松辽盆地西南部含铀岩系沉积...古气候演变及其与铀成矿关系_江文剑.pdf

地球科学 Earth Sciencehttp:/第 48 卷 第 3期2 0 2 3 年 3 月Vol.48 No.3Mar.2 0 2 3https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.388松辽盆地西南部含铀岩系沉积时的古气候演变及其与铀成矿关系江文剑1，2，秦明宽1*，范洪海1，贾立城1，郭强1，黄少华1，宁君3，肖菁11.核工业北京地质研究院中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 1000292.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，江西南昌 3300133.核工业二四三大队，内蒙古赤峰 024006摘要：含铀岩系沉积时的古气候条件对铀成矿起着重要的控制作用，但是长期以来未引起人们足够重视.以松辽盆地西南部 HLJ 地区含矿目的层姚家组下段为研究对象，通过对代表性钻孔岩心的泥岩样品进行全岩主、微量元素和TOC 测试，采用 K/Na、aAlNa、CPA、CIX、PIA、CIW、CIA 等多项化学风化指标来判断样品化学风化作用强度，重建其沉积时期古气候条件.同时，结合 U 和 TOC 含量及 Fe2+/Fe3+比值来探讨含铀岩系沉积时的古气候条件对铀成矿的制约.结果表明，目的层碎屑岩经历了由弱强弱的化学风化作用，显示其沉积时的古气候由相对寒冷干旱相对温暖潮湿相对寒冷干旱的演变规律.这种古气候变化导致了铀储层砂体中 TOC 含量低（平均值 0.05%），层间氧化带发育规 模 大，铀 矿 体 主 要 形 成 于 远 离 蚀 源 区 的 盆 地 腹 部；形 成 于 潮 湿 气 候 条 件 下 的 暗 色 泥 岩 具 有 更 高 TOC（平 均 值0.61%）和 U 含量（最高可达 885106），其沉积时发生了强烈的预富集作用而成为后期成矿过程中重要铀来源之一，其成岩期排泄出还原性孔隙水可能是铀储层砂体中构建氧化还原屏障的主要因素.沉积时的温暖潮湿气候增强了蚀源区化学风化作用强度，有利于母岩铀元素活化和淋漓及沉积区泥岩铀的预富集作用.关键词：化学风化；古气候；砂岩型铀矿；铀成矿作用；姚家组；松辽盆地；矿床地质.中图分类号：P612 文章编号：1000-2383(2023)03-1232-14 收稿日期：2022-04-20Paleoclimate Evolution and Uranium Mineralization during the Deposition of Uranium-Bearing Rocks in the Southwest of Songliao Basin Jiang Wenjian1，2，Qin Mingkuan1*，Fan Honghai1，Jia Licheng1，Guo Qiang1，Huang Shaohua1，Ning Jun3，Xiao Jing1 1.CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China 2.State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment，East China University of Technology，Nanchang 330013，China 3.Geological Party No.243，CNNC，Chifeng 024006，China基金项目：松辽盆地项目（No.地 HSL14039）；核地院长基金（No.地 QJ2102）；中国铀业有限公司东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金项目（No.NRE202118）.作者简介：江文剑（1984-），男，讲师，博士后，主要从事沉积学和砂岩型铀矿教学与科研工作.ORCID：0000000263480326.Email：*通讯作者：秦明宽,Email：引用格式：江文剑，秦明宽，范洪海，贾立城，郭强，黄少华，宁君，肖菁，2023.松辽盆地西南部含铀岩系沉积时的古气候演变及其与铀成矿关系.地球科学，48（3）：1232-1245.Citation：Jiang Wenjian，Qin Mingkuan，Fan Honghai，Jia Licheng，Guo Qiang，Huang Shaohua，Ning Jun，Xiao Jing，2023.Paleoclimate Evolution and Uranium Mineralization during the Deposition of UraniumBearing Rocks in the Southwest of Songliao Basin.Earth Science，48（3）：1232-1245.