岩相古地理作业.docx

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1、早寒武世黑色页岩沉积环境1.绪论黑色页岩是在循环极差的停滞水环境中沉积形成的、富含有机质（如有机碳等）和分散状（浸染状）黄铁矿的一类特殊岩石。该类岩石在全球分布广泛，化学性质特殊，既是一种十分重要的矿物资源，又具有特别重要的环境意义[1]。寒武纪早期是地球演化历史上最重要的时期之一。在这一时期发生了生命大爆发事件；地球真极移（Truepolarwander）在短短的大约10百万年内发生了90度的旋转；大陆强烈拉张引起全球范围内的热液事件、缺氧事件。因此，早寒武世早期沉积地层中蕴含着地球早期演化历史信息的关键性沉积段。我国

2、寒武系底部普遍发育这套黑色页岩夹硅质岩的岩石组合。黑色页岩中有机碳含量为1%-13%[2]。过去的一些年来，矿化黑色页岩的经济重要性越来越大。世界上许多地方发现了与黑色页岩建造有关的工业矿床和有远景的金属富集。它们是U、Mo、Ni、Mn、V、Hg、Sb、W和其他金属的重要来源[3]。黑色页岩不但富含多种矿产资源，产有大型、超大型多金属矿床，而且可用作复合化肥以改良土壤。同时，黑色页岩因风化分解释放CO2、产生酸性矿排水、释出重金属元素等而可能对环境产生严重影响，引起环境问题。开发利用黑色页岩不但要充分认识其资源功能特征，

3、拓宽其应用途径，而且要特别注意其可能引发的环境问题[1]。2.与黑色页岩有关的矿床的研究在地球上存在着几个分布广泛的黑色页岩系层位，如我国南方寒武系底部，纵贯英格兰南部、荷兰、德国到中欧诸国的上二叠统Kupferschifer（约60万km2），加拿大育空地区中上泥盆统，我国扬子克拉通周缘震旦系以及俄罗斯西伯利亚里菲纪上部和波兰的前寒武纪早元古代与有机碳有关的PGE-Au-U岩系。这些黑色岩系的共同特点是含有大量的有机质和丰富的金属元素PGE，Cu，Ni，Mo，Au，U，V，Mn，Fe，Co，Bi，Cr，Se等。这些元素

4、在一些地区形成一定规模的矿床，具有工业价值。例如，波兰的Lubin-Glogow地区长期开采铜及银；我国遵义民采钼矿；斯洛伐克黑色页岩系内的碳酸盐型锰矿经风化后，于第三系沉积物中富集并得到开采。但是，绝大多数地区的黑色岩系主要表现为一种金属元素富集层位，目前尚不具工业价值。对中欧、中国华南、加拿大以及波罗的海地区和俄罗斯西伯利亚的黑色页岩系进行了一定程度的研究，但对其中的金属矿床或矿化的成因在认识上存在着差异。在研究程度比较高的波兰Lubin-Glogo地区，关于成因模型的建立，考虑以下几个事实：①20%的铜出现于Kup

5、ferschifer黑色页岩系中，50%在下伏的Weissliegendes砂岩中，30%在上覆Zech-stein灰岩中；②Cu矿化与还原界面密切相关；③主要含铜矿物为辉铜矿，伴随有斑铜矿和黄铜矿，向外为铅和锌的硫化物；④尽管有几个矿化阶段，但主要矿化阶段为早三叠世，成岩阶段的伊利石放射性测年数据为190-216Ma，利用赤铁矿古地磁资料厘定为220-250Ma。关于早阶段同生沉积作用，Karnkowski描述了波兰二叠纪Rotliegenedes盆地发育在高度变形的古生代岩石的基底上，盆地由一组次级且相互沟通的盆地组

6、成，沿NW向分布于波西尼亚刚性地块与东欧克拉通之间的脆弱地壳带，有人称为内陆盆地。这些盆地主要由早二叠世火山碎屑岩、熔岩和碎屑沉积岩充填。介于二叠系与三叠系之间的Kupferschiefer含沥青钙质或白云质页岩覆盖于这些碎屑沉积岩之上，有时与灰岩共存。同生的Kupferschifer黑色页岩沉积虽然含有硫化物，但并不构成经济矿床，富铜高银的块状铜矿石可能是由下伏Rotliegendes层位的含铜溶液与Kupfer-schifer层内经生物硫酸盐还原生成并储集于裂隙中的H2S发生反应，从而导致铜大量堆积成矿的。最近，通过

7、对惰性气体同位素的研究，认为在三叠纪，深部流体积极参与了成矿过程，这为进一步深入研究该区黑色页岩铜矿提供了新思路。在我国华南和加拿大育空地区出露比较广的黑色页岩系中存在Mo-Ni-PGE矿，虽然形成时代有差异，但物质组分和产出状态比较相似，厚度较薄，时断时续，沿同一层位出现。关于其成因，多年来海底喷流认识占有主导地位，推断下伏富Mo-W花岗岩体可能作为成矿的能源和Mo-Re-Os的源区，并与海底喷流的Ni-PGE-Fe-V-Co矿化源汇合成矿。最近，又有人提出它们是一种蒸发-还原环境的正常沉积产物。在我国华南地区，对镍钼

8、矿石的Re-Os同位素精确测年，获得（541.3±16）Ma的年龄数据。黑色页岩系对于后生成矿也具有重要的影响，例如，哥伦比亚祖母绿矿床被认为是赋矿的白垩纪黑色页岩与盆地卤水进行水岩反应，由钠质交代作用和阳离子交换引致成矿，铍主要来自粘土岩。通过对广西大厂锡多金属矿区赋矿的泥盆系页岩和成矿流体的系统研究，不仅证明区内