硅岩的新成因——热水沉积作用

研究结果表明,在现代沉积的各种硅质生物软泥中,SiO_2含量至多达到70％左右,远不能与地史时期SiO_2平均含量在90％以上的硅岩相比拟。尽管目前关于硅岩的成因已有很多解释,但仍吸引着人们极大的兴趣。自从在大洋中脊直接观察到SiO_2的热水喷溢之后,人们开始重视热水沉积作用富集SiO_2的可能。本文参考国内外有关新资料,着重介绍硅岩的新成因——热水沉积作用。     

广西木圭上泥盆统乳房状构造及其地质意义

产于泥质硅岩层中顺层分布的燧石结核,外形似乳头向下的乳房。结核下顶端有残余小孔,内部有与外形和残余小孔相对应的分带性。外带为不完全交代带,常残留被交代围岩的残余;内带是球粒化的完全交代带。有时还出现结晶充填为特征的核部带。地质和岩石学证据显示乳房状构造是沉积物尚未固结时,由富含硅质的热水溶液的交代作用、结晶充填作用所形成,可作为热水体系在盆地底面附近作用的标志,亦可作为示序构造。类似构造也见于锰矿、重晶石矿和盆地灰岩中。     

四川宣汉地区二叠系硅岩地球化学特征及成因研究

四川宣汉地区二叠系茅口组和吴家坪组的硅岩,主要以结核状、条带状和团块状产出。根据硅岩的岩石学及地球化学特征,对其成因进行了系统研究。野外观察硅岩形态多样,与围岩呈缝合线状接触,在剖面上受一定层位控制,团块状硅岩中含石灰岩斑块等。显微镜下观察,硅岩中见方解石残余结构及白云石菱形假晶等。野外观察和显微镜下观察表明这些硅岩应为交代作用形成。常量元素分析表明硅岩以SiO₂为主（69.61％～99.21％）,其他化学成分含量较低（0.01％～16.07％）,Fe/Ti、（Fe+Mn）/Ti及Al/（Al+Fe+Mn）值反映了硅岩的形成与热水活动有关,样品点在Al-Fe-Mn三角图中的投影位于富铁端;微量元素Co/Ni、V、Ti/V、Th/U和Rb/Sr值都较低,样品点在（Cu+Co+Ni）-Fe-Mn三角图中的投影也位于富铁端;硅岩中稀土元素总量低（低于10×10^-6）,Ce明显负异常,Eu弱负异常,LREE/HREE值低,Eu/Eu^*值相对较高。上述特征表明研究区硅岩在形成过程中有热水物质参与沉积,在成岩过程中通过SiO₂交代作用形成。     

华北中元古代碳酸盐岩中燧石的δ30Si峰值及其对古海洋环境变化的指示意义

<正>燧石是一种主要由微晶石英组成的沉积岩,在从早太古界到现代的沉积地层中均有产出,是地表沉积环境变化的重要标志物。燧石的硅同位素组成更是研究其形成的海洋环境条件的重要手段。Song与Ding(1990)最先提出燧石结核和硅质     

北大巴山下寒武统毒重石矿床赋矿硅质岩地球化学研究

对北大巴山地区下寒武统黑色岩系中毒重石矿床的顶、底板硅质岩及顶板上覆地层中的硅质岩进行了较为系统的主元素、微量元素和部分样品的硅、氧、锶及钕同位素研究 ,结果表明 ,赋矿硅质岩为叠加在正常陆源沉积背景上的生物及热水混合成因硅质岩 ;矿体底板、顶板与顶板上覆地层中硅质岩的沉积环境不同。矿体底板硅质岩沉积于受同生断裂控制的热水喷口的附近 ,类似于洋中脊附近环境下沉积的硅质岩 ;矿体顶板硅质岩沉积于热水活动明显减弱的环境 ,类似于大洋盆地构造环境下沉积的硅质岩 ;矿体顶板上覆地层中的硅质岩基本没有受到热水活动的影响 ,沉积于盆地边缘的构造环境 ;而矿床在时间上形成于盆地强烈扩张的高峰期 ,在空间上产于盆地内内生作用 (火山作用或热水活动 )与外生作用 (沉积作用 )相互叠加所形成的“礁硅岩套”。矿体硅质岩围岩记录了热水盆地的完整发育历史 ,并显示出矿床的形成与热水活动的密切关系     

