贵州紫云泥盆系重晶石矿床中与古甲烷渗漏事件有关的球状灰岩成因厘定

发布时间：2020-10-30 22:55

　　 关于古代冷泉碳酸盐岩的报道主要集中于新元古代"盖帽"碳酸盐岩和晚古生代以来(特别是石炭纪以来)的沉积地层中,与沉积矿床伴生的冷泉碳酸盐岩的研究鲜有报道。本文通过对贵州紫云泥盆系大型重晶石矿床中新发现的球状、椭球状灰岩进行详细地野外观察,并结合矿物学、元素地球化学和C—O同位素研究,探讨并揭示了灰岩的成因和形成环境,以及与古甲烷渗漏事件之间的关系。结果表明:灰岩呈球状、椭球状、管状顺层产于重晶石之中及其下部地层。灰岩中发育大量类似现代海底冷泉沉积碳酸盐岩的凝块和草莓状黄铁矿;草莓状黄铁矿内部结构呈葵花状,组成葵花状的单颗黄铁矿大小基本一致,轮廓清晰。灰岩较低的δ~(13)C?(V-PDB)值(-10.3‰)表明其碳源主要为热解成因甲烷气或混合气。灰岩Ce/Ce*值除反映古沉积环境为还原状态外,也指示间歇性氧化状态的存在,这可能与甲烷气体的渗漏速率有关。
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(2015)也相继在羌塘盆地双湖地区发现冷泉活动的证据，这些发现为研究古代冷泉碳酸盐岩提供了重要的研究实例和参考。图1贵州紫云洗鸭河重晶石矿床区域地质背景与矿区地质图:(a)区域地质简图(据程裕淇，1994);(b)研究区晚泥盆世古地理图(据ChenDaizhaoetal．，2001);(c)矿区地质与地层沉积柱状图Fig．1GeologicalsettingandgeologicalmapofXiyahebaritedeposit，Ziyun，Guizhou:(a)ＲegionalgeologicalmapofXiyahebaritedepositinZiyun(afterChengYuqi，1994#);(b)paleogeographicreconstructionoftheresearchareaduringtheLateDevonian(afterChenDaizhaoetal．，2001);(c)sedimentcolumn，geologicalmapoftheXiyahebaritedeposit通过对已有成果的梳理和分析，冷泉碳酸盐岩在古代沉积型矿床中的分布相对较少，已报道的研究实例很有限。周琦等(2007)通过对贵州铜仁大塘坡期含锰岩系和下伏地层白云岩碳氧同位素进行研究，认为它们均是甲烷渗漏作用的产物，并提出甲烷渗漏作对锰矿形成有重要控制。Canet等(2014)对墨西哥湾西北部Sonora层状重晶石矿床中碳酸盐岩的C—O同位素组成进行研究，并结合重晶石S和Sr同位素数据，提出产于层状重晶石矿中的碳酸631第3期张旭等:贵州紫云泥盆系重晶石矿床中与古甲烷渗漏事件有关的球状灰岩成因厘定

图2贵州紫云洗鸭河球状灰岩野外产状与显微组构特征Fig．2PhotographsofthegeologicalfeaturesandmicrostructureofthesphericallimestoneofXiyahebaritedeposit，Ziyun，Guizhou(a)和(b)类似甲烷渗漏的通道和喷口特征;(c)球状、管状(黄色箭头所指)灰岩野外产出特征;(d)围岩层理绕过球状灰岩，两者接触界限清楚;(e)灰岩中的碳酸盐岩凝块(黄色箭头所指)(正交偏光);(f)球状灰岩中分布的微细粒黄铁矿(白圈所示)(正交偏光);(g)零星散布的草莓状黄铁矿;(h)黄铁矿颗粒密集排列呈葵花状(a)and(b)imagesofthemethaneseepagefromXiyahebaritedepositinZiyun;(c)spherical，tubularlimestones(yellowarrow);(d)thebeddingofsurroundingrocks(siliceousmudstone)aroundthesphericallimestone;(e)clottedmicritesareobservedinsphericallimestone(yellowarrows)(crosspolarizedlight);(f)fine-grainedpyriteareobservedinsphericallimestones(whitecircle)(crosspolarizedlight);(g)theframboidalpyrite，whichissporadicdistributed;(h)theinternalstructureofframboidalpyriteissimple，whichhastheformofsun-flower2分析方法通过对紫云泥盆系重晶石矿区洗鸭河矿段中球状、椭球状和管状灰岩野外地质特征的详细观察，采集新鲜无污染的灰岩样品9件。样品显微组构观察在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室进行，实验仪器为高精度场发射扫描电镜。主量元素测试在澳实矿物实验室(广州)完成。测试流程为:将200目的灰岩样品进行硼酸锂‐硝633第3期张旭等:贵州紫云泥盆系重晶石矿床中与古甲烷渗漏事件有关的球状灰岩成因厘定

5)进行标准化处理．“/”标示低于检测限。La/La*=LaPASS3×PrPASS－2×NdPASS，Pr/Pr*=2×PrPASSCePASS+NdPASS，Ce/Ce*=2×CePASSLaPASS+PrPASS(Bauetal．，1996)。岩碳同位素组成具有较大的变化范围，其δ13CV-PDB值介于－10．27‰～+3．736‰之间，平均－3．18‰。相比而言，样品XYH10更加富集较轻的碳同位素组成，XYH04则相对浓集重的碳同位素组成。灰岩的δ18OV-PDB值表现基本一致，介于－8．20‰～－2．26‰之间，平均－6．04‰。图3贵州紫云洗鸭河泥盆系重晶石矿中灰岩稀土元素PASS标准化配分模式图(PASS数据引自据Taylor和McLennan，1985)Fig．3PAAS-normalizedＲEEdistributionpatternsoflimestonefromXiyahebaritedepositinZiyun，Guizhou(ThedataofPASSquotedfromTaylorandMcLennan，1985)4讨论4．1流体来源通常情况下，冷泉环境下形成的碳酸盐岩明显亏损13C而具有极低的δ13C值。然而，冷泉碳酸盐岩的碳源复杂多样，不同碳来源的冷泉碳酸盐岩具有截然不同的碳同位素组成，其δ13C值相差较大。其中，与冷泉碳酸盐岩有关的烃类气体包括生物成因甲烷气和热解甲烷气。其中生物成因甲烷气体严重亏损13C，具有极低的碳稳定同位素组成(δ13CV-PDB=－40‰～－110‰)(Whiticar，1999);热解成因甲烷气的碳同位素组成相比偏正，其δ13CV-PDB值介于－50‰～－30‰(Sackett，1978)。另外一种是原油等重烃类的化合物，其δ13CV-PDB值为－35‰～－25‰(Ｒobertsetal．，1994)。研究发现，现代冷泉系统中自生碳酸盐岩的碳来源复杂，除了继承原始气体碳同位素组成特征外，还有?
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本文编号：2863109