土耳其埃拉齐格（Elazig）和宾格尔（Bing?l）周边马登复合体（Maden Complex）中泥岩的矿物学和地球化学性质

《Scientific Reports》：Mineralogical and geochemical properties of mudstones in the Maden Complex around Elazig and Bing?l (Turkey)

　　

摘要

位于土耳其埃拉泽（Elaz??）和宾格尔（Bing?l）地区的马登复合体（Maden Complex）中的泥岩有广泛的露头。该地区出露了普图尔杰变质岩（古生代）、古莱曼蛇绿岩（侏罗纪-下白垩纪）、马登复合体（中始新世）以及利塞组（下-中中新世）地层。这些泥岩主要分布在帕卢（Palu, 埃拉泽）和根奇（Gen?, 宾格尔）附近，其厚度在帕卢约为150至200米，在根奇为60至70米，且大致呈15°向北倾斜。对20个样本的分析表明，根奇地区的泥岩主要由SiO₂、MgO、Fe₂O₃和CaO组成，而帕卢地区的泥岩则包含SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO和Fe₂O₃。这些泥岩中微量元素Cr、Co、Ni和As的含量较高，而其他微量元素的含量则较低。该地区泥岩的平均ΣREE含量为：根奇地区泥岩6.84 ppm，帕卢地区泥岩60.8 ppm。当以球粒陨石（chondrites）为标准进行归一化处理时，可观察到轻稀土元素（LREE）的富集现象；而使用PAAS方法归一化后，则显示出重稀土元素（HREE）的富集特征。马登复合体泥岩的稀土元素（REE）谱型中表现出Ce和Eu的正异常。其中，铈（Ce）是对氧化还原反应敏感的稀土元素，海洋环境中的氧化还原作用对其行为有显著影响：在氧化条件下，Ce³⁺容易被氧化为不溶性的Ce⁴⁺，并主要被Fe–Mn氧氢氧化物吸附，从而导致其在沉积物中的积累，形成正Ce异常。观察到的正Ce异常表明沉积过程很可能发生在氧气充足的、相对开阔的海洋盆地中。相反，正Eu异常通常与热液作用或高温水-岩相互作用有关，被认为是热液活动的可靠标志，常见于热液沉积物和含金属的沉积物中。因此，Ce和Eu的正异常共存表明沉积环境较为复杂，其中热液或火山作用与富氧的海水条件同时存在。无论是现代还是古代海洋环境，这些地球化学特征都支持沉积活动是由水下热液活动驱动的构造活跃海洋盆地所形成的。古气候、风化作用、古盐度、沉积环境中的水质、沉积深度以及热液输入的存在均表明，这些泥岩很可能形成于以咸水和半咸水为主的海洋环境中，且具有丰富的热液贡献及温暖、富氧的条件。此外，根据该地区岩性单元的主要氧化物和微量元素含量，根奇地区泥岩的基底物质主要由MgO和SiO₂组成，含有较高的Ni、Co和Cr含量以及较低的REE含量；而帕卢地区泥岩则主要由SiO₂、Al₂O₃和CaO组成，含有较高的V、Cu、Rb、Sr和REE含量。这表明根奇地区的泥岩可能来源于该地区的古莱曼蛇绿岩中的蛇纹岩，而帕卢地区的泥岩可能来源于普图尔杰变质岩中的硅质和粘土岩。根奇盆地与帕卢盆地之间的显著地球化学差异表明，马登盆地并非均匀的沉积环境，而是由具有不同沉积来源和氧化还原动力学的子盆地组成。