川东地区二叠系结核状、条带状及团块状硅岩成因

川东地区二叠系结核状、条带状和团块状硅岩发育,主要分布于茅口组上段及吴家坪组,夹于石灰岩层间或层内。通过野外露头观察、室内薄片鉴定以及主量元素、微量元素和稀土元素分析,对广元长江沟、旺苍双汇、宣汉立石河和巫溪尖山的二叠系硅岩进行了岩石学及地球化学研究,重点分析了硅质来源,并对其成因机制进行了探讨。结果表明,研究区硅岩形态多样、分布不均,硅岩中见残余的石灰岩;硅质成分主要为玉髓及微晶石英、灰质硅岩中玉髓"侵入"方解石、相邻石灰岩中少量生屑被硅化。硅岩的化学成分以SiO2为主(52.79%～99.21%,平均为85.18%),Fe/Ti值、(Fe+Mn)/Ti值及Al/(Al+Fe+Mn)值反映其形成与热水活动有关;硅岩的部分微量元素含量与地壳中该元素的平均含量差异明显,Co/Ni值与Th/U值较低;稀土元素总量低,Ce负异常,LREE/HREE值低,δEu值相对较高。综合分析认为研究区二叠系硅岩为交代成因,硅质以热水来源为主,玄武岩淋滤及上升流提供了部分硅质。复合来源的硅质通过同生断裂、表层淋滤及上升流进入碳酸盐沉积物中,在不同的成岩阶段交代碳酸盐沉积物(岩),形成了顺层面或层内分布的结核状、条带状及团块状硅岩。     

华南下二叠统层状硅岩的形成及意义

华南地区下二叠统的层状硅岩分布较稳定，厚度一般为几十米，含有数量不等的放射虫和海绵骨针等，并据此可分为放射虫硅岩、海绵骨针硅岩和贫化石硅岩。化学成分特点和硅氧同位素值，具有生物化学成因硅岩的特征，与火山成因和热水成因的硅岩也有一定联系。层状硅岩的形成明显受断裂控制，硅质生物、上升洋流和水平洋流则是硅质富集、保存和沉淀的主要因素，而海底火山和热水活动的参与也起到一定促进。层状硅岩中有机碳含量丰富，平均０．６９％，是潜在的有利烃源岩。     

华南下二叠统层状硅岩的形成及意义

华南地区下二叠统的层状硅岩分布较稳定，厚度一般为几十米，含有数量不等的放射虫和海绵骨针等，并据此可分为放射虫硅岩、海绵骨针硅岩和贫化石硅岩。化学成分特点和硅氧同位素值，具有生物化学成因硅岩的特征，与火山成因和热水成因的硅岩也有一定联系。层状硅岩的形成明显受断裂控制，硅质生物、上升洋流和水平洋流则是硅质富集、保存和沉淀的主要因素，而海底火山和热水活动的参与也起到一定促进。层状硅岩中有机碳含量丰富，平均０．６９％，是潜在的有利烃源岩     

福建李坊重晶石矿床中硅质岩硅、氧同位素组成及成因意义

福建李坊大型重晶石矿床围岩中发育层状硅质岩,为了研究硅质岩的成因,本文对14件硅质岩样品进行了硅、氧同位素分析。结果表明:δ(~(30)Si)分布范围为-0.3×10~(-3)～+0.1×10~(-3),平均值为-0.1×10~(-3);δ(~(18)O)分布范围为10.6×10-3～18.9×10-3,平均值为14.7×10~(-3)。基于该层状硅质岩的δ(~(30)Si)和δ(~(18)O)分布范围特征,结合野外地质调查研究工作的认识,该硅质岩应为原生沉积成因,二氧化硅来源于热水沉积;根据燧石-海水氧同位素地质温度计估算石英的形成温度为100.2℃—198.7℃,平均值为146.0℃,即该硅质岩形成于热水沉积,暗示李坊重晶石矿床形成于热水沉积作用。     