第 3 期江文剑等：松辽盆地西南部含铀岩系沉积时古气候演变及其与铀成矿关系Abstract:Although,the paleoclimate plays an important role in controlling uranium mineralization during the deposition of uranium-bearing rocks,it has not attracted enough attention of uranium geologists for a long time.The lower member of Yaojia formation is the ore bearing target layer in the southwest of Songliao basin.Taking the lower member of Yaojia formation as the research object,the contents of the main and trace elements and total organic carbon of mudstone samples from representative boreholes were tested.A number of chemical weathering indexes,such as K/Na ratio,aAlNa,chemical proxy of alteration(CPA),modified chemical index of alteration(CIX),plagioclase index of alteration(PIA),chemical index of weathering(CIW),chemical index of alteration(CIA),are used to judge the intensity of chemical weathering of the samples,and reconstruct the paleoclimate conditions during the depositional period.At the same time,combined with the contents of U and TOC and the ratio of Fe2+/Fe3+,the constraints of paleoclimate conditions on uranium mineralization during the deposition of uranium-bearing rock series in the study area are discussed.The results show that the clastic rocks in the study area have experienced the change of chemical weathering intensity from weak to strong to weak,indicating that the evolution law of paleoclimate from relative cold and drought to relative warm and humidity to relative cold and drought.This paleoclimate change leads to low TOC content in uranium reservoir sand bodies(average value 0.05%)and large-scale development of interlayer oxidation zone,so uranium ore bodies are mainly located in the hinterland of the basin far away from the erosion source area.Dark mudstone formed in humid climate has higher TOC(average 0.61%)and U content(up to 885106).It has become one of the important sources of uranium due to its strong preconcentration during deposition.The discharge of reducing pore water during diagenesis may be the main factor for the construction of oxidation-reduction barrier in uranium reservoir sand bodies.During deposition,the warm and humid climate enhances the intensity of chemical weathering in the source