酒泉盆地青西凹陷湖相“白煙型”熱水沉積巖地質(zhì)地球化學(xué)特征及成因.pdf

1、熱水沉積巖為當(dāng)前地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域最前沿的熱點之一，其中涉及湖相熱水沉積巖的研究成果甚少，酒泉盆地青西凹陷下白堊統(tǒng)下溝組發(fā)育的湖相暗色“白云質(zhì)泥巖”和“泥質(zhì)白云巖”已被證實為罕見的湖相“白煙型”熱水沉積巖而成為本文獨一。無二的經(jīng)典研究素材。本論文受國家自然科學(xué)基金(編號：40672073)和教育部高校博士點專項科研基會(編號：20060616014)共同資助，在總結(jié)對比圍內(nèi)外熱水沉積巖最新研究成果基礎(chǔ)上，采用巖相、礦相鑒定技術(shù)以及碳氧同位素

2、、鍶同位素、微量元素、稀土元素和流體包裹體等測試手段，對這套特殊的湖相“白煙型”熱水沉積巖進行了系統(tǒng)研究，獲得以下結(jié)論和成果： 1)從湖相“白煙型”熱水沉積巖中識別出的熱水礦物以鈉長石和鐵白云石為主，其次有石英、方沸石、重晶石、地開石、螢石等，還有少量黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦等熱水會屬礦物，且具有7種不同熱水礦物共生組合類型。以鐵白云石和鈉長石為代表的熱水礦物具有半自形一自形晶結(jié)構(gòu)的鑲嵌狀或堆晶狀，顯示以結(jié)晶沉淀為主的化學(xué)

3、沉積特征。確定了典型的巖石組構(gòu)以具微一隱晶結(jié)構(gòu)和紋層狀構(gòu)造為主，其次可見特征的熱水碎屑結(jié)構(gòu)、熱水角礫結(jié)構(gòu)和網(wǎng)脈狀、旋渦狀構(gòu)造和同生變形層理。其中的熱水碎屑和熱水角礫結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同礦物類型各可識別出7種類型，部分巖石組構(gòu)類型十分罕見，具有特殊成因意義。 2)碳、氧同位素研究結(jié)果證實，泥晶鐵白云石沉淀時湖泊相對封閉，且成礦流體溫度較高，熱流體在循環(huán)和上升過程中，可能與圍巖進行了碳、氧同位素交換，吸收了深部重碳而導(dǎo)致流體值較高；分散的

4、碳、氧同位素組成特征應(yīng)該與地殼淺部下滲湖水對上地殼各類巖石淋濾萃取演化而成的熱流體有關(guān)。 3)鍶同位素研究發(fā)現(xiàn)，紋層狀泥微晶熱水沉積巖鍶同位素比值變化范圍較小，可代表均一化的熱鹵水池流體鍶同位素組成特征，發(fā)育于同一位置的水爆角礫與其膠結(jié)物鍶同位素組成基本一致，說明兩者屬具相同成因意義的同期熱水噴流沉積產(chǎn)物。總體上湖相熱水沉積巖87Sr/86Sr比值遠(yuǎn)高于同期海水和下溝組玄武巖，略高于代表早白堊世湖水鍶同位素組成的藻灰?guī)r，但低于基

5、底殼源硅鋁質(zhì)巖，反映熱流體與海水無關(guān)，也不可能為單純的湖水或幔源巖漿水，推測為富集硅鋁質(zhì)基巖高放射性成因Sr的下滲湖水與少量上升幔源巖漿水的混合熱流體。 4)稀土元素地球化學(xué)特征具備L,REE>I-tREE的熱水沉積建造特點，其高豐度的∑REE、稀土配分模式、正和負(fù)，雖有悖于海相熱水沉積巖，但與同層位的堿性拉斑玄武巖非常一致，說明下溝組熱水沉積巖與同層位的玄武巖有很強的親緣關(guān)系，熱流體/湖水混合過程的Eu/Sm-La/Ce模擬反

6、映了下溝組湖底的熱水沉積作用發(fā)生在具備還原、偏堿性條件的深源熱鹵水池環(huán)境中。 5)流體包裹體分析并結(jié)合C-O-Sr同位素、微量元素地球化學(xué)和稀土元素特征，認(rèn)為青西凹陷早白堊世湖底熱流體應(yīng)與火山噴發(fā)有關(guān)，整體上應(yīng)屬于深循環(huán)下滲湖水與巖漿水混合形成的中低溫(90～200℃)、中等鹽度(8～22wt％NaC1)、中等密度(0.97～1.2g/cm3))的NaC1-H2O體系高堿性熱鹵水，并具有貧金屬硫化物，富CO32-、SO42-、c

7、1-、F和ca2+、Mg2+、Fe2+、Ba2+、Si4+、Al3+、Na+等常量元素和絡(luò)陰離子，以及Zn、Rb、Mo、As、Ni、Co、Sb、Ba和Ag等深源氣液型和深部幔源型微量元素組合。整體顯示，不同類型熱水沉積巖的成礦熱流體自主噴流通道、分支噴流通道經(jīng)噴流口至附近及遠(yuǎn)端的盆地?zé)猁u水區(qū)存在溫度、鹽度、密度和壓力等物理化學(xué)參數(shù)逐漸降低的規(guī)律性變化。 6)提出熱流體運移驅(qū)動力主要有三種：重力驅(qū)動力、壓實驅(qū)動力和巖漿熱能驅(qū)動力，

8、這三種驅(qū)動力共同作用使熱流體循環(huán)流動，并不斷萃取巖層中的成礦化學(xué)物質(zhì)，并可能存在四種超壓熱流體失衡回返運移機制，其中構(gòu)造抬升泵吸作用、斷裂搓動淺部構(gòu)造減壓和陣發(fā)性火山巖漿熱液水熱增壓作用這三種機制在研究區(qū)占主導(dǎo)，并促使熱流體沿斷裂回返上升并突破上覆沉積物發(fā)生沸騰爆炸，低溫低鹽度湖水迅速混入冷卻，并破壞了熱流體的化學(xué)平衡，使得氯絡(luò)合物解離，熱水礦物化學(xué)沉淀聚集形成一系列不同成因類型的湖相“白煙型”熱水沉積巖。 7)青西凹陷下溝組湖

9、相“白煙型”熱水沉積巖可劃分出4種成因類型，其中的熱水沉積白云巖據(jù)國內(nèi)外資料檢索，屬極其罕見的湖相原生白云巖中的特殊成因類型，具有特定的成因特征和識別標(biāo)志。 8)建立了青西凹陷湖相“白煙型”熱水沉積巖分帶性熱水沉積模式：主噴流口內(nèi)主要發(fā)育水爆角礫型熱水沉積巖(鋁硅酸鹽礦物+硫酸鹽礦物+微量金屬硫化物礦物組合)一與主噴流通道連通的分支噴流口內(nèi)主要發(fā)育脈狀充填型熱水沉積巖(碳酸鹽礦物+鋁硅酸鹽礦物+硫酸鹽礦物組合)一主噴流口附近發(fā)育