湘中震旦纪—寒武纪之交硅质岩地球化学特征及成因环境研究

震旦纪(埃迪卡拉纪)—寒武纪之交华南地块处在伸展扩张的构造背景下,在扬子板块东南缘发育了广泛的硅质岩沉积。湘中地区发育了自震旦系陡山沱组、留茶坡组及寒武系牛蹄塘组连续的深水相沉积,岩性以层状硅质岩为主,夹炭质、硅质页岩。通过对硅质岩的主量、稀土元素的地球化学特征分析表明,本区硅质岩Si O2含量极高(普遍92%),Al/(Al+Fe+Mn)比值普遍大于0.6,稀土元素澳大利亚后太古代平均页岩(PAAS)标准化配分曲线显示中—弱Ce负异常且有明显的重稀土富集特征。震旦纪陡山沱期硅质岩样品中Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.34~0.54、0.05~0.10、38.00~51.44;灯影期硅质岩样品中Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.70~0.85、0.06~0.37、35.91~46.79;寒武纪初期硅质岩样品中的稀土元素地球化学特征与灯影期相似,Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.58~0.78、0.26~0.40、34.75~45.58。湘中地区震旦纪—寒武纪之交的硅质岩地球化学特征显示本期硅质岩为正常的海水沉积成因,整体受热液和陆源影响较小,但从震旦纪陡山沱期至寒武纪初期陆源输入有增加趋势,硅质来源可能与硅质浮游生物有关,硅质岩沉积环境始终保持在深水盆地中,湘中地区沉积盆地符合被动大陆边缘伸展型盆地特征。     

贵州剑河方陇剖面留茶坡组硅质岩的地球化学特征及其成因意义

为研究贵州剑河方陇剖面留茶坡组硅质岩的成因和沉积环境,用X荧光光谱仪和等离子体质谱仪对其主量和微量元素进行了测试。结果显示,硅质岩的SiO_2含量较高(平均值为87. 67%),Al_2O_3、Fe_2O_3、MnO平均含量分别为5. 21%、1. 15%和0. 005%,Al/(Al+Fe+Mn)、Al_2O_3/(Al_2O_3+Fe_2O_3)、K_2O/Na_2O和MnO/TiO_2的平均值分别为0. 77、0. 82、36. 07和0. 028;ΣREE值为13. 94×10-6～89. 36×10-6,平均值为59. 69×10-6,低于澳大利亚后太古宙平均页岩(PAAS,ΣREE=184. 8×10-6),高于扬子地台部分同时期深水盆地硅质岩,LaN/YbN和LaN/CeN平均值分别为1. 17和1. 43,具有一致的弱负Ce异常(平均0. 77),无明显的正Eu异常(平均1. 00),U/Th平均值为0. 21。研究表明,贵州剑河方陇剖面留茶坡组硅质岩的成因倾向于正常海水沉积成因,沉积环境为大陆边缘,沉积过程中有一定程度的陆源碎屑物质的输入。     

皖南休宁蓝田剖面埃迪卡拉系皮园村组硅质岩的地球化学特征及成因

该文运用多种沉积地球化学指标结合地质事实,对埃迪卡拉纪晚期沉积于皖南蓝田地区的皮园村组硅质岩进行 了综合研究,揭示了皮园村组硅质岩具有海相沉积硅质岩典型的微晶石英结构和较高的 SiO2 含量,同时具有 Fe/Ti > 20, Al/(Al+Fe) < 0.4 和 Eu 正异常的地球化学特征。根据 Al-Fe-Mn 图解认为,硅质岩含有来自海底热液流体的组分,而接近现 代开阔洋海水的 Y/Ho 比值和海水型稀土配分特征则显示沉积水体主要为海水。硅、氧同位素在地层序列上无趋势性变化和 较高 δ30Si 值指示硅质岩是由海水中的溶解态硅化学沉积形成,而不是由海底热液直接沉淀形成。氧同位素温度计也表明硅 质岩形成于当时常温的海水环境。上升流使得混合了海底热液而富硅的底层海水上涌,运移至离喷口较远的相对偏酸性海域, 导致局部海水硅过饱和而发生二氧化硅沉淀。皮园村组产出大量藻纹层和微体化石,并在顶部见有保存完好的埃迪卡拉纪 微体化石Palaeopascichnus jiumenensis,表明本海域生产力旺盛,生物和有机质降解作用产生的酸类物质可能降低了海水中 溶解硅的溶解度,间接促进了硅质岩的沉积。     

