到La正异常的影响(图 6a，b)；A组和B组样品Ce负异常基本不受成岩作用影响，而C组样品则较明显地受到成岩作用的影响(图 6c)。因此，B组样品能较好地反映沉积时水体的氧化-还原条件。
6 相关稀土元素比值及其他微量元素虽然稀土元素是具有相似物理化学性质的一组元素，在沉积、成岩过程中均一化程度高性质稳定，表现出整体运移特征，但是由于各元素电子构型的不同，在不同的沉积和成岩条件下，稀土元素之间也会形成一定的分馏。目前用于研究沉积时水体物化学条件的主要有Y/Ho、La/Yb、La/Sm及La/Nd值。与沉积介质性质相关的其他微量元素地球化学参数主要有：反映碳酸盐岩沉积时氧化-还原条件的U/Th值[26-27]，反映碳酸盐岩沉积时水体盐度的Sr/Ba值[28-29]，反映沉积水动力条件的Zr/Rb值[30]。
Y和Ho两个元素的化学性质、电价和离子半径相近，但是它们的配位性质不同，因此水溶液中两者的行为有较大差异，使得Ho在海水中沉淀的速率是Y的2倍[31-32]。现代河水或河口水体Y/Ho为25~28，与球粒陨石的比值26~28及上陆壳的比值27.5相当[15, 33]，反映出陆源物质的特征；而现代海水的Y/Ho＞45[34]，远高于河水或河口水体。徐家圈组顶部薄层状石灰岩Y/Ho值最小值为29.54，最大值为35.88，平均为32.35，大于现代河水比值。各分组的情况如下：A组Y/Ho值在31.10~34.76之间，平均为32.95；B组Y/Ho值在30.00~35.88之间，平均为33.25；C组Y/Ho值在29.54~33.75之间，平均为30.68，但若去掉样品5-7的异常高值33.75，其他样品值在29.54~30.29之间，平均为29.91，且其最大值与A组和B组的最小值相当。
由于La在陆源物质中相对富集，因此在海洋浅水环境中，古海水具有相对较高的(La/Yb)N与(La/Sm)N值；相反，在较深水环境，陆地剥蚀形成的富La陆源碎屑物质体积分数较低，使得古海水具有相对较低的(La/Yb)N与(La/Sm)N值[35]。此外，研究表明热液流体的(La/Yb)N＞1(PAAS标准化)，而海水和热液混合则会导致(La/Yb)N＜1[36]。徐家圈组顶部薄层状石灰岩：(La/Yb)N值最小值为0.78，最大值为1.36，平均为1.01；(La/Sm)N值最小值为0.52，最大值为1.11，平均为0.86。各分组的情况如下：A组(La/Yb)N值在0.78~1.05之间，平均为0.93；(La/Sm)N值在0.69~1.09之间，平均为0.88。B组(La/Yb)N值在0.89~1.36之间，平均为1.08；(La/Sm)N值在0.76~1.11之间，平均为0.96。C组(La/Yb)N值在0.90~1.11之间，平均为1.01，数据分布比B组更集中；(La/Sm)N值在0.52~1.00之间，平均为0.72。从A组到C组，(La/Yb)N与(La/Sm)N值均显示出由小变大再变小的变化趋势，从A组到B组数值增大可能受热液及陆源物质增加的影响，而C组数值的减小则应属于异常现象。
在现代海洋中(La/Nd)N随着水深的增加而增加[19, 37]，在北太平洋和南太平洋中(La/Nd)N值从海面的0.8增加到1 000 m深处的1.5[19]。此外，(La/Nd)N值也会受到成岩作用深度的影响，可能反映早期成岩作用的埋藏深度[20]。徐家圈组顶部薄层状石灰岩(La/Nd)N值变化范围较大，最小值为0.74，最大值为1.34，平均为1.09。各分组的情况如下：A组(La/Nd)N值在0.99~1.30之间，平均为1.13；B组(La/Nd)N值在1.08~1.34之间，平均为1.18；C组(La/Nd)N值在0.74~1.22之间，平均为0.93，若去掉异常值0.74(小于0.80)，其他样品值在0.86~1.22之间，平均为0.97。从A组到C组，(La/Nd)N值也显示出由小变大再变小的变化趋势，各组之间的差异性可排除成岩作用的影响。
