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華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究

包郵 華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究

出版社：科學出版社出版時間：2021-06-01
開本： 16開 頁數： 141
本類榜單：自然科學銷量榜
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華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究 版權信息

  • ISBN：9787030690586
  • 條形碼：9787030690586 ; 978-7-03-069058-6
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊數：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究 本書特色

本書創新地提出了華南早寒武世黑色巖系三元（生物-熱水-海水）疊合成礦作用，并分析了整個華南區域大尺度上成礦作用的差異性，對整個華南早寒武世的黑色巖系型礦床可能都具有一定普適意義。

華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究 內容簡介

中國華南早寒武世黑色巖系及其成礦作用是當前地球科學研究的一個熱點，但長久以來存在巨大爭議。針對這類礦床成礦主控因素及其成礦差異性（即差異性多元疊合成礦作用）這一科學問題，選擇這一成礦帶中的兩個很典型礦床為例，包括鎳鉬多金屬礦床和重晶石礦床，前者研究以湖南三岔為主，后者為貴州天柱大河邊，系統開展了地質學、巖石礦物學、元素地球化學、有機地球化學、硫同位素地球化學綜合研究，結合礦床地質特征討論了礦床成因，再進一步綜合整理前人對其它類型礦床的研究，包括磷、釩等礦床，完成了成礦差異性研究。新提出成礦的三元（生物-熱水-海水）疊合成礦作用，這不僅在前人工作基礎之上，進一步明確揭示了生物的成礦作用，而且將其有機地與熱水、海水成礦作用耦合在一起，并系統分析了整個華南區域大尺度上成礦作用的差異性取決于這一三元成礦作用在不同構造與巖相古地理背景下的差異，取得了新認識。

華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究 目錄

目錄
前言
第1章華南早寒武世黑色巖系及其礦床概述1
1.1黑色巖系特征及其研究現狀1
1.2華南早寒武世黑色巖系礦床研究現狀3
1.2.1Ni-Mo-PGE多金屬礦床3
1.2.2重晶石礦床5
1.2.3磷礦床6
1.2.4釩礦床7
1.3存在問題8
1.4研究內容與技術路線9
1.4.1研究內容9
1.4.2研究思路與技術路線11
第2章區域地質背景與礦床地質特征12
2.1區域地質背景12
2.1.1大地構造12
2.1.2地層13
2.1.3區域斷裂16
2.1.4巖漿活動17
2.1.5礦產分布17
2.2礦床地質18
2.2.1張家界三岔鎳鉬多金屬礦床18
2.2.2天柱大河邊重晶石礦床21
第3章湖南三岔鎳鉬多金屬礦床成礦作用24
3.1樣品與方法24
3.1.1樣品24
3.1.2方法24
3.2巖石礦物學27
3.2.1礦物學27
3.2.2鎳鉬硫化物形成次序35
3.2.3鎳鉬礦物成因36
3.3元素地球化學39
3.3.1微量元素地球化學40
3.3.2稀土元素地球化學45
3.4有機地球化學51
3.4.1基礎有機地球化學51
3.4.2生物標志化合物53
3.5硫同位素地球化學59
3.5.1硫同位素組成59
3.5.2硫的來源及其形成環境60
3.6成礦作用與成礦模式61
3.6.1成礦環境61
3.6.2成礦元素來源62
3.6.3生物有機成礦作用62
3.6.4成礦模式66
第4章貴州天柱大河邊重晶石礦床成礦作用71
4.1樣品與方法71
4.1.1樣品71
4.1.2方法71
4.2巖石礦物學71
4.2.1礦物學特征72
4.2.2礦石礦物化學組成74
4.2.3環帶鋇冰長石的發現意義79
4.3元素地球化學80
4.3.1微量元素地球化學80
4.3.2稀土元素地球化學86
4.4有機地球化學89
4.4.1基礎有機地球化學89
4.4.2生物標志化合物90
4.5硫同位素地球化學95
4.5.1硫同位素組成95
4.5.2硫的來源及其形成環境96
4.6成礦作用與成礦模式96
4.6.1成礦環境96
4.6.2成礦元素來源97
4.6.3生物有機成礦作用98
4.6.4成礦模式99
第5章華南早寒武世黑色巖系型礦床成礦作用差異與生物-熱水-海水三元疊合成礦模式102
5.1黑色巖系礦床分布102
5.2成礦差異性基本特征103
5.2.1含礦巖系103
5.2.2礦石礦物組成104
5.2.3元素地球化學105
5.2.4有機地球化學118
5.3巖相古地理和成礦古環境及差異119
5.3.1鎳鉬多金屬礦床119
5.3.2重晶石礦床120
5.3.3磷礦床120
5.3.4釩礦床121
5.4成礦元素來源差異121
5.5生物有機質差異及其成礦作用差異122
5.6成礦年代學123
5.7成礦模式124
參考文獻126
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華南早寒武世黑色巖系生物熱水海水三元疊合成礦作用及其差異性研究 節選

