水下火山喷发沉积特征研究进展

近年来,随着我国开展大量致密油层的基础地质研究工作,越来越多原本被称作含油气的黑色泥岩,被发现其成因与水下火山作用密切相关。然而由于受到矿物粒度细小,与正常陆源搬运成因泥岩难以区分,以及难以开展对现代水下远端沉积物的采集等问题的影响,国内关于水下火山喷发沉积特征的研究明显薄弱。在阅读大量国内外文献基础上,分别叙述了水下火山喷发作用产生的沉积物的破碎、搬运、沉积作用研究进展。并以三塘湖盆地芦草沟组纹层状泥岩与白云岩中的特殊夹层为研究对象,发现:(1)这些夹层中的矿物成分成熟度低,磨圆差,多呈自形晶体或鸡骨状,显示火山物质来源。(2)夹层呈纹层状和薄层状2类;前者底部具冲刷层,内部具正粒序,且颗粒多具有平行层理的定向性,显示侧向牵引流沉积作用;后者呈混杂堆积,无明显内部结构,显示高密度碎屑流沉积作用。(3)夹层在层序上往往具有局部性和重复性,代表火山脉动式喷发沉积。认为这些夹层可能由水下火山—热液喷发沉积作用形成。最后,对内碎屑、陆源碎屑以及深源碎屑,水下喷发与陆表喷发区别,以及水下喷发沉积岩命名3个问题展开讨论。并建议以宏观微观相结合、超微观岩矿学观察、重视与火山相关的热液喷流沉积作用、与多学科交叉研究4个方面为今后的研究方法与方向。     

三塘湖盆地二叠系芦草沟组喷爆岩岩石学、矿物学特征及相关问题探讨

在对新疆北东部三塘湖盆地二叠系芦草沟组黑色细粒岩系进行研究时发现,这套长期被当作由黑色泥岩、凝灰岩和碳酸盐岩组成的岩系里还发育一套既不同于陆源碎屑、内碎屑沉积岩,也不同于热水沉积岩(喷流岩)的岩石,认为是一套以夹层形式发育在纹层状泥/页岩中,由气、液、固三相共存的深源岩浆—热液物质流体上涌进入湖(海)底喷流通道,由喷口喷出后与热液流体或与湖(海)水混合沉积形成的沉积岩—喷爆岩。喷爆岩呈薄层—纹层状展布,矿物组成种类单一,以不稳定、次稳定矿物为主。晶质颗粒碎屑或团块均呈大小混杂、形态各异的棱角状,分选差,分布无规律。基于大量岩芯、岩石薄片观察,结合电子探针及相关数据,以构成岩石碎屑颗粒的主要组成矿物为依据,将喷爆岩分为方解石喷爆岩、白云石喷爆岩、透辉石喷爆岩及长英质喷爆岩四类,并详细论述了各类岩石学、矿物学特征。研究结果显示构成喷爆岩的碎屑颗粒不再是传统认识的来自周缘母岩风化搬运或热液沉淀,而是在陆内裂谷欠补偿湖盆背景下、源自地球内部不同深度、不同性质的岩浆—热液物质流体。在此基础上,对喷爆岩与碎屑沉积岩、火山碎屑岩及喷流岩区别进行讨论,认为喷爆岩分别在矿物组成、物质来源、分布规模、形成方式等方面有别于上述三者。     

甘肃西成地区层状的花岗质岩脉地质地球化学特征及其与金矿关系

西成地区小沟里和三洋坝金矿区发育层状的花岗质岩脉带，其成岩物质既有岩浆热液来源又有地层来源，反映了海西期秦岭裂谷扩张时岩浆热液顺层交代泥盆系岩层的成因特征；层状的花岗质岩脉与石英钠长岩等共同构成了西成地区泥盆纪热液交代，热水沉积所形成的层状交代沉积岩系；层状的岩脉与金矿床的空间关系密切是寻找金矿床的有效岩石标志。     

