我国显生宙沉积鲕铁矿鲕粒成因新见解

我国显生宙鲕铁矿从奥陶纪、泥盆纪海相沉积到侏罗纪湖相沉积都有。以接近封闭的浅海泻湖沉积规模最大，以粘土页岩相沉积含铁最富。鲕粒的成因除过去认为与海水、湖水流动有关以外，作者意见还与形成鲕粒的水体盐度有关，盐度大的水浮力大，鲕粒在水体中悬浮的时间长，有足够时间生长，因而鲕粒的直径大、环带多、发育完好，在矿石中所占百分率高。相反在淡水中浮力小，停留的时间短即行下沉，所形成鲕粒远不如在浮力大的盐水中的鲕粒，为此淡水中鲕粒直径小、环带少、发育差，所占百分率低。     

中国泥盆纪鲕铁石沉积环境、成因

中国泥盆纪鲕铁石分布在华南的云南、四川、贵州、广西、湖南、江西、湖北等7个省(区)。鲕铁石结构有鲕粒、假鲕粒、凝胶团粒。鲕粒一般有环带、有核心,也有仅有环带、无核心的鲕环2-3层,少数数十层。鲕粒环带、团粒一般为自形晶微粒赤铁矿、绿泥石、菱铁矿,含少量粘土矿物及其他自形品矿物。核心为石英碎屑,或铁矿物碎屑。鲕粒间基质自形晶矿物、粘土矿物及其碎屑矿物。以接近封闭的浅水泻湖环境沉积最好(占鲕铁石总储量60%),以河口三角洲砂坝沉积最差(占4.2%)。鲕铁石是海水中胶体沉积的,当海水有一定能量时,铁质围绕碎屑物或铁矿物碎屑转动沉积鲕粒环带,铁质也可围绕先凝聚的铁矿物转动沉积无核心的环带。当海水能量低时形成凝胶团粒。     

我国显生宙鲕铁石

我国显生宙鲕铁石主要分布在我国中南、西南,其次为华东地区,主要产于中奥陶世,中、晚泥盆世,早、中侏罗世地层中,以晚泥盆世最为重要,其矿石储量占70.5％,沉积条件最好,为接近封闭的浅海泻湖中。奥陶纪及泥盆纪海水中沉积的鲕粒直径分别为0.7—2mm,0.2—0.8mm。侏罗纪湖水沉积的鲕铁石直径为0.15—0.66mm。鲕粒环带的形成,与水体波动能量使铁质围绕碎屑矿物,或围绕先已形成的自形晶微粒铁矿物旋转有关。静水沉积时能量小,无环带形成,多为无核心的铁质团粒。鲕粒环带,杂基多为自形晶铁矿物或碳酸盐物,鲕核有的为石英碎屑,右的为自形晶铁矿物或碎屑铁矿物。     

广西隆安都结剖面下石炭统都安组上部鲕粒类型及其地质意义

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,为古气候和古海洋环境的重要指示器。为了深入认识此类特殊颗粒的成因机制、形成环境及地质意义,对广西隆安地区都结剖面下石炭统都安组上部含鲕粒地层开展了古生物学、沉积学和岩相学研究。研究区共识别出5种主要的鲕粒类型:放射状纹层鲕粒(O1)、规则同心放射状纹层鲕粒(O2)、不规则同心放射状纹层鲕粒(O3)、泥晶鲕粒(O4-A和O4-B)和复合鲕粒(O5)。各类鲕粒的显微组构和沉积环境指示其具有不同的形成过程,其中水动力条件影响和控制着鲕粒的发育和分布情况。研究区含鲕粒地层形成于维宪期末-谢尔普霍夫期,恰好对应早石炭世晚期冰川作用的开始。受冰川作用影响,全球海平面频繁波动,研究区地处低纬度地区并以浅滩和潮坪沉积环境为主,为鲕粒的形成提供了适宜的水体条件,即温暖、动荡的浅水环境。此外,含鲕粒岩层内广泛发育钙质微生物和微生物席,说明微生物活动在研究区较为常见,可能与鲕粒的形成过程具有一定的关联。     