area,which is conducive to the activation and leaching of uranium in the parent rock and the uranium preconcentration of mudstone in the sedimentary area.Key words:chemical weathering;paleoclimate;sandstone type uranium deposit;uranium mineralization;Yaojia Formation;Songliao basin;mineral deposits.0 引言 铀作为一种可变价态的金属元素，在地表循环过程中发生的活化、迁移、富集成矿等地球化学行为主要受控于其高度的氧化还原敏感性（陈祖伊和郭庆银，2007；Romer and Cuney，2018；焦养泉等，2021）.在近地表环境下形成的砂岩铀矿，其矿化作用过程可划分为蚀源区富铀岩体活化和淋滤、水溶液迁移、沉积区因被还原或被吸附而发生沉 淀 这 3 个 主 要 作 用 阶 段（Cuney，2009；Romer and Cuney，2018），影响砂岩型铀成矿的重要因素除构造作用外，便是蚀源区化学风化作用强度（影响铀源供给）、迁移过程中水溶液的含氧量和沉积区 还 原 剂 容 量（Cai et al.，2007；Bonnetti et al.，2015），而这些因素则明显受控于古气候条件.前人研究成果已表明，不同时期古气候条件影 响 着 砂 岩 铀 成 矿 作 用，如 早 期 含 铀 岩 系 沉 积时若为温暖潮湿古气候条件，则有利于容矿层中 还 原 介 质（如 煤、碳 质、硫 化 物 等）的 富 集；后期成矿时期为炎热干旱古气候条件，则有利于地表富铀含氧流体渗入到早期形成的容矿层中发 生 层 间 氧 化 作 用 而 成 矿（秦 明 宽 等，2017；胡小 文 等，2020）.古 气 候 演 变 的 转 折 期 和 古 气 候分带之间的过渡区控制着砂岩型铀矿的时空分布（陈戴生等，2011；金若时等，2017）.然而，前人多关注于铀成矿时期古气候变化，而对含铀岩系沉积时的古气候变化未表现出足够的重视.虽然后生成矿时期古气候影响蚀源区铀供给量，但沉积时期古气候则直接决定着沉积区含铀岩系中还原剂类型、丰度和分布，其在铀成矿过程中也起着举足轻重的作用（焦养泉等，2018）.另外，近年来研究成果表明，砂岩型铀矿具有双重铀源供给系统，含铀砂体本身沉积时预富集作用也是重要的铀来源（夏毓亮和刘汉彬，2005；焦养泉等，2015；谢惠丽等，2020）.同时，沉积时的古气候制约着含铀岩系中岩性结构及铀储层砂体中内部非均质性（焦养泉等，2015；Rong et al.，2021）.因此，非常有必要开展含铀岩系沉积时的古气候演变及其对铀成矿作用影响的研究.松辽盆地作为我国东北地区最大的中新生代沉积盆地，其西南部已成为我国重要的砂岩型铀矿生产基地，铀矿目的层主要为上白垩统姚家组（宁君等，2018；蔡建芳等，2018；曹民强等，2021）.而白垩纪是地质历史中典型的温室气候时期，气候变化剧烈，多次出现冷暖干湿轮换事件（Friedrich et al.，2012），因此，该时期剧烈气候变化是否是制约1233第 48 卷地球科学 http:/铀成矿作用发生的重要因素呢？目前有关这方面研究相对较少.基于此，本文将以松辽盆地西南部近年来铀矿勘查工作取得突破的 HLJ 地区含矿目的层姚家组下段为研究对象，开展晚白垩世姚家组下段沉积时的古气候演变及其与铀成矿关系的研究，研究结果不仅有助于完善研究区砂岩型铀矿成矿机理，而且也有助于拓宽找矿思路，指导下一步砂岩型铀矿勘查工作，具有重要的理论和现实意义.1 地质背景 研究区位于松辽盆地西南部的开鲁坳陷和西南隆起区结合部位（图 1a、1b），区域上构造演化先后经历了二叠纪中侏罗世盆地基底形成、晚侏罗世早白垩世伸展断陷、晚白垩世早期热沉降坳陷、晚白垩世末期构造反转和古近纪第四纪差异性隆升剥蚀及再次伸展断坳这 5个阶段（于文斌，2009）.其沉积盖层主要由白垩系、古近系、新近系和第四系组成（图 1c），铀含矿目的层为上白垩统姚家组，可细划分为姚上段（K2y2）和姚下段（K2y1），其中姚下段是铀矿体主要的发育层段，砂体发育自上而下具有明显分层特征，上部为红色、褐红色中粗砂岩、中砂岩，厚度较大，为 6080 m，构成“上氧化带”；中部为一套灰色细砂岩、中砂岩夹暗色、杂色泥岩，厚度约为 2040 m，为含矿层段，铀矿体形状主要呈板状，铀矿物主要以分散吸附态铀和沥青铀矿为主；下部为褐黄色、红色的含砾粗砂岩、中砂岩，厚度相对较小，约为 1020 m，构成“下氧化带”（宁君等，2018；蔡建芳等，2018）.在区域上，松辽盆地西南部开鲁坳陷西南隆起区姚家组沉积时期发育冲积扇河流三角洲湖相沉积体系，HLJ 地区在该时期主要发育河流相环境（于文斌，2009；江 文 剑 等，2022）.