蓟县下马岭组地层中菱铁矿成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断。文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境。结果显示,这些菱铁矿的碳同位素组成变化范围为-19.2‰~-7.8‰,平均约-15.0‰,明显偏离正常海相沉积碳酸盐岩,而更接近有机质来源的碳酸盐或重碳酸根的δ13C值,说明菱铁矿碳酸根的碳主要源自于有机质。这意味着这些菱铁矿是在早期成岩过程中由三价铁的氧化物或氢氧化物转化而来,而不是直接从海水中沉淀形成。海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式发生沉淀,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中。后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿。同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中。据此可推断,至少在燕辽盆地,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁。同时,地层中硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫。下马岭期燕辽盆地这种氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,因此有必要进行更深入系统的研究。     

蓟县下马岭组富菱铁矿地层的基本地质特征

天津蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,本文从野外产出特征、岩石学特征及常量元素特征等3个方面对这一富菱铁矿地层的基本地质特征进行了报道.该剖面地层主要以黑色页岩、粉砂质富铁层/菱铁矿结核层互层产出为特征,夹有少量粉砂岩.部分富铁层由于风化严重,野外露头以褐铁矿层出现.菱铁矿为地层中主要的铁矿物相,可以形成菱铁矿结核,显微镜下具泥晶或微晶结构;也可以与含量相当的石英粉砂一起,构成致密粉砂质富铁层;亦或呈颗粒状零星分布于黑色页岩、粉砂岩中;另外褐铁矿层中亦存在极少量的菱铁矿残余.地层的常量元素特征整体表现为富含SiO2、TFe及有机质,而贫MnO、CaO、MgO、P2O5及S元素,且除风化层位中的铁多呈三价外,其余多呈二价.总有机碳(TOC)含量由高到低依次为菱铁矿结核、粉砂质富铁层、黑色页岩、粉砂岩.TFe与Al2O3含量的相关性图解显示,在富铁地层中,二者呈现出很好的负相关关系,而在正常的黑色页岩和粉砂岩中,二者则呈现一定的正相关关系,表明富铁地层中的铁主要为海洋自身铁的化学沉积,而正常的黑色页岩和粉砂岩中的铁主要源自陆源碎屑.同时新鲜样品中FeO与TOC含量呈现出很好的正相关关系,表明菱铁矿的形成可能与有机质有关.     

蓟县下马岭组菱铁矿的成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断.文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境.结果显示,研究区菱铁矿的δ13C的变化范围为-19.2‰～-7.8‰,平均约-15.0‰,明显富集碳的轻同位素.根据自然界中不同碳库的碳同位素组成特征,判定这些菱铁矿中的碳主要来源于有机碳.虽然海洋中大量有机质被氧化释放出富12C的CO2溶解于海水后可直接沉淀出轻同位素富集的碳酸盐岩,但这往往要求极端氧化的水体环境,而这种情况下并不能形成菱铁矿沉淀,因此认为研究区菱铁矿应是成岩过程中由有机质降解产生的CO2与孔隙水中的Fe2结合的产物.海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式沉淀下来,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中,后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿.同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中.海洋中铁的沉淀形式表明,至少在燕辽海盆,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁.同时,地层中的硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫.然而下马岭期燕辽海盆广泛氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,对此有必要进行更深入系统的研究.     

论“太湖冲击坑溅射物”——来自太湖现代沉积物中铁质结核的证据

针对太湖发现由菱铁矿组成的“铁质溅射物”和“贫铁溅射物”是太湖形成于陨石冲击的观点,本文对这些实为铁
质结核样品进行了详细的矿物学、地球化学和年代学测试。数据表明,这些样品是在太湖现代沉积淤泥层中形成的菱铁矿
和褐铁矿结核。结核中含有大量水生植物碎片、植物蛋白石、细菌和少量动物壳体碎片。菱铁矿高温灼烧后全部变成赤铁
矿,说明太湖地区不存在菱铁矿熔融状的高温相。菱铁矿14C测年结果表明各个样品形成于年代,不是瞬间形成的。δ13C 数
据指示为淡水无机碳来源,并非湖区碳酸盐岩直接来源。所谓的“贫铁溅射物”实际是黄土层的成岩钙结核。这些证据表明,
太湖发现的这些结核是沉积成岩期的产物,并非冲击高温溅射熔融形成的溅射物。     

贵州石炭系"清镇式"铁矿沉积地球化学特征

贵州中部清镇、修文、开阳等地石炭系铝土矿底部的铁矿被称为"清镇式铁矿",铁矿层被认为是湖泊沉积产物.笔者等对其地质地球化学研究发现,清镇林歹、卫城和龙里长冲等地"清镇式铁矿"的铁质岩主要由赤铁矿、菱铁矿组成;在清镇含铁岩系中稀土元素具有较高的富集,∑REE75.71×10-6～859.45×10-6,铁质岩中Zr、Ga...     

