广西来宾蓬莱滩剖面中上二叠统硅质岩的地球化学特征及沉积背景

广西来宾地区中上二叠统广泛发育硅质岩,蓬莱滩剖面和铁桥剖面是本地区中上二叠统出露最好的剖面.本文对蓬莱滩剖面28件硅质岩(分别为中二叠统茅口组3件与上二叠统合山组25件)的主量和稀土元素进行了分析研究,并结合岩石学特征,认为:蓬莱滩剖面合山组硅质岩沉积于受到陆源物质影响的边缘海盆环境,它们的硅质主要来源于硅质生物,为生物成因;而其茅口组硅质岩则沉积于远离陆源物质影响的边缘海盆环境,它们的硅质主要来源于热液,为热液成因.通过与铁桥剖面的热液成因硅质岩的沉积背景对比研究,结果表明:中晚二叠世时期,来宾地区为富硅的边缘海盆环境,而陆源物质输入程度的差异是造成本地区形成不同成因硅质岩的主要因素.     

塔里木盆地西北缘埃迪卡拉纪—寒武纪转折期黑色岩系中硅质岩成因及其环境指示意义

埃迪卡拉纪—寒武纪转折期是地质历史上的关键期,全球范围内普遍发育一套黑色岩系,包括硅质岩、泥岩和白云岩。在这套黑色岩系中下部,发育了不同厚度的硅质岩,尤其是在塔里木盆地西北缘,黑白燧石条带韵律性互层且硅质岩分布变化大,其成因对寒武系玉尔吐斯组优质烃源岩形成环境具有重要指示意义。本文以塔西北地区新柯地1井这套黑色岩系中硅质岩为研究对象,运用岩芯观察、镜下薄片鉴定、主微量元素和稀土元素分析,研究硅质岩与有机质的成因及其二者之间的共生机理,硅质岩较高的Ti、V、Y、Ba等元素含量、较低的δ30Si值(1. 2‰~0. 7‰)、明显的Ce负异常说明其硅质流体为热液来源,但是硅质岩不是热液脉体侵入形成,而是富含硅质的流体与冰冷的海水混合沉积而成,硅质岩沉积受温度、pH值、有机质等因素共同控制,有机质的存在可以促进硅质沉淀。同时系统地研究了黑白燧石条带韵律性互层的成因,白色层由纯的微晶石英组成,而黑色层由碎屑碳质颗粒、石英颗粒和碳质纹层组成,认为是微生物席活动的结果,硅质岩中黑白燧石层受冰期和间冰期控制。硅质岩中较高的Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值和较低的Lan/Cen比值代表受陆源影响的大陆边缘沉积环境,结合古气候、海平面变化等信息,认为塔西北地区寒武系玉尔吐斯组硅质岩以及硅质页岩沉积于局限海湾或潟湖环境,为正确认识硅质页岩的形成环境和烃源岩的评价预测提供理论指导。     

浙西底本剖面皮园村组硅质岩元素地球化学特征及成因分析

埃迪卡拉—寒武纪（Ediacaran-Cambrian, E-C）过渡时期在下扬子地区沉积了一套层状黑色硅质岩,在浙西底本剖面称为皮园村组,大致对应于上扬子地区的留茶坡组或老堡组。该套硅质岩普遍具有高有机碳含量和强烈富集铀（U）、钒（V）、钼（Mo）等氧化还原敏感元素的特征,与早寒武世沉积的黑色泥岩共称为黑色岩系,其成因存在争议。文章对浙西地区皮园村组硅质岩开展了系统的主量、微量和稀土元素地球化学研究,探讨了其物质来源和成因。研究表明：（1）如此大范围的深水沉积的硅质岩仅靠热液提供硅质来源是很难形成的,海底热液对其影响很小;（2）埃迪卡拉纪末期生物降解产物对硅质岩的形成具有重要作用,但因为缺乏可靠的古生物证据,目前还不能判定构成硅质岩的物质是否主要来源于生物体,仅能推断生物活动对硅质岩的形成有一定的影响;（3）皮园村组硅质岩主要是化学沉积的产物,二氧化硅主要来源于大陆硅酸盐矿物的风化。     

