Geochemistry of oil shale from Chang 7 reservoir of Yanchang Formation in south Ordos Basin and its geological significance
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摘要:
微量、稀土元素和有机地球化学参数对于揭示油页岩沉积环境、古气候等沉积成矿作用、预测油气、油页岩资源潜力具有重要意义。对鄂尔多斯盆地南部延长组长7油页岩获得的地球化学参数进行研究，油页岩微量元素与地壳平均值及其他地区油页岩相比，W、Mo、As、Sb、U等元素明显富集，Sc、Cr、Ni、Cl等元素明显亏损。油页岩稀土元素总量较低，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，稀土元素较球粒陨石发生了明显分异，较北美页岩分异不明显。油页岩有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型，以Ⅱ1型为主，有机质丰度达到最好级，成熟度为低成熟-成熟。通过对这些地球化学参数及特征的进一步分析，获得以下认识：①长7油页岩是在温暖潮湿的气候条件下，形成于陆相淡水深湖-半深湖还原环境中，这种沉积环境有利于油页岩有机质的富集和保存；②本区不具备形成油气田的潜力，具备形成中-高品级的特大型油页岩矿床的潜力。
Abstract:Trace elements, rare earth elements and organic geochemical parameters are of important significance for revealing oil shale rock sedimentary environment, paleoclimate, prediction of oil and gas as well as oil shale resource potential. Based on geochemical parameters obtained from the oil shale samples of Chang 7 reservoir in southern Ordos Basin, The authors have obtained the following results:Comparing with mean value of the earth's crust and other areas, W, Mo, As, Sb, U are obvious concentrated, and Sc, Cr, Ni, Cl show significant depletion; The oil shale exhibits lower total REE, enrichment of LREE, and depletion of HREE. The rare earth element is significantly different than that of chondrites, but the difference is not obvious in comparison with the North American shale; The types of organic matter in oil shale are of type Ⅰ and type Ⅱ1, dominated by Ⅱ1 type; organic matter abundance has reached the best level, maturity is low mature to mature. Through the further analysis of these geochemical parameters and characteristics, the following two aspects are obtained:First, the oil shale of Chang 7 oil reservoir was formed under the condition of warm and humid climate and in a deep-semideep lake reducing environment, which is conducive to the enrichment and preservation of organic matter in oil shale; Second, this area does not have the potential of formation of oil and gas, but has potential of forming high grade and large oil shale deposits.
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祁连造山带是中央造山带的重要组成部分，自北向南可划分为北祁连、中祁连和南祁连3个构造单元。前人对显生宙以来的大地构造格局及演化开展了较多的工作，并取得了大量的研究成果[1-8]，但对前寒武纪基底的研究较少，少量的变质基底的研究仅局限于中祁连东段一带[9-11]。作为中祁连山西段变质结晶基底的托赖岩群，目前对其系统的岩石学、岩石化学、地球化学特征、构造演化等方面的研究资料较少，且在其时代归属上尚存在争议[12-13]。托赖岩群的深入研究，对确定祁连造山带发育的地质背景具有重要意义，尤其对恢复重建中国大陆前寒武纪构造格局及拼贴过程意义重大。本文对中祁连西段托赖岩群主要岩石组成进行了详细的地质和地球化学特征分析，初步恢复其原岩的物质组成，探讨其形成环境。
