贵州南华纪—震旦纪沉积大地构造及其对沉积矿产的控制作用

新元古代早期(820 720 Ma),华南由扬子地块、华夏地块和江南造山带3个构造单元组成。新元古代晚期,南华纪-震旦纪(720 541 Ma)沿新元古代早期的江南造山带发育一裂谷盆地-南华裂谷,贵州东部是南华裂谷的重要组成部分。传统认为黔东地区该裂谷盆地为北北东向,越来越多的证据证明该裂谷盆地为北东东向。黔东地区南华纪裂谷盆地具有典型的地堑、地垒结构,并控制着"大塘坡式"锰矿的分布。震旦纪之后,裂谷盆地处于沉降阶段,沉降中心向南迁移到凯里-玉屏一线。震旦纪时期,扬子地块和南华裂谷存在明显的滨浅海磷矿-碳酸盐岩和深水泥质岩-硅质岩的沉积分异。扬子地块和南华裂谷控制着扬子地块震旦系陡山沱组磷矿和南华裂谷老堡组重晶石等沉积矿产的分布。富磷矿位于松桃-贵阳同沉积断裂以北的扬子地块南缘,重晶石矿发育于裂谷盆地强烈沉降区的天柱-岑巩一带。     

塔里木盆地南华纪—震旦纪盆地类型及早期成盆构造背景

通过对比塔里木盆地南华系—震旦系盆缘露头和盆内岩心,辅以全盆地震解释成果的制约探讨盆内震旦系分布特征,同时结合大地构造背景恢复探讨其早期原型盆地及构造演化。塔里木陆块在罗迪尼亚超大陆聚合过程中加入较晚并且于南华纪最早裂离,发育新元古代冰碛岩和多期火成岩事件,大陆裂谷广泛发育,在盆地东北和西南地区优先发育,塔东南阿尔金地区进入寒武纪后开始发育。盆地南北缘差异明显,南华—震旦纪北部发育伸展断陷,并且在东北部发生强烈伸展,塔里木北部存在东西向裂谷以及满加尔拗拉谷,震旦系主要分布在塔里木盆地北部,该地区为主要的沉积中心,北部沉积在盆地中部地区尖灭,南部地区可能长期为隆起剥蚀区,南缘在新元古代晚期可能涉及陆缘的俯冲增生改造抬升。     

黔中开阳磷矿沉积区震旦纪陡山沱期定量岩相古地理重建*

磷矿的沉积和成矿与成磷期的古地理环境密切相关。本文首次将“单因素分析多因素综合作图法”运用于开阳地区震旦纪陡山沱期沉积型磷矿床的成矿分析和找矿预测上。通过选取陡山沱组及其各岩性段的地层厚度及磷矿层品位作为单因素,确定开阳地区古地理格局;结合地层岩性组合、沉积特征等多因素综合分析,恢复开阳地区成矿期沉积环境,编制陡山沱早期、中期和晚期岩相古地理图。根据定量岩相古地理重建结果,认为开阳地区陡山沱期整体处于南靠黔中古陆、地势南高北低、局部地形复杂的滨岸海滩沉积环境,其中临滨带为最有利成矿带,局部地形变化也会造成矿层厚度、品位的差异;矿层受到的水流冲蚀、暴露、淋滤及再沉积作用是导致矿石品位显著提升的关键因素。通过定量岩相古地理学精确还原成矿期古地理环境、解析多期次沉积成矿过程,对于确定磷矿控矿因素、构建找矿预测模型和预测矿体空间位置具有重要意义。     

黔中开阳地区震旦纪陡山沱期富磷矿沉积特征与成矿模式*

黔中开阳地区在震旦纪陡山沱期全球成磷事件的大背景下,发育了厚度较大的富磷矿层。通过岩石薄片观察、地层对比与划分及沉积相分析等手段,探讨黔中开阳地区震旦纪陡山沱期磷矿床沉积特征与成矿模式。结果表明:(1)开阳地区陡山沱期处于黔中古陆北缘的磷质海岸环境,磷矿层中分布最广泛、品位最高的矿石类型为砂屑磷块岩,为富磷沉积物在沉积、成岩过程中遭受多期次冲刷破碎、暴露淋滤及堆积胶结的产物。(2)开阳地区古地理环境和动荡的海水条件控制了磷矿的沉积和高品位矿石的分布,洋水、永温等地在震旦纪陡山沱期所处的海水深度适中的临滨带为成矿优势地带,而水体过浅的前滨带和过深的远滨带均不利于磷质的聚集和成矿。(3)开阳地区动态磷矿床成矿模式表明,陡山沱期海平面的频繁进退使临滨带已沉积的磷块岩遭受多期次的冲蚀、暴露、淋滤、胶结及磷质再沉积作用;通过物理分选作用和风化淋滤作用最终使磷质聚集,是研究区富磷矿形成的主要原因。     