鄂西二叠系孤峰组层状硅质岩及硅质结核成因

鄂西二叠系孤峰组主要由一套薄层硅质岩、炭质硅质岩、硅质泥岩夹硅质结核的岩层所构成。笔者通过对其层状硅质岩和硅质结核的岩石学和地球化学特征进行研究,认为两种硅质岩的硅质主要是生物来源,而非热水成因。但硅质岩的形成并不受单一因素影响,可能既受到了生物、又有热水等多个因素的共同作用。硅质结核为成岩结核,其受到的热水作用影响比层状硅质岩更为明显。     

南秦岭地区下寒武统水沟口组黑色岩系成因及其沉积环境

早寒武世全球广泛发育的黑色岩系记录了重要海洋环境信息。为了解决该时期黑色岩系成因模式和沉积环境问题,本文选取南秦岭淅川—内乡地区下寒武统水沟口组黑色岩系为研究对象,通过剖面详测、薄片鉴定、电子探针和主微量元素等岩石学-地球化学分析方法,对其物质来源、形成机制和沉积环境进行分析。研究表明:水沟口组黑色岩系普遍具有海相硅质岩典型特征—微晶石英结构,并具有与海水一致的稀土标准化曲线和低的总稀土值,指示其形成于海水环境;电子探针下发现黑色岩系富含与热液有关的重晶石、萤石矿物,和与生物相关的磷灰石、黄铁矿矿物,同时黑色岩系成因判别图解中绝大部分样品落入生物成因区域,少数落入热液成因内,指示硅质来源以生物成因硅为主并含少量热液硅;样品高V/(V+Ni)、Ni/Co比值和氧化还原敏感元素(Mo、U、V等)不同程度富集指示较强的还原环境,结合黑色岩系形成环境判别图得出该套岩系形成于大陆边缘—深海盆地区域内还原—缺氧的滞流水体环境。综上得出水沟口组黑色岩系形成时洋底热液活动频繁,深部流体上涌带来大量营养物质使得浅海生物繁盛,海水中硅在生物作用和热液影响下促使硅质胶体颗粒化学沉淀,并随洋流在远离热液中心的大陆边缘位置沉积成岩。早寒武世还原—缺氧性质海水和微生态系统有助于硅质沉淀,而微生物富硅作用促进了黑色岩系形成。     

广西合山马滩大隆组的沉积序列研究及其环境指示意义

马滩地区的大隆组,以火山碎屑岩和硅质岩沉积为主。镜下研究表明,火山碎屑岩可分为凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质沉积岩3亚类共8种岩石微相;硅质岩可分为生物成因硅质岩和生物火山成因硅质岩两亚类共5种岩石微相。这些岩石微相构成了12种主要的岩石相,而岩石相垂向上组成了6种主要的沉积序列。沉积序列指示该区存在两种类型的浊流沉积,一种是水下火山喷发形成的火山碎屑流向高密度浊流进而向低密度浊流演化的沉积,一种是早期沉积的凝灰质和硅质生物颗粒在滑塌作用下形成的浊流沉积。沉积序列研究并结合马滩地区大隆组沉积时期的古地形,表明当时该区不易发育海底扇沉积,而易接受低密度浊流沉积,形成了连续性好的较薄层沉积。     

华南热水成因硅质岩建造的稀土元素地球化学特征

本文在华南地区若干个重要层位热水成因硅质岩建造的稀土元素地球化学数据的基础上,讨论了热水成因硅质岩的REE特征及其与形成环境的关系。指出典型热水沉积建造的δCe为负异常,而δEu为正异常,且LREE>HREE;这种热水成因的硅质岩REE总量普遍较低,且有从热水喷口向外REE总量增高的趋势。热水成因硅质泥岩与正常沉积成因硅质泥的混合存在使稀土元素分布状况变得更复杂。     

西成矿田海底热水喷溢沉积成因硅质岩及其与矿化关系

硅质(化)岩与铅锌矿化关系十分密切是西成矿田显著特征之一,特别是毕家山型矿床,其主要矿体的容矿岩石为硅质岩,本文重点研究了该矿田硅质岩岩石学和地球化学特征及其与矿体(层)时空关系,认为该区硅质岩不是正常生物化学沉积成因的,而属热水沉积形成;并讨论了硅质岩与矿化关系以及硅质在成矿中的作用,为确定该类矿床的成因提供了重要证据.     

