湖南寒武系第三统混积岩沉积特征与成因探讨

湖南地区寒武系第三统发育大量的混积岩及混积层系,其沉积特征、成因及时空分布,对研究寒武纪中上扬子地区东南缘的沉积环境及碳酸盐台地的形成演化具有重要的意义。本文采用野外观察、微观岩石学分析方法对混积岩时空分布、沉积特征、矿物组分进行了研究,首次系统总结了湖南地区寒武系第三统发育的混积层系类型与组合方式,及其分布的6类不同的岩相分区,并按照成分分类依据划分出4种混积岩类型。研究表明,混积岩分布在湘西北地区及湘中地区,靖州—涟源—隆回—宁乡一线以北的区域。混积层系的沉积特征表明,其形成于受周期性强风浪、风暴作用影响的浅水混积陆棚环境或风暴浪基面以下的深水混积陆棚环境,主要成因为机械成因的相缘渐变沉积混合及事件突变沉积混合。混积陆棚的存在,表明寒武纪第三世时期,中上扬子东南缘湘西北地区不发育台缘相带,未建立起完整的镶边碳酸盐台地模式,而为相对平缓的碳酸盐岩为主的浅海混积陆棚模式,混有碎屑岩沉积物。     

扬子地台东南缘下寒武统清虚洞组风暴沉积特征及其重要意义

在扬子地台东南缘,下寒武统龙王庙阶清虚洞组主要由浅水碳酸盐岩组成。在野外露头剖面实测和室内镜下薄片观察的基础上,大量风暴沉积被发现于不同剖面清虚洞组的不同层位中,同时大量风暴诱发形成的沉积构造被识别出来,包括侵蚀基底、粗粒滞留沉积、粒序层理、平行层理、丘状交错层理(少见并且值得怀疑)以及沙纹层理,组成了多种类型的风暴沉积序列。结合更靠扬子东南缘的深水剖面中重力流沉积的缺乏,可以推断早寒武世龙王庙期扬子地台的沉积模式为碳酸盐缓坡。结合风暴的形成机制以及清虚洞组风暴沉积的发育特征(尤其是粗粒滞留砾屑的定向排列和典型丘状交错层理的缺乏),可以推断研究区风暴沉积形成于强烈的冬季风暴作用,并且早寒武世龙王庙期华南的古地理位置应当位于中纬度地区,这一结论对一些著名的全球古地理重建方案提出了质疑。同时中纬度地区大规模发育蒸发岩和碳酸盐岩还佐证了寒武纪地球处于热室(Hothouse)时期。     

鄂西地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化及其页岩气地质意义

鄂西地区二叠系发育孤峰组、吴家坪组和大隆组三套黑色岩系,为页岩气探勘新主力层系,其沉积背景、沉积环境及时空分布却不尽一致.本次在前人的研究基础上,通过野外剖面和最新的钻井资料综合分析,对该地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化进行了深入解剖,并通过岩相古地理图约束了富有机质页岩的空间分布特征,旨在为鄂西地区二叠系页岩气地质调查和选区评价提供基础资料.研究认为,鄂西地区孤峰组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,局部地区发育外缓坡相富有机质泥质灰岩;吴家坪组炭山湾段主要发育潮坪相泥质粉砂岩夹煤层,并在利川地区发育陆棚相的碳质硅质泥岩;吴家坪组灰岩段主要为内缓坡相的生屑泥晶灰岩.大隆组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,其次为外缓坡相富有机质泥质灰岩,利川见天坝可见发育内缓坡边缘点礁.综合前人对各层位研究的页岩气参数认为,鄂西地区孤峰组和大隆组具有有机质含量高(＞2％)、厚度大(＞20 m)、脆性矿物含量高(＞60％)等形成页岩气的基本地质条件,深水盆地相为有利相带;吴家坪组炭山湾段潮坪相的黑色泥岩较薄(＜10 m),连续性差,但利川地区吴家坪组炭山湾段深水陆棚相黑色泥岩厚度较大(～30 m),为潜在的页岩气勘探区域.     