1. 地质背景及岩石学特征
祁连造山带是华北板块、塔里木板块和柴达木板块所夹持的一个呈北西走向的加里东期的造山带。中祁连陆块是夹持于北祁连和南祁连的中间隆起带，其北缘和南缘均发育蛇绿岩。中祁连前寒武纪变质地层有古元古界湟源群、托赖岩群，中元古界托来南山群，新元古界化隆岩群、龚岔群。
托赖岩群是中祁连西段古元古代的结晶基底，在青海祁连县托勒牧场、疏勒南山一带有较大规模出露（图 1）。
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图 1 祁连造山带及邻区前寒武纪结晶基底的空间分布（据参考文献[14]修改）Ⅰ—华北板块；Ⅱ—祁连造山带；Ⅲ—柴达木板块；1—深变质结晶基底；2—浅变质基底；3—研究区位置；4—地质界线；5—断层Figure 1. Sketch map of the Qilian orogenic belt and its adjacent areas, showing the distribution of Precambrian masses托赖岩群由片岩、片麻岩、石英岩、大理岩、斜长角闪岩等变质岩石类型组成，变质作用类型为区域动力热流变质，变质程度达低角闪岩相，特征变质矿物有铁铝榴石、钾长石、黑云母、普通角闪石、斜长石、透辉石等。
2. 样品及矿物组合特征
样品主要采自疏勒南山北缘的大白石头沟一带，其中片麻岩样品2件、片岩3件、石英岩2件、大理岩3件、斜长角闪岩3件。岩石类型及特征变质矿物组合见表 1。
表 1 托赖岩群岩石类型及特征矿物组合Table 1. Metamorphic rocks and characteristic mineral assemblage of the Tuolai Group类型 岩性 岩石组合特征 含石榴子石黑云二长片麻岩 Alm+Kf+Pl+Bi+Q 含石榴子石白云母二长片麻岩 Alm+Kf+Pl+Ms+Bi+Q 长英质 绿帘黑云母石英片岩 Pl+Ep+Bi+Ms+Q 变质岩 含石榴子石阳起石长石二云母石英片岩 Alm+Act+Pl+Ms+Bi+Q 含石榴子石长石白云母石英片岩 Alm+Ms+Ep+Pl+Kf+Q 含石榴子石细粒石英岩 Alm+Ms+Bi+Kf+Q 钙质变 方解石大理岩 Di+Cc+Ms+Q 质岩 白云石大理岩 Dol 镁铁质 含黑云母斜长角闪岩 Hb+Pl+Kf+Bi+Q 变质岩 细粒斜长角闪岩 Hb+Pl+Q 注：Alm—铁铝榴石；Kf—钾长石；Pl—斜长石；Ms—白云母；Bi—黑云母；Q—石英；Ep—绿帘石；Di—透辉石；Cc—方解石；Dol—白云石；Hb—普通角闪石；Act—阳起石 片岩：主要岩石类型以石英片岩为主。岩石呈灰色-深灰色，鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要矿物有石英（40%~45%）、黑云母（5%~25%），次要矿物有白云母（5%~10%）、斜长石少量、铁铝榴石个别，副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石。矿物粒径为0.1~1mm。
片麻岩：岩石类型为含石榴子石白云二长片麻岩和含石榴子石黑云二长片麻岩。岩石呈浅灰色-深灰色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。主要矿物为斜长石（20%~25%）、钾长石（10%~30%）、石英（25%~40%），次要矿物为白云母（3%~5%）、黑云母（5%~10%）、铁铝榴石个别，副矿物为锆石、磁铁矿。矿物粒径多为0.5~1mm。
石英岩：呈透镜状产出，灰白色，鳞片粒状变晶结构，块状构造。主要矿物为石英（85%~90%），次要矿物为黑云母、白云母、钾长石、石榴子石，副矿物为磷灰石、锆石。矿物粒径多为0.1~1mm。
大理岩：主要岩石类型为白云石大理岩和方解石大理岩。白云石大理岩呈白色、灰色，块状构造，主要矿物白云石占99%，副矿物为黄铁矿；方解石大理岩呈灰白色，粒状变晶结构，块状构造，主要矿物为方解石（85%~90%），次要矿物为透辉石、白云母，副矿物为黄铁矿、锆石。矿物粒径多为0.1~0.5mm。
斜长角闪岩：呈透镜状、夹层状产于片麻岩、片岩中。深灰色，粒状变晶结构，块状构造。主要矿物有角闪石（50%~55%）、斜长石（25%~40%）、石英（10%~15%），次要矿物有黑云母和钾长石，副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石。矿物粒径多为0.1~0.5mm。
3. 原岩恢复及分类
在A-C-FM判别图解（图 2）、Log（SiO2/Al2O3）-Log（Na2O/K2O）判别图解（图 3）、Si-（al+fm）-（c+alk）判别图解（图 4）和∑REE-La/Yb判别图解[15]（图 5）上，片岩、片麻岩落入了砂质岩、杂砂岩区域，石英岩落入了石英砂屑岩区域，指示其原岩为碎屑岩；大理岩则落入了钙质碳酸盐岩范围，指示其原岩为灰岩、白云质灰岩；斜长角闪岩样品落入了基性火山岩区域，显示其原岩为火成岩。综上可见，托赖岩群为长英质变质岩、钙质变质岩、镁铁质变质岩组成的变质岩石组合，其原岩组合为碎屑岩+碳酸盐岩+基性火山岩。
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图 3 托赖岩群Log（SiO2/Al2O3）-Log（Na2O/K2O）判别图解Figure 3. Discrimination diagram of Log(SiO2/Al2O3)-Log(Na2O/K2O)in the Tuolai Group![]()