中下扬子北缘中二叠统孤峰组层状硅质岩沉积环境、成因及硅质来源探讨

硅质岩中蕴含着重要的古地理、古构造及古海洋等信息,是进行岩石大地构造学研究的重要手段。针对中下扬子北缘孤峰组层状硅质岩的沉积环境、成因及硅质来源存在的较大争议,基于沉积—构造演化过程,从正反两方面进行论证:正向论证通过对前人关于孤峰组层状硅质岩成因的观点进行归纳总结,并广泛搜集已发表的相关地球化学原始数据,建立硅质岩主量、稀土元素数据库,重新系统地进行沉积环境、成因及硅质来源判别;反向论证通过对华南中二叠世主要地质事件进行时间及成因的梳理,建立构造演化序列,以检验或解释目前存在的系列争议,结果表明:①除个别地区如安徽贵池唐田、铜陵花树坡和巢湖平顶山受火山活动及断裂影响向热液成因过渡,中下扬子北缘孤峰组层状硅质岩主要为非热液成因或生物成因,且沉积于被动大陆边缘深水环境;②华夏古陆隆升及海平面升降控制了研究区孤峰组层状硅质岩中部分陆源物质的输入,但陆源物质对硅质岩的硅质贡献并不明显;③孤峰组硅质岩的研究对峨眉山玄武岩的喷发时间及动力学机制具有重要的启示意义。     

硅质岩的成因与沉积环境及其在重建洋板块地层中的应用

硅质岩广泛分布于前寒武纪到新生代的造山带和沉积盆地中,对其成因和沉积环境进行研究对于了解区域的古地理、古构造、古海洋和古气候演化等信息具有重要作用。通过归纳总结已有的判别硅质岩成因和沉积环境的地球化学指标,认为硅质岩成因的判别应重点关注自生硅质矿物,并以外来混入物质作为参考,其有效的判别指标包括Al、Ti、Fe、Th、Ge/Si值、Si同位素和稀土元素等;硅质岩沉积环境的判别关键在于区分陆源物质和海底热液物质对硅质沉积的相对贡献比例,以往的沉积环境判别图解虽然有一定的实用性,但误差较大,需要谨慎使用。对于造山带中出露的硅质岩,考虑到其与洋板块地层关系密切,尝试建立了二者之间的关联模型。依据此关联模型,造山带中的硅质岩可分为洋脊—海岭亚型、远洋深海平原亚型Ⅰ、远洋深海平原亚型Ⅱ、洋岛—海山亚型、洋内弧亚型以及弧前海沟亚型。硅质岩—洋板块地层关联模型不仅为利用硅质岩恢复造山带增生杂岩原始序列提供了依据,同时将硅质岩作为区分大洋主洋盆和弧后、弧间洋盆的重要证据。以大洋钻探在太平洋获得的部分始新世硅质沉积为例,认为大洋主洋盆以发育几乎不受陆源和热液物质影响的深海平原硅质岩为特征,这类硅质岩具有...     

论石门雄黄矿床硅质岩的热水成因

湖南石门雄黄矿床附近存在大片硅质岩。硅质岩是热泉沉积的硅华，其微量元素组成与矿石中以及该区现代热泉体系沉积物类似，成矿溶液富Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｃｌ－、ＨＣＯ３－、ＳＯ２－４，与该区现代热泉类似。根据岩石学、岩石化学特征，结合微量元素、稀土元素与同位素等综合研究表明：矿床附近硅质岩为热水沉积成因，硅质可能来自下伏及深部地层。     

