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(diǎn)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(shí)為罕見(jiàn)的湖相“白煙型”熱水沉積巖而成為本文獨(dú)一。無(wú)二的經(jīng)典研究素材。本論文受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào)：40672073)和教育部高校博士點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基會(huì)(編號(hào)：20060616014)共同資助，在總結(jié)對(duì)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(cè)試手段，對(duì)這套特殊的湖相“白煙型”熱水沉積巖進(jìn)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(shí)別出的熱水礦物以鈉長(zhǎng)石和鐵白云石為主，其次有石英、方沸石、重晶石、地開(kāi)石、螢石等，還有少量黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦等熱水會(huì)屬礦物，且具有7種不同熱水礦物共生組合類(lèi)型。以鐵白云石和鈉長(zhǎng)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(jiàn)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(lèi)型各可識(shí)別出7種類(lèi)型，部分巖石組構(gòu)類(lèi)型十分罕見(jiàn)，具有特殊成因意義。 2)碳、氧同位素研究結(jié)果證實(shí)，泥晶鐵白云石沉淀時(shí)湖泊相對(duì)封閉，且成礦流體溫度較高，熱流體在循環(huán)和上升過(guò)程中，可能與圍巖進(jìn)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(duì)上地殼各類(lèi)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(shuō)明兩者屬具相同成因意義的同期熱水噴流沉積產(chǎn)物?？傮w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(wú)關(guān)，也不可能為單純的湖水或幔源巖漿水，推測(cè)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(diǎn)，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(shuō)明下溝組熱水沉積巖與同層位的玄武巖有很強(qiáng)的親緣關(guān)系，熱流體/湖水混合過(guò)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(lèi)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(yùn)移驅(qū)動(dòng)力主要有三種：重力驅(qū)動(dòng)力、壓實(shí)驅(qū)動(dòng)力和巖漿熱能驅(qū)動(dòng)力，

8、這三種驅(qū)動(dòng)力共同作用使熱流體循環(huán)流動(dòng)，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(yùn)移機(jī)制，其中構(gòu)造抬升泵吸作用、斷裂搓動(dòng)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(jī)制在研究區(qū)占主導(dǎo)，并促使熱流體沿?cái)嗔鸦胤瞪仙⑼黄粕细渤练e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(lèi)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(lèi)型，其中的熱水沉積白云巖據(jù)國(guó)內(nèi)外資料檢索，屬極其罕見(jiàn)的湖相原生白云巖中的特殊成因類(lèi)型，具有特定的成因特征和識(shí)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