碳酸盐矿物和微量元素组成
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发布时间：2022-04-30 02:22
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时间：2022-06-29 03:54
相对陆源碎屑岩而言,碳酸盐岩的主要构成矿物类型相对较少,人们可以通过化学分析或者X射线衍射分析等方法获得不同碳酸盐矿物的相对含量,进而了解碳酸盐岩中主要的碳酸盐矿物类型。本书是在化学分析的基础上,假定岩石中只有方解石、白云石两种碳酸盐矿物,白云石含量按理想化学组成由MgO含量换算,但值得注意的是,部分样品经MgO含量换算获得的白云石存在过量,故这些样品按CaO含量计算(表4.1)。Mn、Fe和Sr等微量元素一般以类质同象的方式进入到碳酸盐矿物的晶格中,这些微量元素含量的多少往往受到了矿物和岩石类型、沉积环境、成岩作用、年代效应等多方面因素的影响,因而微量元素在碳酸盐岩研究中显得纷繁复杂,很多时候人们很难判断微量元素组成是否受到了某个或者多个因素的影响。尽管如此,本书在前人评估碳酸盐成岩蚀变性及其对海水信息代表性的实用标准(Derry et al.,1989;Korte et al.,2003;Kaufman et al.,1992,1993)的基础上,剔除那些被认为已经在很大程度不能代表海水的碳酸盐岩样品,获得川东北地区三叠系飞仙关组碳酸盐沉积时海水的微量元素组成,当然有些元素组成信息仅具有一般的参考意义。
本书根据已有样品的分布情况,基于邻水仰天窝剖面和重庆中梁山剖面等典型野外剖面(见图2.1),系统分析了以上述两个野外剖面为代表的川东北地区三叠系飞仙关组不同层段灰岩样品(包括少数白云岩样品)的碳酸盐矿物组成,及Mn、Fe和Sr微量元素组成,总体特征如下:
1)邻水仰天窝剖面和重庆中梁山剖面飞仙关组的海相碳酸盐岩受白云化作用的影响较弱,也就是说,这些海相碳酸盐岩中主要的碳酸盐矿物仍然是方解石,多数层段的样品中方解石占了碳酸盐矿物相对含量的80%以上(图4.1,图4.2)。当然,这两条剖面局部层段的碳酸盐岩样品中白云石相对含量较大,如在飞仙关组4段的下部,邻水仰天窝剖面和重庆中梁山剖面样品的白云石相对含量大于其他层段样品的白云石相对含量,其白云石相对含量在50%附近,这可能与该时期川东北地区已经演化为区域性的局限台地潟湖一潮坪沉积环境有关;同时,重庆中梁山剖面飞仙关组2段中部样品的白云石相对含量也明显高于邻近其他层段的样品,说明这些样品可能遭受了更大程度的白云化作用。
图4.1 邻邻水仰天窝剖面三叠系飞仙关组碳酸盐矿物相对含量演化图
图4.2 重庆中梁山剖面三叠系飞仙关组碳酸盐矿物相对含量演化图
图4.3 邻水仰天窝剖面三叠系飞仙关组碳酸盐岩的Mn含量演化图
2)邻水仰天窝剖面和重庆中梁山剖面飞仙关组碳酸盐岩Mn含量差异较大(图4.3,图4.4),除了层段之间的差异外,成岩蚀变对这些样品的Mn含量的影响也十分显著;这在重庆中梁山剖面飞仙关组碳酸盐岩中表现更为明显,Mn/Sr比值>2的灰岩样品的Mn含量显著高于其他Mn/Sr比值≤2的灰岩样品的Mn含量,前者Mn含量可大于1000ppm、甚至高达4000ppm以上(图4.4)。尽管上述两个剖面的Mn含量差异较大(图4.3,图4.4),但对于那些Mn/Sr比值≤2的灰岩样品而言,多数样品所具有的Mn含量只分布在500ppm以下,也就是说,一般可以认为500ppm是川东北地区三叠系飞仙关组正常海相碳酸盐岩Mn含量的上限值。值得注意的是,重庆中梁山剖面飞仙关组3段灰岩样品的Mn含量明显低于邻水仰天窝剖面的同层位样品,同时这些分析结果已经十分接近分析仪器的检测下限,而且多个相同或类似的Mn含量值同时连续出现,这可能与沉积区域、成岩蚀变程度等差异有关,而不是分析误差引起的。
图4.4 重庆中梁山剖面三叠系飞仙关组碳酸盐岩的Mn含量演化图
3)邻水仰天窝剖面和重庆中梁山剖面飞仙关组碳酸盐岩的Sr含量在层段之间差异也是比较大(图4.5,图4.6),尤其是重庆中梁山剖面飞仙关组碳酸盐岩的Sr含量可以从数10ppm到2500ppm以上。相对而言,邻水仰天窝剖面飞仙关组碳酸盐岩的Sr含量相对集中,基本分布在1000ppm附近(图4.5),这反映了该剖面碳酸盐岩的Sr含量只与相对单一的控制因素有关,而重庆中梁山剖面飞仙关组碳酸盐岩Sr含量的控制因素较多(可能包括矿物和岩石类型、沉积环境、成岩作用等多方面因素的影响),造成了该剖面不同碳酸盐岩样品Sr含量的差异较大。对那些Mn/Sr比值≤2的灰岩样品而言,多数样品所具有的Sr含量均在500ppm以上,也就是说,一般可以认为500ppm是川东北地区三叠系飞仙关组正常海相碳酸盐岩Sr含量的下限值,同时这些样品的Sr含量明显大于那些被认为遭受了较大程度成岩蚀变的灰岩样品(Mn/Sr比值>2)的Sr含量(图4.5,图4.6)。
图4.5 邻水仰天窝剖面三叠系飞仙关组碳酸盐岩的Sr含量演化图
图4.6 重庆中梁山剖面三叠系飞仙关组碳酸盐岩的Sr含量演化图
图4.7 邻水仰天窝剖面三叠系飞仙关组碳酸盐岩的Fe含量演化图
4)由于部分层段样品没有分析Fe的含量,无法连续系统地对不同层段样品的Fe含量进行对比(图4.7),同时邻水仰天窝剖面和重庆中梁山剖面飞仙关组碳酸盐岩的Fe含量分布范围过于分散(图4.7,图4.8),从数百ppm到数万ppm都有分布,而数万ppm(1%以上)Fe含量的存在很可能与一些铁矿物的出现有关,如黄铁矿或者同属碳酸盐矿物的菱铁矿等,因而这些剖面的Fe含量分布特征只具一般的参考意义。
图4.8 重庆中梁山剖面三叠系飞仙关组碳酸盐岩的Fe含量演化图