徐家圈组顶部薄层状石灰岩U/Th值在0.29~1.76之间，平均为0.91，其中：小于0.75的(氧化环境)有7个样品，占43.75%；在0.75~1.25之间的(次还原环境)有5个样品，占31.25%；大于1.25的(还原环境)有4个样品，占25.00%。各分组情况如下：A组U/Th值在0.67~1.66之间，平均为1.14；B组U/Th值在0.58~1.76之间，平均为1.05；C组U/Th值在0.29~0.76之间，平均为0.50。C组样品和A组、B组样品相比，具有明显的U/Th低值、最大值0.76，远小于A组和B组的平均值1.14和1.05特征，故C组为氧化环境，A组和B组为次还原至还原环境[26-27]。
Sr/Ba值在6.06~35.15之间，平均为20.49，若去掉样品5-3的异常低值(小于10.00)，其余值在12.12~35.15之间，平均为21.45。各分组情况如下：A组Sr/Ba值在13.79~35.15之间，平均为21.08；B组Sr/Ba值在6.06~31.13之间，平均为18.53，若去掉异常低值6.06，其余值在12.12~31.13之间，平均为21.03；C组Sr/Ba值在15.01~29.63之间，平均为22.24。Sr/Ba值变化范围较大，但除了样品5-3的异常低值6.06外，其余样品的比值均大于10.00，显示出海相石灰岩特征[28-29]，各分组数据无明显差异，其平均值也比较接近，说明各组沉积时海水盐度无明显差异。
Zr/Rb值在0.75~10.46之间，平均为2.74。各分组情况如下：A组Zr/Rb值在0.75~1.35之间，平均为0.99；B组Zr/Rb值在0.88~2.73之间，平均为1.22；C组Zr/Rb值在0.93~10.46之间，平均为6.30，若去掉样品5-7的异常低值0.93，其余值在2.63~10.46之间，平均为7.65。C组样品和A组、B组样品相比，具有明显的Zr/Rb高值，最小值为2.63(除去样品5-7异常低值0.93)，远大于A组和B组的平均值0.99和1.22，与这2组的最大值2.73接近。说明C组的水动力远大于A组和B组[30]。
7 解释与讨论 7.1 对沉积环境的约束在澳洲平均页岩(PAAS)标准化下，海水REE配分模式具有如下特征：轻稀土元素亏损，存在明显的La异常，具有正的Gd异常，存在正的Y异常，较高的Y/Ho值。经过研究，这些特征普遍存在于地史和现代海水中[38-39]。徐家圈组顶部薄层状石灰岩的PAAS标准化稀土配分模式呈“帽型”，具有轻稀土亏损现象(图 5)，具有La正异常和Y正异常，Y/Ho值大于现代河水或河口水体的数值25~28，反映出明显的海水性质。
香山群徐家圈组沉积于下斜坡深水环境[7-9]，依据稀土元素中的(La/Nd)N值，结合现代海洋观测结果，可以对其沉积时的水深做出大致的估算。现在北太平洋和南太平洋中(La/Nd)N值在海面为0.8，在1 000 m深处为1.5[19]，以此为依据进行线性估算：徐家圈组(La/Nd)N平均值为1.09，计算水深为414 m；A组样品平均值为1.13，计算水深471 m；B组样品平均值为1.18，计算水深543 m；C组样品平均值为0.97，计算水深243 m。在3组样品中，A组样品最能反映出海水特征(见后文)，其(La/Nd)N最小值为0.99，计算水深271 m，最大值为1.30，计算水深714 m。由于水深估算是基于海面(La/Nd)N值固定，没有考虑稀土元素受陆源(离岸)及热液的影响；因此计算结果不能表明水深的变化，只能半定量的表示出整体的水深情况。综合上述计算结果，徐家圈组顶部薄层石灰岩的沉积水深可能在400~500 m之间。