热水沉积作用的概念和几个岩石学标志

热水沉积作用系指沉积界面之下循环流动的热水喷溢出界面以后发生的沉积作用,以及界面之下的围岩的交代(蚀变)充填作用。本文讨论了三个重要的岩石学标--与沉积物同期(准同期)的交代、充填作用;具对称分布趋势的喷溢条带和纹层及礁硅岩套。     

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     

涉及埃达克岩实验的若干基本概念与问题辨析

根据热力学原理,部分熔融是相变的一种表现形式。当岩石沿p-T轨迹穿过固相线时即可发生熔融。自然界岩石常见的不一致熔融行为可以导致残留相具有不同于源岩的整体成分与矿物组合。残留相与源岩可以属于不同的变质相,岩性也可以不同。"C型埃达克岩"含有含水矿物,它们不是干体系熔融的产物。实验岩石学研究表明,基性成分(SiO_250%)体系较中性、酸性体系在1.0~2.0 GPa压力条件下失水熔融时更易于形成"榴辉岩质"的残留相。源岩除SiO_2以外的其它主要氧化物会影响残留相中各矿物的比例,进而影响熔体的Sr、Y及HREE含量。因此,"C型埃达克岩"高Sr低HREE特征的形成取决于熔融温压条件以及源岩的主量元素、微量元素组成等多重因素。高钾含量(K_2O≈1.0%)的基性、中基性源岩形成的熔体成分与"C型埃达克岩"相比过于富Al或富Na。中等富钾的基性源岩的低程度熔融可以形成高硅的"C型埃达克岩",但无法形成中性的"C型埃达克岩"。     

吉林省石头口门硅岩之成因及构造环境

吉林省石头口门硅岩的岩石地层剖面,自下而上为碎屑岩-含锰结核碎屑岩-碎屑岩与硅岩夹玄武岩-细碧角斑岩与硅岩-硅岩与碎屑岩-碎屑岩夹碳酸盐岩-碎屑岩.硅岩经三次系统采样分析,仅一样发现似放射虫泡沫虫内核,碳酸盐岩中产晚石炭世威宁期的(竹蜓)类化石.硅岩的岩石化学成分平均值(wB/10-2),SiO2为90.98,TiO2为0.15,Al2O3、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O分别为2.41、1.29、1.76、0.46、0.36.微量元素与其它一般正常海相沉积相比较,以Ba、Ni、Co、V、Cu、Pb、U等高含量为特征.稀土元素组成,以稀土总量低(平均值56.38×10-6),轻稀土富集(平均LREE/HREE=5.50)为主要特征;δEu弱负异常至正异常(平均0.89),特别是作为其沉积环境判别有效标志δCe,亦显示出弱负异常至正异常(0.57～1.01),平均0.80.所测一氧同位素样,δ18O为1.9‰(SMOW).在该区与硅岩共生的镁铁-超镁铁岩块(体),获得其Sm-Nd等时线年龄2 067±76.6Ma(置信度为0.999 569).表明硅岩为与海底火山作用有密切联系的热水沉积,下部及上部的硅岩受到正常海水的交换和陆源碎屑混入的影响.构造环境不同于洋中脊或深洋盆所形成之硅岩,而为陆缘活动带裂陷槽的海相沉积物.     