一类新型沉积岩:地幔热液喷积岩--以中国新疆三塘湖地区为例

中国西部新疆三塘湖地区的二叠系芦草沟组是一套以內源碎屑为特征的新型沉积组合-地幔热液喷流沉积岩（简称喷积岩）。该套岩石呈毫米级纹层状,沉积厚度大,岩石类型多样,是地球深部岩浆－热液流体脉动式喷流沉积的累积物,表现出富含幔源热液矿物和岩浆微屑的特点。按物质来源、形成方式和结构构造可划分为:以岩浆喷发爆破的岩浆碎屑为特征的喷爆岩;以岩浆溢流显示岩浆矿物及结构构造为特征的喷溢岩;以热液喷流显示“黑、白烟囱”型矿物组合为特征的喷流岩;以岩浆矿物碎屑、热液喷流物质和湖水均匀混合沉积为特征的喷混岩以及与热液活动相
关的嗜热嗜毒生物岩。该套岩石组合形成于陆内裂谷欠补偿深水湖盆中。     

东秦岭泥盆纪成矿海盆中一种（准）同生热水蚀变岩研究

赋存层控铅锌矿床的东秦岭泥盆系内发育一类特殊岩石——方柱黑云岩。野外和室内的研究表明,它是与火山及热泉活动有关的异常地热海盆中的一种特殊沉积相。矿物学、岩石学及地球化学特征也为其原凝灰质沉积岩经过热卤水“浸泡效应”(soaking effect)形成方柱黑云岩类的成因提供了可靠信息。据此推测秦岭泥盆纪层控矿床成矿海盆的异常地热背景和热水沉积环境。     

火成岩体和变质岩体的地层分类及命名

通常都承认层状的火山喷发岩和母岩显然为沉积岩或火山岩的变质岩体为岩石地层单位。同样,也应承认侵入火成岩体和母岩不明的非层状变质岩体为岩石地层单位。它们都可以根据岩石学特征予以限定、识别和填图,而这些岩石学特征也就是建立岩石地层单位所需的鉴别标准。层状的或非层状的火成岩及变质岩的正式岩石地层单位均需由合适的当地地理名称与1)指示等级的单位术语——群、组、段和2)指示其主要岩石类型的简便野外岩石学术语——花岗岩、片麻岩、片岩两者或其中之一组成。等级术语显然较适用于层状火山喷发岩和易确定的母岩为沉积岩和火山喷发岩或其一的变质岩。而对于非层状侵入火成岩体或岩性均一、母岩难以识别的变质岩,使用简便的野外岩石学术语更为恰当。“杂岩”这一术语适用于岩性非均质和不规则的火成岩和变质岩,或两者之一,而不考虑其是否经受过强烈而复杂的变形和变质作用,或其中一种作用。     

米易大槽层状超基性岩地质特征及成因探讨

四川大槽岩体由纯橄岩—辉橄岩组成,具层状构造,韵律结构发育。主要造岩矿物橄榄石普遍强烈塑性变形,具地幔岩结构特征。岩石化学成分既有阿尔卑斯型,又有层状型超基性岩特点;岩体内豆荚状、层状铬铁矿并存,岩体呈现特殊的二重性特征。现认为岩体是由地幔岩部分熔融分凝后的难熔残余物组成的“晶粥”,侵位于地壳内,形成“晶粥体”,经堆积作用成岩。大槽式超基性岩是含铬层状杂岩和铬铁矿的新成因类型。     