太湖现代沉积物中铁质结核特征:对太湖形成机制的探讨

太湖现代沉积物中发育大量各种形态的菱铁矿结核和褐铁矿结核。前者的矿物组成以菱铁矿为主,后者以针铁矿及纤铁矿为主,结核中混有陆源碎屑、黏土和大量各种水生植物碎片、细胞、花粉、植物蛋白石、少量动物介壳碎片以及大量细菌,表明铁质结核的形成与生物有关。菱铁矿结核形成于太湖现代沉积泥层较下部的封闭还原环境中,不同形状的菱铁矿结核的14C测年证明其形成于不同年代。褐铁矿结核形成于沉积泥层上部的氧化环境中,细菌起了关键作用。二者均为沉积成岩作用的产物。
  太湖的形成机制一直存在广泛争议,其中“陨石撞击说”最受关注。王鹤年等（2009）把前述的菱铁矿结核、褐铁矿结核、甚至黄土层中的钙结核当成“冲击坑溅射物”,并将之作为太湖形成于陨石撞击的确凿证据。陨石撞击地球是一种近乎瞬间的冲击变质作用,其相应的特征产物有:柯石英、斯石英,矿物中的变形页理和撞击玻璃（撞击岩）。迄今为止,在太湖及周边地区还没有发现石英的高压矿物相。观察到的石英砂岩中的石英变形纹是较低应力作用的产物,在沉积岩中常见,与冲击变质作用无关。太湖湖底平坦,水深不超过3 m,沉积层仅厚2 m,与陨石撞击造成的陨石坑地形特征不符。从沉积学的角度来看太湖形成的“洪水淹没说”更有说服力,不仅符合沉积物特征和沉积物年龄,也有考古学遗迹和史料的佐证。     

黔东南铁厂沟铝土矿含矿岩系地球化学研究

贵州黔东南铁厂沟铝土矿目前已探明矿石量约298万吨,属大型矿床,其含矿岩系为二叠系下统梁山组,矿体常呈似层状、透镜状、漏斗状覆于上泥盆统高坡场组白云岩古侵蚀面上,矿体底部通常含菱铁矿结核.矿体顶板通常为碳质页岩或煤带,部分地区的顶板为二叠系栖霞组灰岩,由此组成了凯里—黄平地区典型的煤-铝-铁结构.对铁厂沟铝土矿成铝盆地中心的1个钻孔中的高岭岩系样品进行元素地球化学特征分析,解剖该成铝盆地中心的沉积风化成岩过程,主要结论包括:1)稳定元素特征如Zr-Ta、Zr-Nb、Cr-Ni图解及Al2O3/TiO2比值等综合表明基底的志留系地层是铁厂沟矿床主要的物源;2)二叠系该区域的第1次抬升剥蚀,致使盆地周缘出露并发生剥蚀去顶作用,风化产物向盆地中心运移,初次沉积以高岭石为主、富集锐钛矿、锆石等副矿物的原始高岭岩系,与志留系页岩相比较,具有低K、Mn、Cs、Rb、Sr、Ba,高Al、Sr、Th、Nb、Zr、Y和REE等特征,δCe异常总体为弱负异常,表明其沉积环境总体以弱还原环境为主;3)第2次抬升作用使得盆地中心剖面也发生了一定程度的风化淋滤改造,但剖面整体Al/Si比值变化较小,表明仅发生了一定的去铁淋滤,上部高岭岩中V/Cr(平均1.96)、Th/U(平均3.40)和Co/Ni(平均0.39)均体现出弱氧化的风化特征,风化淋滤导致上层高岭岩系轻稀土元素的迁移及总稀土元素含量下降,并最终改变了上、下层高岭岩的稀土配分模式,下层高岭岩系以富含菱铁矿结核为特征,风化过程中从上部及盆地周缘成铝部位淋滤的铁在剖面下部富集,推测原始形态为铁结核,在后期成岩过程中与周围的有机碳反应形成菱铁矿结核.     