广西隆安都结剖面下石炭统都安组上部鲕粒类型及其地质意义*

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,为古气候和古海洋环境的重要指示器。为了深入认识此类特殊颗粒的成因机制、形成环境及地质意义,对广西隆安地区都结剖面下石炭统都安组上部含鲕粒地层开展了古生物学、沉积学和岩相学研究。研究区共识别出5种主要的鲕粒类型: 放射状纹层鲕粒(O1)、规则同心放射状纹层鲕粒(O2)、不规则同心放射状纹层鲕粒(O3)、泥晶鲕粒(O4-A和O4-B)和复合鲕粒(O5)。各类鲕粒的显微组构和沉积环境指示其具有不同的形成过程,其中水动力条件影响和控制着鲕粒的发育和分布情况。研究区含鲕粒地层形成于维宪期末—谢尔普霍夫期,恰好对应早石炭世晚期冰川作用的开始。受冰川作用影响,全球海平面频繁波动,研究区地处低纬度地区并以浅滩和潮坪沉积环境为主,为鲕粒的形成提供了适宜的水体条件,即温暖、动荡的浅水环境。此外,含鲕粒岩层内广泛发育钙质微生物和微生物席,说明微生物活动在研究区较为常见,可能与鲕粒的形成过程具有一定的关联。     

江油二郎庙鱼洞子剖面飞仙关组鲕粒滩内部构成

江油二郎庙鱼洞子地区飞仙关组早期发育4期鲕粒滩,分别位于4个准层序组Pss1、Pss2、Pss3和Pss4内部.Pss1由两个准层序Ps1和Ps2组成,Ps2是鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于稳定鲕粒砂坪边缘靠近深水区,以含鲕粒粉-细晶灰岩和鲕粒灰岩为主,鲕粒直径较小,在0.3~0.8mm之间,下部鲕粒含量在20%左右,往上增加到50%~60%,分选中等,呈圆-次圆状.Pss2由3个准层序Ps1、Ps2和Ps3组成,Ps1上部、Ps2和Ps3共同构成鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于稳定鲕粒砂坪区,以含豆粒鲕粒灰岩和含鲕粒豆粒灰岩为主,颗粒含量在40%~65%之间,其中鲕粒直径较大,在0.2~1.8mm之间,颗粒分选普遍较差,多呈圆-次圆状.Pss3由两个准层序Ps1和Ps2组成,Ps1和Ps2共同构成鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于稳定鲕粒砂坪靠近鲕粒滩活动边缘区,以鲕粒灰岩为主,颗粒含量在40%~70%之间,其中鲕粒直径较小,在0.1~0.8mm之间,颗粒分选中等-差,多呈次圆状.Pss4由5个准层序Ps1、Ps2、Ps3、Ps4和Ps5组成,后4个是鲕粒滩主体;滩体发育时,剖面位于鲕粒滩活动边缘区,每个准层序下部为白云质鲕粒灰岩,鲕粒含量在50%~60%之间,直径较小,在0.2~0.8mm之间,分选中等-差,多呈圆状,上部为残余鲕粒云岩,鲕粒含量多在80%以上,直径很小,在0.2~0.5mm之间,分选好,呈圆状.滩体解剖和物性测试发现在鲕粒滩活动边缘区,受较强水动力条件改造的鲕粒滩易于形成优质储层,颗粒含量在55%以上且白云石含量在60%以上的鲕粒滩岩石物性明显较好,其平均孔隙度和渗透率分别可以达到10.94%和0.076×10-3μm2.可见,鲕粒滩活动边缘是潜在的优质储层发育部位,且优质储层形成与原始沉积条件密切相关.      