图 4 托赖岩群Si-（al+fm）-（c+alk）判别图解Figure 4. Discrimination diagram of Si-(al+fm)-(c+alk)in the Tuolai Group![]()
图 5 托赖岩群∑REE-La/Yb判别图解Figure 5. Discrimination diagram of ∑REELa/Yb in the Tuolai Group4. 地球化学特征
4.1 主量元素特征
4.1.1 长英质变质岩
泥质、长英质变质岩以片岩、片麻岩、石英岩为主要类型，岩石化学分析结果见表 2。片岩、片麻岩的SiO2含量为56.3%~72.3%；Al2O3含量为10.34%~14.87%，TiO2含量普遍小于1%，Na2O＜K2O。石英岩的SiO2含量为95.92%~97.3%；Al2O3含量为0.88%~1.61%。尼格里参数：片岩、片麻岩Si值介于154.9~405.7之间，fm值介于23~38之间；石英岩Si值介于3717.8~5068.8之间，fm值介于42~47之间，可见泥质、长英质变质岩整体以富硅、高镁铁含量为特征，因此岩石中有较多的石英含量及较多的云母矿物和石榴子石。
表 2 托赖岩群变质岩主量元素分析结果Table 2. Major element content of metamorphic rocks of the Tuolai Group样号 L1731/4 D3030/2 D3030/5 D50/4 D3030/6 D50/5 D51/1 L2100/1 D51/3 D3030/8 D8534/1 D50/1 D3030/4 岩性 片岩 片麻岩 石英岩 大理岩 斜长角闪岩 黑云石英片岩 白云母石英片岩 二云石英片岩 黑云斜长片麻岩 黑云二长片麻岩 纯石英岩 纯石英岩 白云质 大理岩 大理岩 含黑云母斜长角闪岩 含榴斜长角闪岩 细粒黑云斜长角闪岩 SiO2 56.33 71.23 66.74 67.74 72.30 97.32 95.92 14.43 3.56 3.73 54.75 56.74 52.14 Al2O3 12.96 13.07 14.87 10.34 12.85 0.88 1.61 2.65 1.19 1.72 13.31 13.17 13.67 FeO 4.03 4.51 5.50 2.88 3.31 0.82 0.78 1.45 0.27 0.30 10.57 9.95 10.31 Fe2O3 1.59 0.82 1.01 1.98 1.41 0.09 0.35 0.22 0.13 0.36 2.61 1.44 1.83 MgO 6.13 1.00 1.26 0.92 1.06 0.13 0.13 17.25 3.72 3.66 4.54 4.67 6.18 MnO 0.11 0.08 0.09 0.05 0.06 0.03 0.03 0.04 0.04 0.01 0.22 0.20 0.23 CaO 10.12 0.61 0.64 8.64 0.99 0.11 0.09 24.60 49.14 48.29 7.10 7.93 9.13 Na2O 1.65 1.14 1.15 0.82 1.68 0.15 0.14 0.02 0.25 0.29 2.48 1.51 2.17 K2O 3.85 3.92 5.32 2.72 3.28 0.24 0.38 0.22 0.22 0.25 0.59 1.29 0.92 P2O5 0.15 0.06 0.06 0.08 0.05 0.02 0.02 0.03 0.02 0.03 0.14 0.13 0.11 TiO2 0.84 0.85 1.00 0.71 0.61 0.03 0.12 0.14 0.05 0.06 1.50 1.09 1.17 CO2 0.44 0.46 0.47 1.94 0.39 0.10 0.10 35.14 41.03 40.05 0.48 0.52 0.54 Total 98.20 97.75 98.11 98.82 97.99 99.92 99.67 96.19 99.62 98.75 98.29 98.64 98.40 尼格里特征参数 al 21 43 41 26 42 28 37 3 1 2 22 22 20 fm 38 33 34 23 31 47 42 49 10 10 50 47 49 alk 11 20 21 11 21 16 14 0 1 1 8 6 7 c 30 4 3 40 6 6 5 48 88 87 21 24 24 si 154.9 398.4 314.2 292.5 405.7 5068.8 3717.8 26.1 6 6.3 152.1 161.7 130.5 k 0.60 0.70 0.75 0.69 0.56 0.60 0.67 1.00 0.33 0.38 0.13 0.37 0.22 mg 0.66 0.25 0.26 0.26 0.29 0.20 0.17 0.95 0.93 0.92 0.38 0.42 0.48 o 0.09 0.10 0.11 0.28 0.20 0.07 0.22 0.01 0.02 0.04 0.11 0.07 0.07 c/fm 0.78 0.11 0.09 1.73 0.20 0.13 0.11 0.96 8.78 8.62 0.43 0.51 0.50 注：主量元素单位为10-2 4.1.2 钙质变质岩
钙质变质岩主要岩石类型为大理岩，岩石化学分析结果见表 2。SiO2含量为3.56%~14.43%；Al2O3含量为1.19%~2.65%之间；Mg含量介于3.66%~17.25%之间；CaO含量介于24.6%~49.14%之间，整体显示贫硅、铝，富钙的特征，白云质大理岩具富镁的特征。尼格里系数：c值介于48~88，指示来自钙质组分的贡献，mg值介于0.92~0.95之间，显示来自镁质组分的贡献。整体上，钙质变质岩以富钙、镁为特征，指示其原岩为灰岩、白云质灰岩。