黔中隆起及外围南华-留纪层序地层特征

以黔中地区层序地层研究为基础,并与三都盆区层序地层对比。根据不整合界面、地层结构及地层的堆叠型式等特征,将黔中隆起及外围地区的南华-志留纪地层划分为14个层序,并阐述了各层序及体系域的发育特征。在此基础上,建立了南华-志留纪的岩石地层格架及相对海平面变化曲线。研究区层序地层的特点是：在浅水陆架区,大多数层序由海侵体系域和高水位体系域构成,并且高水位体系域的厚度常大于海侵体系域的厚度;层序所反映的海平面升降变化,在层序的下部表现较剧,常快速上升。通过层序界面的对比研究,界面基本性质进一步得到明确,使地层格架更趋真实。如黔中、黔北南沱组与澄江组的接触关系性质,从盆地区海侵体系域一高水位体系域及层序界面的延伸对比来看,黔中地区缺失这两个体系域,证明这里南沱组与澄江组之间为假整合接触。     

富磷矿三阶段动态成矿模式:黔中开阳式高品位磷矿成矿机制

震旦系陡山沱组沉积期形成的黔中开阳、瓮安富磷矿沉积区,矿石产量大、品位高,是国内外重要的磷矿资源产区。黔中磷矿主要分布于黔中古陆周缘的滨浅海环境中,矿石类型以碎屑状磷块岩为主,间夹原生泥晶磷块岩、生物结构磷块岩和次生土状结构磷块岩。开阳式高品位磷块岩的动态沉积成矿过程通常为“三阶段成矿”: 第一阶段为初始成磷作用阶段,在新元古代大规模成磷背景下,上升洋流携带深部富磷海水进入滨浅海地区,并通过生物化学作用使磷质聚集并形成原生磷块岩沉积;第二阶段为簸选成矿作用阶段,高能波浪、风暴水流对原生磷块岩持续的破碎、磨蚀、搬运和再沉积过程中,簸选去除了原生沉积物中的陆源细碎屑、砂泥质成分,保留并聚集磷质碎屑颗粒,形成品位较高的碎屑状矿石;第三阶段为淋滤作用阶段,海平面升降变化使之前形成矿石受暴露事件影响,遭受强烈的风化淋滤作用,碎屑状磷矿石内的碳酸盐岩胶结物和白云石条带被淋滤运移,导致矿层发育大量溶蚀孔洞,甚至形成土状磷块岩,矿石品位再次得到大幅度提升。三阶段成矿作用随古地理条件和海平面变化在沉积成岩过程中多期次、动态进行,最终形成工业价值极高的磷矿石。     

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*

新元古代末期历经“雪球地球”和大气、海洋增氧事件后,发生了全球性成磷事件,贵州省震旦系陡山沱组大规模磷矿床沉积是本次成磷事件的典型代表。然而现阶段对贵州陡山沱组磷块岩成磷作用机制研究存在诸多争议,成磷事件与同期古海洋环境转变之间的关联研究也较为薄弱。作者以贵州省瓮安、遵义和丹寨地区陡山沱组原生磷块岩为研究对象开展的沉积学、岩石学、矿物学和地球化学特征研究表明: 陡山沱早期成磷作用被限制在浅水海岸,瓮安地区A矿层球粒磷块岩中大量的含铁自生矿物黄铁矿、海绿石以及无Ce负异常指示的贫氧沉积水体环境均表明,Fe-氧化还原泵成磷模式在富磷过程中发挥了重要作用;陡山沱晚期磷块岩分布扩散至较深水陆棚—斜坡沉积相区,磷块岩与富有机质岩层共生,矿物晶体形态特征与矿石内富含的大量生物化石均表明,有机质沉降聚磷作用和生物成磷作用促使磷块岩大量沉积,较明显的Ce负异常值也指示了海水氧气含量的提升。成磷作用模式的转变和磷块岩分布的扩展是对海洋增氧事件的沉积响应,同时造成的多细胞动物演化也影响了深部水体的氧化还原状态,进而反映了贵州省陡山沱组磷块岩大规模沉积与新元古代末期氧化事件(NOE)密切的耦合关系。     