辽西建昌地区中—新元古界原生油气藏成藏条件分析

辽宁西部建昌地区为一残留型构造盆地,中—新元古界中发育以下马岭组、铁岭组、洪水庄组为主要生油层的烃源岩系。有机质地化指标测定表明洪水庄组泥页岩、铁岭组页岩和下马岭组泥页岩大部分达到好-优烃源岩标准,配合在海相及海陆过渡相时期发育的碳酸盐岩储层和砂岩储层,在断裂和不整合面疏通的情况下具有较好的生储盖组合。中生代经历了印支运动和燕山运动强烈的推覆构造作用,发育多种类型构造圈闭。结合油源对比分析,表明中—新元古界发育古生古储型油气藏,提出了相应的成藏模式。     

华南五峰组—龙马溪组与华北下马岭组的钾质斑脱岩及黑色岩系——两个地史转折期板块构造运动的沉积响应

华南奥陶—志留纪之交的五峰组—龙马溪组及华北新元古界下马岭组发现的钾质斑脱岩,都产自类似的黑色硅质-碳质页岩/板岩岩系。这两套黑色岩系与上、下地层的接触关系、岩性组成以及垂向序列所揭示的地质过程,具有良好的可对比性,都符合Ettensohn总结的黑色页岩与板块构造运动之间的成因关系模式。岩石元素地球化学研究表明,这两组不同时代的钾质斑脱岩具有相似的源岩岩浆背景,为中酸性的粗安岩-英安岩-流纹岩系列,源于同碰撞岛弧(synCOL-VA)背景的火山喷发活动,与板块边缘的俯冲碰撞密切相关。由于华南五峰组—龙马溪组内斑脱岩及黑色页岩沉积的形成与此间华夏地块与扬子地块的汇聚相关,华北下马岭组的黑色岩系与钾质斑脱岩的形成可能也和华北地块与相邻地块的碰撞相关。推测后者很可能为Rodinia超大陆或Pangea850Ma汇聚时的沉积-地层学响应。     

贵州下寒武统黑色岩系多金属矿层成矿物质来源的铅同位素示踪

为探讨贵州黑色岩系多金属矿层的成因和成矿物质来源,文章对镇远江所出露的黑色岩系多金属层铅同位素进行了测试。结果表明,黑色岩系多金属矿石铅来源于壳源混合铅,且具有富铀铅贫钍铅的特点,下寒武统牛蹄塘组的下伏灯影组富铀铅而贫钍铅的化学沉积物可能提供了较多的成矿物质。成矿物质主要来源于地壳,具有地幔铅混染的特点,是岩浆作用,化学沉积作用,海底热水作用共同参与的结果。黑色岩系多金属矿层的形成是多种成矿作用过程叠加的结果,具有多来源,多期次的成矿特点。     

A New SHRIMP Age of the Xiamaling Formation in the North China Plate and Its Geological Significance

Setting up the hypostratotype of late Precambrian is the main aim of the research on the Meso- and Neoproterozoic in North China. The chronostratigraphic position is the key in this study. However, many key horizons have not been calibrated with the high-quality isotopic ages. Using the reported new U-Pb age with the Sensitive High-Resolution Ion Microprobe (SHRIMP II), a zircon U-Pb age was obtained of the ash bed in the Xiamaling Formation in North China Plate, yielding a weighted mean 206Pb/238U age of 1368±12 Ma. It is the first SHRIMP U-Pb age from the Xiamaling Formation in the North China Plate, and represents the depositing time of the middle part of the Xiamaling Formation. The zircon age plays an important role to understanding geological evolution of the North China Plate during Meso- and Neoproterozoic.     

燕山地区中、上元古界地层结构与油气保存条件分析

根据对燕山地区地层结构和岩石组成的分析,确定了以洪水庄组、铁岭组暗色泥、页岩(生)—雾迷山组白云岩(储)—洪水庄组泥、页岩(盖),以及铁岭组、下马岭组暗色泥、页岩(生)—铁岭组白云岩(储)—下马岭组泥、页岩(盖)为主的两套生储盖组合。对泥、页岩生烃指标进行了分析,确定了洪水庄组和下马岭组泥、页岩为主的两套烃源岩。结合地质演化过程的分析,认为燕山地区中、上元古界具有很好的含油气远景。     

燕山地区京西坳陷青白口地区新元古界沉积相演化

在充分调研前人研究成果的基础上,对京西坳陷青白口地区青白口系进行了野外实测、岩石薄片鉴定等研究,结合其岩性特征及沉积结构,细致划分了青白口系沉积相,建立了符合其沉积演化的沉积相模式。青白口系自下而上包括下马岭组、龙山组及景儿峪组,下马岭组为陆源碎屑浅海沉积体系,主要为较深水的陆棚相沉积,并且发育了砂质碎屑流;龙山组为陆源碎屑滨岸沉积体系,发育了大套的临滨及前滨砂体,主要受控于波浪和沿岸流的改造;景儿峪组为典型的碎屑岩碳酸盐岩混积潮坪,由于古纬度相对变化,沉积环境相对干旱局限且低能,下部和上部主要为紫红色泥岩沉积,中部发育大套厚层的碳酸盐岩。由龙山组陆源输入的碎屑物质沉积为主过渡到景儿峪组的内生清水碳酸盐岩沉积为主的环境,代表其构造条件和古地理环境逐渐趋于稳定。     