桂北泗里口老堡组硅质岩的常量、稀土元素特征及成因指示

桂北泗里口老堡组为一套埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期（大约550～540 Ma）深水盆地沉积的硅质岩。它们的SiO2含量普遍高（平均93.8%）;Al2O3含量为0.17%～4.92%,沿剖面自下而上明显增加,上部超过2%;Al/(Al+Fe+Mn)比值多高于0.42;Fe/Ti比值大都小于16.3;Al2O3/( Al2O3+Fe2O3)比值多高于0.4,剖面上部样品的比值为0.8～0.9;Y/Ho比值为26.4～36.9,中、下部样品较高（多高于32）,上部样品的比值接近地壳值（27）;Eu/Eu*平均值为1.0,正异常不明显。剖面下部样品的∑REE含量低（15.9×10-6～27.1×10-6）,具有与现代海水相近的REE配分,没有正的Eu异常,不同于海底的热液流体和与其有关的碧玉的REE配分;中部样品的∑REE含量为26.2×10-6～49.4×10-6,由于所含陆源碎屑的增加,REE配分变得平坦,但仍有海水REE的某些特征;上部样品的∑REE含量为40.5×10-6～59×10-6,显示与平均页岩相似的平坦的REE配分,但∑REE含量仅为平均页岩的大约1/4～1/3。这些常量和稀土元素特征表明,海底热液和陆源碎屑都不可能成为泗里口老堡组硅质岩的重要物源。埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期华南深水盆地厚层硅质岩沉积反映了这一时期大气高CO2浓度,大量陆源化学风化的硅质流入海洋和大量生物的降解可能是造成这些硅质岩形成的基本原因。     

东准卡拉麦里地区放射虫硅质岩地球化学特征

卡拉麦里中段南明水地层中的放射虫硅质岩出现元素地球化学明显不同的两类.一类具有洋脊-深海沉积的元素组合特征:Al2O3/(Al2O3 Fe2O3)值分别为0.11～0.19(<0.4),低ΣREE(6.34×10-6～26.37×10-6),低LaN/YbN(0.02～0.16),Ce/Ce*值为0.002～0.08,LaN/CeN为1.29～1.97;另一类具有大陆边缘-半深海沉积的元素组合特征Al2O3/(Al2O3 Fe2O3)值为0.44～0.64, 高ΣREE(91.1×10-6～107.14×10-6),高LaN/YbN(2.36～2.39),Ce/Ce*值变化范围为 0.64～1.07,LaN/CeN为0.89～1.14.洋脊-深海与半深海-大陆边缘(受陆源影响较大)的硅质岩共存的岩石地球化学特征,既为卡拉麦里地区古大洋或深海盆的存在提供了新证据,又反映了卡拉麦里古生代大洋盆快速扩张、闭合的一个过程.     

塔里木盆地塔北东部下奥陶统基质白云岩的稀土元素特征及其成因

白云岩成因机制的核心问题之一是白云石化流体的来源.本文选择塔北东部地区下奥陶统蓬莱坝组白云岩、云质灰岩作为研究对象,在沉积学和岩石学基础上对基质白云岩的稀土元素地球化学特征进行了分析研究.结果表明,白云岩、云质灰岩中Sc、Th、Hf、Zr等元素的含量远远低于这些元素在陆源沉积物中的含量,并且Th、Zr的含量与Y/Ho比值间不具有明显的正相关关系,La的正异常、较高的Y/Ho比值等特征均表明塔北东部下奥陶统蓬莱坝组碳酸盐岩形成的环境为未受陆源物质混染的浅海相沉积.而白云岩负Ce异常、正La异常、轻微富集的Gd正异常以及La正异常与Y异常的正相关性等典型稀土元素特征均反映了白云石化流体具有典型的海水来源特征;而基质白云岩与白云质灰岩之间的ΣREE+Y,ΣLREE和∑HREE含量差异表明,在白云石化过程中稀土元素发生了一定程度的流失,且HREE较之于LREE更易于发生流失,因此白云石化过程中成岩流体对HREE的移出量大于LREE的移出量是塔北东部下奥陶统白云岩具有相对富集的LREE及相对较低的Y/Ho比值的主要原因.结合岩石学、沉积学、微量元素以及稳定同位素特征的综合分析认为,塔北东部地区下奥陶统蓬莱坝组基质白云岩是海水白云石化作用的结果.个别白云岩样品的Eu正异常以及同层位构造裂隙方解石的δ~(18O) 、~(87)Sr/~(86)Sr以及流体包裹体均表明下奥陶统蓬莱坝组受到后期热液流体的影响,但其对研究样品基质白云岩的影响程度比较弱.     

辽冀地区条带状铁建造地球化学特征：Ⅱ.稀土元素特征

辽冀地区(鞍山-本溪地区和冀东地区)位于华北克拉通北东部,是我国早前寒武纪条带状铁建造(BIFs)最重要的分布区,主要为新太古代Algoma型。本文系统对比了辽冀地区28个铁矿床200件铁矿石样品的稀土元素特征。结果表明:(1)所有样品的稀土元素特征比较相似:稀土元素总量较低,Y/Ho比值较高;经太古宙后平均澳大利亚页岩(PAAS)标准化后呈现重稀土相对富集、轻稀土相对亏损的配分模式,La异常不明显,强烈的Eu正异常和明显的Y正异常,暗示研究区铁矿石成矿物质主要来源于海底高温热液和海水的混合溶液;与冀东地区BIFs相比,鞍本地区Eu异常更为明显,说明鞍本地区BIFs显示更多的热液特征;(2)铁矿石的Ce/Ce*变化范围为0.77~1.09,缺乏明显的Ce负异常,说明其沉积于还原的海水环境;(3)辽冀地区BIFs的稀土元素总量、Eu异常、Y异常和Y/Ho比值变化范围均比较大,可能与BIFs沉积过程中碎屑物质的加入有关;与鞍本地区相比,冀东地区BIFs的Eu正异常、Y正异常程度均小于鞍本地区,热液和海水特征均不明显,Y/Ho比值更接近球粒陨石(26~28),可能暗示冀东地区有更多的碎屑物质的加入。     