峡东南华纪—震旦纪碎屑岩Ce同位素组成及地质意义

元素La和Ce同属低活动性的稀土元素,能够对碎屑岩物源进行示踪。但目前尚缺乏对碎屑岩LaCe同位素体系的研究。本文以峡东泗溪南华纪—震旦纪碎屑岩为研究对象,进行了Ce同位素组成分析。结果显示:这些碎屑岩的138 Ce/142 Ce比值为0.022 583 2~0.022 587 8,εCe(t)值变化于1.06~6.13,整体上呈逐渐升高的演化特征,并与εNd(t)值呈耦合关系。结合碎屑岩Nd同位素分析结果认为,峡东南华纪—震旦纪碎屑岩的主要来源,以古元古代—中元古代甚至更老的地壳岩石为主,并存在幔源初生地壳物质加入。     

贵州开阳龙水地区震旦系洋水组沉积特征及生物成磷作用*

贵州开阳磷矿以其厚而富的磷矿石资源备受关注。对开阳龙水地区含磷岩系(洋水组)剖面进行地层学、岩石学和沉积学研究,并讨论其沉积环境和成磷作用。区内含磷岩系岩性组合为黏土岩-白云岩-碎屑状磷块岩-硅质岩-泥晶磷块岩-叠层石磷块岩。龙水地区在震旦纪陡山沱期整体为靠近古陆边缘的滨岸潮坪沉积环境,并经历了2次海侵-海退。其沉积环境由初期的无障壁海滩转变为晚期的潮坪环境,表明陡山沱期古海洋处于较为动荡的环境,海平面升降频繁。富含生物化石的致密状泥晶磷块岩、圆柱状叠层石磷块岩和磷质生物团粒,均属于原生磷块岩。三者磷酸盐含量极高,属于高品位磷块岩,其形成环境可能是弱酸性至弱碱性的浅海陆棚。生物与高品位磷块岩的密切关系说明生物在高品位磷块岩形成过程中起重要作用。其形成具有3个必要条件: 海水富磷,生物大量繁殖,有利于生物繁殖及磷酸盐结晶的沉积环境。     

贵州东部南华纪大塘坡早期古地理环境控锰作用探讨

贵州东部及邻区的南华纪沉积锰矿是我国重要的锰矿资源之一,具有较大的找矿潜力,但其成矿作用至今仍存在争议。本文在前人研究基础上,从古地理、古环境两方向分别介绍了贵州东部及邻区大塘坡早期古地理环境及其控矿作用的研究现状,总结了古地理环境在锰矿成矿过程中的控矿作用,认为古地理环境控制着锰矿的成矿物质来源、迁移富集、沉淀成矿成岩等过程。分析认为现阶段南华纪大塘坡早期古地理、古环境及其控矿作用研究的系统性、综合性仍显不足。在系统研究古地理、古环境的基础上,将古地理环境各因素置于统一的成矿环境体系中,综合考虑南华纪大塘坡早期古地理、古海洋环境、古生物、海平面变化、海底同生断裂及火山活动等因素的耦合作用,来探讨锰矿的古地理环境综合控矿作用,不失为一种可行的研究思路。     

贵州印江—松桃地区含锰岩系及南华系早期沉积环境演化

本文通过对印江-松桃地区南华系早期铁丝坳组-大塘坡组一段地层特征研究,概略分析了这一时期的沉积环境及其演化规律,对含锰岩系特征及其变化规律进行了初步的总结,大体上划分了三种沉积微相,即盆地沉陷中心喷水口、盆地沉陷中心喷水口外围和水下隆起带。     