4.1.3 镁铁质变质岩
镁铁质变质岩以斜长角闪岩为主要岩石类型，岩石化学分析结果见表 2。SiO2含量为52.14%~56.74%；Al2O3含量为13.17%~13.67%；MgO含量为4.54%~6.18%；Na2O＞K2O。尼格里参数fm值为47~50，其主要来自铁质、镁质组分的贡献。在MgO-CaO-TFeO和TiO2-MnO图解（图 6）上，样品点均落入正斜长角闪岩区域，指示其原岩为基性火山岩。
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图 6 托赖岩群斜长角闪岩MgO-CaO-TFeO和TiO2-MnO图解Ⅰ—正斜长角闪岩；Ⅱ—副斜长角闪岩Figure 6. Diagram of MgO-CaO-TFeO and TiO2-MnO of amphibolite, Tuolai Group4.2 微量元素特征
稀土元素分析结果见表 3。片岩、片麻岩稀土元素总量（∑REE）为100.6×10-6~752.4×10-6，轻、重稀土元素比值LREE/HREE为4.12~21.16；石英岩稀土元素总量为50.8×10-6~117.5×10-6，轻、重稀土比值LREE/HREE为5.75~14.64；大理岩稀土元素总量为22.7×10-6~51.3×10-6，轻、重稀土元素比值LREE/HREE为6.46~8.49；斜长角闪岩稀土元素总量为117.4×10-6~213.3×10-6，轻、重稀土元素比值LREE/HREE为3.70~6.52。片岩和片麻岩整体具较高的稀土元素含量，石英岩次之，大理岩最少。
表 3 托赖岩群变质岩微量和稀土元素分析结果Table 3. Trace and rare earth element concentrations of metamorphic rocks of the Tuolai Group样号 L1731/4 D3030/2 D3030/5 D50/4 D3030/6 D50/5 D51/1 L2100/1 D51/3 D3030/8 D8534/1 D50/1 D3030/4 岩性 片岩 片麻岩 石英岩 大理岩 斜长角闪岩 黑云石英片岩 白云母石英片岩 二云石英片岩 黑云斜长片麻岩 黑云二长片麻岩 纯石英岩 纯石英岩 白云质 大理岩 大理岩 含黑云母斜长角闪岩 含榴斜长角闪岩 细粒黑云斜长角闪岩 Y 39.9 27.3 27.8 21.6 25.9 3.97 7.54 8.49 4.76 3.96 43.8 34.4 29.2 La 37.1 43.2 42.0 30.6 31.5 11.0 9.72 9.06 5.90 4.7 24.7 40.0 14.4 Ce 78.8 99.7 96.5 58.3 67.6 23.2 17.3 15.3 8.82 6.56 49.6 70.6 29.0 Pr 10.2 11.0 11.1 6.84 8.07 1.81 1.99 1.99 1.05 0.81 6.30 7.76 3.81 Nd 39.6 42.7 42.2 25.1 32.4 6.55 7.72 8.53 4.67 3.81 27.3 28.6 16.8 Sm 8.58 8.32 8.12 4.79 6.36 1.42 1.62 1.90 1.06 0.8 6.68 6.35 4.23 Eu 1.44 1.50 1.59 1.12 1.15 0.17 0.23 0.30 0.21 0.088 1.54 1.80 1.18 Gd 8.06 7.76 7.64 4.79 5.79 1.14 1.43 1.87 0.87 0.65 7.08 6.72 4.41 Tb 1.05 0.88 0.89 0.55 0.70 0.12 0.17 0.20 0.096 0.075 1.11 0.82 0.64 Dy 7.35 5.88 5.88 3.98 5.38 0.95 1.34 1.44 0.84 0.67 7.77 6.55 5.66 Ho 1.36 1.05 1.03 0.70 0.92 0.080 0.19 0.26 0.097 0.077 1.50 1.16 0.98 Er 4.47 3.16 3.34 2.24 2.84 0.39 0.72 0.80 0.39 0.28 4.76 3.92 3.22 Tm 0.60 0.44 0.51 0.36 0.40 0.075 0.13 0.11 0.062 0.065 0.69 0.54 0.44 Yb 4.24 3.07 3.12 2.25 2.83 0.24 0.60 0.97 0.28 0.13 4.64 3.59 3.00 Lu 0.51 0.42 0.44 0.29 0.44 0.021 0.085 0.086 0.051 0.028 0.61 0.50 0.42 I REE 243.3 256.4 252.2 163.5 192.3 51.1 50.8 51.3 29.2 22.7 188.1 213.3 117.4 LREE/HREE 6.36 9.11 8.82 8.36 7.62 14.64 8.27 6.46 8.08 8.49 4.12 6.52 3.70 La/Yb 8.75 14.07 13.46 13.60 11.13 45.83 16.20 9.34 21.07 36.15 5.32 11.14 4.80 Sc 12.3 10.7 13.90 9.9 9.70 2.1 2.2 6.4 0.5 0.80 33.0 