鄂西震旦纪陡山沱组磷块岩稀土元素地球化学

鄂西陡山沱组磷块岩的稀土元素总量较低,变化较小,具有轻稀土相对富集,重稀土贫乏的特点。稀土元素含量与磷块岩的结构类型、成因和粘土矿物含量有关。震旦纪生物成因的磷块岩以低稀土元素含量为特征,这与寒武纪以来生物成因的磷块岩截然不同。鄂西陡山沱组含有三个工业磷矿层,各矿层稀土元素配分模式、参数等有明显差异,依据这些特征可准确地进行矿区和区域矿层的划分与对比,也可用于对物质来源和沉积环境的解释。     

鄂西陡山沱组磷块岩矿层划分对比及成矿规律

鄂西陡山沱组磷块岩可以划分为三个工业矿层Ｐｈ＿１，Ｐｈ＿２，Ｐｈ＿３和一个含磷层Ｐｈ＿４，具有全区对比意义的有Ｐｈ＿１，Ｐｈ＿２和Ｐｈ＿４。荆襄矿区工业矿层为Ｐｈ＿１，Ｐｈ＿２和Ｐｈ＿３；宜昌和兴神矿区工业矿层为Ｐｈ＿１和Ｐｈ＿２，缺失Ｐｈ＿３。各矿区磷矿层的分布随海侵方向由南向北出现明显而有规律地迁移，这一时空变化规律为恢复古地理及成矿预测提供了依据。     

震旦系陡山沱组磷块岩的成岩作用和成岩环境

本文重点讨论了磷块岩的成岩作用及其与沉积环境的联系,进而提出了磷块岩成岩环境的五个序列。各成岩自然序列,具有各自独岩的成岩作用特点,代表着不同成岩作用环境。不同成岩环境又与不同的磷酸盐相和沉积环境有关,且在很大程度上依赖于原始沉积及其环境的发展和演化。 探讨磷块岩成岩作用必须考虑到成岩作用发生过程的地质历史演化和条件,必须联系其环境背景。     

贵州瓮安陡山沱组磷块岩的稀土元素地球化学特征与沉积古环境

晚元古代末的陡山沱期(550-600Ma)是地球历史生物、化学和气候变化的剧烈时期。通过对贵州瓮安陡山沱组磷矿的稀土元素研究，确定上矿层磷块岩的北美页岩标准化稀土模式具负Ce异常、轻和重稀土亏损及中稀土富集特征。下矿层磷块岩稀土模式为轻微负Ce异常、轻微的轻和重稀土亏损及中稀土富集。下矿层磷块岩的Ceanom值为-0．065～-0．077，上矿层磷块岩的Ceanom为-0．26～-0．291，表明瓮安磷矿沉积古环境从下矿层的还原条件转变为上矿层的氧化条件。这种南沱冰期之后的环境变化可能为瓮安动物群的大爆发提供了必要的条件。     

贵州瓮安陡山沱组磷块岩稀土元素地球化学特征与沉积期后变化

贵州瓮安陡山沱组磷块岩保存了可能是全球最早的后生动物化石 (瓮安动物群 ),对于瓮安动物群出现过程中的古海洋环境重建具有重要科学意义。但必须对成岩后生作用对磷块岩中的稀土元素改造进行评估。通过对贵州瓮安陡山沱组磷块岩的磷质碎屑、磷质和白云质胶结物、磷条带和泥条带等的稀土元素地球化学特征研究,确定沉积期后变化对稀土元素的改造影响不大。上矿层磷块岩沉积期形成的磷质碎屑、成岩期形成的白云质和磷质胶结物具相同的稀土元素配分模式,暗示了沉积期后的改造作用对瓮安陡山沱组磷块岩保存的原生沉积信息影响不大。瓮安陡山沱组磷块岩具有显著的重稀土亏损特征。磷块岩的磷质和白云质胶结物、伴生磷质碎屑、强风化磷块岩相近的ErN/LuN 比值,表明沉积期后的改造作用不是重稀土元素亏损的主要原因。磷块岩的ErN/LuN、LaN/NdN 与Ce/Ce 间的相关性,表明越氧化的沉积环境中,轻和重稀土元素亏损越强。     