本 文 选 择 研 究 区 代 表 性 钻 孔HLJ15 为研究对象，其详细沉积相分析如图 1d.2 岩石颜色发育特征 沉积岩颜色作为重要的物理参数，可以有效反映沉积时的古气候变化特征，尤其是细粒沉积物如泥岩，由于较低的渗透率和孔隙度（一般不透水），受后期成岩改造作用影响较少，其颜色多表现为原生色，保留其沉积时的古气候原始信息.一般认为，形成于干旱氧化气候环境下的沉积岩中常含有大量的高价铁，如赤铁矿、褐铁矿等而表现出红色、紫红色、褐红色等；而形成于温暖潮湿气候条件下的，因常含有大量有机质，铁主要呈低价态的化合物，图 1松 辽 盆 地 西 南 部 地 质 概 况 图(ac；据 郭 福 能，2017 修 改）和 HLJ 地 区 钻 孔 HLJ-15 姚 下 段 岩 心 沉 积 相 分 析柱 状 图（d）Fig.1Geological map of study area in southwest Songliao basin(a-c;modified from Guo,2017)and the histogram of sedimentary facies analysis from HLJ-15 borehole core in HLJ area(d)1234第 3 期江文剑等：松辽盆地西南部含铀岩系沉积时古气候演变及其与铀成矿关系岩 石 常 呈 暗 色 的 深 灰 色、灰 黑 色 等；当 处 于 气候 干 湿 交 替 时 期，由 于 环 境 动 荡，沉 积 岩 表 现出 丰 富 多 彩 的 颜 色，如 棕 黄 色、绿 色、灰 绿 色等（蒋 昊 原 等，2021）.松 辽 盆 地 西 南 部 含 铀 岩 系 的 泥 岩 多 数 表 现为红色、浅红色，部分为灰色、深灰色、灰黑色等（图 2），表 明 姚 下 段 沉 积 时 的 古 气 候 是 波 动 的，总体上呈现为干旱半干旱的氧化环境，但是部分 时 期 则 处 于 相 对 温 暖 潮 湿 环 境，气 候 变 换 频繁.另外，从野外钻孔岩心观察，灰色砂岩与深灰色、灰黑色泥岩在产出上呈紧密伴生关系（图 2a、2b），反映了灰色砂岩与暗色泥岩可能形成于相似的古气候环境，即灰色砂岩可能形成于温暖潮湿古气候环境下.此外，灰色砂泥岩与红色砂泥岩常呈现出颜色逐渐过渡变化关系，而非突变，在空间上，灰色砂泥岩也主要呈层状产出，而未见穿层现象，表明其为原生沉积时形成的.另外，研究区姚家组下段发育的含砾砂岩中砾石成分主要为泥砾，且表现出一定规律性，在红色含砾砂岩中通常为红色泥砾（图 2c），在灰色含砾砂岩中，则为灰色泥砾（图 2d），而在不同颜色岩石之间过渡地带中，则常混有红色泥砾和灰色泥砾（图 2e），这种成分结构的含砾砂岩表明，泥砾主要来源于盆内，其多形成于局部季节性暴雨天气，急促的洪水搅动前期沉积的泥岩，这反映了研究区沉积时的气候呈现季节性变化特征.3 样品采集及分析测试方法 本 次 研 究 样 品 全 部 来 自 于 HLJ 地 区 的 钻 孔HLJ15，该 钻 孔 岩 心 姚 下 段 发 育 齐 全，对 其 进行 全 层 段 系 统 取 样.样 品 采 集 新 鲜 岩 石，避 开脉 体 发 育 的 部 位，遇 到 含 矿 层 段 或 岩 石 颜 色 变化 部 位 则 进 行 加 密 取 样，共 采 集 岩 石 样 品 50件.在 全 部 完 成 显 微 镜 下 岩 石 薄 片 鉴 定 的 基 础上，挑 选 具 有 代 表 性 的 38 件 岩 石 样 品（其 中 泥岩 样 品 15 件，砂 岩 样 品 23 件）粉 碎 至 200 目，然后送到核工业北京地质研究院分析测试中心进行 主 微 量 和 总 有 机 碳 含 量 等 地 球 化 学 测 试.主量 元 素 测 试 采 用 X 射 线 荧 光 光 谱 分 析 仪，微 量元 素 分 析 采 用 电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 仪（ICPMS），精度误差小于 5%，测试结果见表 1.图 2松辽盆地西南部姚家组下段典型野外钻孔岩石颜色照片Fig.2Rock color photos of typical field boreholes in the lower member of Yaojia Formation in the southwest of Songliao basina.钻孔 ZK48-30，489.4492.5 m，灰白色砂岩与暗色泥岩呈紧密伴生关系；b.为图 a中对应点位局部放大照片；c.钻孔 ZK80-8，521.6 m，红色砂岩中发育红色泥砾；d.钻孔 HLJ-15，641 m，灰白色砂岩中发育灰色泥砾；e.