湘鄂西地区晚埃迪卡拉世-早寒武世硅质岩成因及其页岩气地质意义

湖北宜昌地区在寒武系水井沱组取得页岩气重大突破后,中扬子地区下寒武统富有机质页岩受到了更加广泛的关注。为了查明这套富有机质页岩的成因及其与下伏硅质岩之间的内在联系,系统采集了鄂西宜昌地区鄂宜地2井岩家河组和湘西桃源、张家界地区留茶坡组-牛蹄塘组的硅质岩,利用主量元素和稀土元素数据分析了硅质岩成因,并探讨了不同地区、不同沉积模式及其对下寒武统富有机质页岩形成的意义。结果表明:①鄂宜地2井岩家河组硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.30～0.68,在Al-Fe-Mn三角判别图和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解上集中分布在沉积成因区;稀土元素Eu异常不明显,配分曲线为平坦模式,且(La/Yb)_N介于1.01～1.81,指示岩家河组硅质岩为沉积成因。②湘西桃源和张家界地区的硅质岩明显分为两种成因。留茶坡组硅质岩Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.03～0.19,在Al-Fe-Mn三角图上靠近Fe一端,稀土元素表现明显的Eu正异常,且配分曲线以重稀土元素相对富集的左倾斜为主,指示明显的热液成因;牛蹄塘组硅质岩则表现相反,指示沉积成因。③埃迪卡拉纪末期,湘西斜坡地区靠近热液喷流中心,因此留茶坡组硅质岩以热液成因为主,而宜昌地区位于局限台地附近,富硅热液因受到阻隔而无法进入,因此硅质岩为沉积成因;至寒武纪早期,随着气候变暖、海平面上升,湘西和鄂西地区海水连通,因此该时期硅质岩均为沉积成因。埃迪卡拉纪末期的热液活动为海洋生物的繁盛提供了大量的磷等无机营养元素,对下寒武统水井沱组/牛蹄塘组富有机质页岩的形成具有重要的意义。沉积成因的硅质页岩相很可能是页岩气的有利相带,这或许能为页岩气勘探提供一个新的思路。     

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。     

黔北瓜德鲁普世—乐平世转换时期大规模成硅事件硅质来源厘定

联合古陆(Pangea)大陆边缘及泛大洋和古特提斯洋的广大地区在二叠纪时期出现大规模硅质富集事件, 被称之为“全球二叠纪硅质沉积事件”。黔北遵义地区二叠纪瓜德鲁普世—乐平世转换时期成硅事件为该事件重要组成部分, 呈现出“白泥塘层”层状炭硅质灰岩、层状硅质岩和硅质条带或燧石结核三种不同类型硅质富集岩石。遵义地区硅质来源的研究能够深入认识全球性“二叠纪硅质沉积事件”, 同时为研究该时期遵义盆地的结构和演化提供了重要窗口, 对遵义锰矿成矿作用也有重要指示意义。文中采用岩石学和地球化学方法并通过硅同位素的协同指示意义对硅质来源进行厘定, 并对硅质岩成因与沉积环境进行归纳总结, 在研究区建立系统完整的硅质富集沉积体系。实验测试结果显示: “白泥塘层”炭硅质灰岩中δ30Si值介于–0.09 ~ –0.67之间, 层状硅质岩中δ30Si值介于0.03~1.47之间。结合主、微量元素特征和岩石学特征表明: “白泥塘层”炭硅质灰岩形成于深水盆地缺氧还原环境, 硅质来源于海底热液, 沉积中心位于热液喷口的附近, 沉积过程中受陆源硅质输入影响显著。层状硅质岩形成于浅海台地正常沉积氧化环境, 硅质来源于海底热液, 沉积远离热液喷口, 热液沿构造裂隙通道经过了一定的迁移距离, 与茅口组浅海台地相正常沉积的块状-厚层状灰岩发生交代作用, 从而形成硅质岩; 硅质条带或结核形成于浅海台地正常沉积氧化环境, 硅质主要来源于海底热液, 沉积过程中有陆源硅质的输入, 由长时间多期次的海底热液喷流作用带来的硅质迁移至盆地外围浅海台地形成。     

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系与五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征：①同沉积无机硅质流体;②生物硅;③后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体与生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体与生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路与基础地质数据。     

跃进地区奥陶系硅质岩地球化学特征及成因研究

跃进地区奥陶系一间房组硅质岩广泛发育。通过对硅质岩岩心观察、岩石学特征、地球化学特征分析,对硅质岩成因机制进行研究。岩心及镜下薄片观察表明,研究区硅质岩为交代作用形成,伴生有金红石、角闪石、萤石等热液矿物。通过对取心岩样地质特征观察及硅质岩样品采样,进行硅质岩主量元素、微量元素及稀土元素分析。硅质岩主量元素分析表明,硅质岩的形成与热液活动有关;微量元素Co/Ni、Th/U、Rb/Sr比值较低,表明热源可能来自下地壳或上地幔;稀土元素分布曲线与塔河英安岩具较强相似性,表明富硅流体可能为与海西晚期火山活动有关的岩浆热液流体。认为跃进地区硅质岩为富含硅质的岩浆热液沿断裂及裂缝进入一间房组碳酸盐岩,与围岩发生水岩反应,碳酸盐岩部分被溶解,同时硅质交代碳酸盐矿物形成残余结构硅质岩。     

