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扬子地块周边（？）、P硅岩建造中硒的富集机理对比研究

作　者: 冯彩霞
导　师: 胡瑞忠；刘家军
学　校: 中国科学院研究生院（地球化学研究所）
专　业: 地球化学
关键词: 扬子地块周边硅岩建造二叠纪和寒武纪硒富集机理渔塘坝紫阳
分类号: P595
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

在自然界中存在一套由硅质岩、泥质岩/页岩或板岩、碳酸盐岩和粉砂岩组成的沉积建造，并以富含有机质和菌藻微生物等为特征，沉积厚度较大，岩石类型以硅岩为主，称之为“硅岩建造”。硅岩建造中的硅质岩不仅是许多重要矿种（如金、硒、铀、钒、磷、锰、铂族元素、重晶石和黄铁矿等）的赋存层和含矿岩系的重要岩类，而且由于它形成于特定的地球化学条件下，能够反映出某些沉积相带特殊的地质背景，另外，硅质岩本身就是一种生物岩，对探讨生物成岩、成矿作用有重要意义。所以对硅岩建造及其内硅质岩研究具有十分重要的理论意义和实用价值。因此，本论文选择扬子地块周边寒武系（南秦岭紫阳硒富集区）、二叠系（湖北恩施双河渔塘坝硒矿床）富硒硅岩建造为研究对象。通过岩石地球化学、同位素地球化学、矿物学以及流体包裹体等方法从含硒规律、岩石成因、沉积环境、成矿流体性质等方面，分别对对两个不同时代或不同层位的富硒硅岩建造开展了系统的地球化学对比研究；并从矿物学、包裹体成分及物理化学条件等方面对渔塘坝硒矿床的成因作了探讨。通过研究，取得了以下主要认识： 1 渔塘坝硒矿区和紫阳硒富集区富硒硅岩建造岩石以硅质岩为主，硅质岩中SiO₂含量范围分别为64.2％～95.84％和63.62％～95.24％。同时包括部分碳质硅质岩、碳质页岩和碳、硅板岩及含腐泥层的石煤；渔塘坝硒矿床硅质岩中Se含量大于80ug/g的样品均采自下二叠统茅口组的硅质岩段内，紫阳下寒武统硒富集体中硅质岩中硒的含量最高（可达278ppm）。 2 微量元素研究表明，两地区富硒硅质岩中均含有较高的Cu、Ni、V、As、Sb、Cr，且U/Th＞1。在U-Th、Zr-Cr和P₂O₅-Y相关图以及Fe-Mn-（Cu+Co+Ni）三角图上，两研究区内硅质岩样品点均落于热水沉积区。渔塘坝硒矿区硅质岩的REE总量较低，平均为38.9×10^-6，紫阳硒富集区硅质岩REE总量除个别较高(达110×10^-6以上)外，总体也较低（12.0-37.6）×10^-6；另外，从稀土元素配分模式看，两地区硅质岩均有较明显的Ce负异常，且Eu从无明显Eu异常到出现正Eu异常。都反映出热水沉积硅质岩的特征。从Si和。同位素组成来看，两个地区硅质岩的6 3051和61“0值也总体位于热水成因硅质岩区域内。根据隧石一水的氧同位素分馏方程计算得知，两研究区硅质岩的形成温度分别为46℃一72℃和78.6℃一126.20℃。地球化学特征表明，两地区富硒硅质岩均来自热水沉积作用。另外，渔塘坝硒矿区硅质岩中Cr含量较高，且存在腕足类生物化石;紫阳硒富集区硅质岩中Ba及有机质含量较高，且存在叶琳生物标志化合物。结合两地区碳同位素组成特征（渔塘坝地区6’3C为正值，可能和上扬子区早、晚二叠世之间多期次喷发的火山活动，造成地球史上二叠纪生物大灭绝有关:紫阳地区6‘3c为负值，说明碳同位素来源于沉积有机物质），暗示两地区硅质岩的成因可能与火山沉积作用有关，且在成岩过程中有部分生物的参与。3渔塘坝赋矿硅质岩硫同位素组成具有较高的负值，表明矿床形成于缺氧的海盆内; 紫阳硒富集区形成黄铁矿的硫主要来自海水硫酸盐。4系统研究了渔塘坝硒矿区硒的矿物学，显示硒以自然硒、独立矿物、类质同像及有机吸附四种形式赋存于矿床中。废弃石煤堆中的自然硒矿物，是自然因素和人为活动共同干预的结果，并非石煤的缓慢自燃的结果。5对研究区成矿流体中包裹体均一温度、盐度和密度进行了系统研究，结果显示:两地区的流体包裹体以原生包裹体为主，数量较多且形态复杂;研究区（渔塘坝硒矿和紫阳硒富集区）成矿流体处于中一低温（ 190一250）℃和（120一155）’C条件。渔塘坝硒矿区石英和方解石包裹体内的流体盐度分别为（59一10.1）不F召%和（3，9一4.5）砰百%，紫阳硒富集区流体盐度为（l .2一2.8）环省%，后者流体盐度明显低于前者。流体密度经计算分别为0.79一0.929/em，和0.69一0.96 g/cm3。重点对渔塘坝硒矿一区的石英和方解石包裹体进行了拉曼光谱成分测试，结果显示:包裹体成分以HZO和NZ为主，含少量CH4、CZH4、CZH6、C3HS、C4H6和C6H16 等成分，说明成矿溶液介质主要为具有还原性质的水溶液，其成矿条件具还原性的特点。6渔塘坝硒矿区成矿物理化学条件的研究表明，即富硒成矿流体为中低温（190一250）℃、压力平均为60Mpa。成矿早期户2卜左论:相对较低，瓜较高，且声对及:>l，有利于硫化物沉淀在成矿主阶段，随着硫化物的沉淀，乃和介:相应增大，且fO:较高。高的fO:阻止了硒进入硫化物，而有利于硒化物的形成。7系统研究了富硒硅岩建造的沉积环境和构造环境特征，认为渔塘坝硒矿床中富硒硅质岩主要形成于浅海滞留的盆地沉积环境，紫阳下寒武统硅质岩沉积环境属于深水滞留沉积环境;渔塘坝硒矿床主要形成于拉张的断陷盆地中，紫阳硒富集体则形成于拉张的裂谷环境。

