华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的 δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的 δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的 δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的 δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的 δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的 δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其 δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH＜7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的 δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。     

华南地区二叠纪栖霞组燧石结核成因研究及其地质意义

燧石结核是华南地区二叠纪栖霞组的重要识别特征之一，其成因具重要的古地理、古海洋意义。通过对湖北黄石、江苏南京和广西来宾三地栖霞组燧石结核的岩石矿物学研究，确定了栖霞组燧石结核的矿物组成和成岩作用序列。研究区燧石结核主要由微石英、负延性玉髓、粗晶石英组成，并含少量白云石、方解石及生物碎屑。其中，微石英、负延性玉髓、正延性玉髓、白云石形成于早期成岩作用，方解石晶粒形成于晚期成岩作用，粗晶石英的形成则具有多期性。结合栖霞组菊花状天青石和海泡石成因研究结果，本文认为组成栖霞组燧石结核的硅质来源与当时全球硅质生物的繁盛有关。燧石结核内玉髓和白云石形成环境条件及形成时间的确定，为建立更加合理的燧石结核成因模式和白云岩化模式提供了重要资料，同时也对深入探讨本区二叠纪层状硅质岩的成因具启发意义。     

安徽巢湖地区中二叠统栖霞组灰岩中燧石成因

安徽省巢湖地区中二叠统栖霞组以发育一套滨海沼泽－浅海碳酸盐台地环境为主的细碎屑岩至碳酸盐岩沉积建造为特征,灰岩中常见结核状及条带状燧石。燧石多为椭球状和串珠状,部分燧石与灰岩间发育宽约0.5 cm的过渡带。镜下观察灰岩为微晶生物碎屑灰岩;过渡带也多由微晶方解石组成,多数钙质生物壳体被石英充填或半充填,扫描电镜下可见方解石微溶、石英充填溶孔的现象;燧石主要为隐晶及微晶石英,生物碎屑类型与灰岩中基本一致,且多被石英交代。岩石学特征表明死亡的生物在腐烂降解过程中形成的有机酸抑制了碳酸钙的沉淀,并使部分生物碎屑及灰泥发生溶蚀,胶质二氧化硅沉淀,形成燧石结核。燧石中w(Al)/w(Al+Fe+Mn)平均值为0.63,远大于热水沉积硅质岩的最大值0.35;Fe/Ti平均值为9.5,小于热水成因的最小值20;Al-Fe-Mn三角图投点位于非热液成因区域;燧石中Al₂O₃含量平均值为0.20%,远高于MgO、Na₂O、K₂O的含量。分析认为,该区燧石结核的二氧化硅可能来源于陆源物质。     

内蒙古腮林忽洞群含铁燧石团块和微晶丘的成因及构造环境指示意义

内蒙古腮林忽洞群地层中发育含铁燧石团块和微晶丘。本文报道了它们的地质特征及铁同位素、稀土元素地球化学特征,并探讨了它们的成因及构造环境指示意义。燧石一般呈团块状、脉状发育于腮林忽洞群碳酸盐地层中。燧石中发育铁质丝状体,由非晶质的铁(氢)氧化物(赤铁矿和针铁矿)组成,具有丝状、网状形态特征,类似于现代海底热液Fe-Si产物。燧石的铁同位素组成δ56 Fe为-0.71‰~-0.25‰,与海底热液铁同位素组成(δ56Fe为-0.7‰~-0.1‰)一致。燧石的页岩(PAAS)标准化的稀土配分模式具有Eu正异常,La、Y正异常,显示海水和热液混合的稀土配分特点。这些特征表明含铁燧石为海底热液活动产物。腮林忽洞微晶丘成分主要为白云岩,铁同位素组成比该区域正常沉积碳酸盐岩要轻,与含铁燧石及海底热液的铁同位素组成相似;稀土配分模式与燧石一致,显示海水和热液混合的稀土配分特点。表明该微晶丘的形成可能与海底热液活动有关。腮林忽洞群含铁燧石团块、微晶丘的发育以及前人报道的震积岩、滑塌岩的发育表明腮林忽洞群沉积过程中可能处于拉张的构造背景,海底热液活动活跃。由于腮林忽洞群的沉积时代很可能为中元古代,腮林忽洞群的海底热液活动有可能是整个华北地区中元古代(1.3~14Ga)拉张构造背景的一个响应。     