黔东地区南华纪主要锰矿床发现史

锰矿是国家战略紧缺矿产之一。黔湘渝地区南华纪锰矿(即“大塘坡式” 锰矿),自1958年贵州省地矿局103地质大队在贵州省松桃县大塘坡村铁矿坪发现以来,至今已有60年历史。通过省地矿局103地质队为主体的几代地质人的艰苦努力和科技创新,黔东地区南华纪锰矿地质找矿实现了我国有史以来的最大突破,新增锰矿资源量超过了2011年全国保有资源量的总和。改变了国家锰矿勘查开发格局和世界超大型锰矿床主要分布在南半球的格局,使黔东地区成为我国唯一的世界级锰矿资源富集区,维护了国家资源安全。值“大塘坡式”锰矿床发现60周年之际,本文特收集整理该地区主要锰矿床的勘查发现史,以不忘历史,激励后学。     

中扬子地区南华纪早期碎屑锆石U Pb年龄及其对物源特征和古地理格局的约束

南华纪早期中扬子地区以鄂中古陆为主体,在其周缘发育以莲沱组为代表、以河流相为主的沉积。本文通过对湖北通山、长阳以及湖南杨家坪3个地区代表性剖面的莲沱组及相应层位碎屑锆石年龄谱的研究,结合研究区已发表的相关成果,对中扬子地区不同地理位置南华纪早期物源特征及其对古地理格局的约束进行探讨。根据研究区碎屑锆石年龄谱~810Ma、~860Ma、~2000Ma及~2500Ma的年龄峰值,认为其物源为典型的亲扬子型,主要物源区为鄂中古陆的隆起剥蚀区;3000Ma的崆岭杂岩物源只分布于宜昌莲沱、长阳以及随州大洪山地区,在该线南东方向应存在一个地势较低的区域。     

黔东西溪堡-寨英南华纪早期成锰盆地特征 及锰矿潜力预测

黔湘渝毗邻区南华纪“大塘坡式”锰矿床,近年被认为是一种新的锰矿床类型,即Rodinia超大陆裂解背景下的古天然气渗漏沉积型锰矿床（周琦等,2007,2008,2012）。随着Rodinia超大陆裂解,南华裂谷盆地（I级）的进一步发展,其间的松桃～古丈断陷盆地（Ⅲ级）成为武陵次级裂谷盆地（Ⅱ级）的裂陷中心,锰矿成矿作用强烈,形成的锰矿资源量巨大（安正泽等,2014;杜光映等,2013;侯兵德,2011;杨胜堂等,2013;张遂等,2015）,已成为世界级锰矿资源富集区之一。黔东西溪堡-寨英南华纪早期成锰盆地系松桃～古丈断陷盆地（Ⅲ级）中圈定的若干Ⅳ级断陷盆地之一。目前,该盆地北东端已发现西溪堡（203Mt）和桃子坪（106Mt）两个超大型锰矿床,南西端经初步钻探工程验证,已证明预测的正确性,发现了厚1.14～3.14m的锰矿体。     

黔中晚震旦世微生物岩及其磷的富集

我国南方晚震旦世广泛发育有包括叠层石、层纹石和核形石等组成的微生物岩, 其中以叠层石最为普遍; 黔中地区的磷质叠层石总体上以层礁产出为特点, 其中的藻类微生物化石已被确定的有丝状和球状两大类共１７ 个种属, 而细菌微生物参与成岩成矿作用的证据也常能见到。微生物岩中的磷质主要富集在叠层石的柱体部位, 特别是富集在柱体的富藻纹层中; 从微生物的矿化特点看, 其成矿作用可分为直接的和间接的两种不同机制的类型。与同期形成的碳酸盐叠层石相比, 磷质叠层石, 无论在种类的多样性或发育程度上都显得丰富多彩得多, 这可能与磷质叠层石所处的有利环境, 特别是对营造叠层石的微生物的生长所需的富磷水介质环境密切相关。     

The Origin and Features of Late Sinian Phosphatic Stromatolites in Fuquan, Guizhou Province