震旦系陡山沱组Sm-Nd年龄测定

晚震旦世陡山挖期是南挖冰期后第一次生物爆发期，又是我国南方重要的磷、锰和重晶石等矿产形成期，是末前寒武纪的重要时期之一。最近，分别在贵州息峰温泉、开阳洋水沙坝土、福泉拦马坳、上饶朝阳王家院及贵州瓮安大塘等剖面，于陡山沱组顶部采集磷块岩和磷质样品，     

贵州瓮安陡山沱组磷块岩生物标志物特征及对沉积环境的指示

贵州瓮安新元古界陡山沱组磷块岩中发现的瓮安生物群主要包括多细胞藻类、蓝菌、疑源类、后生动物休眠卵及胚胎、管状后生动物和两侧对称的后生动物等化石类型。对瓮安陡山沱组磷块岩的有机地球化学分析表明,烃类有机组分包括正构烷烃、萜类、甾类和类异戊二烯烃。正构烷烃主峰为C21,碳数分布范围宽;OEP值为1．03,接近1。Pr／Ph比值为0．95,植烷略显优势。规则甾烷呈不对称的“V”字形分布,表现为C27〉C29〉C28的分布特征。C27占优势可能是由大量的带刺疑源类昕致。生物标志物特征指示瓮安陡山沱组磷块岩中的有机物来源于藻类和细菌,显示还原性、较高盐度的成磷沉积环境。     

湖北宜昌白果园陡山沱组层序地层及磷块岩成因研究

新元古代陡山沱期是扬子地台重要的成磷期,鄂西白果园磷块岩就形成于当时海侵不断扩大的过程中。白果园陡山沱组位于黄陵背斜西北部,磷矿赋存于陡山沱组下部。对白果园剖面进行层序地层学研究,将南沱冰期后沉积的陡山沱组和灯影组划为一个二级层序。含有磷块岩的陡山沱组,代表了南沱冰期后强烈的海侵活动的特点,将其划分为六个三级层序,磷块岩形成于第一个三级层序内。在层序1的海侵体系域上部与高位体系域下部所反映的潮下带,砂屑磷块岩品位很高。冰期时的物理风化和陡山沱期化学风化作用将地表含磷物输入海洋,海侵引发的上升洋流携带富磷海水涌入浅水区,为磷块岩在层序1内的形成提供了物源与动力条件。初次海侵对磷矿形成十分有利,高品位的含磷层对应于最大海侵阶段。采用地球化学方法对含磷岩系进一步研究后表明,生物有机质对白果园磷块岩的形成有重要作用。大冰期过后陡山沱期新的古海洋生态系统开始构建,使生物生产率迅速恢复,为生物有机质的成矿作用提供了机遇。其有机碳含量介于盆地型磷块岩与台地型磷块岩之间,显示了泥页岩—碳酸盐岩型含磷岩系Corg含量的“过渡性”特点。由于其含磷岩系形成的环境为半局限性滞留洼地,白果园磷块岩是弱还原—弱氧化环境的沉积产物。与邻区贵州瓮安的台地型磷块岩进行对比,台地型磷块岩由于更为氧化的环境而具有低Corg和高P2O5特点。通过与早寒武世云南昆阳磷矿的对比,发现能量较高并具有丰富藻类的潮下带为磷块岩形成的优势区带,但白果园不具备昆阳磷矿的藻滩成磷环境。所以,白果园磷块岩的形成是海侵作用和生物有机质的参与等因素共同作用的结果。     

扬子区震旦系磷块岩的化学类型及其地质意义

经过对磷块岩化学成分分析，结合矿物分析资料，将磷块岩分成４种化学类型：富磷酸盐型、碳酸盐型、硅质型及富铝型，并探讨了它们的成因及其与沉积环境的关系。磷块岩的化学类型与稀土元素的含量有关，但与稀土元素的组成无关。轻重稀土元素的组成比值ＬＲＥＥ／ＨＲＥＥ＞１反映形成磷块岩的物源主要来自于陆源物。不同地区有相对稳定的轻重稀土比值。     