新疆北部地区二叠系幔源碳酸岩质喷积岩研究

新疆北部地区的二叠纪芦草沟期发育陆内裂谷型欠补偿湖盆,形成了中二叠统芦草沟组的重要烃源岩系。该烃源岩系中夹有一套以深源碎屑为特征的新型沉积组合,即薄层、纹层状地幔岩浆—热液喷流型沉积岩——喷积岩。本文报道的碳酸岩质喷积岩包括喷爆岩和喷溢岩2种类型。碳酸岩质喷爆岩厚0.5~4 cm,岩石以微粒晶质方解石矿物为碎屑,方解石碎屑颗粒呈大小不一、形态各异的角砾状,星散分布于黑色基质中,并显示粒序特征;碳酸岩质喷溢岩多呈2~4 mm厚的纹层和2~3 cm厚的薄层被夹于黑色含油沉凝灰岩、含油凝灰质泥晶白云岩等纹层岩中。纹层中的方解石具有典型的镶嵌粒状结构、环带结构。喷爆岩中方解石的流体包裹体测温高达435℃以上;C-O、Sr-Nd同位素显示碳酸岩质喷积岩中的方解石源自地幔,但受到湖水的较大影响。研究表明,本区的碳酸岩质喷积岩是一种源自地幔的碳酸岩质岩浆—热物质流体喷发、溢流入湖底,与湖水混合沉积而成的一类新型沉积岩。     

滇西羊拉矿区层状铜矿床复合成因的地质地球化学证据

滇西羊拉矿区里农矿段层状铜矿体产于于与扩张有关的火山—沉积岩系中,含矿岩系内部含中泥盆统至下二叠统构造岩块,但成因上具相似性,硅质岩稀土元素特征显示其形成于大陆边缘—半深海环境。矿体寄主岩石主要为富铁的矽卡岩,多个矿体呈层状,似层状顺层产出,向西缓倾,延伸大于2km,受到地层层位的控制,矿体与印支期花岗闪长岩体的接触关系并不明显,与传统接触交代矽卡岩型矿床存在较大差异。本文对里农矿段最具代表性的2、5号层状矿体及其围岩进行了岩石矿物以及稀土元素地球化学研究,结果表明矿体具同生沉积特征,含矿矽卡岩富铁,远高于正常接触交代矽卡岩。推断本区矽卡岩化应广泛作用于里农组和江边组中上段各类岩石,这样铁能够从原生矿层中的黄铁矿、胶黄铁矿得到补充。δEu与铜含量呈线性正相关可能说明矽卡岩化对矿体不同程度的叠加富集作用。里农层状铜矿床的成因可概述为：新古生代拉张背景下海底喷流热水活动形成了里农原生硫化物层状矿体,层状矿体与赋矿火山—沉积岩在空间上共存,印支期岛弧花岗闪长岩对原生层状矿体进行了不同程度叠加改造富集,形成了矽卡岩富厚矿体,因此认为羊拉层状矿床为具层控特征的复合成因矿床。     

辽东地区硼矿床区域成矿系统分析

辽东硼矿体受层位控制,呈层状、似层状产出,其形成既与原始火山一沉积作用有关,又遭受多期次变质变形及热液的叠加改造,以及印支、燕山期构造一岩浆作用改造等作用过程,矿床为“火山（热水）沉积一变质热液叠加改造”的多期多成因层控矿床。认为多期多阶段变质热液形成与矿集区具有不同成矿有利性质的岩石之间发生的交代作用所引起的各种成矿...     

滇中小水井金矿床成矿流体地球化学及矿床类型

水井金矿床赋存于哀牢山造山带红河断裂东缘韧-脆性剪切构造破碎带中,容矿岩石为砂-泥岩、灰岩之角砾岩、碎裂岩。硫、碳同位素研究表明,流体中碳、硫来自深部或地幔;氢氧同位素的组成特征则表明成矿热液主要为天水下渗及地下水循环从构造活动及岩体获得热源而形成的混合热液流体。矿物包裹体类型以液相为主,少量气相出现。矿石中的石英包裹体液相成分阳离子以Na＋、K＋为主,阴离子以Cl-、SO42-为主,气相成分以H2O、CO2为主,间有CH4、CO出现,属H2O—CO2—NaCl体系。主要成矿阶段包裹体均一温度为180℃~260℃之间,成矿深度约为1.0km,流体密度0.65~0.9g/？3,流体盐度w（NaCleq）4.97%~7.76%。小水井金矿床属于浅成条件下,由中低温、低盐度、低密度的混合热液流体在韧-脆性剪切构造带中形成的金矿床,成因类型应归属于浅成造山型金矿床,应用类型为构造蚀变岩型金矿。     

