青西凹陷下沟组湖相热水沉积岩锶同位素地球化学特征

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1、青西凹陷下沟组湖相热水沉积岩锶同位素地球化学特征【摘要】：以地质背景、物质组分和岩石组构分析为基础，对酒泉盆地青西凹陷下沟组湖相热水沉积钠长石-铁白云石岩进行了Sr同位素地球化学研究。结果表明，热水沉积岩87Sr／86Sr比值变化范围为0.71225～0.71781，平均值0.71561，远高于同期海水和下沟组玄武岩87Sr／86Sr比值，略高于代表早白垩世湖水锶同位素组成的藻灰岩87Sr／86Sr比值，但低于基底壳源硅铝质岩87Sr／86Sr比值，反映热流体与海水无关，也不可能为单纯的湖水或幔源岩浆水；其中纹层状泥微晶热水沉积岩为热水矿物直接化学结晶沉淀的产物，其锶同位

2、素比值变化范围较小，可代表均一化的热卤水池流体锶同位素组成特征，指示不同喷流口位置的“水爆角砾岩”锶同位素组成变化较大，但同一位置的热水角砾与胶结物锶同位素组成基本一致，说明两者应属于具相同成因意义的同期热水喷流沉积产物；综合青西凹陷下沟组湖相热水沉积岩锶同位素地球化学特征，初步推测早白垩世湖底热流体可能为富集硅铝质基底岩石高放射成因Sr的深循环下渗湖水与少量上升幔源岩浆水构成的混合热流体，可为青西凹陷早白垩世湖底热流体性质的确定以及热流体循环动力学模型和热水沉积模式的建立奠定基础。关键词：Sr同位素湖相热水沉积岩热流体下白垩统青西凹陷热水沉积岩和热水成矿作用是当前地学界

3、最前缘的研究热点之一，国内外已报道的资料众多，但主要集中在海相研究成果中[1]～[7]，而湖相的研究成果很少[8]～[13]。酒泉盆地青西凹陷下白垩统下沟组（K1g）地层中产有一套厚度巨大，但分布限于深凹陷内的，具有深湖相沉积特征的纹层状、条带状和角砾状暗色“泥云岩”(或泥质白云岩、白云质泥岩和白云岩,统称“泥云岩”)，其主要矿物以微晶-隐晶质的钠长石和铁白云石为主[14]，次为重晶石和石英，局部含有丰富的方沸石、地开石和黄铁矿等，偶含碎屑状闪锌矿、黄铜矿和方铅矿[9]，以及陆源粘土和粉砂。郑荣才等人通过系统的矿物学、岩石学和地球化学特征研究，确定此类具有特殊矿物成分的“

4、泥云岩”为一类罕见图1酒泉盆地青西凹陷下沟组热水沉积岩发育位置示意图Fig.1DistributionofhydrothermalsedimentaryrockinXiagouFormation,Lo2，由红南次凹、青西低凸起、青南次凹三个次级构造单元组成和发育有一系列分割性很强的不对称箕状或半地堑断陷。下白垩统下沟组湖相白烟型热水沉积岩主要分布于青南次凹南部的深凹陷内（图1），受燕山期NE—NNE走向基底断裂张扭性活动控制。白垩纪期间全球大规模的火山活动，造成同时期热液活动速度加快，并有显著的热液系统与水-岩反应[17]。青西凹陷内红柳峡、旱峡下白垩统下沟组中不仅发现古

5、火山口[18],还发现了水下喷发的玄武岩[15],[19]，与任战利等（2000）[20]对酒泉盆地古地温研究，认为早白垩世存在的显著地温异常应该与深部热事件有关的论断相吻合。青西凹陷下沟组深湖相沉积剖面主要由白烟型热水沉积岩与正常沉积的暗色页岩不等厚互层组成，与盆缘的扇三角洲呈相变关系[16]。按地层旋回性可划分出5个基本等时的旋回，每个旋回中的热水沉积岩厚度变化为10～250m，一般为50～150m，分布范围有随湖盆扩大和水体加深而扩展加厚的特点，以相当最大湖泛期的MSC3和MSC4两旋回热水沉积岩分布范围最广和厚度最大，并都出现高值沉积区（大于100m）与低值沉积区

6、（小于50m）相间隔的北东向带状展布格局，与基底断裂展布方向相一致[9、10]。2.热水矿物共生组合和组构特征2.1热水矿物类型及其共生组合特征据薄片鉴定和X衍射资料,下沟组热水沉积岩热水矿物类型较多，包括：铁白云石（20%～66%）、钠长石（12%～31%）、重晶石（5%～20%）、方沸石（2%～18%）、石英（3%～14%）、地开石（2%～15%），黄铁矿（0.3%～6.4%），个别样品含有微量的闪锌矿、黄铜矿、方铅矿和透闪石、石盐。电子探针分析结果，上述热水矿物的主要元素含量均与该矿物的化学分子式基本一致（表1和2）。显微镜下，上述矿物极大多数呈小于10μm的隐晶质

7、，仅少量铁白云石呈自形粉晶-细晶，钠长石呈发育聚片双晶的板条状微晶，重晶石和方沸石个别呈微-粉晶级的他形-半自形晶结构。偶尔出现的闪锌矿具有相对较粗的粒表1酒泉盆地青西凹陷下沟组热水沉积岩的矿物平均化学组成（icalposition（ineralsofhydrothermalsedimentaryrockinXiagouFormation,Loicroprobeanalyticaldateofchemicalpositions（ineralsofhydrothermalsedimentaryrockinXiagouFormat