黔北镇远地区三丘田剖面寒武系明心寺组上段滨岸相沉积特征及其地质意义

沉积环境分析是古地理重建的核心内容,黔北地区寒武系明心寺组沉积环境研究存在较大争议,以致对中上扬子地区明心寺组沉积期古地理格局的认识不能统一。选取寒武系明心寺组发育齐全、出露良好的黔北镇远地区三丘田剖面为研究对象,通过野外剖面观察、室内薄片鉴定及碎屑岩粒度分析等方法对三丘田剖面明心寺组岩石学特征、沉积构造、沉积演化序列、沉积相类型进行了详细分析。结果表明:黔北镇远地区三丘田剖面寒武系明心寺组上段发育大套的石英粉-细砂岩,沉积构造以低角度冲洗交错层理为主,碎屑颗粒的成分和结构成熟度均较高;三丘田剖面明心寺组上段砂岩以双次跳跃组分为主,悬浮组分含量较少,纵向剖面自下而上显示为浅水陆棚→临滨→前滨→后滨演化序列,呈典型的陆棚相向滨岸相变化。综上所述,黔北镇远地区三丘田剖面寒武系明心寺组上段的沉积相为滨岸相。黔北镇远地区明心寺组滨岸相沉积的出现,指示了黔北地区区域上重新认识明心寺组沉积相的必要性,将直接影响对黔北地区乃至中上扬子地区寒武纪古地理格局及其大地构造背景的认识。     

上扬子区灯影组白云岩葡萄体特征及成因初探--以南江杨坝地区灯影组一段为例

上扬子地区晚震旦世灯影组及其相应地层白云岩中广泛发育一种外形奇特的具有圈层结构的肾球状体、椭球体、葡萄体及不规则状的球体(以下统称为葡萄体),宏观上呈钙华状成片产出,沿层面或裂隙分布,大量学者认为其为受大气淡水影响形成的。在详细野外观察描述的基础上,应用偏光显微镜、阴极发光和扫描电镜等分析测试手段,对四川南江杨坝地区灯影组一段白云岩中的葡萄体进行了研究,结果表明:葡萄体为具核心和明暗相间皮壳层的半球体,矿物组分以白云石为主,局部含少量自生石英,为围岩固结成岩后的产物;核心及暗色皮壳层中发育藻黏结集合体,并见大量不规则的微生物丝状体,且矿物组分中含有较高的碳元素,发较亮的红色阴极光,结合海底硬底的存在,说明其为海水环境中的生物-化学沉积物;葡萄体的外层主要为亮色皮壳层,呈等厚亮晶纤状胶结物,多发暗红色阴极光,并造成葡萄体间呈多面体交汇,说明后期葡萄体的形成以胶结作用为主,为海水潜流带的产物;葡萄体的大小和形态与基底上不规则凸起的形态及生长空间特征密切相关,固定的生长质点和规则的结构指示葡萄体形成于稳定的水体中;葡萄状白云岩的原始组构应为文石或高镁方解石,扫描电镜下呈晶粒结构,为白云石化作用的产物;葡萄集合体的组分、阴极发光性与其围岩相似,按照其产状和形态特征,把这种具有固定生长质点且具等厚皮壳层的半球体称作葡萄状构造,应为生物-化学成因的沉积-成岩构造,形成于稳定的海水中。     

腾冲温泉中Li-U-Au异常富集特征及其成因浅析

综合滇西腾冲1974年以来的调查研究文献资料发现,该区正在发育国内外罕见的现代热泉型铀、金、砷、锑、稀土、锂、汞、钨、氢等元素的异常富集系统。为总结温泉中锂、铀、金战略性金属元素异常富集特征,探索其共生富集机制,本文统计了腾冲57个温泉近50年报道的320个地球化学数据,初次系统梳理出温泉中锂、铀、金元素具以下典型特征：（1）3种金属元素集中在部分泉水中异常富集。锂、金主要富集于大滚锅,铀主要富集于珍珠泉和叠水河碳酸泉,温泉中锂和铀含量高于全省绝大多数温泉。（2）锂元素含量稳定、富集效率高、资源潜力大。热海地区温泉锂含量变异系数均低于30%,指示半个世纪来锂含量波动幅度小,锂“流而不衰”;有学者初步测算出全区温泉年溢出锂金属量达532.9吨,20年流失量即可超过一个小型锂矿。此外,381砂岩型铀矿床还存在铀“采而不尽”的现象,可能与泉水中新生铀的持续补给有关。在前人研究成果基础之上,新提出温泉中锂、铀、金的共生富集可能主要是在地核或其局部富集的此类元素沿“腾冲现代地幔柱”自下往上迁移,在地表温泉及其沉积物中不断聚集的结果,即“核源—地幔柱”成因。     