雅鲁藏布江缝合带中部硅岩地球化学特征及构造环境制约

硅岩在雅鲁藏布江缝合带广泛发育。在 1∶ 2 5万萨嘎县幅、桑桑区幅区域地质调查中 ,在缝合带及其南侧宗卓组中识别出 3种硅岩沉积组合 :1嘎学群内与玄武岩伴生的硅岩 ;2构造混杂带内夹于页岩中的硅岩 ;3宗卓组内夹于页岩—岩屑石英杂砂岩的硅岩。在硅岩中分离出的放射虫组合时代为白垩纪。运用地球化学研究手段 ,对硅岩岩石组合、岩石化学、微量元素和稀土元素特征进行了综合分析 ,与玄武岩伴生的硅岩 Al/ (Al Fe Mn)为 0 .5 33～ 0 .5 4 6 <0 .6 19(除 9号样外 ) ,Ce/ Ce* 为 0 .6 7(平均 ) ,L an/ Ybn为 0 .83～ 1.37和 L an/ Cen为0 .82～ 2 .2 3;夹于页岩中的硅岩 Al/ (Al Fe Mn)为 0 .5 5 7～ 0 .6 19,Ce/ Ce*为 0 .995～ 1.35 0 ,L an/ Ybn为 0 .71～ 1.0 3和 L an/ Cen为 0 .6 8～ 0 .98;宗卓组内的硅岩 Al/ (Al Fe Mn)为 0 .6 15～ 0 .70 7>0 .6 19,Ce/ Ce* 为 0 .94～1.14 ,L an/ Ybn 为 1.4 4～ 1.6 6和 L an/ Cen 为 0 .85～ 1.0 7。研究证实 ,3种背景的硅岩均反映非热水或生物成因。嘎学群内与玄武岩伴生的硅岩具深水盆地沉积特征 ;宗卓组中的硅岩具典型大陆边缘沉积环境特征 ;构造混杂带内的硅岩形成于近大陆边缘环境中     

辽西兴城地区首山南花岗伟晶岩地质特征及其地质意义

通过对辽西兴城地区首山南花岗伟晶岩进行岩相学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及岩石地球化学的研究,揭示其形成年代、与其围岩成因关系以及其形成环境。研究结果表明:花岗伟晶岩的形成时代为(2 486±8)Ma(NSWD=3.1)。锆石CL图像形态特征以及微量元素特征显示,伟晶岩锆石属于岩浆成因但受到热液改造。首山南伟晶岩同绥中花岗岩的黑云母二长花岗岩作对比,在主量元素、微量元素及稀土元素方面表现出与围岩极其相似的特征。伟晶岩样品表现出高硅(SiO_2=77.28%~77.9%)、富碱(K_2O+Na_2O=5.5%~5.69%)、过铝质(A/CNK=2.53~2.54)特征,在SiO_2-K_2O判别图解上属钾玄系列。稀土元素总量低(33.1×10~(-6)~41.01×10~(-6))。球粒陨石标准化配分模式显示出LREE相对富集,HREE相对亏损;(La/Yb)_N=16.33~32.41,平均值为24.37;δEu值为0.92~1.11,表现为无异常至轻微正异常。这些地化特征总和表明首山南伟晶岩是黑云母二长花岗岩高度演化的结果。结合前人Hf研究结果,认为伟晶岩及其母岩形成均与底板垫托作用有关。     

热水沉积硅岩的地球化学

随着层控矿床研究的不断深入,一种新的岩石类型——热水沉积岩,尤其是热水沉积硅岩,已受到矿床学与岩石学家们的极大关注,并且被认为是20世纪80年代地球科学的一项重大进展。但如何区别热水沉积硅岩与其它成因硅岩呢?本文从岩石化学、微量元素、稀土元素、氧和硅同位素等方面介绍了热水沉积硅岩的地球化学特征。     

桩海地区下古生界潜山内新一类储层:硅化岩储层的发现及特征

通过对研究区下古生界取心井的岩心描述、镜下(包括偏光显微镜和扫描电镜)观察,并对目的层段声波时差、密度、自然伽马等测井参数进行分析,发现研究区下古生界硅岩段与原生硅岩的岩-电特征明显不同,本文称之为“硅化岩”,并总结了硅化岩段的特征.研究区下古生界硅化岩之原岩残留结构清晰、硅岩晶粒自形程度高;硅化岩段常出现热水矿物萤石、重晶石、黄铁矿、铁方解石、石英等的共生组合,且次生热水矿物的再次溶蚀特征显著;硅岩段孔隙极为发育,不但有角砾间溶洞、溶缝,次生矿物溶蚀也形成溶洞、裂缝等有效储集空间,另外,自形石英晶簇的晶间微孔隙也十分发育;与碳酸盐岩相比硅化岩段具有极低速度、较低密度特点,且其分布具有“穿层性”.通过与下古生界原生硅岩特征进行对比,认为桩海地区下古生界硅化岩为次生成因,其形成是埋藏溶蚀作用的结果.次生硅化岩为下古生界潜山中一种新的储层类型.这种新储层类型的发现不但对中国东部陆相盆地高成熟探区的油气挖潜具有重要的实际意义,而且对于进一步丰富硅岩理论、推动硅岩研究进展也具有一定的学术价值.      