含煤岩系中粘土矿物的研究方法和手段

含煤岩系的岩石常由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成,有时还夹有铝土岩、粘土岩、燧石层、石灰岩和火山岩,不论那一种岩石,其成分中无一不含有粘土矿物。      

显生宙碳酸盐岩中燧石结核的几种成因模式

显生宙以来,碳酸盐岩地层中有燧石结核产出的现象十分普遍。现有研究认为,硅质生物壳体是燧石结核最主要的硅质来源,随着地质历史上主要硅质生物类型的演变,燧石结核的产出环境逐渐从浅水变为深水。不同地区不同层位的燧石结核往往具有一些共同特征,包括呈孤立分散的结核状产出、硅质选择性交代方解石颗粒而保留晶形完好的白云石、硅质矿物具有隐晶硅质-微晶石英-粗晶石英的规律性变化等。基于上述主要特征及不同研究实例的特点,前人总结出了有机质氧化模式、半透膜模式、混合水硅化模式、重结晶应力控制交代模式等燧石结核成因模式,从不同角度对燧石结核的典型特征进行了解释。然而由于燧石结核成因的复杂性及其可形成于沉积-成岩的不同阶段,各个成因模式均存在一定的局限性,只可用于解释部分地质特征。鉴于燧石结核对研究区的沉积环境、成岩历史等具有很好的指示作用,对其成因的研究具有重要意义,尽管上述模式的提出时间较早,但针对特定问题的研究非常深入,在以后的研究中应加以借鉴。     

碳酸盐岩中燧石条带成因争鸣——以北京西山中元古界雾迷山组为例

北京地区中元古界雾迷山组主要由燧石条带白云岩、燧石结核白云岩、叠层石白云岩和少量含陆源粉砂质碎屑的白云岩组成,广泛出露于北京山区,厚度2000~3500 m。以雾迷山组为代表的大量中元古代硅质沉积物的物源和形成原因,一般教科书均认为层状燧石为生物成因,结核状燧石为成岩交代成因。笔者等在北京西山等地多次野外考察发现,二维剖面上的硅质条带或硅质结核在三维实体上实际上是透镜状或席状（下一般称燧石席或硅胶席）。 燧石席内部常包裹或胶结有下伏白云岩的砾石并且因混有有机质等,表现为各种暗色或杂色。硅胶席在上覆白云质沉积物堆积之前与其周围的白云质灰泥和粒屑几乎同时形成,燧石透镜体与白云质沉积物之间存在着相互穿插、包裹的关系,但彼此之间边界清晰,无论是白云石粒屑还是燧石席都没有任何被交代痕迹。因此,笔者等认为：燧石“结核”是硅胶聚集成席,再经压实、固化的结果,其浑圆状边缘是水下硅胶与沉积介质的相变面。硅胶固化作用是北京西山中元古界雾迷山组中原生燧石的唯一成因。在成岩重力压实过程中,连续分布的原生硅质沉积物会形成布丁或“结核”构造。白云质灰泥和粒屑的胶结速度明显快于硅胶的固化速度,遇地震等外力作用,软的硅胶席会沿着弱固结的白云岩裂隙向上侵入或向下挤入,形成硅质脉。遇有后期的岩浆侵入或热变质作用的改造,硅质条带和硅质结核的成分和颜色会发生相应的变化,质地变纯,颜色由深变浅,但是仍然保留原生的层理或纹理,容易被误认为是成岩期或成岩后硅质交代碳酸盐矿物而成。     