第1章華南早寒武世黑色巖系及其礦床概述 1.1 黑色巖系特征及其研究現狀 黑色巖系是指一套深灰色－黑色的包括硅質巖、碳酸鹽巖、泥質巖（含沉凝灰巖）及其變質巖石等在內的巖石組合體系，其典型特征是有機碳含量較高（Corg≥ 1.0 %），并富含硫化物（以鐵硫化物為主）（Tyson， 1987；范德廉等 ， 1987， 2004； Steiner et al.， 2001；Xu et al.， 2013）。黑色巖系在全球分布廣泛，具有重要的沉積學與古生態學意義，反映了特定的沉積環境，長期以來被認為是缺氧沉積環境的證據，并被視為全球缺氧事件的標志（Wright et al.， 1987；Wignall and Twitchett， 1996；Isozaki， 1997）。 對于黑色巖系的研究昀早是從黑色頁巖開始的，早在 1904年，Clarke（1904）提出早古生代的黑色頁巖相模式與現今黑海相似，代表一種深水滯留盆地沉積。 Strom（1939）認為深水滯留的富含有機質的軟泥是缺氧狀態下沉積形成的。 Schlanger和 Jenkyns（1976）提出“大洋缺氧事件”，用以解釋深海鉆探中發現的白堊紀沉積物的異常富集層——“黑色頁巖”的成因，這引起了眾多學者對大洋缺氧事件的研究，以了解它在地層與地理上的分布，并探討其原因（Jenkyns， 1985； Arthur et al.， 1987）。Wilde等（1989）認為缺氧環境的形成與強烈的海底擴張和火山作用有關，活動大洋中脊的上升環流系統對形成熱的缺氧流體具有重要意義，昀大的缺氧效應發生于有強烈活動和擴張的洋中脊造海時期。 隨著對黑色巖系和缺氧事件的不斷研究，從開始的侏羅紀－白堊紀逐漸拓展到整個顯生宙，早古生代大洋主要由缺氧條件控制，晚泥盆世轉化為氧化條件，并持續至晚二疊世，自晚二疊世至早三疊世才重新恢復缺氧環境，而后氧化條件又再次出現于晚三疊世至侏羅紀大洋內（Kaiho，1992；Wignall and Twitchett，1996；Bratton et al.，1999；Kaiho et al.， 1999），對黑色巖系的研究進入到新的階段。 我國對黑色巖系的研究從 20世紀 60年代已開始。范德廉等（1973）對秦嶺志留紀黑色巖系中的鈾礦和湘西早寒武世的鎳鉬多金屬元素富集層進行了研究，并將黑色巖系定義為黑色頁巖-硅巖組合。王成善和張哨楠（1987）將缺氧事件作為黑色巖系的成因。劉寶珺等（1993）對早古生代黑色巖系層序地層學進行了研究，認為其代表一套海侵體系域沉積，并伴有凝縮段的磷塊巖沉積。蒲心純等（1993）對我國南方寒武紀黑色巖系進行了劃分與對比，研究了沉積作用與沉積相、大地構造及沉積盆地關系、沉積盆地類型及演化、巖相古地理展布與主要礦產的關系及遠景預測，并編制了 6幅寒武系 1∶500萬巖相古地理圖。姜月華等（1994）認為我國南方古生界至少發生了四次大規模的缺氧事件與相關的黑色巖系沉積。李有禹（1997）通過對湘西一帶黑色硅質巖進行主量、微量和稀土元素分布特征的研究，認為硅質巖是一種典型的噴流巖，并構成湘西北鎳鉬多金屬礦床的容礦巖系。吳朝東等（1999a）對湘西黑色巖系的沉積演化、有機巖石學、地球化學以及多種形態硫進行了系統研究，認為海底熱液活動為黑色巖系提供了豐富的物質來源，生物、有機質對一些元素的吸收、絡合作用是多種元素富集的主要原因。廖衛華（2001）詳細地研究了中生代的缺氧事件，并分析了古生代生物集群滅絕事件。于炳松等（2003）研究了塔里木盆地早寒武世黑色頁巖，認為其沉積作用發生于受陸源影響的陸棚環境，海相富有機質黑色頁巖中有機質的保存主要受環境因素控制。楊劍等（2005）研究了黔北黑色巖系，認為黑色巖系形成于干燥氣候的陸棚邊緣淺海還原環境，是正常海水與巖漿熱鹵水混合沉積的產物。陳蘭等（2006）對黔湘地區早寒武世黑色巖系研究后認為，其沉積環境為貧氧－缺氧還原環境，并劃分出晚震旦世－早寒武世 3個主要海平面升降旋回。