合山煤田煤层夹矸中发现海相动物化石

广西合山煤田含煤地层为晚二迭世合山组,地层以灰色、黑灰色燧石灰岩为主,夹炭质页岩、灰色泥岩和煤层。含煤5～7层,煤层薄、结构复杂,灰分、硫分均高。除二、五煤底板为铝土岩、硅铝岩外,其余顶底板均为燧石灰岩或燧石层。      

湖北峡东地区“盖帽碳酸盐岩”中燧石条带的地球化学特征及其古环境意义

湖北峡东地区新元古代陡山沱组一段的“盖帽碳酸盐岩”中发育有保存良好,与白云岩界线截然,顺层产出的燧石条带.利用硅酸盐的BrF5硅氧同位素分析方法对燧石条带进行测试,得到较高的硅同位素(δ30SiNBS-28为0.4‰～1.7‰)和氧同位素(δ18OV-SMOW为24.‰～26.6‰)组成.燧石条带可能为温暖的滨海相化学沉积产物,氧同位素测温得到的沉积海水温度为35.4～47.7℃.燧石条带的Al/(Fe+Mn+ Al)为0.43～0.50,Si/Al比值为257～269,表明燧石条带形成过程中有少量的陆源物质参与,而较低的∑REE(2.19×10-6～3.59×10-6),Ce正异常(1.20～1.24)和U/Th比值(3.75～14.45)上则明显带有热水沉积的特征.燧石条带的硅质可能主要来自远源火山热液活动,在温暖的滨海环境达到硅质饱和而形成的化学沉积,同时验证了早期研究者认为的“雪球事件”冰后期环境温度曾一度极为温暖的猜想.     

扬子板块西北缘热水沉积硅质岩稀土元素配分模式的影响因素

本文对四川省若尔盖县北部-甘肃省迭部县中-下志留统(兰多维列统(Llandovery)-温洛克统(Wenlock))富有机质热水沉积硅质岩及下伏震旦系火山岩进行了以稀土元素地球化学为主的研究,目的是探讨热水沉积硅质岩稀土元素来源及其配分模式的主要控制因素,并建立相应模式图。主要对1个钻孔、2个剖面共28件硅质岩的岩相学、扫描电镜、稀土元素(重点)特征,1个剖面的14件火山岩的主量元素、稀土元素(重点)特征进行了研究。黑色热水沉积硅质岩的岩相学、扫描电镜分析显示,其具有典型的沉积构造特征,后期弱变质;下伏震旦系火山岩样品的TAS图显示其主要为酸性火山岩,少量为基性火山岩。结合前人研究成果,对下伏震旦系火山岩与上覆地层中早-中志留世热水沉积硅质岩的稀土元素对比分析后发现:(1)张性构造环境是产生热水沉积硅质岩的动力学因素,而热水沉积硅质岩稀土元素主要来源于热水流体、古海水(混有陆源物质)、下伏地层中的稀土元素。(2)热水沉积硅质岩的稀土元素的相对丰度中存在一个阈值(或区间):在这个阈值之下,轻稀土元素(LREEs)配分模式及含量与热水流体一致,而重稀土元素(HREEs)配分模式与下伏火山岩的重稀土元素配分模式一致;在这个阈值之上,轻稀土元素(LREEs)配分模式则主要显示了与热水流体混合的古海水(混入有陆源物质)的特征,此时的热水沉积硅质岩的轻稀土元素配分模式及含量与平均上地壳的轻稀土元素配分模式一致,而重稀土元素(HREEs)配分模式仍然与下伏火山岩的重稀土元素配分模式一致。因此,在一定条件下热水沉积硅质岩可以指示古沉积构造环境。