黔北地区下寒武统黑色岩系形成环境与地球化学研究

《黔北地区下寒武统黑色岩系形成环境与地球化学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：P5410710．B24032滚乎太海博士学位论文黔北地区下寒武统黑色岩系形成环境与地球化学研究导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位杨剑钱壮志(教授)易发成(教授)答辩委员会主席学位论文评阅人长安大学博士学位论文摘要中国南方早寒武世广泛分布富有机质的黑色岩系，是PGE、Au、Ag、Ni、Mo、V等的重要载体，常产出Ni-Mtr-PGE矿床、V-cu．U矿床、磷矿床和重晶石矿床等大型．超大型金属和非金属矿床。黑色岩系也是沉积岩中的一种烃源岩，与化石能源有直接关系。黑色岩系的研究已成为当今地学界的热点研究领域之一，具有重要的理论意义和经济价

2、值。黔北是下寒武统黑色岩系发育的典型地区，前人己在古生物学、地层学、地球化学和矿床学方面进行了大量研究工作，但全面系统的有机地球化学和元素地球化学的结合研究尚不多见。本文通过研究黔北地区黑色岩系的矿物岩石学特征、有机地球化学特征和元素地球化学特征，在查明黑色岩系物质组成的基础上，探讨了黑色岩系形成环境、元素来源、赋存状态和富集规律。本文通过野外露头观察、室内岩矿分析，结合前人研究资料，确定了研究区下寒武统黑色岩系的岩性序列自下而上划分为5个岩性段，即黑色硅岩(下硅质层)、磷块岩(磷矿层)、多元素富集层(镍矿层和钼矿层)、黑色条纹状碳泥质硅质岩(上硅质层)、

3、黑色碳质伊利石页岩。为了查明黑色岩系的矿物组合特征，对各类岩石样品进行了X射线粉末衍射分析和扫描电镜分析。下寒武统牛蹄塘组黑色岩系主要由粉砂岩、页岩、石煤、硅岩、碳酸盐岩、磷块岩、重晶石岩等组成，主要矿物组合为石英、伊利石、绿泥石、磷灰石、黄铁矿、重晶石和方解石等，其中镍．钼多元素富集层中硫化物矿物主要有黄铁矿、闪锌矿、毒砂、辉钼矿、针镍矿、砷镍矿、辉砷镍矿、辉铜矿、黄铜矿和方铅矿等。基于研究区的大地构造、岩石地层和古生物特征，确认黔北遵义地区黑色岩系形成的岩相古地理环境为近滨．远滨相，即浅水陆架区，向东逐渐转变为斜坡．盆地区，即深水陆棚区。深大断裂构造成

4、为含矿物质来源的构造通道，海底火山喷溢和侵入活动提供大量的成矿物质和“热源”。在综合分析前人研究成果的基础上，认定早寒武世及其以前，研究区发育一系列深大断裂并长期活动，沿深大断裂发生较强的海底火山喷溢和侵入活动，控制了区域地质构造的发展和矿产的分布，对黑色岩系中多元素的富集起着重要作用。测定岩样有机碳和有机硫含量，目的是为了查明黑色岩系的有机质丰度。黑色岩系摘要有机碳含量平均为5．481％，最高达9．29％，有机硫含量平均为4．532％，最高达23．30％，富含有机碳和有机硫。黑色岩系中有机质主要来源于藻类和菌类生物。有机硫，连同黄铁矿，指示一种封闭．半封

5、闭的缺氧还原环境。有机质成熟度是有机质热演化程度的反映。黑色岩系氯仿沥青“A”族组分中，具有高饱和烃、低芳烃和高非烃的族组分分布特征，表现出以富含类脂化合物和蛋白质为特点的低等水生生物来源的腐泥型有机质的特点。黑色岩系干酪根显微组分绝大部分为腐泥组，干酪根类型为I型(腐泥型)，此类型干酪根与细菌和藻类有关。有机碳含量和镜质体反射率证实，黑色岩系是较好的烃源岩，有机质成熟度高，达到生油门限或高成熟(交替作用)阶段。通过饱和烃气相色谱分析，检测出生物标志化合物，从分子级水平探讨地质体中有机分子化合物的演化规律。黑色岩系高主峰碳、较小的,V,nC21-／∑刀c2

6、2+值和(nC21+nC22)／(nC28+nC29)值，可能与成岩后期作用有关。黑色岩系OEP为1．04"--'1．12，奇偶优势比接近于1，无奇偶优势或具有微弱的奇偶优势，表明低等海洋浮游生物是有机质的主要来源。黑色岩系P卯h值为0．80"-'1．18，小于1或近于1，显示出还原或弱还原沉积环境。黑色岩系各岩样碳同位素组成的差别意味着沉积时古海洋环境的变化。黑色岩系万13CPDB值为-23．74％o'-'-'-31．63％o之间，总体属于L型无定形干酪根，且更富轻碳同位素(12C)。剖面上从磷块岩一镍矿层一钼矿层，艿”C值逐渐减小，海平面处于上升阶段，

7、缺氧还原环境逐渐增强，在钼矿层万均C值减小到最低值，代表了最大海进期，之后在黑色页岩万13C值增大，海平面有所下降，缺氧还原强度减弱。热演化温度是成岩成矿的重要因素。黑色岩系样品的固体沥青反射率测定结果为5．25％"--6．27％，折算出来的镜质体反射率为3．645％---'4．455％，得到黑色岩系的受热温度为920C～2500C。按照干酪根和微体藻类化石颜色指标，大致确定该地层的古地温为600C"--"1100C。结合前人黄铁矿热电系数法测温(1000C--一2400C)和包裹体均一法测温(2260C'-'2300C和1130C'--'1530C)，判

8、定牛蹄塘组黑色岩系的受热温度介于600C～2500C之间，经历的最