钻孔 ZK40-8，560 m，浅红色砂岩中发育灰色和红色泥砾1235第 48 卷地球科学 http:/表 1松辽盆地西南部 HLJ地区钻孔 HLJ15碎屑岩样品主、微量及化学风化指标值Table 1Main,trace and chemical weathering index values of clastic rock samples from Borehole HLJ-15 in HLJ area in southwest Songliao basin样品号岩性深度（m)SiO2(%)Al2O3(%)TFe2O3(%)MgO(%)CaO(%)Na2O(%)K2O(%)MnO(%)TiO2(%)P2O5(%）ScTh烧失量（%）FeO(%)有机 C(%)UFe2+/Fe3+K/NaALNaCPACIXPIACIWCIASc/ThHPL-1红色泥岩72056.1313.594.472.7705.5101.3002.510.1580.6220.14312.307.5812.770.440.0691.610.1232.162.6886.4073.6572.2376.4866.321.62HPL-2红色砂岩71466.4810.121.482.9804.9901.2702.330.0810.3470.0869.840.400.0811.160.431HPL-3红色泥岩70861.2313.283.961.8404.6701.3402.540.0980.6160.09210.108.2210.110.240.0721.600.0722.122.5485.7672.8071.2675.7865.481.23HPL-4红色砂岩70573.5612.582.020.3072.0801.3802.780.0390.3750.0844.770.450.0451.220.330HPL-5红色砂岩70281.0110.171.420.1950.2961.1702.870.0110.4270.0961.940.350.0332.420.379HPL-6红色砂岩70078.4610.011.460.6261.3801.0802.910.0490.2440.0723.680.580.0322.160.794HPL-7暗色泥岩69065.2916.953.410.9430.7361.1203.310.0240.7780.1548.2812.207.240.720.2086.640.3083.313.8890.2075.7282.6185.7772.580.68HPL-8灰色砂岩68677.3911.441.560.4240.8591.2003.320.0240.3010.0733.320.590.0362.930.728HPL-9灰色砂岩68076.478.921.830.9242.4700.8312.690.0980.2530.0855.361.410.03114.706.070HPL-10灰色砂岩67676.7610.121.250.8611.9800.8692.900.0620.3580.1004.711.050.043260.0014.625HPL-11暗色泥岩67459.6420.433.261.1800.5390.8533.510.0270.8760.21610.9017.009.471.340.2146.970.8454.606.1493.5779.6789.8791.6078.240.64HPL-12暗色泥岩67256.5722.043.361.3500.5690.8583.740.0220.9150.24212.5018.1010.311.090.213885.000.5664.886.5993.9880.1290.5892.1878.800.69HPL-13灰色砂岩67076.2810.431.600.7121.7500.9013.240.0570.2370.0694.641.370.04419.0020.790HPL-14灰色砂岩66879.2710.471.260.3950.8290.9423.270.0330.2630.0753.121.000.0335.607.647HPL-15灰色砂岩66069.0916.812.230.5820.2091.0303.430.0140.8040.1235.651.40.0403.762.328HPL-17红色泥岩65664.5315.337.480.8600.3400.5482.870.0580.7250.23212.5013.006.892.120.1252.840.4625.8610.0694.4579.2492.6994.0978.990.96HPL-18灰色砂岩65268.8311.772.231.4603.3400.9803.070.0740.4960.0957.561.760.07611.607.294HPL-19灰色砂岩65078.1210.791.170.4921.0100.9363.490.0190.2410.0653.570.930.0485.917.750HPL-20暗色泥岩64662.2420.272.330.9530.1970.7103.680.0160.9280.11610.4014.308.491.220.9814.491.4015.807.3294.5579.7192.8794.1979.450.731236第 3 期江文剑等：松辽盆地西南部含铀岩系沉积时古气候演变及其与铀成矿关系样品号岩性深度（m)SiO2(%)Al2O3(%)TFe2O3(%)MgO(%)CaO(%)Na2O(%)K2O(%)MnO(%)TiO2(%)P2O5(%）ScTh烧失量（%）FeO(%)有机 