贵州瓮安陡山沱组磷块岩的地球化学特征

贵州瓮安地区是震旦纪陡山沱期的一个磷块岩沉积区,生物作用是磷矿形成的重要因素。通过对贵州瓮安含磷岩系剖面地球化学特征的研究,认为磷块岩富集层是以P2O5与CaO构成的磷酸盐矿物为主,可分为白云质砂屑磷块岩和碳质磷块岩2个亚类;生物作用导致了磷块岩中Pb,As,Ba及Sr等微量元素的富集,其中亲硫元素Pb的含量最高达到1 446×10-6,反映了贵州瓮安震旦系陡山沱组磷块岩的成因与菌藻类生物作用密切相关。     

湖北宜昌白果园陡山沱组磷块岩地球化学特征研究

湖北宜昌地区白果园含磷岩系位于黄陵背斜西北部,属于宜昌磷矿的一部分;磷块岩形成于震旦纪陡山沱期大海侵时期,其富磷层位于陡山沱组樟村坪段。对白果园剖面进行地球化学方面研究,得出以下认识：（1）白果园磷块岩富集层主要为以P3O5与CaO构成的磷酸盐矿物、以CaO、CO2为特征的碳酸盐矿物和A12O3与SiO,构成的粘土矿物...     

贵州瓮安陡山沱组含磷岩系沉积序列及磷块岩的形成

贵州瓮安陡山沱组磷块岩为碳酸盐岩型含磷岩系,属于浅海碳酸盐岩台地沉积区。对瓮安磷矿大塘剖面进行沉积环境研究,将Marinoan冰期后沉积的陡山沱组地层分为6个向上变浅的沉积序列。瓮安含磷岩系大部分为多旋回的叠置体,其常见的交错层理、波状层理、透镜状层理等表明了磷块岩形成于水体较浅的高能环境。南沱冰期后,陡山沱期剧烈的海侵作用引发上升洋流,携带富磷海水涌入浅水区,在海平面间歇性波动的条件下,为磷块岩的形成提供了物源与动力条件。     

震旦纪陡山沱组的泥晶磷块岩

泥晶磷块岩(micritic phosphorite)是磷块岩的主要类型之一。我国的磷块岩矿床也多有这种矿石。过去往往把组成泥晶磷块岩的磷酸盐矿物叫做胶磷矿(collophane)。扫描电镜、X-射线衍射等观察结果表明,胶磷矿实际上也是结晶质磷灰石,只是由于颗粒极其微小而已。由这种泥晶磷灰石组成的泥晶磷块岩也同样不像过去描述的那样单调,而是具有比较复杂的结构、构造。     

贵州江口震旦系陡山沱组沉积层序和沉积环境分析

通过对贵州江口桃映及邻区的坝黄、石竹溪的陡山沱组剖面的沉积序列研究,将陡山沱组划分为2个海侵-海退层序,并根据层序对比认为陡山沱期的生物群均产于陡山沱期第二次海平面开始上升之后形成的沉积中.从晚震旦世陡山沱期的第二次海侵开始是多细胞藻类、后生动物的第一次"爆发".桃映陡山沱组剖面产庙河生物群分子的沉积为局限滞流海盆沉积,进一步证明了庙河生物群型宏体生物的生存、保存环境模式仅限于局限滞流海盆中,为贫氧环境.     

贵州瓮安夏安灯影组磷块岩稀土元素地球化学特征

贵州瓮安夏安灯影组叠层石磷块岩丰富,本文利用地球化学方法对灯影组含磷岩系稀土元素含量进行了测试分析。结果表明,矿层中上部叠层石磷块岩稀土元素总量ΣREE低,且比矿层底部砂屑磷块岩的更低,显示出明显的生物成因特点;磷块岩北美页岩组合样标准化曲线形态上近似于"帽状",也指示生物有机质参与了成磷作用。样品具有较低的稀土元素总量ΣREE、较小的LREE/HREE比值、明显的负Ce异常,普遍的正Eu异常,暗示该区磷矿为非正常海水沉积成因。因此,夏安灯影组磷矿为生物成矿与热水沉积共同作用的结果;同时,样品Ceanom值皆小于-0.1,说明夏安灯影组磷块岩形成于相对氧化的环境。     

