鄂西宁乡式铁矿沉积特征及成因

摘要

泥盆纪宁乡式铁矿是我国最重要的沉积型铁矿床之一，关于其成矿过程及生物成因是近年来较为活跃的研究方向。本文应用沉积学、地球化学、矿床学和层序地层学等多学科理论，对比前寒武宣龙式鲕状铁矿石，综合研究了宁乡式鲕状赤铁矿的成矿过程，探讨了矿石成矿过程中的控制因素及成矿机制。
　　宁乡式铁矿矿石的自然类型基本上可分为三类:鲕状赤铁矿矿石、鲕状绿泥石菱铁矿矿石及两者的混合矿石;鲕状铁矿石分为四个基本组分:内源颗粒、陆源碎屑、填隙物和孔隙;主要矿物组成为赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、绿泥石、胶磷矿、石英、方解石、白云石及微量的粘土矿物;鲕粒粒度主要集中在0.1～0.5mm这个区间，整体明显小于宣龙式铁矿中的铁质鲕粒;成分、结构甚至成因不同的核心都能成为鲕粒沉积的底基，即圈层物质的沉积并不受底基影响;90％以上铁质鲕粒不具核心，不具备典型的明暗相间纹层特征，鲕粒形态多样。
　　晚泥盆世鄂西地区主要为滨岸沉积环境。云台观组岩性较单一，层理构造发育，化石稀少，主要发育前滨相;黄家磴组岩性为黄绿及紫红等杂色页岩、石英砂岩，普遍夹有鲕状赤铁矿，水平层理，为近—远滨相;写经寺组上段为砂页岩段，含鲕绿泥石菱铁矿层(Fe4)。下段在东部为灰岩段，含鲕状赤铁矿层(Fe3)，产自熔性富矿;西部为页岩夹砂岩段，产酸性富矿，主要为远滨相。
　　论文将该地区泥盆世地层划分两个Ⅲ级层序，并对含矿地层进行了详细分析，认为宁乡式铁矿石在海侵的背景下形成的。铁矿石共有4层，其中Fe1、Fe2矿层产于上泥盆统下段的黄家磴组中，而Fe3和Fe4矿层则产于上泥盆统上段的写经寺组内。矿石多产于碎屑岩与碳酸盐岩的岩性转换界面，受最大海泛面控制，沉积铁矿的产出部位具有十分明显的选择性。
　　对不同地区的典型铁矿床进行了精细的地球化学取样分析，获取了不同类型矿石和岩石的常量、微量、稀土元素的数据，探讨了铁物质的来源，氧化还原环境变化及生物在成矿过程中的可能作用。
　　含矿岩系的地球化学相分析表明，不同类型的铁矿物相大致对应了不同类型的氧化还原环境，结合铁质鲕粒的矿物组成特征，说明矿石的形成过程经历了复杂多变的氧化还原环境演化。
　　最后，论文从古地理、氧化还原环境、海平面变化以及生物成矿作用四个方面详细讨论了这些因素对铁矿形成的影响，讨论了铁矿形成机制，并提出了其成矿模式:成矿物质准备阶段——铁质鲕粒形成阶段——铁矿石形成阶段。

目录

声明

摘要

第1章 序言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 早期研究简史

1．2．2 铁矿成因假说

1．2．3 包粒成因研究进展

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 主要创新性认识

1．5 完成的工作量

第2章 区域地质背景

2．1 大地构造背景

2．2 区域地层特征

2．2．1 云台观组(D2y)

2．2．2 黄家磴组(D3h)

2．2．3 写经寺组(D3x)

2．3 沉积盆地类型

第3章 矿床地质特征

3．1 矿床地理分布特征

3．2 典型矿床地质特征

3．2．1 火烧坪铁矿

3．2．2 青岗坪铁矿

3．2．3 官店铁矿

第4章 含矿地层沉积特征

4．1 典型剖面沉积特征

4．1．1 巴东县司阳桥剖面(BDPM)

4．1．2 建始县秦家湾剖面(JSPM)

4．1．3 建始县向家湾剖面(XJPM)

4．1．4 建始县弓剑崖剖面(GJPM)

4．2 沉积相

4．2．1 云台观组

4．2．2 黄家磴组

4．2．3 写经寺组

4．3 古地理演化

4．3．1 云台观组沉积环境

4．3．2 黄家蹬组沉积环境

4．3．3 写经寺组沉积环境

第5章 铁矿沉积特征

5．1 矿床分布特征

5．2 矿石产出层位特征

5．2．1 铁矿产出层位

5．2．2 富矿产出层位

5．3 铁矿与沉积相的关系

5．4 铁矿与岩相的关系

第6章 矿石矿物学特征

6．1 自然类型

6．2 化学组成

6．3 X射线衍射

6．4 矿物组成

6．5 单矿物特征

第7章 矿石显微结构特征

7．1 矿石结构构造

7．1．1 矿石结构

7．1．2 矿石构造

7．2 鲕粒显微结构特征

7．2．1 核心

7．2．2 圈层

7．3 组分粒度特征

7．4 胶结类型和颗粒接触类型

第8章 矿石地球化学特征

8．1 主元素地球化学特征

8．2 微量元素地球化学特征

8．3 稀土元素地球化学特征

第9章 铁矿石成矿机制

9．1 岩相古地理与铁成矿的关系

9．2 氧化还原界面与铁成矿关系

9．2．1 氧化还原(Eh)和酸碱性(pH)条件

9．2．2 沉积地球化学相

9．3 生物作用与铁成矿关系

9．4 海平面变化与铁矿成矿关系

9．5 铁矿成矿机制讨论

9．5．1 铁质鲕粒形成机制讨论

9．5．2 铁矿形成机制讨论

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录A

图版Ⅰ

图版Ⅱ

图版Ⅲ

图版Ⅳ

图版Ⅴ

图版Ⅵ

图版Ⅶ