滇东北矿集区茂租铅锌矿床地球化学特征

茂租铅锌矿床位于扬子地台西南缘,是滇东北矿集区内的一个大型矿床,矿体主要呈似层状产于震旦系灯影组白云岩中;矿石矿物以闪锌矿为主,次为方铅矿;脉石矿物主要为白云石、方解石和萤石。本文对该矿床中与铅锌矿密切共生的团块状白云石、方解石和萤石以及围岩灯影组白云岩的REE地球化学特征和C、O、Sr同位素进行了对比研究。结果表明:团块状白云石和方解石的稀土配分模式、C同位素和Sr同位素比值与围岩灯影组白云岩比较接近,表明形成团块状白云石和方解石的成矿流体主要来源于围岩灯影组白云岩的溶解;但这两种矿物的稀土总量ΣREE高于灯影组白云岩,说明成矿流体除了主要由围岩提供REE外,还有部分其他富含REE流体的加入。萤石则具有LREE亏损和分配曲线相对平缓的稀土配分模式特征,表明萤石形成于成矿的晚阶段,有更多的外部流体的加入。团块状白云石、方解石和萤石表现出明显的Eu正异常,且团块状白云石和方解石的O同位素低于灯影组白云岩,反映了存在较高温度的流体活动,这3种脉石矿物是由高温热液流体形成的。灯影组白云岩和3种脉石矿物都具有明显的Ce负异常,说明成矿流体可能主要来源于地层循环水,继承了围岩的Ce负异常特征。方解石和萤石的Sr同位素比值高于围岩震旦系灯影组白云岩和峨眉山玄武岩,但小于基底岩石昆阳群和会理群,说明成矿流体主要由赋矿围岩等沉积地层中的循环流体与流经了基底岩石的深部流体混合形成。     

准噶尔盆地西北缘二叠系风城组硅质岩地球化学特征及成因

准噶尔盆地西北缘二叠系风城组内的云质岩、硅质岩是致密油藏重要的储集岩,目前对云质岩和与之伴生的硅质岩成因存在较大争议。通过岩心观察和对硅质岩的主量、微量、稀土及硅同位素的综合研究,以期揭示硅质岩的成因。研究表明,风城组中的硅质岩SiO2含量变化范围为55.15%~85.61%,为不纯的云质硅质岩,其内含有较多热水沉积矿物和碱湖沉积成因的盐类矿物。云质硅质岩主要围绕热液喷口分布,它们常与白云岩呈纹层状、条带状互层。云质硅质岩中硼异常富集,硼含量介于90×10^-6~10000×10^-6之间,平均680×10^-6,与盐类矿物硅硼钠石有关,反映了碱湖沉积成因;Sr/Ba值均大于1,Th/U值多在0.62~2.06之间,Sm/Nd值多在0.20~0.24之间。云质硅质岩的稀土配分显示出Eu负异常、Ce负异常或弱正异常及轻稀土相对重稀土富集的特征。δ^30Si值介于0.39‰~1.88‰之间,其δ^30Si和微量元素特征不反映典型热水成因。云质硅质岩的地质产状和地球化学特征共同表明,风二段和风三段云质硅质岩主要为热水和碱湖的混合沉积成因。硅质岩形成受喷口的位置、热水喷流期和各喷口喷流热水的温度等多方面因素的控制,硅质岩形成时存在多个喷口,在相对封闭的高盐度—碱性还原环境下的热水喷流期,热水与碱湖湖水混合,混合水沉积形成硅质、盐类矿物及白云石,最终形成含盐的云质硅质岩;热水喷流间歇期形成碱湖成因的含盐云质岩。     