侵入下马岭组的基性岩床的锆石和斜锆石U-Pb精确定年——对华北中元古界地层划分方案的制约

华北克拉通马兰峪隆起北侧的下马岭组页岩中广泛发育辉绿岩床。分别利用高灵敏度、高精度的离子探针质谱法和同位素稀释热电离质谱法,测定了辉绿岩中锆石和斜锆石的U-Pb同位素年龄,获得了辉绿岩的侵位年龄1320Ma±6Ma。该年龄数据的获得制约了下马岭组的上限年龄不老于1320Ma。将下马岭组置于1400~1350Ma的区间内。综合已有的测年成果,对华北克拉通燕辽裂陷槽内中元古界的划分方案进行了厘定,提出了一个新的中元古界划分方案。建议方案中长城系包括常州沟组、串岭沟组、团山子组和大红峪组,时限为1800~1600Ma;蓟县系包括高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组,时限为1600~1400Ma;蓟县系之上1400~1000Ma期间的地层为待建系,亟需进一步研究。     

河北省页岩气地质条件评价

应用泥页岩厚度、TOC含量、干酪根类型和成熟度等评价参数,对河北省主要的含暗色页岩系地层——中元古界长城系串岭沟组和蓟县系洪水庄组、新元古界青白口系下马岭组、古生界石炭二叠系太原和山西组、新生界古近系沙河街组的页岩气成藏地质条件进行评价,预测固安、霸县沙河街组和沧州、廊坊太原-山西组为页岩气有利勘探目标区。     

华北地块北缘中新元古界沉积构造演化

根据文献资料及对研究区8 条实测剖面资料的综合分析结果表明,Columbia 超级大陆的裂解导致华北陆块北缘大陆裂 谷盆地的形成。随着大陆进一步伸展和洋壳的形成,华北地块北缘逐渐发展为被动大陆边缘。在1400 Ma 左右,即铁岭组 沉积后,华北地块北缘转变为活动大陆边缘。早期洋壳向华北地块低角度的俯冲造成弧后地区发生挤压（芹峪上升）,导致 铁岭组抬升和剥蚀,而后期洋壳高角度的俯冲又造成弧后区域发生强烈的伸展和断陷,沉积了下马岭组,并伴随辉绿岩的 侵入。华北地块与相邻地体之间的碰撞导致下马岭组的抬升（或蔚县抬升）以及碰撞花岗岩的形成,挤压构造发生的时间 对应于Rodinia 超级大陆的形成期。新元古代沉积是Rodinia 超级大陆裂解的结果。龙山组石英砂岩和海绿石砂岩是Rodinia 超级大陆裂解后的最早期沉积,记录了海侵初期的超覆过程。     

冀西北下马岭组沉积层序分析及生油层

冀西北下马岭组构成了一个完整的沉积旋回,在这个陆棚沉积层序中,可划分为海侵体系域与高水位体系域,两者之间的黑色页岩、硅质泥岩及油页岩是本区油苗的生油层。     

京西青白口系下马岭组沉积相及页岩气地质条件分析

沉积相作为反映沉积环境及其演化特征等地质信息的重要载体,通过对有机地化特征进行评价,可为该组页岩气的地质条件评价提供基础数据。以野外实测剖面和室内实验为研究方法,对北京西山（简称京西）下苇甸地区青白口系下马岭组所采的15件细粒沉积岩样品进行岩石学、地球化学特征及沉积相研究,并对下马岭组的页岩气地质条件进行了评价。结果表明,研究区下马岭组中上部以灰黑色-黑色泥岩为主,其有机质含量较高,沉积厚度大,热演化程度为高-过成熟阶段,脆性指数较高,另一方面,结合区内的岩相以及沉积相特征,得出下马岭组的沉积模式为:陆源碎屑浅海沉积模式。其中,浅海陆棚亚相是有机质聚集的良好场所,表明下马岭组具有良好的生烃潜力。研究成果为今后燕山地区该组的沉积环境演化及对比提供基础资料。      

河北省涿鹿县口前钼矿床地质特征及矿床成因

燕山早期中-酸性岩浆岩侵入于蓟县系铁岭组、青白口系下马岭组地层中.辉钼矿化分布于岩体内部及其围岩中.本文讨论了花岗斑岩和闪长岩体的地质特征、成岩期次、岩石学、岩石化学特征及其含矿性;论述了矽卡岩一斑岩型钼矿床的成矿地质条件、围岩蚀变、矿床特征和矿床成因.