The phosphatic stromatolite discussed in this paper is a columnar type, comprised chiefly of collophane and subordinately of microcrystalline apatite. The column is composed of alternations of dark, cryptocrystalline laminae formed by the biological processes of algae and bacteria, and light, microcrystalline laminae formed by chemical precipitation. The intercolumnar filler, showing a concave anti-stromatolitic structure, is composed of alternations of loose laminae formed by mechanical deposition, and dense, crypto-, microerystalline laminae formed by chemical precipitation and algal bacterial organic process.Under the SEM, the column differs clearly from the intercolumnar filler in ultramicro-fabric. The three basic types of ultramicro-laminae that can be distinguished in the column are: prismatic apatite laminae of chemical origin, elastic apatite laminae of mechanical origin and branched-tubular apatite laminae of algal-bacterial origin, of which the first and second categories constitute light laminae and the third, dark laminae. The dark and light laminae were formed during the alternation of flourishing and dormant periods of algae and bacteria.Under the SEM. the clastic texture is obvious in the loose laminae of the intercolumnar filler. Andfour types of ultramicro-apatite assemblages can be distinguished in the dense laminae, i. e., the framboidal and the tubular apatite of algal-bacterial origin, the framboidal-prismatic and the framboidaltubular-prismatic apatite of chemical organic origin. The alternation of the loose and the dense laminae depends upon the changes of the energy in the water.In the stromatolites, no replacement phenomena have been found and there exists abundant prismatic apatite kept in the initial form of upward-crystallization, and especially, in the forms of algae and bacteria(framboidal, tubular and branched). All these undoubtedly indicate that the stromatolites were originally formed by algae and bacteria.The ultramicro-fabric features indicate that the collophane is not a simple mineral, but a disorderly arranged aggregateof ultramicro-granular apatite.     

黔东北伊迪卡拉（震旦）纪陡山沱期的古地理环境

南沱冰期后的伊迪卡拉纪陡山沱期,全球海平面逐渐上升,宏体生物群（包括蓝田生物群、瓮会生物和庙河生物群等）广泛出现在扬子地区,使扬子地区陡山沱期的古地理研究成为目前研究的热点之一。在黔东北江口一铜仁地区的陡山沱组中产有丰富的宏体生物（“瓮会生物群”）和圆柱状叠层石,同时通过对遵义一铜仁陡山沱组多剖面岩性及岩性组合特征的分析和研究,认为在江口德旺地区可能存在有隆起的大陆边缘,其东侧为大陆边缘前缓斜坡相,西侧为半封闭台地相。     

黔东地区南华纪锰矿地质找矿进展与意义

“无锰不成钢”。同时锰在动力电池、磁性材料等战略新兴产业不断拓展,已成为居铁、铝之后 排位第三的大宗金属。我国作为全球最大的锰矿石和锰系材料生产、消费大国,年消费锰矿石4000多万吨,2015年我国锰矿对外依存度达60%。锰矿是国家十分紧缺的战略矿产资源。     

黔中瓮安早震旦世磷块岩的形成环境及成因机制*

瓮安磷矿为鄂—湘—黔成矿带的重要组成部分,位于黔中古陆的东侧,其中,大塘矿段位于发育完整的下震旦统陡山沱组中,该组地层自下而上为下白云岩段、A矿层、上白云岩段和B矿层。元素地球化学特征表明: A矿层P₂O₅高于B矿层,而Sr含量、Mg/Ca值却相反,表明从A矿层到B矿层,气候干旱炎热程度升高。碳酸盐C、O同位素表明: δ¹³C、δ¹⁸O和Z值在A矿层分别为-4.30‰~-2.03‰、-11.30‰~-7.53‰、112~119,B矿层分别为-1.16‰~1.49‰、-8.41‰~-2.26‰、123~129,表明A矿层的盐度较低,B矿层的盐度较高。Ce_anom在A矿层均大于-0.1,在B矿层均小于-0.1,另外,Mo、U、V元素在A矿层高于B矿层,表明氧化还原条件从A矿层的还原转变为B矿层的氧化条件。A矿层稀土元素呈“左倾型”配分曲线和热水元素的富集,指示海相热水输入;Si、Al、Ti含量占一定比例,指示了陆源风化物质输入;δ¹³C阶段性变化指示了上升洋流带来的深海海水,因此,陡山沱组磷块岩成矿物质可能有多个来源。A矿层“左倾型”稀土配分曲线以及磷酸盐球状、团块状结构和较高磨圆度,表明其成矿作用机制主要为海水机械动力;B矿层稀土元素呈“帽型”配分模式和大量微生物碎屑发育,表明其成矿机制主要为微生物生长成矿作用,伴随海水机械动力。