C(%)UFe2+/Fe3+K/NaAlNaCPACIXPIACIWCIASc/ThHPL-23灰色砂岩63679.989.291.340.5371.2000.8813.100.0350.1830.0503.380.990.0462.014.657HPL-24灰色砂岩63270.9413.002.570.3792.28013.320.0740.5110.1585.710.980.0653.220.739HPL-25灰色砂岩62977.6510.681.430.5421.2000.9873.360.0270.3190.0703.701.050.0662.464.500HPL-26暗色泥岩62553.6723.073.751.540.5931.023.980.0210.9180.16013.3018.0011.260.920.5364.060.3764.365.8093.2279.3788.7790.6877.520.74HPL-27灰色砂岩62377.1211.371.300.4921.0301.253.500.0360.2980.0553.450.620.0441.781.134HPL-29红色泥岩62265.915.104.630.8541.4300.8023.000.070.6880.25014.0012.607.130.770.0533.410.2274.184.8391.9676.7583.5186.5972.971.11HPL-30红色砂岩61678.0812.051.320.2210.2451.543.740.0080.3230.0822.290.500.0591.770.730HPL-31红色砂岩61077.2211.792.550.220.2451.523.350.0170.5460.1002.350.460.0501.900.252HPL-32红色砂岩60777.5112.261.760.2050.2001.593.610.0120.3600.0702.360.340.0301.620.274HPL-33红色砂岩60475.1613.072.540.290.1801.493.540.0110.5070.0953.020.350.0521.780.181HPL-34红色砂岩60271.5413.053.690.621.0501.383.190.0620.7230.1114.550.440.0422.200.153HPL-36红色砂岩60074.1913.242.940.3650.2131.473.360.0150.5430.0893.560.360.0522.660.158HPL-37红色泥岩59464.6816.485.340.7890.2021.323.560.0180.7210.1469.6117.906.660.340.0391.990.0763.023.2088.3673.2085.2088.2673.130.54HPL-39红色泥岩59262.3716.126.451.020.2121.363.940.0230.6990.1679.0315.607.620.590.0562.060.1133.243.0487.8171.2284.0587.7671.190.58HPL-40红色砂岩59173.0512.982.110.6740.7951.533.560.0240.4460.0884.690.470.0431.700.330HPL-48暗色泥岩59052.9414.965.81.993.011.422.810.0730.5660.12812.4011.9016.231.981.8503.050.6142.212.7086.4973.5373.1377.3766.831.04HPL-55红色泥岩58662.4916.16.171.010.1771.433.890.0310.6840.11811.8017.107.810.630.1172.380.1283.042.8987.2571.0183.2387.0670.880.69HPL-56红色泥岩58063.516.216.110.9570.1731.43.840.0240.6870.09812.1017.806.920.580.0782.380.1183.072.9787.5671.4783.4787.1771.220.68HPL-58红色泥岩57866.3915.265.420.7960.3521.423.840.0180.6320.0717.5314.105.790.490.0842.460.1123.022.7686.7270.1279.8284.4768.640.53续表 1注：TFe2O3（%)表示样品中以 Fe2O3形式的全铁总含量；K/Na、AlNa、CPA、CIX、PIA、CIW 和 CIA 计算公式参照表 2；Sc、Th和 U 单位为g/g；HPL9，HPL10，HPL11，HPL12，HPL13，HPL14样品来自含矿层段.1237第 48 卷地球科学 http:/4 结果与讨论 4.1化学风化强度和评估指标影响因素碎 屑 沉 积 岩 的 化 学 风 化 强 度 主 要 受 到 区 域构 造 作 用 和 古 气 候 条 件 控 制（杨 江 海 和 马 严，2017），在构造作用活跃地区，源区母岩剥蚀速率较快，主要以物理风化作用为主，在相似气候条件下，碎屑岩化学风化作用强度较低，而在构造稳定区域，风化剥蚀速率相对较慢，硅酸盐矿物有较长时间与空气、水、酸等发生反应，碎屑岩化学风化强度则明显受古气候条件控制，其强度随着降雨量增多和地表温度升高而增强（杨江海和马严，2017）.