全文目录

中文摘要  5-8
Abstract  8-12
第一章绪论  12-23
  1.1 硒矿资源研究现状  12-16
  1.2 选题依据和研究意义  16-17
  1.3 研究思路  17-19
  1.4 完成工作量  19
  1.5 分析方法  19-23
第二章硒的地质地球化学性状  23-32
  2.1 硒的地球化学性质  23-25
  2.2 硒的地球化学循环  25-27
  2.3 硒在地质体中的丰度及分布  27-30
  2.4 不同地质作用过程中硒的地球化学  30-32
第三章硒的矿物学及矿床类型  32-40
  3.1 硒矿物的种类和分类  32-37
  3.2 硒矿床类型  37-40
第四章渔塘坝、紫阳硒富集区地质概况  40-49
  4.1 区域地质特征  40-46
  4.2 硒的分布和含量对比  46-49
第五章含硒硅岩建造的地球化学特征  49-71
  5.1 岩相学特征  49-51
  5.2 主量元素地球化学特征  51-53
  5.3 微量元素地球化学特征  53-58
  5.4 稀土元素地球化学特征  58-62
  5.5 同位素地球化学特征  62-71
第六章硒的赋存状态研究  71-77
  6.1 自然硒矿物特征  71-73
  6.2 硒的独立矿物和含硒矿物  73-74
  6.3 以吸附状态存在  74
  6.4 成因探讨  74-77
第七章成矿流体性质及演化  77-86
  7.1 流体包裹体特征  77-78
  7.2 流体温度的变化  78-79
  7.3 流体的盐度和密度  79-81
  7.4 流体的压力  81
  7.5 流体的化学成分  81-82
  7.6 流体中各种气体的逸度  82-83
  7.7 成矿的物理化学条件  83-86
第八章硒的富集机理对比研究  86-94
  8.1 热水沉积与硒成矿  86-88
  8.2 富硒硅岩建造的沉积环境  88-90
  8.3 硅岩建造中硅、硒的来源及二者的关系  90-94
第九章结论  94-97
参考文献  97-106
图版说明  106-116
  图版  108-116
致谢  116-117
作者简介  117-118

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