華南下寒武統(tǒng)重晶石礦床的地球化學(xué)特征

內(nèi)容概要

　　《華南下寒武統(tǒng)重晶石礦床的地球化學(xué)特征：以天柱大河邊-新晃超大型重晶石礦床為例》選取華南揚(yáng)子地塊東南緣的湘黔桂陸緣斷陷盆地為主要研究區(qū)，以天柱大河邊一新晃重晶石礦床、玉屏重晶石礦床為主要典型研究礦床，通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)重晶石礦床的礦石礦物學(xué)、微量元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)及其熱水沉積成礦機(jī)制的研究，探討了熱水沉積成礦作用與生物一環(huán)境演化關(guān)系，認(rèn)為華南晚震旦一早寒武世熱水沉積成礦作用促進(jìn)了生物一環(huán)境演化，并為后期的華南燕山期大面積成礦提供了重要的成礦物質(zhì)來(lái)源。　　《華南下寒武統(tǒng)重晶石礦床的地球化學(xué)特征：以天柱大河邊-新晃超大型重晶石礦床為例》可供礦物巖石礦床學(xué)、地球化學(xué)等方面的研究人員參考使用。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 研究目的與意義1.2 研究現(xiàn)狀1.2.1 熱水沉積作用的研究現(xiàn)狀1.2.2 熱水沉積礦床的分類及特點(diǎn)1.2.3 海相熱水沉積礦床的研究意義1.2.4 我國(guó)熱水沉積成礦作用的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.3 研究?jī)?nèi)容、方法與技術(shù)路線1.3.1 研究?jī)?nèi)容1.3.2 研究方法與技術(shù)路線第2章 區(qū)域地質(zhì)背景2.1 大地構(gòu)造背景2.2 區(qū)域地層2.2.1 前寒武系地層2.2.2 古生界2.2.3 中、新生界2.3 區(qū)域構(gòu)造2.3.1 江南深大斷裂2.3.2 鎮(zhèn)遠(yuǎn)-芷江深斷裂2.3.3 貢溪復(fù)式向斜2.4 區(qū)域巖漿活動(dòng)2.5 區(qū)域礦產(chǎn)分布本章小結(jié)第3章 礦床地質(zhì)特征3.1 天柱大河邊-新晃超大型重晶石礦床地層與構(gòu)造特征3.1.1 礦區(qū)構(gòu)造特征3.1.2 礦區(qū)地層特征3.2 礦體特征3.3 礦石礦物特征3.4 玉屏重晶石礦床地質(zhì)概況3.4.1 礦區(qū)構(gòu)造與地層特征3.4.2 礦體與礦石礦物特征本章小結(jié)第4章 礦床礦物學(xué)特征4.1 礦石礦物組成及其特征4.1.1 礦物分析方法4.1.2 重晶石4.1.3 鋇冰長(zhǎng)石4.1.4 黃鐵礦等硫化物礦物4.1.5 含稀土礦物4.1.6 礦石礦物流體包裹體特征4.2 礦床成因指示本章小結(jié)第5章 礦床微量元素地球化學(xué)特征5.1 微量元素地球化學(xué)特征5.1.1 微量元素分析方法5.1.2 天柱大河邊-新晃重晶石礦床微量元素地球化學(xué)特征5.1.3 玉屏重晶石礦床微量元素地球化學(xué)特征5.2 稀土元素地球化學(xué)特征5.2.1 天柱大河邊-新晃重晶石礦床稀土元素地球化學(xué)特征5.2.2 玉屏重晶石礦床稀土元素地球化學(xué)特征本章小結(jié)第6章 同位素地球化學(xué)特征6.1 碳、氧同位素地球化學(xué)特征6.1.1 碳、氧同位素組成6.1.2 碳的來(lái)源探討6.2 硫同位素地球化學(xué)特征6.3 鉛同位素地球化學(xué)特征6.3.1 鉛同位素組成6.3.2 鉛的來(lái)源探討6.4 鍶同位素地球化學(xué)特征6.4.1 海水的鍶同位素組成與演化6.4.2 鍶同位素組成6.4.3 鍶的來(lái)源探討本章小結(jié)第7章 熱水沉積成礦作用與生物環(huán)境演化7.1 礦床熱水沉積成礦機(jī)制7.1.1 區(qū)域構(gòu)造特征7.1.2 巖相古地理特征7.1.3 