华南地区栖霞组菊花状天青石的交代及其地质意义

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1、第20卷第1期2001年3月岩石矿物学杂志ACTAPETROLOGICAETMINERALOGICAVol.20,No.1Mar.,2001华南地区栖霞组菊花状天青石的交代Ξ及其地质意义颜佳新施春华李军虹(中国地质大学地球科学学院,武汉430074)EHCarlson(DepartmentofGeology,KentStateUniversity,KentOH44242-0001,USA)主题词栖霞组天青石矿物交代提要本文在收集大量菊花石标本的基础上,通过岩石薄片镜下鉴定及X射线衍射分析,识别了华南地区栖霞组菊花石假象内矿物的成因类型,建立了矿物交代序列,并通过

2、对菊花石假象内各种矿物成分的电子探针分析和对交代方解石、脉方解石及其围岩的氧、碳同位素分析,探讨了菊花石交代过程中的成岩环境变化,合理地解释了菊花石内正延性玉髓和栖霞组内海泡石的成因。华南地区栖霞组内菊花石是一种珍贵的石雕工艺品原料,在湖南浏阳地区的开采历史可能已有二百多年了1～2。近二十多年的地质研究查明菊花石的原生矿物为天青石3～8,并已在华南地区栖霞组内发现了20多处菊花石露头点,其中绝大多数为天青石假象。虽然近年已有不少研究涉及菊花石假象内矿物学的研究2,7,9,但对菊花石假象内矿物的交代顺序和交代环境的演化仍知之甚少。对该假象内矿物成因类型及其形成顺序

3、的研究,不仅对确定其原生矿物及其形成时间,而且对了解华南地区栖霞组成岩作用演化及其它成岩矿物的形成具有重要意义。华南地区栖霞组主要由生物碎屑灰岩组成,缺乏颗粒岩,给该组成岩作用的恢复造成了极大的困难。菊花石原生矿物形成于早期成岩作用过程中,并在随后的成岩作用过程中遭受改造,忠实地记录了该组岩石成岩环境的演变,是研究该组成岩作用的极好对象。另外,发育如此复杂又保存如此完好的矿物假象集合体在沉积岩中并不多见,对其交代序列的研究不仅可以为假象的原生矿物恢复提供一个良好的范例,而且也可以为在相似成因碳酸盐岩中寻找类似矿物假象提供有益的线索。而菊花石假象内正延性玉髓成因问

4、题以及菊花石围岩中海泡石的成因与菊花石成因的关系问题等,将有助于对菊花状天青石后期交代的了解。本文通过对湖南浏阳,湖北巴东和黄石,江西萍乡、上高和永丰,安徽石台,贵州清镇,广西来宾和重庆临水等地菊花石假象的岩石矿物学、地球化学研究,旨在确定有关矿物的生成顺序,分析相应的成岩环境变化,合理地解释正延性玉髓和海泡石及天青石在该组中的共生组合关系,并探索其地质意义。本文由国家自然科学基金项目(批准号49602030,49972038)资助。第一作者简介颜佳新,男,1962年生,博士,副教授,主要从事沉积学研究。收稿日期2000-05-15Ξ1地质概况华南地区早二叠世栖

5、霞组为一套含燧石结核的灰黑色生物碎屑灰岩,形成于盐度正常的浅水碳酸盐台地。已报道和发现的菊花石露头点包括:湖南省浏阳、泸溪和石门,江西省萍乡的桐木、慈化和上高、永丰,湖北省恩施的宣恩、巴东、蒲蕲、黄石,安徽省石台,重庆市临水,陕西宁强,贵州省中北部和广西来宾等20多处。露头一般含菊花石一至数层,在来宾地区栖霞组中,含菊花石的地层达30多层。含菊花石层主要集中于该组中部,厚度数十厘米至数米不等。菊花石球体直径多数为5～10cm(照片A),个别大者直径可超过50cm。此前主要由天青石组成的菊花石报道见于浏阳和宁强(照片A)1～2,此次研究发现黄石地区也有部分菊花石主

6、要由天青石组成。通过对浏阳和黄石两地天青石样品的岩石薄片鉴定和X射线分析,这些天青石均系原生矿物。其它地区的菊花石中,微米级大小的天青石呈包体形式存在于后期交代矿物中,只能在电子显微镜下才能观察到,已不是构成菊花石的主要矿物,因而可以称为天青石假象(或菊花石假象)。2显微镜下特征通过对11个产地的菊花石假象的岩石薄片显微镜观察,结合X射线分析,确定菊花石假象内主要矿物有:细粒暗色方解石、细粒明亮方解石、玉髓、粗大明亮方解石、白云石、自形方解石晶粒和脉方解石。由于其主要成分为方解石,因而如何确定各种方解石生成顺序则显得尤为重要。在此,交代序列的确定主要依据它们与方

7、解石脉和玉髓脉的交切关系。在大多数菊花石假象中,均可识别出两期方解石脉:早期方解石脉较细,宽度仅为0.1mm左右,由细粒方解石组成;后期方解石脉较粗,宽度1～5mm,由极粗粒方解石(粒径1～3mm)组成(照片C、D)。粗方解石脉因切割假象内所有其它矿物,因而属最晚期成因(照片E)。粗方解石脉发育时,明显在有些菊花石假象内产生溶解孔隙。孔隙内充填物为粗粒明亮方解石,发育典型的世代构造10。干净明亮方解石是假象内的主要矿物组分,在薄片内它们可以分为大小不等的两组,各自成片(相邻)分布,细者粒径数十微米,大者粒径数百微米(照片C)。粗粒方解石往往与粗方解石脉相连,即与

8、粗方解石脉同期(照片E)