27.2 33.7 Ti 4033 4111.4 4590.5 2491 3078.8 175 496 1325 340 361.2 7878 5070 5305.1 V 82.2 107 128.20 84.1 68.90 8.3 11.4 44.2 16.0 15.30 295 286 336.2 Cr 57.9 47.2 50.90 50.9 36.80 9.1 8.2 23.8 4.6 12.50 46.1 103 61.3 Mn 740 569 605.40 356 434.30 157 171 319 315 119.90 1468 1397 1645.8 Zn 96.0 66.3 64.90 79.3 75.70 7.6 22.2 44.8 71.2 323.80 137 115 132.1 Ga 18.4 17.1 17.40 14.1 16.40 5.6 6.0 8.3 5.4 6.00 21.6 17.6 17.7 Sr 296 93.0 131.50 123 93.70 13.1 14.5 298 160 161.50 123 125 140.0 Zr 206 408 364.10 265 315.50 34.7 226 38.3 24.6 22.80 166 151 104.0 Ba 728 683.5 1045.0 463 493.8 28.9 27.0 560 196 21.2 124 244 184.5 Pb 19.4 26.3 42.20 63.8 35.50 7.0 19.8 11.4 18.2 17.00 19.5 15.6 22.0 Rb 104 136 174.70 103 109.30 36.9 38.1 22.3 7.3 9.90 11.1 27.6 26.7 Cs 3.99 9.60 10.80 5.52 5.50 0.46 1.09 2.65 1.00 1.02 4.35 4.92 3.7 Th 16.4 15.6 15.40 10.9 12.60 2.50 2.66 4.24 2.18 2.02 10.1 11.2 4.9 Co 16.1 15.3 19.00 18.9 7.87 1.94 2.35 4.79 9.26 2.35 43.3 37.8 39.4 Ni 28.5 18.2 25.90 23.4 11.50 3.08 3.75 12.5 10.4 9.62 15.0 44.1 11.6 Nb 16.8 15.6 17.60 10.5 14.20 2.85 8.04 10.8 3.01 2.00 11.6 11.4 6.0 Hf 2.89 2.00 4.40 1.29 4.58 0.38 1.53 0.80 0.48 0.47 3.41 1.36 1.1 Ta 2.77 0.88 0.82 0.47 2.16 0.39 0.73 12.8 0.54 0.37 2.17 3.04 1.1 T1 0.78 0.59 0.75 0.38 0.39 0.064 0.070 0.14 0.096 0.11 0.20 0.22 0.3 Zr/Ti〇2 245.1 479.6 364.1 373.5 517.2 1156.7 1879.2 273.6 492.0 380.0 110.4 138.2 88.9 Sr/Ba 0.4 0.1 0.1 0.3 0.2 0.5 0.5 0.5 0.8 7.6 1.0 0.5 0.8 Cr/Ni 2.0 2.6 2.0 2.2 3.2 3.0 2.2 1.9 0.4 1.3 3.1 2.3 5.3 Ba/Rb 7.00 5.01 5.98 4.50 4.52 0.78 0.71 25.10 26.84 2.14 11.16 8.86 6.91 Ni/Co 1.77 1.19 1.36 1.24 1.46 1.59 1.60 2.61 1.12 4.09 0.35 1.17 0.29 Rb/Sr 0.35 1.47 1.33 0.84 1.17 2.82 2.63 0.07 0.05 0.06 0.09 0.22 0.19 沉积岩（片岩、片麻岩、石英岩、大理岩）经北美页岩标准化的稀土元素配分模式图见图 7。由图 7明显可以看出，经北美页岩标准化的稀土元素配分模式十分相似，均呈平坦型，与王仁民等[15]所给出的无花果树杂砂岩、布拉瓦约石灰岩所显示的特征一致，指示其为前寒武纪沉积岩系。
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图 7 变质沉积岩北美前寒武纪页岩标准化稀土元素配分模式Figure 7. Precambrian shale of north America-normalized REE patterns of metasedimentary rocks变质火山岩（斜长角闪岩）稀土元素总量为117.4×10-6~213.3×10-6，轻、重稀土元素比值LREE/HREE为3.70~6.52。在球粒陨石标准化配分模式图（图 8）上显示轻稀土元素弱分馏，重稀土元素不分馏的特征，整体显示右倾，无负Eu异常。在原始地幔标准化不相容元素蛛网图（图 9）上，显示出Nb、Sr、Hf负异常，与埃塞俄比亚裂谷玄武岩微量元素配分模式相似[16]，指示其形成于裂谷环境。在Zr-Zr/Y构造判别图（图 10）和TFeO -MgOAl2O3构造判别图（图 11）上，样品均落入板内玄武岩区，进一步印证了托赖岩群斜长角闪岩形成于板内环境。
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图 9 托赖岩群斜长角闪岩原始地幔标准化微量元素蛛网图Figure 9. Primitive mantle-normalized trace element spidergram of metabasic rocks in the Tuolai Group![]()