甘肃徽县郭家沟铅锌矿床成因:赋矿硅质岩常量、稀土元素及矿石同位素证据

为了研究甘肃徽县郭家沟铅锌矿床成因,分别对赋矿硅质岩的常量、微量和稀土元素及叠加热液碳酸盐矿物的C、O、Sr同位素和石英流体包裹体的D、O同位素进行了系统分析。结果表明:硅质岩常量元素Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.08～0.30(平均为0.19),介于纯热水硅质岩与正常海相沉积硅质岩之间,靠近热水沉积端元;其球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线显示明显的Eu正异常,与海底热水沉积物REE配分曲线类似,指示硅质岩为热水沉积成因,为泥盆纪同生喷流沉积的产物。后期叠加的热液碳酸盐矿物的C、O同位素组成特征,指示热液中的C、O主要来自地层中沉积灰岩,并通过灰岩溶解作用过程获得。热液碳酸盐矿物与灰岩Sr同位素比值部分重叠,而高于糜暑岭岩体初始Sr同位素比值,指示热液中的Sr主要来自灰岩而非花岗岩。石英流体包裹体的D、O同位素组成与岩浆流体接近,指示石英-硫化物阶段成矿流体主要来自岩浆热液。综上所述,郭家沟铅锌矿床为一经历泥盆纪同生喷流、印支期岩浆热液叠加改造成矿的复合型层控铅锌矿床。     

川北元坝气田二叠系长兴组白云岩稀土元素地球化学特征及其指示意义

川北元坝气田二叠系长兴组49个碳酸盐岩样品的稀土元素(REE)和钇(Y)含量的测试结果表明:稀土元素总量(ΣREE)普遍较低(平均1.50×10^-6),说明岩石样品几乎无陆源碎屑的混入,且未受到深部热液的影响。页岩标准化后的白云岩REE特征表现为轻稀土(LREE)亏损、正La异常、负Ce异常(0.49～1.08,平均0.75)、普遍的正Eu异常(0.89～46.00,平均4.68)及较高的Y/Ho值(28.82～63.47,平均43.04),总体表现出与海水的REE配分特征类似,表明白云化流体为还原性的海源流体,白云岩形成环境为埋藏环境。元坝气田长兴组构造平缓,白云岩横向上连续分布,碳酸盐岩δ¹⁸O(-7.07‰～-2.92‰,平均-4.95‰)相对较重,岩心与岩石薄片未观察到角砾状或条带状的热液白云岩典型构造,均说明元坝气田长兴组未受到深部热液流体的影响,白云岩较高的正Eu异常与深部热液流体无关;电子扫描显微镜下观察到大量的热化学硫酸盐还原反应(TSR)的产物单质硫和富硫沥青,表明元坝气田长兴组基质白云岩形成之后的TSR作用导致了地层水极度还原的环境,从而造成了白云岩较高程度的正Eu异常,反过来说明了TSR作用对白云岩储集层具有一定的改造作用。     

云南巍山笔架山锑矿床辉锑矿稀土微量元素特征及其矿床成因意义

以笔架山锑矿床为研究对象,在矿床精细解剖基础上,利用辉锑矿金属矿物ICP-MS分析,指示成矿流体来源和性质。研究结果显示,辉锑矿轻稀土强烈富集,分馏程度高,Tb、Dy、Eu呈显著的正异常,显著的正异常稀土配分模式,与喜马拉雅期富碱斑岩的稀土配分模式具有相似性。此外,辉锑矿矿物以其强Sr和Ba正异常的微量元素特征,与喜马拉雅期富碱斑岩中高含量Sr和Ba的特征一致。辉锑矿矿物的Y/Ho比值变化较大,其比值随辉锑矿的氧化程度增大和产出海波高度增高而逐渐增大。对比不同流体系统的Y/Ho比值发现氧化程度较大和海拔较高的辉锑矿Y/Ho比值与现代海水的Y/Ho比值接近,氧化程度较低的辉锑矿Y/Ho比值与莲花山岩体Y/Ho比值接近,指示成矿流体可能是岩浆与大气降水不同程度的混和。H-O同位素研究显示出成矿热液来源于岩浆水和大气降水的混合。Pb同位素显示壳、幔源多源铅的特征。S同位素表明辉锑矿的S主要为生物与岩浆热液来源硫的混合。综合研究认为,该矿床是一个受层间构造破碎带控制的位于岩浆远端的低温热液矿床。