徐州地区寒武系豹皮灰岩的岩性特征及其成因机制分析

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1、67—-70．2013地质学刊第37卷第1期doi：lO．3969／j．issn．1674．3636．2013．01．67徐州地区寒武系豹皮灰岩的岩性特征及其成因机制分析龙刚1，黄萍1，林剑怀1，李伟康2(1．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州2210081摘要：徐州地区的寒武系地层岩性主要以碳酸盐岩为主，地层中出现多层厚层状豹皮灰岩。对于寒武系豹皮灰岩的岩性特征研究可为当地古地理环境的判断和还原提供依据；基于近年来发现碳酸盐岩具有油气显示，对豹皮灰

2、岩进行综合分析具有一定的地质油气意义。对徐州地区寒武系地层中豹皮灰岩的岩性特征进行了研究，并在此基础上对其成因进行了仔细分析，表明了豹皮灰岩的白云岩化作用发生在成岩早期，在低盐度混合水动力条件下回流渗透白云岩化成岩。关键词：寒武系；豹皮灰岩；岩性特征；成因机制；江苏徐州中图分类号：P588．2文献标识码：A文章编号：1674—3636(2013)叭一0067—04O引言豹皮灰岩在徐州地区寒武系地层中分布普遍，主要以中厚一厚层状分布在下寒武统馒头组和中寒武统张夏组地层中；国内外不同地区的豹皮灰岩的

3、成因也大不相同；主要分为以下几大类观点(冯增昭，1989)：原生沉淀作用，准同生白云岩化作用，超咸水条件下的白云岩化作用，低盐度的混合水条件下白云石化作用，生物爬行迹经过回流渗透白云岩化作用。认识本区豹皮灰岩的岩性特征对以寒武系灰岩为主要地基持力层的当地建筑行业具有较为重要的意义，了解它的成因对于徐州地区沉积环境的判断和古地理气候的恢复以及当地油气的勘探开发也具有十分重要的地质意义(栾守亮等，2010)。1地质背景徐州地区的地层属于华北地层区鲁西北分区，在寒武纪早期，华北地台开始逐渐抬升(冯增昭

4、，1990)，遭受风化剥蚀并开始了第一次大规模海侵，从早寒武世一中寒武世基本上为溺湖、碳酸盐岩台地交替沉积环境，碎屑物质来自华北古陆。晚三叠世一早侏罗世的印支～燕山运动使本区地台盖层遭受的最强烈的构造变形作用，形成了大北望剖面猴家山背斜和贾汪复式向斜以及徐一宿弧形构造。2豹皮灰岩的岩石学特征2．1宏观特征选取徐州大北望剖面为主干剖面(图1)，贾汪剖面为辅助剖面，对寒武系的豹皮状灰岩进行详细的研究。豹皮灰岩是指表面含有不规则斑块的石灰岩，岩石可以分为豹斑和基质两部分，二者在外观上差别明显(武永强等

5、，1995)，豹斑部分表现为浅黄色或灰黄色，基质部分表现为灰色或深灰色，可见少量虫孔构造；形似豹皮上的斑状结构。豹皮灰岩野外产状特殊，基本呈中厚一厚层状，水平波状层理发育，岩层的厚度稳定；豹斑与基质成分不同(表1)及其裂隙发育程度的不同导致二者的抗风化能力不同，形成了岩石表面凹凸不平的现象；在野外用体积分数为5％的稀盐酸滴在基岩新鲜面上，基质部分比豹斑部分起泡要剧烈；豹斑一般呈条带状、树枝状、云朵状等(陈战杰等，1991)，其排列具有一定的方向性，多以水平方向分布为主。收稿日期：2012一05一

6、07；编辑：陆李萍作者简介：龙刚(1990一)，男，工程地质专业，E．mail：longgaIlgcumt@163．com地质学刊2叭3年3月0目匕====]页岩圈鲕粒灰岩口灰岩囤团团囹囹奥陶系寒武系三山子组凤山组上段凤In组下段长山组崮山组圈豹皮灰岩囹寒武系张夏组上段圈燧石灰岩650匪目圈田条带灰岩粉砂岩链状灰岩囹囹寒武系张夏组下段徐庄组图l徐州大北望实测地层剖面图表1豹皮灰岩成分质量分数对比2．2微观特征将豹皮灰岩切片后用茜红素试剂进行染色，再置于显微镜下观察；由于偏光镜下的方解石被染为红色

7、，白云石不被染色，所以可将两者清晰地分辨出来。2．2．1微观结构岩石的豹斑主要成分是以粉晶结构为主的白云石，晶粒为较规则的菱形体，多呈自形一半自形(图2—1)，晶径约为0．05～0．1mm；未白云岩化的石灰岩部分以含生物碎屑球粒泥晶灰岩为主，局部夹有少量属于泥晶胶结的砂屑灰岩，晶间孑L隙呈三角形及不规则多边形(图2-2)，孔隙大小为0．1～O．4mm，连通性好；基质部分由泥晶方解石组成，平均粒径约为0．03mm，并含有不等量的生物碎屑，包括棘皮动物、三叶虫、腹足类及藻类(图2-3)，生物碎屑部分

8、发生了白云岩化作用。2．2．2微观构造岩石中发育着大量规模大小不一，被方解石充填的裂隙(图2-9)及锯齿状缝合线(图2-7)，方解石脉大小为1～5mm不等，充填的方解石晶体均为半自形一他形(图2．5)；部分方解石脉同时切割了豹皮灰岩的基质部分与豹斑部分(图囹图寒武系毛庄组馒头组上段圈囹寒武系馒头组下段猴家山组2—8)；缝合线的大小多为1mm及lmm以下，可见到少量白云石晶体颗粒发生了自身溶蚀作用(图2_6)以及与方解石发生了交代作用(图2．4)，这些都是豹皮灰岩在成岩作用后期由于岩层受到了上覆岩