在稀土元素中，Eu的正异常一般作为热液活动鉴别的可靠指标[40-41]。徐家圈组顶部薄层状石灰岩具有明显的Eu正异常(图 5)，说明石灰岩沉积时受热液影响，具有热水沉积特征。考虑到从理论上讲，Eu只有在高温条件下(大于250 ℃)才能发生还原[42-43]；因此，石灰岩中相对富集的Eu则可能来自高温热液流体，表现出热液羽的沉积特征[44]。从岩性特征上讲，为单一的石灰岩，矿物组合为单一的碳酸盐矿物，与区域扩散型热水沉积岩相似。在分组中，A组、B组和C组中(Eu/Eu*)N平均值分别为1.02、1.18和1.29，其Eu正异常依次增大(图 5d)；说明A组石灰岩受热液影响最小，而C组受热液影响最大。
7.2 沉积介质与水动力分析通过对徐家圈组顶部薄层状石灰岩稀土元素的原始性评估(图 4)，基本能反映出沉积时水体的性质，结合其他微量元素和沉积特征可对当时沉积介质属性与水动力状况进行分析。涉及的地球化学参数主要有：反映海水性质的La、Y、Gd异常和Y/Ho值；反映受陆源物质影响的稀土总量(∑REE)和轻、重稀土比值(∑LREE/∑HREE)；反映水深(离岸指数)的(La/Yb)N和(La/Sm)N值；反映水体氧化-还原条件的Ce异常和U/Th值；反映水动力强弱的Zr/Rb值；以及反映海水盐度的Sr/Ba值。各参数的相互关系、平均值及从A组到C组的变化规律如图 7所示。
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| 图中数据从上到下依次为A组、B组和C组，变化规律为从A组到C组的变化特征。稀土总量质量分数单位为10-6。 图 7 研究区徐家圈组薄层状石灰岩地球化学特征图解 Fig. 7 Diagrams showing geochemical characteristics of thin-bedded limestones in Xujiajuan Formation in the study area |
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从A组到C组：La和Y正异常减小，Gd由弱的正异常变为弱的负异常，Y/Ho值减小，向淡水或热液靠近[14]。这些特征表明，相对而言A组具有较明显的海水特征，结合前述Eu正异常的变化特征，C组可能受热液羽的影响较大(图 7)。
徐家圈组顶部薄层石灰岩稀土总量总体较低，但是从A组到C组变化明显，就平均值而言，C组几乎是A组的3倍，相应地，从A组到C组轻稀土相对富集，结合岩石薄片鉴定结果，C组石灰岩陆源碎屑体积分数较高；说明从A组到C组陆源物质影响增加。同时，可作为离岸指数而指示古水深的(La/Yb)N和(La/Sm)N值，从A组到C组均出现由小变大再变小的变化规律，其中B组和C组的(La/Yb)N平均值略大于1，具有热液流体的特征[36]；这说明(La/Yb)N和(La/Sm)N值受热液羽和陆源物质的双重控制。从所得的参数数值来看，C组离岸指数出现异常，其中(La/Sm)N平均值在3组石灰岩中最低(图 7)，考虑到C组受陆源物质的影响较大，这可能要归因于热液影响增强，产生强的温跃层，引起较强的内波、内潮汐，加强了不同水体的水动力混合并对较浅水区沉积物具有相对较强的搬动能力，其中大洋深部水体上升混合可造成C组(La/Yb)N和(La/Sm)N值的异常。