黔西新华大型磷矿磷块岩稀土元素地球化学及其成因意义

利用ICP_MS测试方法系统分析了黔西织金新华磷矿磷块岩的稀土元素组成,同时还测定了贵州遵义和湖南张家界等华南下寒武统黑色岩系中磷块岩的稀土元素含量。结果显示①新华磷块岩稀土元素总量(ΣREE)较高,变化较大,为164.23×10-6～1395.01×10-6,平均642.54×10-6,轻重稀土分异明显,LREE/HREE值为5.04～6.52,平均5.69,而华南其他地区磷块岩的ΣREE和LREE/HREE分别为156.69×10-6～637.41×10-6(平均431.75×10-6)和3.17～6.95(平均4.37);②新华磷块岩的δCe为0.26～0.53,华南其他地区磷块岩的δCe为0.30～0.66,均具明显的Ce负异常,表明它们均为典型海相沉积磷块岩,主要形成于陆缘海环境,且新华磷块岩形成的深度较深;③大多数样品具不明显的Eu正异常,少部分出现较高的Eu正异常,δEu介于0.98～2.40,显示这些磷块岩的形成过程中可能有较高温(>200℃)、强还原热液的加入;④新华磷块岩中HREE相对亏损,且多数样品LaN/NdN>1,而δY>1.5,δY与δCe之间不存在相关性,说明磷块岩遭受了较强的后期风化淋滤作用,深埋成岩作用基本未改变其REE组成。     

贵州震旦系陡山沱组磷块岩成磷作用及与新元古代末期氧化事件(NOE)的耦合

贵州地区埃迪卡拉系陡山沱组磷矿床沉积是新元古代晚期全球性成磷事件的典型代表,与气候突变及生命演化等存在密切联系。然而,目前对磷矿床沉积的研究仅局限于成磷机制和磷质来源等问题,而通过同位素地球化学指标研究该矿床成磷过程及与同期古海洋环境的关联研究较为薄弱。本文以贵州省息烽地区陡山沱组磷块岩为研究对象,在野外剖面观察和镜下岩石学特征研究基础上,利用元素分析仪-同位素质谱(EA-IRMS)连续流分析技术精确测得陡山沱组磷块岩的硫酸根硫同位素变化范围为32.7‰~36.9‰(n=32,平均值34.1‰),比同时期海水的硫同位素值低11‰,两者的差异表明磷块岩中的硫并不全部来自表层海水。理想化早期海洋(>520Ma)化学分带模型指示同时期海水中存在相对亏损³⁴S的H₂S带,结合磷块岩中磷质来源与上升流关系密切的认识,可以认为陡山沱组磷块岩的硫酸根硫同位素组成代表了表层海水和上升流的混合信号。

     

震旦纪陡山沱组的碎屑磷块岩

碎屑磷块岩主要由磷酸盐沉积物的碎屑组成。由于碎屑形成并再沉积在盆地内部,所以由它组成的磷块岩又叫做“内碎屑磷块岩“(intraclastic phosphorite)。我国许多磷块岩矿床都有这种矿石,是磷块岩的主要类型之一。本文主要是论述陡山沱组碎屑磷块岩的分布、物质组成、结构构造和生成特点。一、碎屑磷块岩的分布根据碎屑粒径大小的不同,碎屑磷块岩可分为大于2毫米的砾屑磷块岩和小于2毫米的砂屑磷块岩。由于成因上的联系和差别,这两种碎屑磷块岩在分布上既有共同特点又有特殊情况。     

震旦纪陡山沱组的球粒磷块岩

球粒磷块岩是磷块岩的主要类型之一,在我国的许多磷块岩矿床中都有这种矿石。陡山沱组球粒磷块岩主要分布在湖北荆襄、宜昌和贵州开阳、瓮安等地。在构造和古地理位置上,它处于扬子地台东南边缘陆缘海的西半部,比泥晶磷块岩沉积为主的湘西等地更靠近地台,而且往往与浅水沉积的碎屑磷块岩和藻磷块岩共生。在含磷岩系内,它主要富集在含磷沉积回旋的下部,底部与粘土岩和泥晶磷块岩共生,顶部与藻磷块岩接触(图1);有些地方,它也形成在被藻磷块岩阻隔的礁后浅水凹地中(图2)。