扬子地块北缘晚奥陶世赫南特期岩相古地理

扬子地块北缘与秦岭接壤,早古生代经历了上扬子克拉通盆地(∈-O2)和隆后盆地(O3-S)两个阶段。区内发育上奥陶统观音桥组或南郑组地层,为研究赫南特期的岩相古地理,探讨赫南特期冰川事件的沉积响应奠定了坚实的基础。根据沉积特征,结合古生物组合,扬子地块北缘观音桥组可划分为滨岸相和陆棚相。按照岩性等,陆棚相可进一步划分为陆缘碎屑陆棚相、混积陆棚相。滨岸相主要由石英砂岩、钙质砂岩和含砾砂岩组成,发育少量生物,以腕足为主;而在陆棚相中,则是以含粉砂泥岩、生屑灰岩、泥灰岩夹钙质泥岩和含钙泥岩为主,富含生物,以三叶虫(Dalmanitina)、腕足以及标志性冷水、浅水Hirnantia动物群为主。在沉积相详细研究的基础上,分析了该时期的岩相古地理面貌及其空间分布。在北部和西部,继续早期的格局,持续存在汉南隆起,围绕隆起分布的是滨岸相;往南至大两会-桥亭一线,为陆缘碎屑浅海陆棚,大两会-桥亭一线往南区域分布为混积陆棚。由于在研究区,无论在滨岸地带还是浅海地区,均发育赫南特贝化石,说明在赫南特期,由于受南冈瓦纳冰川事件的影响,冰水侵进扬子北缘全区。这次冰川事件导致海平面下降,致使扬子北缘水体变浅,早期的深水陆棚变为浅水陆棚,生物也由浮游相笔石迅速变为壳相赫南特贝,早期隆起范围进一步扩大,并出现地层的缺失。     

湘西北龙山、永顺地区龙马溪组潮控三角洲沉积的发现--志留纪“雪峰隆起”形成的新证据

通过露头沉积学与岩石学分析,在湘西北龙山、永顺地区下志留统龙马溪组中首次发现完整的潮控型三角洲沉积,也是华南地区龙马溪组中存在三角洲相的首次报道。识别出前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原3个亚相及10个微相。前三角洲亚相以滨外泥页岩为主,并发育低密度浊积岩,主要见于龙马溪组底部和下部;三角洲前缘亚相包括席状砂、分流间湾、河口砂坝和远砂坝等;三角洲平原亚相包括分流河道、分流间湾、天然堤和决口扇等,主要见于龙马溪组中部、上部。通过分析剖面垂向序列及其指示的沉积环境变化,提出本区龙马溪组三角洲相碎屑岩是构造挤压背景下“雪峰隆起”开始形成的重要沉积响应。该三角洲沉积的发现,对于理解扬子东南缘早志留世构造-古地理转型的时限与过程具有特殊意义。     

湘西北王村地区寒武系花桥组是“钙屑浊积岩”吗？

扬子陆块东南缘的寒武系以各种类型的"碳酸盐重力流沉积物"发育为显著特征,前人据此认为存在一个连续的"台缘斜坡相带"。"古丈阶"国际层型剖面和点位(GSSP)——湘西北王村剖面的寒武系"花桥组"曾被认为由大量"钙屑浊积岩"组成。详细的沉积岩石学研究表明,王村剖面花桥组并非典型的"钙屑浊积岩",而是以浪基面之下沉积的低能碳酸盐岩为主。其"浊积序列A段"中的所谓砾屑和底冲刷构造等,其实是由成岩期压切作用形成的大量灰岩透镜体和条带组成;"B段"中的所谓"波状层理"实际为压实变形的水平层理和类似风暴成因的丘—洼状交错层理,加之本次新发现的两层鲕粒灰岩,指示出受间歇性动荡水流影响的深水缓坡环境。结合区域沉积记录,对湘西北地区相应时期古地理格局提出新认识,认为存在未形成典型"台缘斜坡"的碳酸盐缓坡。     

川南—黔北地区晚奥陶世凯迪期早期与凯迪期晚期岩相古地理

晚奥陶世凯迪期早期与凯迪期晚期之交,是沉积演化和盆山转换极为关键的时期,在这个短暂时期内,川南—黔北地区几乎全部从碳酸盐沉积转换为碎屑岩沉积,详细研究这一转换时期的沉积特征及其岩相古地理变迁对探讨该区的沉积演化和盆地演化具有重要的意义。为了良好地揭示凯迪期早期与凯迪期晚期之交这一沉积转换关键时期的岩相古地理变化,采用层序岩相古地理编图思路,以凯迪阶涧草沟组与五峰组之间的界面作为编图的等时界面,编制了凯迪期早期涧草沟组顶部与凯迪期晚期五峰组底部2幅岩相古地理图,凯迪期早期涧草沟组顶部古地理面貌表现为古隆起、古暴露区、古剥蚀区、潮坪、局限台地、开阔台地和浅滩7个古地理单元;凯迪期晚期五峰组底部古地理面貌表现为古隆起、潮坪、浅水陆棚、深水陆棚和浅滩5个古地理单元。首次恢复了暴露区及其分布范围,更加客观地反映了凯迪期早期与凯迪期晚期之交岩相古地理格局及其演化过程。