扬子地台西缘盐源盆地下志留统龙马溪组黑色页岩硅质成因及沉积环境

为了探讨盐源盆地富有机质页岩形成原因,促进区域页岩气的勘探开发,本文主要通过元素地球化学特征研究了龙马溪组页岩硅质成因及沉积环境。结果表明,研究区龙马溪组黑色岩系富含有机质且硅质含量较高,Al_2O_3与TiO_2呈正相关与SiO2/Al_2O_3呈负相关说明硅质成分具有较多陆源碎屑成因。高含量的过量硅(Si过量),较低的Mg O含量,Ba、As、Sb、Sc等元素的高度富集、轻稀土富集、正Eu异常、矿物中的放射虫等微生物化石以及斑脱岩的存在说明硅质主要为生物成因,同时受到热水沉积及火山作用的影响。氧化还原敏感性元素V、Ni、U较富集,铈负异常、铕正异常以及草莓状黄铁矿等特征及相关图解一致表明其形成于被动大陆边缘深水陆棚缺氧的还原水体环境,同时受到一定程度的上升洋流或者热水影响,沉积了深海沉积物。生物成因及热水成因(火山成因)的页岩常富含有机质,还原的水体环境有利于有机质的保存,在此沉积环境下,形成的研究区龙马溪组黑色页岩有机质丰度高,类型较好,厚度较大,初步认为具有较好的资源潜力。     

安徽向山铁硫矿区硅质岩特征及成因意义

宁芜向山—皇姑山地区铁硫矿床中及附近存在大片硅质岩,属热泉沉积的硅华。其微量元素Al、Mn、Cu、Pb、Zn含量较高,且具有稀土元素总量较低,Ce明显亏损,Eu明显富集等特征。据岩石学、岩石化学特征,结合微量元素、稀土元素与同位素等综合研究表明,矿床附近硅质岩为热水成因,硅质可能来自下伏及深部地层。     

湘中震旦纪—寒武纪之交硅质岩地球化学特征及成因环境研究

震旦纪(埃迪卡拉纪)—寒武纪之交华南地块处在伸展扩张的构造背景下,在扬子板块东南缘发育了广泛的硅质岩沉积。湘中地区发育了自震旦系陡山沱组、留茶坡组及寒武系牛蹄塘组连续的深水相沉积,岩性以层状硅质岩为主,夹炭质、硅质页岩。通过对硅质岩的主量、稀土元素的地球化学特征分析表明,本区硅质岩Si O2含量极高(普遍92%),Al/(Al+Fe+Mn)比值普遍大于0.6,稀土元素澳大利亚后太古代平均页岩(PAAS)标准化配分曲线显示中—弱Ce负异常且有明显的重稀土富集特征。震旦纪陡山沱期硅质岩样品中Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.34~0.54、0.05~0.10、38.00~51.44;灯影期硅质岩样品中Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.70~0.85、0.06~0.37、35.91~46.79;寒武纪初期硅质岩样品中的稀土元素地球化学特征与灯影期相似,Ce/Ce*值、LaN/YbN值、Y/Ho值分别为0.58~0.78、0.26~0.40、34.75~45.58。湘中地区震旦纪—寒武纪之交的硅质岩地球化学特征显示本期硅质岩为正常的海水沉积成因,整体受热液和陆源影响较小,但从震旦纪陡山沱期至寒武纪初期陆源输入有增加趋势,硅质来源可能与硅质浮游生物有关,硅质岩沉积环境始终保持在深水盆地中,湘中地区沉积盆地符合被动大陆边缘伸展型盆地特征。     

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系(寒武系底部页岩和奥陶系—志留系五峰组—龙马溪组页岩)是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系和五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征:(1)同沉积无机硅质流体;(2)生物硅;(3)后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体和生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体和生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路和基础地质数据。