宜昌陡山沱组第三岩性段条带状碳酸盐岩环境磁学研究

论文摘要

宜昌Ediacaran系陡山沱组第三岩性段上部沉积了一套白云岩-灰岩互层条带状碳酸盐岩。前人研究表明白云岩剩磁参数小于相邻层位灰岩,但未对磁学结果进行很好的解译,也未涉及其所反映的地质过程及环境意义。本文在此基础上开展了详细的磁学、阴极发光及扫描电镜研究,分析讨论剩磁参数所反应的环境意义、碳酸盐岩互层成因及二者间的联系。磁学实验表明粉晶白云岩与相邻层位泥晶灰岩具有相同的携磁矿物——磁铁矿、亚铁磁性铁硫化物,因而灰岩层位较大的剩磁参数值表明其磁性矿物含量多于粉晶白云岩,磁畴粒度也更细。然而XRD结果表明白云岩层位沉积时期陆源输入含铁碎屑矿物含量高于灰岩。因此在白云岩层位发生了强烈的还原成岩作用,选择性溶解大量细粒亚铁磁性矿物,使得磁性矿物含量减少,磁性颗粒粒度变粗。剩磁参数可以很好的反应还原成岩作用强度,即沉积时期的氧化还原状态。粉晶白云岩层位形成于偏还原环境,而泥晶灰岩则相对氧化。阴极发光及扫描电镜分析表明白云岩为泥晶灰岩白云石化产物,且白云石为具有同心环带结构的铁白云石,这意味着在白云石层状生长过程中有溶解的Fe2+进入白云石晶格。白云岩-灰岩呈薄互层状产出指示白云岩形成于早成岩阶段,且该区未有含铁流体侵入的文献记载,因此白云石晶格中的Fe2+来源于陆源含铁碎屑矿物的还原性溶解。白云岩层遭受强烈的还原成岩作用,粉晶白云岩中黄铁矿与白云石颗粒伴生,而重晶石分布于泥晶方解石基质中以及碳同位素的负异常均指示了白云岩的硫酸盐还原有机成因。粉晶白云岩层有机质输入量大从而发生强烈的还原成岩作用,克服了白云岩化能垒,形成透入性发育结晶粒度大的含铁白云岩,且大量溶解陆源含铁碎屑造成磁性减弱,而泥晶灰岩层位有机质输入量少还原成岩弱,高的硫酸根浓度抑制了白云岩化,且保存了原始剩磁信号,因此白云岩及灰岩的岩性特征也同样反应了其形成环境的差异,白云岩层发育于偏还原的环境。该剖面碳酸盐岩剩磁参数值与岩性特征均反映了还原成岩作用的强弱,二者共同指示了碳酸盐岩形成时期环境的变化,可作为氧化还原环境的替代性指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 还原成岩作用及其对海洋沉积物磁记录的影响
• 1.2 白云石成核能垒及与细菌硫酸盐还原相关的有机成因白云岩
• 1.2.1 白云石成核能垒
• 1.2.2 与细菌硫酸盐还原相关的有机成因白云岩研究
• 1.3 选题依据及研究思路
• 1.3.1 选题依据
• 1.3.2 研究思路及技术路线
• 1.4 主要工作量
• 第2章 区域地质概况及主要研究成果
• 2.1 区域地质概况及研究成果
• 2.1.1 岩石地层
• 2.1.2 年代地层格架
• 2.1.3 生物地层
• 2.1.4 构造演化与沉积古地理
• 2.1.5 同位素地层
• 2.2 采样剖面描述
• 第3章 主要实验技术原理与方法
• 3.1 岩石磁学分析方法
• 3.1.1 与磁性矿物含量相关的磁学参数
• 3.1.2 与磁性矿物粒度相关的磁学参数及相关图解
• 3.1.3 鉴定磁性矿物类型的方法——Lowrie 实验
• 3.2 阴极发光
• 3.2.1 碳酸盐矿物发光的控制因素
• 3.2.2 碳酸盐矿物阴极发光特点
• 3.2.3 碳酸盐阴极发光环带与成岩作用
• 第4章 实验结果分析
• 4.1 采样层位岩性野外观察及镜下特征描述
• 4.1.1 采样层位岩性野外观察
• 4.1.2 碳酸盐岩偏光显微镜下特征
• 4.1.3 碳酸盐岩剖面碳酸盐成分变化特征
• 4.2 磁学实验结果及分析
• 4.2.1 剖面磁学参数变化特征
• 4.2.2 磁性矿物类型判定及其环境意义
• 4.2.3 磁性矿物含量分析
• 4.2.4 磁性矿物粒度分析
• 4.2.5 磁学实验结果小结
• 4.3 泥晶灰岩、粉晶白云岩阴极发光特征研究
• 4.3.1 样品选择、制备及阴极发光实验条件
• 4.3.2 泥晶灰岩、粉晶白云岩阴极发光特征
• 4.3.3 粉晶白云岩的环带结构
• 4.3.4 孔隙填隙物的阴极发光特征
• 4.3.5 样品阴极发光特征小结
• 4.4 扫描电镜分析
• 4.4.1 粉晶白云岩环带产生的原因
• 4.4.2 黄铁矿与重晶石分布特征
• 4.4.3 扫描电镜观察小结
• 4.5 硫酸盐还原作用与白云岩化
• 4.5.1 硫酸盐还原有利于克服白云石化能垒
• 4.5.2 条带碳酸盐岩中硫酸盐还原白云石化证据
• 4.5.3 条带状碳酸盐岩白云岩化模型
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献