礦床地球化學(xué)特征7.1.4 礦床成礦模式7.1.5 找礦遠(yuǎn)景及標(biāo)志7.2 華南晚震旦-早寒武世熱水沉積成礦作用與生物環(huán)境演化7.2.1 熱水沉積成礦作用促進(jìn)生物環(huán)境演化7.2.2 生物環(huán)境演化有利于熱水沉積成礦本章小結(jié)第8章 結(jié)束語(yǔ)8.1 主要研究成果與結(jié)論要點(diǎn)8.2 存在的問(wèn)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章  緒論 1.1  研究目的與意義 華南揚(yáng)子地塊是我國(guó)古熱水沉積成礦作用最為發(fā)育的地區(qū)之一，其熱水沉積特性最早引起我國(guó)學(xué)者的關(guān)注（陳先沛，1986）。華南下寒武統(tǒng)黑色巖系中賦存多個(gè)與熱水沉積成礦作用相關(guān)的大型、超大型重晶石礦床，其形成的時(shí)間區(qū)段正值寒武紀(jì)“生命大爆發(fā)”前夕及開(kāi)始時(shí)間。Lott（1999）、Li（2000）、Steiner（2001）、Ma（2004，2003）、Pan（2004）等對(duì)華南下寒武統(tǒng)底部Ni-Mo-U-V多金屬富集層進(jìn)行了系統(tǒng)的礦物學(xué)與地球化學(xué)研究。研究表明，Ni-Mo-U-V多金屬富集層形成于海相熱水沉積作用。Ma（2004，2003）、Pan（2004）等對(duì)華南下寒武統(tǒng)黑色巖系的微量元素研究表明，華南下寒武統(tǒng)底部黑色巖系由于熱水沉積作用影響而強(qiáng)烈富集Ni、Mo、V、U、Ba等成礦元素。 天柱大河邊―新晃重晶石礦床、玉屏重晶石礦床位于華南揚(yáng)子地塊的東南緣，湘黔桂陸緣斷陷盆地中，湘黔邊界處（朱訓(xùn)等，1999）。其中大河邊―新晃重晶石礦床是儲(chǔ)量最大、礦石質(zhì)量最好的超大型重晶石礦床，礦床產(chǎn)出在下寒武統(tǒng)牛蹄塘組底部，含礦巖系為黑色硅質(zhì)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖夾磷塊巖、重晶石礦層和碳質(zhì)頁(yè)巖序列。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者就華南下寒武統(tǒng)重晶石礦床的分布、組成特征和沉積類型進(jìn)行了廣泛的討論，但對(duì)其成因尚有許多爭(zhēng)議：褚有龍（1989）持陸源化學(xué)沉積成因的觀點(diǎn)；高懷忠（1998）則認(rèn)為海水中的浮游生物和藻類對(duì)鋇（Ba）的富集和沉積起著至關(guān)重要的作用，提出了生物化學(xué)沉積成礦模式；彭軍等（1999）通過(guò)對(duì)重晶石包裹體特征的研究，吳朝東等（1999a）、方維萱等（2002）通過(guò)對(duì)重晶石礦床礦石和圍巖的微量元素及稀土元素地球化學(xué)特征的研究，均認(rèn)為礦床的形成是海底熱水沉積作用的結(jié)果。 選擇大河邊―新晃重晶石礦床、玉屏重晶石礦床作為華南下寒武統(tǒng)典型的重晶石礦床開(kāi)展系統(tǒng)的礦物學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)研究，不僅有助于進(jìn)一步探討分布在華南揚(yáng)子地塊黑色巖系中的金屬、非金屬礦床成因及其地球化學(xué)特征，而且對(duì)認(rèn)識(shí)華南乃至全球晚震旦―早寒武世生物與環(huán)境演化有著十分重要的意義。 1.2  研究現(xiàn)狀 1.2.1  熱水沉積作用的研究現(xiàn)狀 熱水沉積作用是指巖石圈中以水為主的流體體系在其循環(huán)流動(dòng)中，獲得化學(xué)物質(zhì)，到達(dá)地表或地表附近時(shí)，所發(fā)生的沉積作用、交代充填作用和熱動(dòng)力作用（侯增謙等，2003）。巖石圈中熱水沉積作用是非常重要的地質(zhì)作用，經(jīng)常伴生成礦物質(zhì)的富集。