碳酸盐岩中燧石条带成因争鸣——以北京西山中元古界雾迷山组为例

北京地区中元古界雾迷山组主要由燧石条带白云岩、燧石结核白云岩、叠层石白云岩和少量含陆源粉砂质碎屑的白云岩组成,广泛出露于北京山区,厚度2000~3500 m。以雾迷山组为代表的大量中元古代硅质沉积物的物源和形成原因,一般教科书均认为层状燧石为生物成因,结核状燧石为成岩交代成因。笔者等在北京西山等地多次野外考察发现,剖面上的硅质条带或硅质结核（下一般称燧石席或硅胶席）。 燧石席内部常包裹或胶结有下伏白云岩的砾石并且因混有有机质等,表现为各种暗色或杂色。硅胶席在上覆白云质沉积物堆积之前与其周围的白云质灰泥和粒屑几乎同时形成,燧石透镜体与白云质沉积物之间存在着相互穿插、包裹的关系,但彼此之间边界清晰,无论是白云石粒屑还是硅胶席都没有任何被交代痕迹。因此,笔者等认为：燧石“结核”是硅胶聚集成席,再经压实、固化的结果,其浑圆状边缘是水下硅胶与沉积介质的相变面。硅胶固化作用是雾迷山组中原生燧石的唯一成因。在成岩重力压实过程中,连续分布的原生硅质沉积物会形成布丁或“结核”构造。白云质灰泥和粒屑的胶结速度与硅胶的固化速度之间存在着明显的差异,遇地震等外力作用,软的硅胶席会沿着弱固结的白云岩裂隙向上侵入或向下挤入,形成硅质脉。遇有后期的岩浆侵入或热变质作用的改造,硅质条带和硅质结核的成分和颜色会发生相应的变化,质地变纯,颜色由深变浅,但是仍然保留原生的层理或纹理,容易被误认为是成岩期或成岩后硅质交代碳酸盐矿物而成。     

合山煤田煤层夹矸中发现海相动物化石

广西合山煤田含煤地层为晚二迭世合山组,地层以灰色、黑灰色燧石灰岩为主,夹炭质页岩、灰色泥岩和煤层。含煤5～7层,煤层薄、结构复杂,灰分、硫分均高。除二、五煤底板为铝土岩、硅铝岩外,其余顶底板均为燧石灰岩或燧石层。      

湖北峡东地区“盖帽碳酸盐岩”中燧石条带的地球化学特征及其古环境意义

湖北峡东地区新元古代陡山沱组一段的“盖帽碳酸盐岩”中发育有保存良好,与白云岩界线截然,顺层产出的燧石条带.利用硅酸盐的BrF5硅氧同位素分析方法对燧石条带进行测试,得到较高的硅同位素(δ30SiNBS-28为0.4‰～1.7‰)和氧同位素(δ18OV-SMOW为24.‰～26.6‰)组成.燧石条带可能为温暖的滨海相化学沉积产物,氧同位素测温得到的沉积海水温度为35.4～47.7℃.燧石条带的Al/(Fe+Mn+ Al)为0.43～0.50,Si/Al比值为257～269,表明燧石条带形成过程中有少量的陆源物质参与,而较低的∑REE(2.19×10-6～3.59×10-6),Ce正异常(1.20～1.24)和U/Th比值(3.75～14.45)上则明显带有热水沉积的特征.燧石条带的硅质可能主要来自远源火山热液活动,在温暖的滨海环境达到硅质饱和而形成的化学沉积,同时验证了早期研究者认为的“雪球事件”冰后期环境温度曾一度极为温暖的猜想.     

太平洋板块中生代俯冲构造事件的响应：来自黑龙江东部饶河三叠纪层状燧石的古地磁证据

黑龙江东部饶河境内的层状燧石是中生代完达山造山带蛇绿混杂岩的重要组成部分,这些层状燧石的构造意义成为人们关注的热点。对完达山造山带饶河三叠纪大佳河组层状燧石280余块定向手标本开展深入的古地磁研究,结果表明这些层状燧石遭受不同程度的重磁化,重磁化的时间推测为晚侏罗世中期—早白垩世之间。说明对黑龙江东部晚侏罗世—早白垩世存在太平洋板块俯冲的响应。本区重磁化的机制是太平洋板块向西俯冲导致的地体增生、拼贴过程中的造山带流体造成的区域性重磁化现象。     

造山带层状燧石的成因

层状燧石的成因是个古老的新问题.从环太平洋造山带开始以至全世界造山带中,层状燧石多发现于与基性枕状熔岩紧密接触的地区.燧石在全部沉积岩中所占比率为1.6wt%(wallast和Mack-enzie,1983),并不算多,但由于它是地槽特有的岩相,故自19世纪末直至现在,这一问题在地质学界一直展开着讨论.造山带的层状燧石属于原生燧石,燧石层厚     

淮南煤田上石盒子组中硅质岩的特征及环境分析

淮南煤田上石盒子组中的硅质岩（燧石层）早已发现,但一直没有进行过详细研究。近几年来,豫西一些煤田上石盒子组的燧石层得到了比较深入的研究,燧石层被定名为海绵岩,并指出了它对研究含煤岩系沉积环境的意义。受豫西研究的启发,我们也对淮南煤田各勘探区钻孔所见的硅质岩进行比较系统的采样和岩石薄片鉴定、X射线化学分析及电镜扫描等各方面的研究工作。本文初步总结了本区硅质岩的一些特征并对其形成环境提出一些看法,分述如后。      

