扬子板块西缘早中生代“绿豆岩”成因及构造启示:锆石U-Pb年龄、微量元素及Hf同位素约束

为了研究早中生代“绿豆岩”的火山灰来源,及其与古特提斯弧火山活动的时空联系,对滇东北乌蒙山地区两件绿豆岩样品进行了锆石U-Pb年代学及Hf同位素分析。结果显示:嘉陵江组绿豆岩谐和年龄为(250.0±2.8)Ma,εHf(t)值为-18.1~-9.5,二阶模式年龄T_(DM2)为2141~1674 Ma;关岭组底部绿豆岩锆石谐和年龄为(247.0±1.2)Ma,εHf(t)值为-16.4~-7.5,对应的T_(DM2)范围为2050~1559 Ma。两层绿豆岩相似的年代学数据、Hf同位素组成和模式年龄分布,表明两层绿豆岩具有相同的物质来源,均为古—中元古代地壳物质熔融产物。锆石微量元素具有酸性岩浆锆石特征,表明绿豆岩原岩为长英质岩石。通过与区域数据对比,确定“绿豆岩”火山灰来源于三江造山带,且有证据显示在早—中三叠世期间,沿西南三江—宋马—十万大山一带存在一条由古特提斯洋发生俯冲消减形成的岩浆弧,两层绿豆岩都是古特提斯洋俯冲背景下的火山活动记录。结合野外地质特征及项目研究成果,限定古特提斯弧火山作用至少于嘉陵江组绿豆岩形成前(254.9 Ma)启动,至关岭组底部绿豆岩形成时(247.1 Ma)仍在活动。

贵州盘州地区中三叠统关岭组底部绿豆岩地球化学特征及沉积环境分析

为了查明盘州地区绿豆岩中锂多金属富集情况,本次工作在盘州地区中三叠统关岭组底部地层中共采集21件绿豆岩样品。分析测试结果显示,Li的含量介于57.67×10^(-6)-641.37×10^(-6)之间(平均332.43×10^(-6)),最高含量相当于0.14%的Li_(2)O含量;轻稀土元素(LREE)含量介于95.97×10^(-6)-516.12×10^(-6)之间(平均257.78×10^(-6)),最高含量相当于0.06%的REE_(2)O_(3)含量,高于风化壳离子吸附型稀土矿床轻稀土最低工业品位0.05%0.098%。通过对盘州地区绿豆岩进行系统的微量元素和稀土元素地球化学分析表明:绿豆岩大部分微量元素含量与上陆壳元素丰度几乎相符,相对富集Li、Y、Cs、Rb等稀有元素,亏损Tl、Ba、Sr、Cd、In等分散元素和过渡元素Ni;稀土元素总量(∑REE)介于108.37×10^(-6)-589.76×10^(-6)之间,平均值为295.70×10^(-6),稀土元素配分模式图显示轻稀土富集的右倾型分布特征,具有较明显的负Eu异常;(La/Yb)_(CN)、(La/Sm)_(CN)和(Gd/Yb)_(CN)显示,轻重稀土之间分馏明显、轻稀土分馏中等、重稀土分馏程度不明显;由稀土元素Eu异常和La/Yb-ΣREE图解可知,绿豆岩母岩来源于沉积岩、花岗岩和碱性玄武岩—大陆拉斑玄武岩的混合,其中沉积岩组分来源于北侧的泸州隆起区,母岩中的花岗岩和碱性玄武岩—大陆拉斑玄武岩组分则与火山喷发有关;绿豆岩铈异常(Ceanom)、Sr/Ba和Rb/Sr说明,盘州地区绿豆岩总体形成于气候温暖潮湿的半局限台地,处于淡水—半咸水沉积环境,水体呈弱还原—氧化状态。

重庆铜梁地区富锂绿豆岩地球化学特征

近年来美国和智利等国家新发现了大量赋存在粘土岩中的锂资源,该类锂资源主要是由火山灰蚀变而成。火山灰沉积水解形成的绿豆岩,广泛分布于我国西南地区,其是否存在锂的富集现象值得研究。笔者对重庆铜梁地区绿豆岩开展了调查研究,通过X射线荧光光谱仪和等离子质谱仪分析,发现绿豆岩中钾的平均含量为8.77%,锂的含量可达663×10^(-6),相当于0.14%的Li_2O含量,远高于固体、露采盐类矿的边界品位0.06%;稀土元素总量可以达到500×10^(-6),接近离子吸附型矿的边界品位。X射线衍射分析显示绿豆岩主要含有石英、长石和粘土矿物,其中粘土的主要成分为伊蒙混层和少量伊利石。伊蒙混层含量占比高的样品较占比低的样品Li的含量偏高。结合粘土及锂的物理化学特性,推断绿豆岩中的Li呈离子形态被粘土矿物吸附。如果这些锂资源能够被综合利用,势必将会产生巨大的经济效益。