自20世紀(jì)60年代初首次在紅海海底發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代熱水沉積物以來(lái)，對(duì)該現(xiàn)象的研究已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，并已成為地質(zhì)學(xué)理論的新生長(zhǎng)點(diǎn)。由于熱水沉積作用的復(fù)雜性，不同學(xué)者以不同的名詞來(lái)表達(dá)熱水沉積作用，如噴氣沉積、噴流沉積、熱鹵水沉積、熱液沉積、溫泉堆積等，不同的歷史階段，對(duì)熱水沉積作用內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)不是完全一致的。 通過(guò)熱水沉積作用形成的礦床被稱為熱水沉積礦床（陳先沛等，1997）。涂光熾先生（1987）將熱水沉積礦床定義為：“熱水沉積礦床是指在熱水介質(zhì)（海水、湖水和熱泉等，水溫在90～350℃或更高）中形成的礦床?！?熱水沉積作用最早的概念為噴氣成礦作用。Vogt于1889年就提出了產(chǎn)于火山巖和火山沉積巖中塊狀硫化物礦床與海底火山活動(dòng)有關(guān)的論點(diǎn)，德國(guó)著名的礦床學(xué)家Schneiderhohm首先將噴氣作用（exha-lation）引入礦床學(xué)，并于1925年明確提出了“礦化流體海底上升噴氣”的理論（劉家軍等，1991）。最初的噴氣作用專指與巖漿有關(guān)的成礦作用，其“氣”專指巖漿分離出的氣體。1958年，C.Oftedahl修改了礦床噴氣起源的舊概念，首次系統(tǒng)地闡述了海底噴氣沉積成礦的假說(shuō)，并命名為“exhalativesedimentary”，引起了地質(zhì)學(xué)界的極大關(guān)注與爭(zhēng)議。 1948年，瑞典海洋考察船“Albatross”（信天翁）號(hào)在紅海中部水深1937m處發(fā)現(xiàn)水溫及鹽度異常，從而拉開(kāi)了人類認(rèn)識(shí)現(xiàn)代海底熱水沉積作用的序幕。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，通過(guò)大規(guī)模的海洋地質(zhì)調(diào)查，首先在紅海海底發(fā)現(xiàn)了熱鹵水池及其中2m厚的富含F(xiàn)e、Mn、Zn、Cu的沉積礦化體；1977年又在東太平洋隆起水深2600m以下的海底直接觀察到了噴溢的熱水柱（黑煙囪），隨后陸續(xù)在各大洋中脊有熱水噴流的發(fā)現(xiàn)和報(bào)道（Horibeetal.，1986；Rona，1984，1983；Edmonetal.，1983）。到1988年已發(fā)現(xiàn)150余處海底熱泉，而且還不斷有新的海底熱泉被發(fā)現(xiàn)（陳先沛等，1997）。現(xiàn)代熱水沉積作用的發(fā)現(xiàn)大大推動(dòng)了熱水沉積礦床理論的研究，礦床學(xué)家經(jīng)過(guò)深入的研究發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)于沉積巖中的許多“噴氣”礦床并不伴隨明顯的氣體噴射活動(dòng)，而主要是熱液的沉積作用。Sangster（1985）認(rèn)為：“噴氣實(shí)際上是指噴到海底的流體而不是氣體，因?yàn)閺耐ǖ腊徇\(yùn)至海底，應(yīng)當(dāng)是液體狀態(tài)”。所以許多學(xué)者用“噴流沉積作用”或“噴溢沉積作用”代替了“噴氣沉積作用”。 80年代以來(lái)，“噴流沉積”或“噴溢沉積”礦床的研究受到國(guó)內(nèi)學(xué)者普遍重視，并創(chuàng)造性地提出了熱水沉積作用的概念。涂光熾（1989，1987）首先指出：“熱水沉積礦床指在熱水介質(zhì)中形成的礦床。礦床主體以沉積方式形成于水巖界面之上的水體中，但也包含此界面以下可能存在的，以交代和充填方式形成的筒狀、錐狀或面型熱液含礦蝕變體，兩者可共生或分別出現(xiàn)?！