Origin and paleoenvironmental reconstruction of phosphorus-bearing sandstones of the Cambrian Xinji Formation, southwestern margin of the Ordos Basin, China

Increasing exploration interest in oil and gas hosted by early Cambrian strata has focused research efforts on early Cambrian sandstones. The origin of phosphorus and the paleoenvironment of phosphorus-bearing sandstones from the Xinji Formation are discussed in this paper. X-ray diffraction, optical microscopy, grain size analysis, total organic carbon, and the concentrations of major, trace, and rare earth elements (REEs) are analyzed in this work. The sandstones are mostly sublitharenite with calcareous cement. The content of the sandstone samples is quartz (39.8%--73.9%), with illite (7.9%--27.6%) and calcite (4.5%--29%). The mineral particles of sandstone samples are mainly well sorted with a fine particle size, suggesting strong paleohydrodynamic force. The value of Si[O.sub.2] is 37.69%--78.19%, followed by [Al.sub.2][O.sub.3] (6.11%--13.67%). Compared with upper continental crust, the boron in the sandstone samples is relatively enriched, whereas Sc, Sr, and Ba are relatively depleted. The [SIGMA]REE content is 124.46-323.99 ppm. Phosphorus is of biogenic origin and enriched by upwelling current. The source of the Xinji Formation sandstone samples was mainly a mixture of sedimentary rock, granite, and alkali basalt, with the provenance of terrestrial clastic materials. The sandstone was deposited under oxic conditions and a warm and humid paleoclimate with saline to brackish features on a passive continental margin. Phosphorus occurring in sandstones is sensitive to paleoclimate and can be used as an indicator to judge paleoclimate, as it is more enriched in warm and humid weather. Key words: geochemistry, paleoenvironment, phosphorus-bearing sandstones, Xinji Formation, Ordos Basin. L'interet croissant pour l'exploration petroliere et gaziere dans des strates d'age cambrien precoce a eu pour consequence d'axer des efforts de recherche sur des gres de cet age. L'origine du phosphore et le paleomilieu de gres contenant du phosphore de la Formation de Xinji sont examines. La diffraction X, la microscopie optique, l'analyse granulometrique, ainsi que l'analyse du carbone organique total et des concentrations d'elements majeurs et en traces et des terres rares ont ete effectuees. Les gres sont pour la plupart des sublitharenites a ciment calcareux. Les teneurs des echantillons de gres en quartz sont de 39,8-73,9 %, avec de l'illite (7,9-27,6 %) et de la calcite (4,5-29 %). Les grains de mineraux sont principalement bien classes et de granulometrie fine, ce qui indiquerait de grandes forces paleohydrodynamiques. Les teneurs en Si[O.sub.2] sont de 37,69-78,19 %, suivies de l'[Al.sub.2][O.sub.3] (6,11-13,67 %). Par rapport a la croute continentale superieure, le bore est relativement enrichi dans les echantillons de gres, alors que le Sc, le Sr et le Ba sont appauvris. Les concentrations en terres rares totales ([SIGMA]REE) sont de 124,46 ppm--323,99 ppm. Le phosphore est d'origine biogenique et enrichi par des courants de remontee. La source des gres etudies de la Formation de Xinji etait principalement constituee d'un melange de roche sedimentaire, de granite et de basalte alcalin, la provenance des materiaux clastiques etant terrestre. Les gres se sont deposes dans des conditions oxydantes et chaudes, dans un paleoclimat humide et dans un milieu de marge continentale passive caracterise par des eaux salines a saumatres. Le phosphore dans les gres est sensible au paleoclimat et peut etre utilise comme indicateur de ce dernier, son enrichissement refletant des conditions meteorologiques chaudes et humides. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: geochimie, paleomilieu, gres contenant du phosphore, Formation de Xinji, bassin d'Ordos.
Introduction The Ordos Basin is the largest petroliferous basin in China (Zhang 2000; Hou et al. 2003; Xi et al. 2006; Liu et al. 2009; Shi et al. 2009). Current [...]