楊興蓮等（2008）對黔東震旦系－下寒武統黑色巖系進行了稀土元素地球化學研究，認為這套黑色巖系總體沉積于缺氧和具熱水注入的環境。游先軍等（2009）對湘西北早寒武世黑色巖系地球化學特征進行研究后認為，成礦作用以熱水作用為主，成礦環境不局限于淺海環境。李娟等（2013）通過對黔北地區下寒武統黑色頁巖微量、稀土元素的研究，探討了黑色頁巖的沉積條件與源區構造背景。 總體而言，隨著對黑色巖系研究的不斷深入，黑色巖系所包括的類型也在不斷豐富。Vine和 Tourtelot（1969）認為黑色頁巖是沉積于海相或鹽湖相環境中的黑色細粒沉積巖，它由碎屑、化學及生物沉淀的礦物及有機物組成，其端元組分有黏土巖、粉砂巖、灰巖、白云巖、硫酸巖、燧石、磷塊巖、煤等。 Pettijohn（1975）認為黑色頁巖是易剝裂的，富含有機碳（Corg為 3 %～5 %）和硫化鐵的紋層狀巖石。我國學者范德廉等（2004）提出，黑色巖系是一套生物巖-化學巖-泥巖組合，其端元組分主要為黑色硅巖、碳酸鹽巖、泥質巖及它們的變質產物。根據各種巖石的比例，又可將黑色巖系劃分為 10種巖類組合（圖 1-1），各種巖類組合往往具有獨特的巖石類型、巖性序列、結構構造、元素組合和含礦性。 圖 1-1 黑色巖系巖石類型及巖類組合圖解 1.2 華南早寒武世黑色巖系礦床研究現狀 我國華南揚子地臺東南邊緣，自早震旦世至寒武紀，廣泛發育了一套黑色巖系，已發現有鎳鉬多金屬、重晶石、磷、釩、鈾以及錳礦床等賦存于其中（吳朝東等，1999a）。這些礦床礦層與圍巖巖性一致，并均以富含有機質為典型特征，一直以來為地學界研究的熱點。 1.2.1 Ni-Mo-PGE多金屬礦床 在我國華南早寒武世發育有一套黑色巖系，在這套黑色巖系的底部有 Ni、 Mo、V、Pd、Pt、Au、Ag、Hg、Sb等多金屬富集層（范德廉等， 1973；Murowchick et al.， 1994；Lott et al.， 1999；羅泰義等， 2003），并在部分礦點富集成鎳鉬多金屬礦床，如湖南張家界三岔和貴州遵義黃家灣（曾明果 ， 1998；毛景文等 ， 2001）。前人對這套多元素富集層及其礦床開展了極其豐富的研究，主要包括以下幾個方面： （1）沉積環境研究（陳南生等， 1982；李勝榮和高振敏， 1995；吳朝東等， 1999a；李任偉等， 1999；楊劍等，2004；黃燕， 2011）。前人根據該礦床中礦石及其圍巖中富含有機質和大量黃鐵礦，且呈線理或層狀展布，結合一些元素地球化學特征，認為可能形成于滯留的淺水盆地還原環境中。 （2）成礦年代研究（Murowchick et al.，1992；Horan et al.，1994；毛景文等，2001；李勝榮等，2002；Mao et al.， 2002；Jiang et al.， 2003）。前人主要對礦層中的礦石進行了 Re-Os同位素測年，得出的 Re-Os等時線年齡主要集中于（541±16） Ma，同時有些研究者對礦層底部的圍巖進行了鋯石定年，得出的鋯石 U-Pb年齡集中于（425±10）Ma左右，由于測試方法與所選樣品的差異，對這一礦床的成礦年代研究仍存在爭議與不確定性，需進一步詳細研究。 （3）成礦溫度研究（Lott et al.，1999；王敏等， 2004a；楊劍， 2009）。前人主要對礦石中石英所含流體包裹體進行測溫，得到所測流體包裹體均一溫度為 100～180℃，顯示其受到熱流體的影響，還有一些通過測試黑色巖系瀝青反射率也顯示受到熱水的影響。 （4）成礦元素賦存形式研究（范德廉等， 1973；鮑正襄等， 2001；張光弟等， 2002；潘家永等， 2005；曾明果， 2007；楊劍， 2009；韓善楚等， 2012）。前人研究發現鎳的賦存形式較復雜，主要由針鎳礦、輝砷鎳礦、二硫鎳礦、方硫鎳礦等形式存在，而鉬僅以碳硫鉬礦的形式存在。 （5）元素地球化學特征及成礦元素來源和成因研究（范德廉等， 1987；吳朝東等，1999a；黃懷勇等， 2002；張光弟等， 2002；曹雙林等， 2004；林麗等， 2009；馬莉燕等，2010；游先軍， 2010；黃燕， 2011；韓善楚等， 2012）。前人根據黑色巖系稀土配分模式中 Eu的正異常、Ce的負異常、巖石中 U/Th＞1、Co/Zn＜1等，認為受到熱液的影響。 雖然前人做了許多研究，但對其成因存在爭論，主要存在以下5種： （1）地外成因。認為這一多金屬元素的富集主要是由于天體的撞擊所形成（Fan et al.， 1984；黃懷勇等， 2002， 2004），主要證據是黑色巖系中發現的 Ir異常及 PGE的分布特征，以及在湘西震旦—寒武系界線上發現有天體撞擊事件的痕跡。 （2）熱水（液）成因。認為這些金屬元素的超常富集與海底熱水（液）沉積成礦作用有關，部分金屬元素可能由海底熱水（液）提供（車勤建， 1995；丁佑良和李有禹， 1997；李有禹， 1997；胡清潔，1997；彭軍等，1999a；吳朝東等， 1999b；Lott et al.， 1999；Steiner et al.， 2001；曹雙林等，2004；Jiang et al.， 2006， 2007， 2009；楊興蓮等， 2008）。 （3）海水成因（Mao et al.， 2002；Lehmann et al.， 2007；Wille et al.， 2008）。認為這些金屬元素的超常富集是于還原環境中，在沉積速率極低的條件下直接從海水中沉淀而來的。 （4）火山碎屑成因。認為深部巖漿房經火山爆發帶出成礦物質，后經機械富集成礦，主要證據為礦層處的元素組合特征以及黑色巖系底部 Se元素的超常富集，在基底存在一套復雜的堿性—超基性巖漿演化體系（羅泰義等， 2003，2005）。 （5）多種成因復合而成。認為成礦元素具有多種復雜成因，可能來自熱液汲取基底地層中的成礦元素、海水中碎屑物質的沉積、生物及其有機質對元素的富集等（Coveney et al.， 1992；Orberger et al.， 2007；K.íbek et al.， 2007；Pa.ava et al.， 2008）。 1.2.2 重晶石礦床 揚子地臺東南緣早寒武世黑色巖系中還賦存有重晶石礦床，該類礦床以儲量巨大、層位穩定、富含有機質為特點，僅貴州天柱大河邊－大公塘礦區的地質儲量就達到 2億 t以上，屬于特大型重晶石礦床（楊瑞東等， 2007a），對其的研究一直為地學界的熱點。 前人對該類礦床開展了豐富的巖石學、礦物學、地球化學等方面的研究，取得了許多成果。余洪云（1988）對天柱大河邊重晶石礦床進行了稀土元素、硫同位素研究，提出成礦物質來自基底層，硫來自海水，成因為海相化學沉積。 Wang和 Li（1991）對早寒武世的重晶石和毒重石礦床進行研究后，認為生物硫酸鹽還原菌的作用造成了重晶石極富 34S，提出海底噴流與熱泉成因。王忠誠和儲雪蕾（1993）及王忠誠等（1993）研究了重晶石礦床的鍶、硫同位素，認為鍶主要來自熱水輸入，高 34S特征顯示出硫酸鹽受到強烈的生物分餾作用。胡清潔（1997）闡述了重晶石巖的組構特征，劃分出 5類重晶石巖，并對重晶石巖的組構特征與沉積成巖作用的成因聯系進行了探討。高懷忠（1998）根據礦床的地質特征，依據生物化學沉積成因的認識，提出了礦床的生物化學沉積成礦。彭軍等（1999a）通過對礦床元素地球化學與硫同位素進行研究，討論了礦床成礦環境與成礦物質來源，提出礦床為典型的熱水化學沉積型礦床。吳朝東等（1999b）綜合分析了重晶石礦床的沉積學和地球化學特征，認為鋇來源于熱液噴氣作用，硫來源于海水，生物的發育為鋇

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