含铁建造的古环境分类

术语本文所采用的"铁岩(ironstone)"这一术语是指含铁15%以上的化学沉积岩."含铁建造(iron formation)"是指主要由铁质岩组成的、最上层和最底层均为铁质岩的可在地质图上标示出的岩石单元.化学沉积岩限于其体积占50%以上的无机和(或)有机化学沉淀物,这些沉淀物来自地表水体和(或)那些沉淀物的成岩交代产物.铁质岩可由主要的富铁和贫铁矿物来修饰,如:条带状菱铁矿-燧石铁岩和鲕状赤铁矿-石英铁质岩,其中"燧石"包括重结晶燧石,     

两种不同燧石中α-石英 β-石英相变的研究

 利用差热分析和高温 X-射线衍射分析的实验手段,对两种不同燧石的α-石英⇔β-石英的相变反应进行了研究。结果表明,它们在相变热效应和晶格参数随温度的变化规律等方面存在着明显的差异。这种差异性的存在是由于两者内部α-石英颗粒的粒度、双晶发育程度以及燧石本身的致密度不同所造成。     

纽芬兰西部寒武——奥陶系牛头群中生物成因燧石

牛头群中的燧石岩主要是交代灰岩和页岩的产物，少量呈粒间胶结物出现。在野外，燧石的产状有以下几种明显不同的形式，（1）粗砾石和薄板状灰岩边缘的硅化边；（2）灰央和页岩内的结核；（3）达，夺和页岩的硅化层；（4）砾岩内的碎屑或屑的部分交代产物。放射虫和海绵骨针山微晶石英或方解石组成，在燧石集中出现的该套地层的奥陶系部分，放射虫和海绵骨针最为常见。在与燧石伴生的灰岩中，通过阴极发光发现，被方解石交代的放射虫和骨针的数量要比通过岩石显微镜观察到的更多。在硅质和极少量黄铁矿化放射虫之间的岩石学关系进一步说明，这些生物骨粒在压实之前以被溶解。除了间接通过硅化灰岩和页岩存在外，放射虫没有留下它们先前存在的任何痕迹。压碎的内粒被玉髓胶结表明，燧石沉淀发生在压实期间或压实之后。硅化的历史和硅质生物碎屑被溶解或交代的延续时限是从沉积物－水界面附近（此时伴随着灰岩的早期固结石化）到较深埋藏的机械压实作用之后。     

栖霞灰岩中燧石结核成因的新证据

栖霞灰岩中燧石结核成因的新证据毕华（中国科学院长沙大地构造研究所，湖南长沙，４１００１３）整个华南地区到处都能见到下二叠统栖霞组（Ｐ１ｑ）富含珊瑚和的含燧石结核灰岩，厚度一般不超过１５０ｍ，岩性、岩相之相对均一是华南地区地史上空前未有的。然而。栖霞灰...     

对“宁镇山脉古生代碳酸盐地层中燧石结核的成因”一文的一点意见

国内对燧石结核成因的研究资料是极少的。夏邦栋同志能从大量实际资料中加以分析综合,并把国内外各家观点予以评论,这是十分可贵的。在谈到成因问题时作者写道“……由于本区燧石结核中没有发现过明显的硅质是生物骨骼,因而笔者难以同意硅质是通过生物方式沉淀的看法”。     

两种不同燧石中α-石英 β-石英相变的研究

利用差热分析和高温 X-射线衍射分析的实验手段,对两种不同燧石的α-石英⇔β-石英的相变反应进行了研究。结果表明,它们在相变热效应和晶格参数随温度的变化规律等方面存在着明显的差异。这种差异性的存在是由于两者内部α-石英颗粒的粒度、双晶发育程度以及燧石本身的致密度不同所造成。     

太古宙绿岩带的非碎屑沉积

燧石在太古宙绿岩层中,燧石是次要的,但却是一种分布广泛的岩石类型。燧石可以出现在绿岩部面的任何部位,有时与火山岩相伴生,有时与硬砂岩-泥岩伴生,它也是条带状铁矿层的主要成分,常为几厘米厚的层状或条带状,厚层状一般很少。在一些绿岩带中,单个的燧石层沿走向可以追索好几公里,其变化厚度达50公里。在一些地区,角