热水沉积岩及矿物岩石标志

热水沉积物不同于普通沉积物 ,主要与热水流体类型有关。文中把热水流体划分为中高温热水流体与中低温热水流体。中高温热水沉积岩包括钾长石岩、硅质岩、电气石岩、钠长石岩、萤石岩 ;中低温热水沉积岩包括碳酸盐、硫酸盐等岩石。钾长石岩是文中确定的一种标准高温热水沉积岩 ,热水沉积钾长石以冰长石和钡长石为主 ;热水沉积碳酸盐矿物一般为铁、镁、锰、钙碳酸盐 ,碳酸盐的形成与CO2 和H2 O的不混溶温度有关 ,一般在不混溶温度 ,即 2 66℃以下生成 ,或在海水补偿线以上形成。热水沉积岩中有热水交代蚀变岩夹层 ,尤其是在高温热水活动区 ,可以交代泥质、钙泥质沉积物形成热水交代沉积岩 ,包括方柱石黑云母岩、透辉石透闪石岩、夕卡岩、绿泥石岩等。根据对霍各乞铜多金属矿床的研究 ,热水交代透辉石透闪石岩的稀土总量较低 ,表现为轻稀土富集 ,重稀土亏损 ,稀土配分模式表现为正Eu异常     

弓长岭铁矿蚀变岩及富矿成因

弓长岭铁矿床是鞍山本溪地区最典型的BIF型铁矿床之一,而且是该地区最大的富铁矿产区。从野外产出关系来看,弓长岭矿区的富铁矿与蚀变岩密切相关,蚀变岩与富铁矿基本上是形影相随。蚀变岩具有分带性,由富铁矿向外依次为镁铁闪石岩石榴石岩绿泥石岩弱蚀变斜长角闪岩斜长角闪岩。弱蚀变岩保留了蚀变原岩的岩貌特征,矿物的蚀变并不完全,可见残余的原生矿物。强蚀变岩的蚀变较彻底,基本无原生矿物残留。将蚀变岩与斜长角闪岩、磁铁石英岩的地球化学特征进行对比可以发现弱蚀变岩、石榴石岩、绿泥石岩与斜长角闪岩的痕量元素特征基本一致,而镁铁闪石岩的痕量元素特征更接近磁铁石英岩。再结合镜下特征、野外接触关系、主量元素特征等证据,认为除了镁铁闪石岩是由磁铁石英岩蚀变形成,其余蚀变岩都是由斜长角闪岩蚀变形成。根据各类蚀变岩中主要矿物的(Fe+Mg)/Si值以及蚀变岩的SiO2和Fe2OT3含量变化规律可以发现,在蚀变岩和富矿形成过程中发生了Mg、Fe以及Si的迁移。对本次取样的样品进行原岩恢复和构造环境判别投图,投图结果表明,绿泥石岩和弱蚀变岩的最初原岩都是形成于弧后盆地的玄武岩。     

辽吉地区含硼岩系中斜长角闪岩地球化学

辽吉地区古元古界含硼岩系经过了中高级区域变质和混合岩化作用,主要由黑云母变粒岩、浅粒岩、电气石变粒岩、斜长角闪岩及富镁质含矿岩石组成,局部形成层状混合花岗岩。斜长角闪岩在含硼岩系内各个岩组中都有分布,岩石化学分析显示斜长角闪岩具有富钠、富镁、高铁、高钛特征,MgO含量成多众数值分布,辽东地区斜长角闪岩MgO含量高于集安地区,并且各类斜长角闪岩中硼含量都较高。辽东地区B、Cr、Ni明显高于集安地区,显示为海相地幔岩浆岩特征更为明显,集安地区则显示为变质热液改造特征。辽东地区斜长角闪岩的稀土地化显示为热液改造的幔源岩浆特征,集安地区的斜长角闪岩的稀土地化显示为壳源沉积岩特征。含硼岩系斜长角闪岩与浅粒岩稀土配分模式相似,表明部分斜长角闪岩与浅粒岩具有岩浆成因特征,而电气变粒岩、黑云变粒岩与混合岩稀土富集模式显示海相沉积泥岩变质成因,混合岩化及变质热液对原岩具有明显改造作用。斜长角闪岩石的地球化学特征表明原岩环境为富钠、富硼的海相环境,原岩主要是海相富镁拉斑玄武岩和海相泥质岩。     