图 11 TFeO-MgO-Al2O3构造判别图Ⅰ—洋中脊或洋底；Ⅱ—洋岛；Ⅲ—大陆；Ⅳ—扩张性中央岛；Ⅴ—造山带Figure 11. Diagram of TFeO -MgO-Al2O35. 构造环境判别
5.1 托赖岩群形成时代讨论
王忠良[13]在祁连县央隆乡大央隆沟上游一带所采集的托赖岩群二云石英片岩中获得了80个点的锆石U-Pb同位素数据，在同位素年龄频谱图（图 12）上明显出现了1700~1800Ma和1350~1500Ma两个峰期年龄，认为托赖岩群应属于中元古界。而从其所给出的锆石特征照片及主体为变质锆石的结论看，所测的锆石年龄值代表了锆石的变质年龄，说明二云石英片岩形成及形成期后曾经历2期变质事件。
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图 12 二云石英片岩U-Pb同位素年龄频谱图（据参考文献[12]修改）Figure 12. Histogram of two-mica-quartz schist U-Pb isotope age从本文变质岩原岩恢复的结果看，二云石英片岩的原岩为碎屑岩（长石砂岩），其原岩的沉积时代应早于变质时代。从变质的下限年龄（1800Ma）看，托赖岩群变质岩系原岩的沉积时代应为古元古代。
5.2 构造环境判别
张雪亭[5]指出，青海及邻区的板块构造体制始于寒武纪，而托赖岩群变质岩原岩的沉积时代为古元古代，其应为古元古代古陆核增生的产物。因其经历了后期多期变质事件的改造，原始层理已被Sn+1片理、片麻理置换，上下岩层之间的接触关系已不清晰，原岩形成的构造环境已很难恢复。
斜长角闪岩作为托赖岩群中的特殊夹层，其形成环境为托赖岩群原岩的形成环境提供了重要指示。在A-C-FM图解（图 2）和Si-（al+fm）-（c+alk）判别图解（图 4）上，样品点均落入火山岩区；在MgO-CaO-TFeO和TiO2-MnO图解（图 6）上，样品点均落入正斜长角闪岩区域，指示原岩为火山岩。在原始地幔标准化不相容元素蛛网图上，显示出Nb、Sr、Hf负异常，指示其形成于裂谷环境；在ZrZr/Y构造判别图（图 10）和TFeO -MgO-Al2O3构造判别图（图 11）上，样品点均落入板内玄武岩区，指示斜长角闪岩原岩的形成环境为板内裂谷环境。
作为斜长角闪岩的赋存层位，托赖岩群原岩的形成环境应与斜长角闪岩原岩的产出环境一致，仍为板内环境。
6. 结论
（1）托赖岩群片岩、片麻岩、石英岩、大理岩原岩为沉积岩，其中片岩、片麻岩原岩为砂质岩、杂砂岩，石英岩原岩为石英砂屑岩，大理岩原岩为灰岩、白云岩。斜长角闪岩原岩为火山岩，岩性为玄武安山岩。托赖岩群原岩的岩石组合为碎屑岩+大理岩+中基性火山岩。
（2）托赖岩群原岩的沉积时代为古元古代，变质时代为中元古代。
（3）托赖岩群变质火山岩微量元素特征、构造环境判别结果显示，变质中基性火山岩形成于板内裂谷环境。
致谢: 陕西区域地质矿产研究院李海平教授级高工和西北大学任战利教授在论文撰写和修改过程中提出了许多宝贵的意见及建议，在此一并表示感谢。 -
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图 2 鄂尔多斯盆地南缘油页岩与地壳、桦甸油页岩和北美页岩的微量元素平均值对比蛛网图
Figure 2. Comparison of average trace element content of oil shale between the southern Ordos Basin, UCC, Huadian and NASC
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图 3 鄂尔多斯盆地南缘油页岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式
Figure 3. Chondrite-normalized REE patterns of southern Ordos Basin
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图 4 鄂尔多斯盆地南缘油页岩北美页岩标准化稀土元素配分模式
Figure 4. NASC-normalized REE patterns of southern Ordos Basin
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图 6 油页岩氢指数与热解峰温干酪根判别
Figure 6. The analysis chart of oil shale hydrogen index and pyrolysis peak temperature
表 1 鄂尔多斯盆地南缘及其他地区油页岩微量元素含量
Table 1 The content of trace elements in oil shale of southern Ordos Basin and other areas
