论文摘要
火山灰经蚀变及成岩作用形成蚀变火山灰粘土岩,是火山作用事件的记录、同时又是区域地层对比的重要标志。火山灰蚀变成因粘土矿物特征主要取决于不同沉积相环境的介质条件。因此,研究不同沉积相蚀变火山灰粘土岩特征,对于利用火山灰粘土层进行区域地层对比及其岩浆作用性质的研究,就具有重要的科学意义。在华南二叠纪-三叠纪（P-T）界线附近地层中,发育大量的火山灰粘土岩。这些蚀变火山灰粘土岩层发育完整,具有海陆、海陆交互、陆相沉积并具有良好的连续性。论文选取已具有PTB界线和高精度年龄划分的典型剖面,分别为深海相新民剖面、深海斜坡相上寺剖面、湖泊相岔河剖面和沼泽相哲觉剖面,利用X射线粉晶衍射仪（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）等方法,对其中的蚀变火山粘土层进行矿物学、地球化学、同位素、锆石U-Pb定年等分析,探究沉积环境对蚀变火山灰粘土岩的矿物学、地球化学特征影响及其机制。获得的主要认识如下:上寺剖面和岔河剖面火山灰粘土层的锆石U-Pb年龄测试显示,两个剖面中PTB附近对应的粘土层,较老的粘土层分别为260.0±2.4 Ma（SS-1）和264.0±2.6 Ma（CH-1）,较新的粘土分别为253.6±2.3 Ma（SS-2）和253.4±1.8（CH-2）,具有很好的对应关系,证明海陆两个剖面记录的火山作用基本发生在同一时期。深海相新民剖面各粘土层伊蒙混层矿物均为有序度较高的的R3型I/S结构,伊利石层含量高达86%-99%。各粘土层的SiO2/Al2O3（2.07-2.11）、MgO/K2O（0.50-0.54）、以及δ18O（17.3-18.1）值接近。稀土元素配分曲线显示微轻稀土元素（LREEs）富集,重稀土元素（HREEs）轻微亏损,且存在明显的Eu负异常。143Nd/144Nd同位素和Zr/TiO2vs.Nb/Y判别显示其母质落入流纹英安岩和安山岩范围。深海斜坡相上寺剖面P-T附近蚀变火山灰粘土层伊蒙混层矿物的有序度均为R1型,伴有少量高岭石产出。其SiO2/Al2O3（2.20-2.42）、MgO/K2O（0.78-0.80）、以及δ18O（20.5-21.6）十分接近,但略高于新民剖面的粘土层。稀土元素配分模式与新民剖面粘土层相似,落入流纹英安岩和流纹岩。湖泊相岔河剖面粘土层的矿物组成主要为伊蒙混层粘土矿物,且均含有方解石、微量石英。其中伊蒙混层矿物为有序度较高的R3型结构,伊利石层含量为84%-86%。粘土岩SiO2/Al2O3（1.84-2.66）、MgO/K2O（0.18-0.24）、以及δ18O（13.2-13.4）值变化较小,但均明显低于海相的上寺和新民剖面。稀土元素配分模式显示轻稀土元素略富集,重稀土相对平缓,有不同程度的Eu负异常,其母质为安山岩和流纹英安岩。沼泽相哲觉剖面P-T界线附近粘土层（CH-1、CH-2）矿物组成为伊蒙混层粘土矿物、高岭石,且均含有微量石英和锐钛矿。伊蒙混层堆垛形式为R1和R3混合型,其中高岭石含量（36%和49%）明显高于其它剖面。粘土岩SiO2/Al2O3（1.53-1.61）和MgO/K2O（0.22-0.34）明显低于海相剖面。稀土元素配分曲线均显示向右边倾斜的趋势,表现出典型的轻稀土元素富集、重稀土元素亏损特征,且Eu负异常明显,其母质为碱性玄武岩。同一沉积相的不同火山灰层的母质岩浆虽有所差别,但其粘土矿物组合及伊-蒙混层粘土矿物的堆垛类型非常相似;相反,不同沉积相粘土层中粘土矿物的组成和伊-蒙混层粘土矿物的堆垛类型明显不同。K2O含量与粘土岩的伊利石化程度成正比,同时与沉积环境的水动力条件与蚀变过程中钾的淋滤有关,MgO和K2O含量主要与成岩过程有关并且受到沉积相的控制,海相粘土岩的MgO/K2O（>0.50）的比值明显高于陆相（<0.34）。对于海相和陆相的火山灰层,ΣLREE/ΣHREE比值整体没有明显的规律性差别,同一剖面的不同火山灰层的轻重稀土比差别较大。稀土元素的分配模式反映火山灰来源、矿物搬运过程中的分选与成岩蚀变环境的综合影响。所研究的剖面中均出现轻微到明显的Eu负异常,且并未检测到斜长石,说明Eu元素负异常是由于沉积后环境影响所致。在还原性的海水环境中和缺氧孔隙水中,释放出的Eu以二价Eu2+的形式出现,而这可以造成孔隙流体的Eu正异常和矿物的Eu负异常,说明在二叠-三叠纪之交,海水和陆相水环境的pH均偏酸性。结合沉积环境对火山灰蚀变粘土岩的影响的分析,同时利用Ti/Zr vs.Zr/TiO2区域投图和143Nd/144Nd同位素的比值结果对火山灰母质进项判别结果显示相同时期不同剖面的蚀变火山灰粘土岩层的母岩岩浆落入不同的岩性区域,本文推测二叠纪-三叠纪之交的火山喷发可能是多区域,多喷发点的共同事件。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 宫旎娜
导师: 洪汉烈
关键词: 蚀变火山灰粘土岩,钾质斑脱岩,成岩环境,伊蒙混层矿物,微量元素
来源: 中国地质大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地质学,地球物理学
单位: 中国地质大学
分类号: P317;P534
DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000208
总页数: 133
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标签：蚀变火山灰粘土岩论文; 钾质斑脱岩论文; 成岩环境论文; 伊蒙混层矿物论文; 微量元素论文;