伊朗西北部沙欣德兹地区三叠纪伊利卡组石灰岩的地球化学特征、稀土元素分布及铕 - 铈异常：古环境启示

《Journal of African Earth Sciences》：Geochemical characteristics, REE distribution, and Eu-Ce anomalies in limestones of the Triassic Elika Formation, Shahindezh district, NW Iran: insights into paleoenvironment

　　

摘要

石灰岩可以保存沉积环境和沉积后过程的矿物学和地球化学特征，因此为古环境重建提供了宝贵的档案。本研究调查了伊朗西北部沙欣德兹地区三叠纪伊利卡组石灰岩的矿物组成及主量、微量和稀土元素 (REE) 地球化学，以限制其古环境及稀土元素的来源和行为。对 240 米厚的层段中的 11 个石灰岩样品进行了 XRD、SEM–EDS、ICP?AES 和 ICP?MS 分析。石灰岩以方解石为主，伴有少量的石英以及微量的斯高岭石、伊利石、绿泥石、磷灰石和钛铁矿。CaO 含量范围在 48.33–53.11 wt%，而 Al₂O₃ (0.25–0.81 wt%) 和 Fe₂O₃ (0.16–0.65 wt%) 的低比例表明陆源输入有限。总稀土元素浓度范围为 4.42 至 25.67 ppm，轻稀土元素 (LREE) 表现出相对亏损。较高的 Y/Ho 比值 (45.71–72.22) 支持主要海洋稀土元素特征的保存。负的 Ce 异常 (Ce/Ce* = 0.46–0.56) 表明主要是氧化条件，而正的 Eu 异常 (Eu/Eu* = 1.11–1.25) 主要与成岩改造有关。稀土元素与 CaO、Sr 和 P₂O₅ 的显著相关性表明，稀土元素浓度主要由碳酸盐和磷酸盐相控制，陆源碎屑物质的影响较小。总体而言，综合矿物学和地球化学证据表明，石灰岩的沉积发生在主要氧化条件下的浅海碳酸盐环境中。沉积环境具有正常至略高的盐度和有限的硅质碎屑输入，随后对原始海洋地球化学特征进行了轻微的成岩改造。

章节片段

引言

石灰岩作为地壳中最重要的沉积岩之一，在重建海洋环境的沉积条件、海洋演化以及沉积后成岩过程方面起着关键作用 (Zhu 等，2019; Zhang 和 Shields, 2023; Jia 等，2024)。这些岩石主要由碳酸钙 (CaCO₃) 组成，并且由于它们保留沉积环境地球化学信号以及沉积后影响的能力

地质背景

沙欣德兹地区位于伊朗西北部西阿塞拜疆省南部，属于伊朗中部构造区 (St?cklin, 1968; 图 1a)。该构造区历史复杂，由元古宙至新生代的各种岩性序列组成 (Alavi, 1994; Aghanabati, 2004)。在这个构造区，中生代序列，特别是三叠纪碳酸盐岩石尤为重要。作为伊朗最重要的三叠纪碳酸盐单元之一，伊利卡组是

研究方法

为了考虑沙欣德兹地区伊利卡组石灰岩的矿物学和地球化学特征，选择了一个厚度约为 420 米的地层剖面 (图 3)。该剖面下部包含 240 米石灰岩，上部包含 180 米白云岩（夹有页岩层）。从 240 米厚的地层序列中收集了 11 个代表性石灰岩样品，采样间隔约为 20–25 米。样品

矿物学

XRD 分析获得的结果表明，研究区石灰岩的矿物组成简单且均匀 (图 4)。根据记录的 XRD 图谱，方解石（作为主要矿物相）和石英（作为次要相）存在于所有分析的样品中。然而，SEM?EDS 分析显示，除了方解石和石英之外，研究样品中还含有微量的高岭石、伊利石、绿泥石、磷灰石和钛铁矿等其他矿物 (

元素关联

绘制二元图并计算元素间的皮尔逊相关系数值，为研究石灰岩的地球化学特征提供了有价值的信息。在研究样品中，CaO?SiO₂ (r = ? 0.71; 图 6a), CaO?Al₂O₃ (r = ? 0.99; 图 6b), 和 CaO?Fe₂O₃ (r = ? 0.94; 图 6c) 对之间存在显著的负相关。这些负相关显著显示了方解石与... 之间明显的地球化学分离

结论

本研究的主要结论如下:

• (1)
  沙欣德兹的伊利卡组石灰岩主要以方解石为主，仅含有少量的陆源组分，如低 Al₂O₃、Fe₂O₃ 和 K₂O 含量所示。综合矿物学和地球化学证据支持在陆源碎屑输入有限且主要为氧化条件的浅海碳酸盐环境中沉积。
• (2)
  总稀土元素浓度低，轻稀土元素相对亏损，Y/Ho 比值高，以及

CRediT 作者贡献声明

Ali Asghar Calagari: 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿。 Ali Abedini: 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法，调查，资金获取，形式分析，数据整理，概念化。 Ahmet Sasmaz: 软件，方法

未引用参考文献

Sarkar 等., 1993; Singh 等., 2024; Zhang 等., 2004; Zhang 和 Shields, 2022; Zhao 和 Zheng, 2017; Zhao 等., 2022.

利益冲突声明

? 作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能影响本报告中所述工作。

致谢

本项目由乌尔米亚大学研究事务局支持，我们对此表示衷心感谢。我们还要感谢《非洲地球科学杂志》主编 Zakaria Hamimi 对手稿的编辑处理，以及 Moulley Charaf Chabou（副主编）和三位匿名审稿人的宝贵意见和建设性建议，这些极大地改善了手稿。

Ali Abedini|Ali Asghar Calagari|Ahmet Sasmaz

乌尔米亚大学科学系地质系，乌尔米亚，伊朗