一种新的错时相沉积物——巨鲕及其环境意义

华南下三叠统缓坡背景的地层中广泛发育高能滩相鲕粒灰岩,其中含相当数量的巨鲕,粒径大部分在2~6 mm之间,最大可达12 mm。巨鲕的核心类型以多晶粒状方解石和球粒为主,具明暗相间的同心纹层,沿切线方向定向排列的晶体结构表明其原生矿物可能为文石。含巨鲕灰岩与生物碎屑灰岩交互沉积,指示了当时海平面的相对变化。巨鲕在新元古代地层中广泛发育,但在显生宙和现代海洋环镜中超过5 mm的鲕粒相当少见。巨鲕在二叠纪末灭绝事件后大量出现,随着中三叠世生态的复苏、海洋环境趋于正常而又消失。这些特征说明巨鲕可以作为一种错时相沉积物,它的形成无疑与当时的生态和海水环境有关,代表着一类特殊的沉积学现象。分析了巨鲕产出背景、微观结构和沉积特征,对于了解其成因、探索二叠纪—三叠纪之交地质突变期异常的生态状况和特殊的海洋环境具有重要意义。     

川东北元坝地区三叠系飞仙关组鲕粒滩暴露标志的识别与地质意义

四川盆地东北部元坝地区下三叠统飞仙关组储层主要为台地相鲕粒滩灰岩沉积。以研究区6口井岩心观察描述、15块岩心薄片及200块岩屑薄片鉴定为基础,结合扫描电镜及电子探针等分析手段,识别出元坝地区飞仙关组鲕粒灰岩成岩过程中的五种暴露标志:大气淡水方解石胶结物、溶蚀现象(鲕粒内溶孔充填淡水方解石)、含砾屑鲕粒灰岩(砾屑为海滩岩的破碎产物)、渗流黏土及渗流粉砂、褐铁矿化现象。综合区域地质及构造演化,认为飞仙关期二时末期海平面下降,使原沉积区暴露地表,经受大气淡水淋滤和溶蚀。这些暴露现象可作为识别碳酸盐岩层序界面的重要标志,也可以对精细层序的划分进行印证。暴露溶蚀作用易形成大量的次生孔隙,有利于优质储层的形成。     

川东北元坝地区三叠系飞仙关组鲕粒滩暴露标志的识别与地质意义

四川盆地东北部元坝地区下三叠统飞仙关组储层主要为台地相鲕粒滩灰岩沉积。以研究区6口井岩心观察描述、15块岩心薄片及200块岩屑薄片鉴定为基础,结合扫描电镜及电子探针等分析手段,识别出元坝地区飞仙关组鲕粒灰岩成岩过程中的五种暴露标志:大气淡水方解石胶结物、溶蚀现象(鲕粒内溶孔充填淡水方解石)、含砾屑鲕粒灰岩(砾屑为海滩岩的破碎产物)、渗流黏土及渗流粉砂、褐铁矿化现象。综合区域地质及构造演化,认为飞仙关期二时末期海平面下降,使原沉积区暴露地表,经受大气淡水淋滤和溶蚀。这些暴露现象可作为识别碳酸盐岩层序界面的重要标志,也可以对精细层序的划分进行印证。暴露溶蚀作用易形成大量的次生孔隙,有利于优质储层的形成。     

豫西登封地区寒武系第三统鲕粒和鲕粒灰岩演化及其意义*

豫西登封寒武系第三统灰岩中的鲕粒自下而上个体直径与鲕核逐渐变小、形态变得更加浑圆、鲕粒间胶结程度更高,反映了从深水不稳定鲕粒灰岩到浅水高速建造鲕粒滩的演变过程。研究区鲕粒灰岩发育可以分为3个阶段:(1)台地深斜坡鲕粒灰岩建造阶段(A段),主要发育放射鲕及同心—放射鲕,鲕粒形态多样、粒径大,粒间多为灰泥充填;(2)滩前缓斜坡鲕粒灰岩建造阶段(B段),主要发育同心—放射鲕、同心鲕,鲕粒含量极不稳定,粒径差异大,粒间由微亮晶及亮晶方解石胶结;(3)台内鲕粒滩高速建造阶段(C段), 主要发育白云化的同心鲕和微晶鲕,鲕粒含量极高、粒径极小,鲕核也很小,粒间由亮晶方解石胶结。由A段到C段,相对水深逐渐变浅,成鲕环境变得成熟而稳定,鲕粒沉积规模逐渐扩大。     