新疆巴里坤县老爷庙、额仁山一带晚古生代火山岩

老爷庙-额仁山一带发育3套性质不同的火山岩，通过对其岩石组合、岩相、古火山机构特征的详细观察及岩石学、岩石化学、地球化学的研究，晚泥盆世老爷庙组火山岩为玄武岩-安山岩组合，发育盾状和层状火山，属海相环境，为板块消减带岛弧型高铝玄武岩；晚石炭世-早二叠世哈尔加乌组火山岩为陆相火山岩，岩石组合为安山岩．英安岩-流纹岩，以爆发相为主，常形成破火山及锥状火山机构，为陆-陆碰撞造山期火山岩；早二叠世中晚期卡拉岗组火山岩为一套以酸性为主的陆相火山岩，喷溢相发育，常形成穹状古火山机构，岩石组合为英安岩-流纹岩，为造山期弛张期火山岩，3套火山岩为板块不同阶段的火山岩，从老爷庙组火山岩→哈尔加乌组火山岩→拉岗组火山岩，岩石向酸性演化，地壳成熟度愈来愈高，南混合壳转化为陆壳．     

黑龙江苏家铁多金属矿床地质、地球化学特征及成因

苏家铁多金属矿床位于黑龙江省张广才岭成矿带内,受一撮毛碱长花岗岩体及相关花岗斑岩岩体控制。矿体产出于花岗斑岩和大理岩的接触带及层间破裂带内,主要为矽卡岩型铁锌矿体。组成矿体的主要矿石矿物为磁铁矿和闪锌矿; 围岩蚀变类型主要有矽卡岩化、矽化、角岩化、碳酸盐化和绿泥石化,其中矽卡岩化与矿化关系密切,是区内的主要找矿标志。矿床地球化学特征研究表明成矿物质来自壳源岩浆演化和上部热液交代碳酸岩地层,并在矽卡岩带内形成矿化体和矿体。结合成矿地质背景,确定苏家铁多金属矿床为矽卡岩型矿床。     

大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩生烃潜力分析

通过岩石热解、总有机碳、镜质体反射率、饱和烃气相色谱-质谱等测试方法,系统分析大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩有机地球化学、生物标志化合物特征,评价其生烃潜力。结果表明,大杨树盆地中部甘河地区嫩江组暗色泥岩有机质丰度较高,属于中等-好烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型干酪根,处于成熟阶段,是一套好的烃源岩。烃源岩形成于还原性的淡-微咸水的水体沉积环境中,有机质来源为混合来源,且以陆生高等植物来源贡献较大。总体显示大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩具有一定的生烃潜力。     

南秦岭水沟钒矿床地质地球化学特征及成因

水沟钒矿床产于南秦岭下寒武统水沟口组的黑色岩系中,该黑色岩系为一套碳—硅—泥岩建造,形成于早寒武世扬子陆块北部的被动大陆边缘。钒矿体呈层状产出,与地层产状一致,含矿岩石主要为硅质岩夹炭质泥岩。通过对岩性组合与钒含量的对比分析,发现钒含量与含矿岩石中炭质泥岩出现的频率呈正相关;对较富的钒矿石进行X衍射测试,钒主要赋存于炭质泥岩中的钒云母中。通过对钒矿石的主量元素、微量元素、稀土元素及氧同位素特征研究,表明水沟钒矿床形成于大陆边缘与深海环境过渡带上的缺氧沉积环境中,其沉积物源来自海底热水及近陆源剥蚀的混合区,生物活动对于成矿物质的聚集、沉淀具有重要作用。综合地质、地球化学特征,认为该矿床属于生物-热水沉积成因。