边@個(gè)范圍較廣泛的定義深刻地揭示了熱水沉積礦床的本質(zhì)。王秀璋等（1986）認(rèn)為熱水沉積礦床是層控礦床的一種特殊類型，包括過(guò)去所稱的火山沉積礦床、火山噴氣礦床、熱泉礦床、海底噴氣礦床等。陳先沛等（1997）對(duì)熱水沉積礦床開(kāi)展了深入系統(tǒng)的研究，并得出了以下重要結(jié)論： （1）溫度明顯高于當(dāng)?shù)乇尘皽囟鹊乃Q為熱水，熱水溫度可達(dá)幾十至數(shù)百攝氏度，且溫度越高，成礦意義越大。 （2）熱水的來(lái)源是相當(dāng)復(fù)雜的，可以是地表的大氣水、海水、巖漿期后熱液或上述幾種的混合，熱水沉積作用僅僅強(qiáng)調(diào)水的熱狀態(tài)、運(yùn)移方向和堆積方式，而不涉及水的來(lái)源。 （3）熱水沉積作用與過(guò)去流行的熱液作用既有區(qū)別又有聯(lián)系，熱液成礦作用強(qiáng)調(diào)地表之下的交代、充填、結(jié)晶作用，而熱水沉積作用主要是地表水巖界面附近所發(fā)生的沉積作用，也有交代、充填和熱動(dòng)力作用。 總之，熱水沉積這個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)概括了循環(huán)對(duì)流的熱水體系在涌出帶附近所發(fā)生的作用，它包括了噴氣沉積作用與噴流沉積作用。對(duì)熱水沉積作用的研究包括對(duì)現(xiàn)代熱水體系的觀察和古代熱水沉積作用的識(shí)別與重建。 1.2.2  熱水沉積礦床的分類及特點(diǎn) 由于熱水沉積礦床包括了范圍廣泛的成礦系列，故有很多的分類方案，但主要根據(jù)以下三方面進(jìn)行劃分。 1）根據(jù)礦床的容礦巖石及成礦環(huán)境劃分 如Sangster（1985）將火山噴氣沉積礦床劃分為三類，即產(chǎn)于沉積巖、火山巖及火山沉積巖環(huán)境中的礦床。白文吉（1985）將熱水沉積礦床劃分成四類，即黑礦型（產(chǎn)于海洋區(qū)板塊聚斂處的長(zhǎng)英質(zhì)鈣堿性火山巖中）、塞浦路斯型（產(chǎn)于板塊擴(kuò)張?zhí)幧呔G巖體上部的低鉀玄武質(zhì)火山巖中）、別子型（產(chǎn)于無(wú)固定板塊構(gòu)造環(huán)境中的碎屑沉積巖及鐵鎂質(zhì)火山巖中）、沙利文型（產(chǎn)于沉積巖為主的巖系中）。涂光熾（1989）將產(chǎn)于地層中的熱水沉積礦床分為兩大類，即產(chǎn)于主要為火山巖層序中的礦床與產(chǎn)于火山巖中的礦床，然后按其他標(biāo)志進(jìn)行細(xì)分。 2）根據(jù)礦石組分劃分 如Huchison（1973）首先提出按礦石組分將火山噴氣沉積礦床劃分為三類，即Zn-Cu型、Pb-Zn-Cu-Ag型與Cu-黃鐵礦型；Rona（1984）將現(xiàn)代洋底擴(kuò)張中心的熱水沉積礦床按成分與結(jié)構(gòu)分為五類：塊狀硫化物類、浸染狀硫化物類、網(wǎng)脈狀硫化物類、結(jié)核狀氧化物類與含金屬沉積物類。 3）根據(jù)大地背景來(lái)劃分 如芮宗瑤（1989）將火山噴氣沉積礦床劃分為六類：大洋中脊型、海溝型、火山島弧型、弧后盆地型、大陸裂谷黑碎屑巖型與大陸裂谷碳酸巖型。 熱水沉積礦床有以下主要的特征：（1）熱水沉積作用與洋中脊、裂谷和斷陷盆地的發(fā)育和演化密切相關(guān)（王京彬，1991；李朝陽(yáng)，1990；Kazmin，1987），如現(xiàn)代熱水沉積作用主要發(fā)生在洋中脊附近。一些著名的超大型礦床，如加拿大沙利文Pb-Zn礦床、澳大利亞麥克阿瑟河礦床與芒特艾薩礦床及德國(guó)麥根礦床都產(chǎn)于裂谷帶中。 （2）熱水沉積礦床礦石具有一定特征的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及不對(duì)稱蝕變，產(chǎn)于水巖界面以上的礦體是沉積作用形成，……

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