四川龙门山石炭纪鲕状赤铁矿及其古环境意义

四川龙门山地区石炭系总长沟组底部发育一层鲕状赤铁矿,其内的铁质鲕粒由各种不同类型的核心和同心纹层构成.鲕粒核心主要有3种:由纯赤铁矿颗粒构成的鲕粒核心、由破碎鲕构成的鲕粒核心、由夹有石英颗粒的赤铁矿构成的鲕粒核心.鲕粒同心纹层由赤铁矿及高岭石组成,存在着明显的颜色、成分差别.纹层颜色有暗黑色、铁红色及亮白色,与之相对应,Fe2O3含量分别为39.472%～58.200%、12.988%～24.275% 及3.617%～9.230%.三者交替出现,构成鲕粒圈层.通过对鲕状赤铁矿的成分、结构及其他相关特征分析,推测其形成于后砂坝环境.汤靶沟阶晚期存在一次规模较大的古暴露及古岩溶事件,其间风化剥蚀形成的铁铝质风化壳为鲕状赤铁矿提供了物质基础.     

豫西登封地区寒武系第三统鲕粒和鲕粒灰岩演化及其意义

豫西登封寒武系第三统灰岩中的鲕粒自下而上个体直径与鲕核逐渐变小、形态变得更加浑圆、鲕粒间胶结程度更高,反映了从深水不稳定鲕粒灰岩到浅水高速建造鲕粒滩的演变过程。研究区鲕粒灰岩发育可以分为3个阶段:(1)台地深斜坡鲕粒灰岩建造阶段(A段),主要发育放射鲕及同心—放射鲕,鲕粒形态多样、粒径大,粒间多为灰泥充填;(2)滩前缓斜坡鲕粒灰岩建造阶段(B段),主要发育同心—放射鲕、同心鲕,鲕粒含量极不稳定,粒径差异大,粒间由微亮晶及亮晶方解石胶结;(3)台内鲕粒滩高速建造阶段(C段),主要发育白云化的同心鲕和微晶鲕,鲕粒含量极高、粒径极小,鲕核也很小,粒间由亮晶方解石胶结。由A段到C段,相对水深逐渐变浅,成鲕环境变得成熟而稳定,鲕粒沉积规模逐渐扩大。     

桂东北“宁乡式”铁矿中赤铁矿鲕粒成因的新认识

广西“宁乡式”铁矿,主要分布在桂东北,矿体产于中泥盆统信都组中。含铁岩石主要为硅酸铁质岩和氧化铁质岩。含铁矿物主要为绿泥石、褐铁矿及赤铁矿,次为菱铁矿与黄铁矿。它们多组成鲕粒及鲕粒间的填隙物。其中以绿泥石鲕粒与赤铁矿鲕粒为主,二者紧密共生。前人认为两种鲕粒都是在动荡动水体中直接沉积形成的,所不同的是一个位于较浅水的氧化环境,另一个则在较深水的还原环境。现今研究表明,它们均非在动荡水体中直接沉积形成,而是在沉积期后的成岩过程中形成,并且彼此间有着成因的联系,即绿泥石鲕粒产生在前,赤铁矿鲕粒是由它转变产生的。     