10-6 样品编号 1005/wx2 2301/wx2 002/wx1 719/wx2 903/wx2 1704/wx2 平均值 桦甸油页岩[12] 北美页岩[13] 地壳平均值[14] Pb 22.40 15.30 20 19.40 21.60 18.70 19.57 16.94 40 12.50 Li 21.90 47.90 27.50 31 25.60 32.60 31.08 26.22 29 17 Be 2.24 2.90 2.20 2.13 1.95 2.03 2.24 4.33 \ 1.70 Nb 12.90 13.30 8.55 9.52 9.97 12.20 11.07 13.96 \ 13 La 32.90 31.80 29.10 30.40 22.40 39.70 31.05 32.75 32 29 Y 25.70 22.10 33.40 20.80 21.30 21.50 24.13 7.02 6.06 25 W 1.51 2.51 3.42 1.77 3.80 1.49 2.42 1.64 \ 0.15 Sc 5.21 10.60 16.30 8.23 7.18 8.24 9.29 10.54 \ 18 Ce 62.90 64.40 51.20 56.70 39.70 71.70 57.77 58.66 73 55 Ga 13.60 19.40 22.80 17.90 15.20 18.20 17.85 15.67 19.88 18 Zr 159 135 90.40 117 81.60 176 126.50 115.25 160 165 Th 11.10 8.04 10.60 6.13 6.15 9.86 8.65 11.86 10.05 6.00 Sr 143.00 203.00 364.00 200.00 113.00 234.00 209.50 383.79 300 75 Ba 475.00 547.00 509.00 523.00 429.00 573.00 509.33 533.75 580 425 V 60.30 132 177 119 241 106 139.22 67.68 130 135 Co 4.18 16.60 19.40 12.30 17 12.40 13.65 17.69 19 25 Cr 31.50 77.40 82.80 44 46.80 65.40 57.98 68.53 100 100 Ni 11.20 35.10 26.20 24.40 30.40 20.20 24.58 40.32 95 75 Cu 27.80 55.50 89.90 59.50 129 60.90 70.43 26.99 32.44 30 Zn 100.00 93.60 73.90 80.90 85.50 73.90 84.63 76.46 80 70 Mo 27.10 8.30 25.70 37.90 120 39.70 43.12 1.37 \ 1.50 Au 6.83 3.29 0.28 1.30 0.33 0.90 2.16 3.11 0.55 2.50 As 92.00 65.30 50.00 57.30 55.92 26.49 57.84 48.66 12.67 2.50 Ag 69.00 84.00 96.00 85.00 90.00 92.00 86.00 95.67 33.45 50 Sn 3.27 3.10 2.62 2.56 1.65 2.25 2.58 3.67 \ 2.00 Sb 2.42 3.86 3.66 3.72 6.54 14.68 5.81 7.74 \ 0.20 Hg 145.00 145.00 500.00 191.00 230.00 65.00 212.67 81.67 \ 80 Bi 0.52 0.56 0.48 0.50 0.76 0.37 0.53 0.22 \ 0.17 F 626.00 626.00 1400.0 580.00 580.00 650.00 743.67 508.66 1200 540 Cl 83.30 47.10 176 220 364 146 172.73 104.27 204 480 B 44.60 82.60 33.70 40 47.50 42.10 48.42 37.55 110 10 Rb 99.00 143.00 112.00 91.50 95.50 102.00 107.17 93.91 140 90 Ta 1.47 1.27 0.89 1.02 0.89 1.23 1.13 1.07 0.11 1.10 U 9.88 8.44 30.40 27.20 69.40 27.60 28.82 2.25 0.32 1.70 
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表 2 鄂尔多斯盆地南缘油页岩稀土元素含量
Table 2 REE and geochemical parameters of oil shale in southern Ordos Basin
10-6 送样编号 1005/ wx2 2301/ wx2 719/ wx2 903/wx2 1704/wx2 002/wx1 平均值 球粒陨石[12] 北美页岩[13] La 32.9 31.8 30.4 23.7 43.1 29.9 31.97 0.31 32 Ce 62.9 64.4 56.7 40.9 74.9 55.9 59.28 0.94 73 Pr 7.20 7.14 6.22 4.66 9.07 6.98 6.88 0.12 7.9 Nd 25.3 26.0 21.5 18.0 33.6 27.3 25.28 0.6 33 Sm 4.81 4.87 3.88 3.46 5.78 5.31 4.69 0.2 5.7 Eu 0.69 0.92 0.89 0.85 1.28 1.25 0.98 0.07 1.24 Gd 4.35 4.11 3.59 3.44 5.00 5.07 4.26 0.31 5.2 Tb 0.69 0.66 0.55 0.56 0.74 0.89 0.68 0.05 0.85 Dy 4.36 4.07 3.37 3.47 4.03 5.24 4.09 0.32 5.8 Ho 0.94 0.86 0.76 0.74 0.84 