徐家圈组顶部薄层石灰岩稀土元素Ce异常受成岩作用影响较小，但C组Ce负异常与(La/Sm)N值(图 6c)，同时稀土总量(∑REE+Y)与Fe、Mn质量分数略呈线性关系(图 4a，b)；说明C组稀土分馏略受Fe、Mn物质的吸附作用，结合前文分析，可能略受热液羽影响。从A组和B组Ce具有明显负异常的特征分析，在非生物成因的碳酸盐岩中，Ce的负异常代表还原环境[45-46]，因此，沉积时水体具有还原性，判断结果与U/Th值的结果一致(表 1)。而U/Th值判断结果C组为富氧环境，因此，C组中极弱的Ce负异常(图 5d)应主要受控于水体的氧化-还原条件，反映了沉积时水体具有氧化性质。
Zr/Rb值C组明显大于A组和B组，说明C组石灰岩沉积于较强的水动力条件下，结合岩石薄片观察结果，其水动力可以搬动细砂级陆源碎屑颗粒。在A、B、C各组中Sr/Ba值波动较大，但各组平均值比较接近，说明在A、B、C组石灰岩沉积时，海水的盐度虽然有一定的波动，但基本保持稳定。
从以上分析可以看出，相对而言C组样品显示出较强的水动力作用、较大的陆源物质影响和较小的离岸指数值(远离海岸)，这种矛盾则说明陆源物质的输入可能受控于深水流体的强弱而不是离岸的远近。海水盐度的稳定则又显示了深水流体的发育可能和温度有关，结合前文稀土元素中Eu的正异常分析结果，最有可能的是热液羽引发的深水水体流动，而这种流动则在海水整体处于还原环境的条件下引发局部和某时段的氧化环境，即水动力氧化现象(图 7)。
7.3 沉积作用模式从地层分区上讲，研究区隶属于秦祁昆地层区的祁连—北秦岭地层分区，为宁夏南部地层小区，或称为中宁—武威地层小区[47]。就地层发育情况而言，研究区香山群之上为志留系照花井组—旱峡组或泥盆系石峡沟组—中宁组，他们之间呈角度不整合接触关系，其上为石炭系前黑山组和臭牛沟组，地层系统属于祁连造山带。近年对香山群狼嘴子组顶部的硅质岩进行地球化学研究的结果显示，其为含较低的陆源碎屑物质，同时受热液作用较为明显的深水相硅质岩，进而推测该地区在早古生代属于北祁连洋的一部分[48]，其中热液作用可能和宁夏景泰老虎山蛇绿岩所显示的470~450 Ma发生的北祁连洋壳俯冲有关[49]。而北祁连洋则和其东部的宽坪洋、西部的北阿尔金洋一起构成原特提斯主大洋[49-51]。依据香山群徐家圈组浊积砂岩主量和微量元素地球化学研究的结果，其大地构造环境介于被动大陆边缘、活动大陆边缘和大陆岛弧之间，具有过渡性质[11]；因此，香山群沉积时，其所处的环境可能同时具备拉张和挤压性质，可能为弧后环境靠近大陆一侧，具体位置则可能位于原特提洋北缘、阿拉善地块和华北西部地块南缘。依据香山群沉积时所处的大地构造位置和属性，结合本文的研究结果，徐家圈组顶部薄层状石灰岩沉积作用概念模式如图 8所示。
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| 1.海底俯冲带；2.海底热液喷流；3.强热液羽；4.弱热液羽；5.强热液羽引发的强内波、内潮汐；6.弱热液羽引发的强内波、内潮汐；7.强内波、内潮汐引发的氧化水体净流量；8.研究区位置。 图 8 研究区徐家圈组热液羽引起的内波沉积作用概念模式图 Fig. 8 Conceptual model showing deposition of hydrothermal plumes origin internal-wave in Xujiajuan Formation in the study area |