显生宙罕见的巨鲕及其鲕粒形态多样性的意义:以湖北利川下三叠统大冶组为例

上扬子区早三叠世印度期的地层,从西向东由滨岸相砂泥岩(飞仙关组)到台地碳酸盐岩(大冶组),代表了一个二叠纪与三叠纪之交的大规模碳酸盐台地淹没事件之后、三叠纪早期缓坡型台地的生长发育过程。受制于三叠纪早期的两个海侵—海退旋回,早三叠世印度期大冶组中的鲕粒滩相灰岩经历了自西向东的进积作用。上述沉积作用过程的结果,在湖北利川的三叠系大冶组顶部发育厚层块状鲕粒滩相灰岩;该鲕粒灰岩,较大的粒径以及多样的宏观形态,成为一个窥视鲕粒成因的典型地点。这些主要由碳酸盐泥晶粘聚而成的粒径多超过2 mm的鲕粒,包括同心鲕粒、椭圆鲕粒、复合鲕粒、不规则鲕粒、核心不太清楚的鲕粒等多种类型。这些粒径超过2 mm的巨鲕,不但代表了显生宙较为罕见的沉积学现象,而且有可能代表了二叠纪末期生物大灭绝之后荒凉海底环境的沉积响应,为进一步了解成因还未完全明了的鲕粒所代表的碳酸盐世界提供了一个有意义的实例。     

北京西山下苇甸剖面寒武系徐庄组鲕粒研究

对北京西山下苇甸剖面寒武系徐庄组鲕粒灰岩进行了观察和研究,在其中不仅发现了有核及无核同心-放射状鲕、单(或多)晶鲕、泥晶鲕和复合鲕,而且还发现了暗色颗粒包壳、凝聚颗粒和黄铁矿聚集体等特殊组构。暗色颗粒包壳的发现尚属首次,其可能是丝状蓝细菌菌体的残留物。凝聚颗粒由方解石或白云石构成,可能代表了微生物席内的含氧气泡。生物碎屑上的附着体可能是微生物群落的痕迹,在其内部发现有类似鲕粒的球状颗粒。复合鲕胶结松散,包壳不发育,表明其可能形成于相对稳定的水体环境。研究表明,徐庄组鲕粒可能形成于水动力条件相对较弱的浅海环境中,微生物在鲕粒的形成过程中发挥了较大的作用。     

基于深度学习的鲕粒智能检测与特征统计

鲕粒是一类特殊的沉积颗粒,其分布的疏密程度、粒径大小等信息可以直观地反映形成环境的水深以及水动力条件,具有重要的地质意义。在地质学中,通常将鲕粒岩石标本磨制成岩石薄片,并依靠专业人员在显微镜下观察来获取鲕粒含量、圆度、径粒大小等数据的估计值,存在着计算量大、成本高、周期长、人力投入大等缺点,而且该方法受主观因素影响较大,不同专家得出的结果也不尽相同。针对上述问题,本文提出了基于深度学习的鲕粒智能检测与特征统计方法,主要采用YOLOv5检测模型对鲕粒岩石薄片显微图像进行检测,并在YOLOv5网络主干部分添加轻量级的SE-Net通道注意力机制模块来提升检测性能;其次,本次使用DIoU-NMS替换NMS方法,改善图像中鲕粒分布拥挤时的漏检问题。实验证明改进后的算法最终精确率达到了98.8%,比原算法提升了1.3%。最后利用图像处理技术,对检测结果进行量化统计和分析,得到图像中鲕粒含量、圆度信息、粒径大小的统计结果直方图,为地质工作人员进行相关工作提供了极大的便利。     

鲕状铁建造的特征与形成机制——以鄂西泥盆系火烧坪铁矿床为例

鲕状铁建造(Ooidal Ironstones,OIS)是一种独特的含砂质、泥质、硅质或硅质碳酸盐,且铁质鲕粒含量超过50％,铁含量超过15％的沉积铁矿床.上扬子地区中—上泥盆统OIS广泛发育,被称之为"宁乡式铁矿",是我国南方重要的铁矿资源.本文选取鄂西地区的火烧坪铁矿床作为研究对象,通过对沉积相的识别与划分、矿石组构的鉴定与统计、鲕粒的显微形貌和成分分析,试图精确厘定铁质鲕粒的形成环境以及形成过程,建立和完善火烧坪乃至"宁乡式铁矿"的成矿模式.研究表明,火烧坪铁质鲕粒主要产于以含泥砂质碳酸盐为主的滨-浅海带,特别是滨-浅海转换带远端和浅海带近端,而具有工业意义的矿层均产于海侵旋回中海进—海退—海进的快速转换带.结合火烧坪铁矿沉积环境,本文为鲕粒的胶体化学成因模型提供了新证据,并完善了 OIS成矿模型:①海进过程中,风化作用加剧所导致的海水富营养化促使海水深部呈缺氧的还原环境,Fe2+得以局部富集;②短时期的海退给鲕粒的形成提供了核心物质的来源的同时,还使得水体动力环境和氧化还原环境发生改变,促进了鲕粒的沉积和生长;③又一次的海进使OIS得以沉积埋藏和保存.     