1.11 0.88 0.07 1.04 Er 2.81 2.55 2.15 2.07 2.29 3.40 2.55 0.21 3.4 Tm 0.47 0.40 0.33 0.36 0.36 0.58 0.42 0.03 0.5 Yb 3.23 2.72 2.39 2.12 2.26 3.84 2.76 0.21 3.1 Lu 0.52 0.43 0.38 0.34 0.34 0.53 0.42 0.03 0.48 Y 25.7 22.1 20.8 22.1 22.0 35.3 24.67 1.96 24 LREE 133.8 135.1 119.6 91.6 167.7 126.6 129.07 2.24 152.84 HREE 43.07 37.90 13.52 35.20 37.86 55.96 37.25 3.19 44.37 ΣREE 176.87 173.03 133.11 126.77 205.59 182.6 166.33 5.43 197.21 LREE/HREE 3.11 3.57 8.85 2.60 4.43 2.26 4.14 0.70 3.44 （La/Yb）N 6.90 7.92 8.62 7.57 12.92 5.27 8.2 / / δEuN 0.52 0.70 0.82 0.86 0.81 0.83 0.76 / / δCeN 0.81 0.85 0.80 0.75 0.74 0.77 0.79 / / （La/Yb） s 0.99 1.13 1.23 1.08 1.85 0.75 1.17 / / δEus 0.66 0.90 1.05 1.08 1.05 1.06 0.97 / / δCes 0.89 0.93 0.89 0.84 0.82 0.84 0.87 / /
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表 3 鄂尔多斯盆地南缘油页岩有机质评价参数
Table 3 The evaluation parameters of oil shale rock organic matter in southern Ordos Basin
样品编号 有机质成熟度Ro/% Tmax/℃ 有机质丰度 有机质元素组成/% 氢指数/IH TOC/% S1 +S2 /mg/g 氯仿烃A/% HC/% C h O H/C O/C ZK719/gb1 0.71 440 10.57 63.72 0.76 0.44 15.59 1.90 1.89 1.46 0.09 579 ZK719/gb2 0.71 442 21.22 148.25 0.66 0.35 14.41 1.80 1.67 1.50 0.09 680 ZK719/gb3 0.71 443 21.25 130.47 1.35 0.73 16.22 1.82 2.28 1.35 0.11 584 ZK1505/gb1 0.55 440 15.52 101.46 0.83 0.37 15.40 1.70 2.44 1.32 0.12 641 ZK1901/gb1 0.81 440 17.24 107.65 0.80 0.36 11.84 1.43 0.81 1.44 0.05 613 ZK1901/gb2 0.81 439 18.25 128.71 0.52 0.24 12.74 1.46 0.48 1.37 0.03 692 ZK705/gb1 0.62 438 20.33 132.81 0.89 0.50 13.28 1.30 1.31 1.17 0.07 637 ZK1005/gb1 0.58 440 19.37 105.95 0.76 0.43 11.41 1.14 2.22 1.20 0.15 530 ZK2301/gb1 0.72 442 16.44 112.51 0.56 0.30 11.26 1.14 1.49 1.22 0.10 678 ZK2304/gb1 0.71 443 15.94 99.82 2.05 0.79 8.64 1.02 3.71 1.42 0.32 614 ZK800/gb1 0.62 438 16.32 92.49 1.01 0.52 13.95 1.74 0.37 1.50 0.02 527 ZK1303/gb1 0.62 443 5.80 37.77 0.32 0.13 13.56 1.56 2.16 1.38 0.12 633 ZK1700/gb1 0.56 437 11.91 82.56 1.90 1.23 13.63 1.33 1.30 1.17 0.07 636 ZK900/gb1 0.50 435 14.43 95.24 0.80 0.47 15.32 1.64 1.34 1.28 0.07 634
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表 4 陆相烃源岩有机质成烃演化阶段划分及判别指标（SY/T5735—1995）
Table 4 Division and discrimination index of non-marine source rock at organic matter hydrocarbon evolution stage
演化阶段 Ro Tmax/℃ 干酪根颜色 油气产出 未成熟 < 0.5 < 435 浅黄色 凝析油 低成熟 0.5~0.7 435~440 黄色 凝析油 成熟 0.7~1.3 440~450 深黄色 中质油 高成熟 1.3~2.0 450~580 浅棕色-棕黑色 湿气 过成熟 > 2.0 > 580 黑色 干气
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