酒泉盆地青西凹陷湖相热水沉积岩中黄铁矿特征及成因研究

摘要

酒泉盆地青西凹陷下白垩统下沟组中所发育的湖相泥晶白云岩具有独特的复杂矿物组分和特殊的断陷湖盆沉积构造背景，完全不同于一般的热液交代白云石化或封闭环境下热液充填白云石（岩），是十分罕见的中生代湖泊环境中由热液喷流直接沉淀形成的泥晶原生含铁白云岩。凡此套热水沉积岩发育处，除了含有中-高温的矿物，还会含有黄铁矿，多呈极细碎屑状、多数无晶形，大部分以碎屑集合体的形式存在，这些碎屑状的黄铁矿或以条带状构造分布于泥质云岩条带中，亦或以角砾状构造和脉状构造分布于喷爆角砾岩格架间。
　　本论文通过对该处黄铁矿及围岩进行深入和系统的岩石学、矿物学和地球化学的综合研究，包括对黄铁矿的结构构造研究、常量元素分析、微量元素分析和硫同位素分析，对围岩结构研究、碳-氧-锶同位素分析、微量元素分析和稀土元素分析等，首次对湖相“白烟型”热水沉积岩中的黄铁矿进行系统的研究，并获得以下结论和认识:
　　1)酒泉盆地青西凹陷下沟组热水沉积岩中的黄铁矿主要为喷流沉积型和气水热液型两种成因类型。其中，喷流沉积型黄铁矿的标型构造为:团块状、角砾状、斑点状、鲕状、侵染状、结核状、层状、层纹状和透镜状，其标型结构为:碎屑结构、自形粒状、镶边结构、格状结构、半自形粒状和它形结构;气水热液型黄铁矿的标型构造为:条带状和脉状，其标型结构为:侵蚀结构。
　　2)黄铁矿的成矿流体来源主要为喷口内热液和湖底热卤水。
　　湖底热卤水的特征为:富含Sb、Ba、Sr、Mn和V等热水沉积标型元素，LREE相对富集，具典型的负Eu异常稀土配分模式，氧同位素值明显负偏;锶同位素组成以少量幔源物质混入，主要受壳源物质影响最深为特征，反映纹层状泥晶含铁白云岩的沉积环境为受基底断裂控制的，和具备稳定、封闭和缺氧等条件的深湖底低洼热卤水池。
　　喷口内热液的特征为:富硫、贫Ni，幔源锶较多混入（低87Sr/86Sr比值），温度高于黄铁矿的形成温度。
　　3)微米级莓球状黄铁矿小而均一、由极细小晶粒组成的层状构造的黄铁矿反应成矿环境为静滞-缺氧的湖泊环境。
　　4)黄铁矿因其成因类型的不同，有其特有赋存位置:与喷口热液有关的喷流沉积Ⅰ型黄铁矿主要存在于热液喷口内和烟囱上;喷流沉积Ⅱ型黄铁矿存在于受沉积作用更强的位置;气水-热液型黄铁矿主要存在于构造裂缝和沉积间隙中。
　　5)建立湖相“白烟型”热水沉积岩中黄铁矿成因模式。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 论文选题来源

1．2 选题依据及研究意义

1．2．1 选题依据

1．2．2 研究意义

1．3 研究现状

1．3．1 纳米级黄铁矿颗粒

1．3．2 黄铁矿的生物成因模式

1．3．3 黄铁矿的形成与成气

1．3．4 黄铁矿与海洋缺氧事件

1．4 研究思路

1．4．1 研究方法

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

1．5 工作安排

1．6 主要成果

第2章 区域地质背景

2．1 酒泉盆地地质特征

2．2 青西凹陷地层特征

2．2．1 志留系

2．2．2 泥盆系

2．2．3 石炭—二叠系

2．2．4 三叠系

2．2．5 侏罗系

2．2．6 白垩系

2．2．7 新生界

2．3 青西凹陷沉积特征

2．4 热背景

2．4．1 古地温特征

2．4．2 火山岩特征

2．4．3 地球物理场特征

第3章 热水沉积岩岩石矿物基本特征

3．1 岩石组构特征

3．1．1 热水角砾结构

3．1．2 网脉状构造

3．1．3 纹层状和条带状构造

3．1．4 同生变形层理

3．1．5 热水碎屑结构

3．2 矿物组成和组合类型

第4章 黄铁矿特征

4．1 黄铁矿组构特征

4．1．1 样品处理和研究方法

4．1．2 标型矿石构造特征

4．1．2 标型矿石结构特征

4．1．3 微米级显微结构

4．2 黄铁矿元素特征

4．2．1 分析测试结果

4．2．2 分析结果讨论

4．3 硫同位素特征

4．3．1 分析测试结果

4．3．2 分析结果讨论

4．4 黄铁矿成因分类

4．4．1 喷流沉积型黄铁矿

4．4．2 气水热液型黄铁矿

第5章 围岩地球化学特征

5．1 微量元素地球化学特征

5．1．1 分析测试结果

5．1．2 分析结果讨论

5．2 稀土元素地球化学特征

5．2．1 分析测试结果

5．2．2 分析结果讨论

5．3 锶同位素地球化学特征

5．3．1 分析测试结果

5．3．2 分析结果讨论

5．4 碳氧同位素地球化学特征

5．4．1 分析测试结果

5．4．2 分析结果讨论

第6章 黄铁矿成因讨论

6．1 黄铁矿特征总结

6．1．1 喷流沉积Ⅰ型黄铁矿

6．1．2 喷流沉积Ⅱ型黄铁矿

6．1．2 气水热液型黄铁矿

6．2 成矿流体来源和性质

6．2．1 喷口内热液

6．2．2 湖底热卤水

6．3 黄铁矿成因模式

6．3．1 喷流沉积型黄铁矿

6．3．2 气水热液型黄铁矿

结论及展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

图版