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依据北祁连造山带、研究区、阿拉善地块和鄂尔多斯盆地的地理位置，并考虑到在香山群中发现有浅水碳酸盐岩台地型寒武纪三叶虫和牙形石[5]以及原香山群第1亚群(康拉拜组)中含有大量的砾屑石灰岩，香山群沉积时可能与鄂尔多斯碳酸盐岩台地关系较为密切，从NE至SW依次发育有碳酸盐岩台地、斜坡和深水盆地(图 8)。在徐家圈组的薄层石灰岩中，反映海水性质较为明显的A组石灰岩沉积于还原环境，而反映热液和内波作用较强的C组石灰岩沉积于氧化环境；由此推测薄层石灰岩沉积于下部为还原水体、上部为氧化水体的氧化-还原分层海洋中(层化海洋)，具体位置处于下部的还原水体中(图 8)。
海洋热液一般和洋中脊或弧后盆地扩张相关[52]，在远离热液喷溢的地区则有可能形成热液羽[43]，依据香山群沉积时所处的大地构造位置和属性，薄层状石灰岩的沉积则可能和其西南方向的北祁连洋的扩张或弧后扩张相关(图 8)。香山群徐家圈组广泛发育内波、内潮汐沉积，特别是顶部的薄层石灰岩更是内波、内潮汐集中发育层段[7-10]。依据本文研究结果可知，石灰岩中Sr/Ba值波动较大，说明盐度不稳定，但各组平均值比较接近，说明盐度不是造成A、B、C组石灰岩差异沉积的主要因素；因此，徐家圈组内波、内潮汐可能受温度变化和盐度变化的双重控制，而温度变化可能造成了A、B、C组石灰岩的沉积差异，具体分析如下。
在强热液羽作用时期(形成C组石灰岩)，热液喷溢处强度较大，热液羽的垂向位置相对较高且强度大，强的热液羽和海水温度差引起相对较强的内波、内潮汐作用，较大的振幅可使内波、内潮汐的作用达到上部的氧化水体。在内波、内潮汐触及海底时，会引起海水向与波动传播方向相反的方向流动[53]，从而导致上部的氧化水体向盆地方向流动，在研究区出现氧化的沉积环境。同时，较强的内波、内潮汐也具有较强的搬运能力，较多的台地边缘物质被搬运至深水地区。在弱热液羽作用时期(形成A组石灰岩)，热液喷溢处强度较小，热液羽的垂向位置相对较低且强度小，弱的热液羽和海水温度差引起相对较弱的内波、内潮汐作用，较低的位置和较小的振幅使得内波、内潮汐的作用局限于下部的还原水体中。此时尽管有内波、内潮汐的混合作用，但水体仍保持还原环境，同时台地边缘物质很少被搬运至深水地区。
8 结论1) 依据香山群徐家圈组顶部薄层石灰岩稀土元素总量和配分模式，可将其分为3组：A组，具有低的稀土总量和微弱的Eu负异常或正异常；B组，具有低的稀土总量和较强的Eu正异常；C组，具有高的稀土总量和强的Eu异常。
2) 香山群徐家圈组顶部的薄层石灰岩稀土元素及相关微量元素特征所显示的沉积时水介质变化从A组到C组为海水性质减弱、陆源物质影响增加、热液影响增加、海水由还原到氧化、水动力增强和盐度基本稳定；这些特征说明薄层石灰岩沉积于氧化-还原层化海洋靠近分界线的还原带内，而氧化环境(如C组)则是由深水水体(牵引流)流动而引发，即为水动力氧化现象。
3) 徐家圈组顶部的薄层石灰岩稀土元素Eu正异常明显，从A组到C组增强，其沉积可能与海底热液羽有关，热液羽引起的海水温度变化则可能控制着徐家圈组内波、内潮汐作用的强度，进而引发水介质特征变化：在强热液羽作用时期，较大的海水温度差引起相对较强的内波、内潮汐作用并触及上部氧化水体，引起氧化水体回流，形成氧化环境，同时造成海水性质减弱、陆源物质影响增加；在弱热液羽作用时期，较小的海水温度差引起相对较弱的内波、内潮汐作用，其作用基本局限于下部的还原水体中，故水体仍保持还原环境，同时台地边缘物质很少被搬运至深水地区。
致谢: 昆明理工大学国土资源工程学院地球科学系教师董有浦、钟军伟参加了相关讨论，提出了宝贵的意见，研究生郇雅棋、廖勇军参加了部分野外工作，陈海燕参加了部分室内工作，在此一并致谢！
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