四川盆地北部孤立台地边缘飞仙关组鲕滩储层特征及成因

对四川盆地北部孤立台地边缘下三叠统飞仙关组鲕滩储层的认识尚存诸多分歧,尤其是在储层白云石化、孔隙类型和成因方面。认为构成储层的主要岩性是残余鲕粒泥晶白云岩、残余鲕粒粉晶白云岩和细晶白云岩,储集空间以粒间孔和鲕模孔为主。沉积微相、鲕粒矿物成分和早期淡水溶蚀作用是储层形成的主控因素,其中相控是基础,是粒间孔发育的关键,鲕粒矿物成分和早期大气淡水溶蚀是鲕模孔形成的决定因素。回流渗透白云石化作用是白云岩形成的关键,其主要贡献在于增加了岩石强度,抑制压溶和胶结作用,使早期孔隙得以保存。埋藏溶蚀作用有两期,分别与有机酸和TSR产物有关,但埋藏溶蚀只是对原有储集空间的有益改造。     

鲕粒粒度特征及其指示意义

沉积物的粒度资料是确定沉积环境的重要依据,一直以来多应用在碎屑岩方面,较少用于碳酸盐岩的分析。以北京西山寒武系张夏组鲕粒石灰岩为研究对象,在野外实测、室内薄片粒度统计的基础上,通过分析鲕粒粒度参数、粒度频率曲线及概率累积曲线特征,明确了鲕粒粒度在分析鲕粒灰岩沉积环境上的重要作用,并建立了下苇甸鲕粒粒度特征与鲕粒滩在空间上的耦合关系。研究结果表明:鲕粒粒径大小、分选系数、峰度及概率累积曲线组分截点可以很好地反映鲕粒沉积水动力环境;一般情况下,水动力环境较稳定的间歇高能滩沉积的灰泥鲕粒石灰岩鲕粒粒径较小,分选好,峰度尖锐,频率曲线主要为单峰态,鲕粒以悬浮搬运为主;水动力较为动荡的高能滩沉积的亮晶鲕粒石灰岩鲕粒粒径较大,分选较差,峰度多为平坦、中等,频率曲线主要为多峰态,概率累积曲线多为一跳一悬两段式;鲕粒的粒径与鲕粒圈层类型密切相关,粒径较大的鲕粒多以同心鲕、同心放射鲕为主,粒径较小的鲕粒多为放射鲕。研究结果为分析颗粒石灰岩的沉积环境提供了理论和依据。     

豫西渑池地区寒武系第三统张夏组的巨鲕及其成因

巨鲕是指那些直径超过2mm、海相成因的大型鲕粒,它们在结构上与鲕粒相似,但却远没有鲕粒分布广泛,成因也与鲕粒不尽相同。豫西渑池地区寒武系第三统张夏组发育了大量的巨鲕,其核心由粒径小于2mm的放射状鲕粒或泥晶球粒组成,形成于弱搅动的水体环境中;圈层以泥晶或由Girvanella丝状体组成的暗色纹层与由微亮晶方解石组成的浅色纹层交替发育为特征。巨鲕是在低、中等能量交替的滩间海环境中由Girvanella丝状体的生长、微生物诱导的钙化作用和无机碳酸钙沉淀而成的。Girvanella丝状体在巨鲕的内、外圈层均有分布,尤以外圈层分布更为密集,显示了微生物在巨鲕形成过程中具有重要作用,这为探讨巨鲕的成因提供了一个重要的实例。