而前人对松辽盆地南部构造沉积演化史的研究表明，姚家组沉积时期沉积速率相对稳定，未发生明显重大构造活动，区域构造活动相对稳定（郭巍，2007），因此，研究区化学风化作用强度主要取决于其沉积时的古气候条件.碎屑岩风化作用强度评估可以依靠风化作用指标来进行，目前学者们建立了许多化学风化指标来定量评价风化作用过程中的强度，本次研究将选用 K/Na、aAlNa、CPA、CIX、PIA、CIW、CIA 这 7 个常用化学风化指标来评估研究区化学风化作用强度.具体的计算公式如表 2，相应的计算结果如表 1所示.这些风化指标涉及到不同元素及其组合，可以结合起来较准确地判断研究区风化作用强度.由于风化作用指标计算主要是利用母岩风化产物沉积岩的化学组成，而沉积岩化学组成则又受到源汇沉积系统中多种因素的影响，如物源区母岩非均质性、沉积分异作用和成岩作用等（杨江海和马严，2017；Guo et al.，2018；李绪龙等，2022），虽然这些因素并不影响碎屑岩风化作用强度，但是会影响风化作用指标值计算，最后会导致风化作用强度的判断失真.因此，在运用化学风化作用指标进行化学风化强度评估和重建古气候条件时，需要先评估这些因素对风化指标的影响.（1）沉积分异作用：对碎屑沉积岩而言，粗粒沉积物砂岩中的矿物主要来源于物源区母岩物理风化作用，其化学组成可能更直接反映物源区母岩信息（Guo et al.，2018）.已有研究也表明，在相同条件下，与细粒碎屑岩相比，粗粒碎屑岩一般具有低的风化指数值（侯明才等，2016）.此外，粗粒径砂岩具有较高孔隙度和渗透率，容易受到后期成岩流体改造，使得其化学组成不能真实反映沉积时遭受化学风化作用强度.而细粒沉积物如泥岩，则更多 含 有 母 岩 化 学 风 化 作 用 形 成 的 粘 土 矿 物 （Garzanti et al.，2013），且具有更好的均质性和低的渗透性，受后期成岩改造作用影响较小（李绪龙等，2022）.因此，泥岩更适合作为判别风化作用强度和指示古气候条件的研究对象（杨江海和马严，2017；Bao et al.，2019）.本文将选用 15 件泥岩样品作为研究对象，以减小粒度效应的影响.（2）物源区母岩性质：由于沉积岩组成与其物源区母岩风化直接相关；因此，物源区母岩性质 及 其 非 均 质 性 对 风 化 指 标 的 影 响 不 可 忽 视（Yang et al.，2016）.Sc 和 Th 在 化 学 风 化 作 用 过程中是不可迁移的，其 Sc/Th 值可以区分物源区母岩性质，且无粒度分选效应，来源于中酸性花岗质源区的沉积物 Sc/Th 值通常小于 1，而来自铁镁质源区的沉积岩则具有较高的 Sc/Th 值（李绪龙等，2022），从表 1 和图 3a 中可以看出，Sc/Th值大多数小于 1，且与 CIA 值相关性较差，表明物源区母岩性质变化不大，其对 CIA 值影响较小.表 2化学风化指数及其计算公式Table 2Chemical weathering index and its calculation formula风化指标K/NaaAlNaCPACIXPIACIWCIA计算公式(K2O0.83)/(Na2O0.74)(Al/Na)样品/(Al/Na)UCC100(Al2O3)/(Al2O3+Na2O)100(Al2O3)/(Al2O3+Na2O+K2O)100(Al2O3K2O)/(Al2O3+CaO*+Na2OK2O)100Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O)100Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O+K2O)参考文献Guo et al.,2018Garzanti et al.,2013Cullers,2000Garzanti et al.,2014Fedo et al.,1995Harnois,1988Nesbitt and Young,1982注：K/Na和 aAlNa式中化学分子式代表质量百分比，其他式中分子式代表摩尔百分比；UCC代表上陆壳；CaO*是指硅酸盐中 CaO含量.1238第 3 期江文剑等：松辽盆地西南部含铀岩系沉积时古气候演变及其与铀成矿关系（3）成岩作用：泥岩在成岩作用过程中会发生矿物和化学组成的变化，从而影响化学风化作用指标的计算（Guo et al.，2018），其中钾交代作用影响较大.由于一般情况下，地表母岩在风化作用过程中，K 元素容易迁移，被淋滤掉，若黏土矿物发生钾交代，则会导致泥岩中 K 含量增高，从而使得 CIA 值计算偏小（Fedo et