“绿豆岩”组分新析

在重庆北碚代家沟乡河犀洞新发现一处厚约１．５０ｍ的绿豆岩，豆粒大小为２～５ｍｍ。经分离检测分析表明：豆粒存在于伊利石中，伊利石的纯度为９５％～９７％；对豆粒采用盐酸溶解、Ｘ－射线衍射和扫描电镜能谱分析表明：豆粒由石英和方解石组成，石英含量在８０％左右，方解石含量约为２０％，石英主要分布于豆粒的表面，而方解石则分布于豆粒的中心。

重庆铜梁地区“绿豆岩”中碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

"绿豆岩"是降落沉积的火山灰经古风化作用和成岩作用形成的多为黏土类的岩石,广泛存在于我国西南早、中三叠世地层间,是良好的区域性等时标志层。研究绿豆岩的成岩年代对进一步了解其成岩机制和时代背景具有重要意义。本文以重庆铜梁地区"绿豆岩"中的碎屑锆石为研究对象,进行了锆石LA-ICPMS定年工作。观察发现本次绿豆岩中挑选的碎屑锆石晶型较完整,具环带结构,U、Th含量普遍较高,为岩浆结晶锆石特征;锆石^(206)Pb/^(238)Pb年龄峰值集中分布在245.86±0.98 Ma和277.6±3.8 Ma。绿豆岩分布在雷口坡组的底部,因此获得的245.86 Ma年龄数据,代表了重庆铜梁地区雷口坡组底部随火山灰进入沉积盆地的锆石的年龄,该年龄值与贵州、广西等地凝灰岩中锆石的年龄相近,故认为在大约246 Ma存在区域性火山喷发事件。较老的锆石应为早期火成岩经风化作用,锆石被带入盆地沉积的结果,其中在277 Ma年处存在一个小的峰值,推断二叠纪中期存在一次岩浆活动。

川东北宣汉黄金口一带中三叠统雷口坡组底界划分

川东北宣汉黄金口一带能源、矿产资源丰富,中三叠统雷口坡组是该区钾、锂资源的赋矿层位之一,也是该区重要的天然气储层。黄金口一带雷口坡组底界多以岩性组合和测井曲线特征来划分,而不是以区域上广泛分布的“绿豆岩”作为其底界划分的标志。笔者在该区的1口钾盐探井中发现绿豆岩,其厚度2~3 cm,镜下鉴定其为富钾长石玻屑凝灰岩。XRD分析表明其主要矿物成分为石英、微斜长石、白云母。通过对岩性组合和测井曲线的对比研究,认为黄金口一带雷口坡组底界应下移,位于原划分的嘉陵江组中。

矿物类型对硅酸盐细菌解钾作用的影响

对两种硅酸盐细菌菌株K110、K195分别与石骨子、碳渣、绿豆岩、正长石4种底物的解钾作用进行了研究。结果表明:各处理的解钾量在前8 d均随培养时间的增加而增加,不同底物间解钾率差异极显著(P<0.01);硅酸盐细菌对正长石的解钾率最低为0.32%,对绿豆岩的解钾率为0.53%,对碳渣的解钾率为1.02%,对石骨子的解钾率最高为1.04%;菌株K110、K195间的解钾能力差异极显著(P<0.01)。

峨眉山中三叠统绿豆岩特征及其沉积环境指示

为探讨峨眉山中三叠统绿豆岩的岩石学分类及其对沉积环境的指示意义,通过岩石薄片鉴定、扫描电镜观察、能谱分析及全岩地球化学分析确定了绿豆岩的岩矿特征与地球化学特征。结果表明,绿豆岩矿物成分主要为伊利石、玉髓、方解石;根据其成因与岩矿特征将其定名为含硅质颗粒伊利石黏土岩,并根据火山碎屑岩分类方案将其归入火山碎屑沉积岩类;地球化学分析表明,绿豆岩具有富钾、钠、锂,轻稀土相对富集,Eu显著亏损、Ce相对富集的特征;指示了绿豆岩沉积时峨眉山地区以炎热干旱型气候为主,水体为微咸水-咸水、亚氧化-亚还原状态。

四川盆地“绿豆岩”地质特征及其成因初探

在早-中三叠世时期,华南及川黔地区广泛发育一套凝灰岩或火山成因的粘土岩,呈灰绿色,含硅质豆粒,俗称“绿豆岩”,常作为早-中三叠世界线层位研究,其对界线年龄的厘定和约束二叠纪末生物大灭绝后生物复苏事件具有重要的意义。四川盆地绿豆岩的形成与正常的陆源沉积粘土岩有较大区别,其形成需要特定的物质来源、介质条件和温度条件。绿豆岩中含有大量的有益元素,对其进行综合利用会对国民经济带来巨大收益。近年来,在四川报道了大量关于绿豆岩的文章。通过对绿豆岩资料的收集整理,总结出四川盆地绿豆岩的分布情况、地质特征及其成因并对开发前景做出归纳概括,可为四川盆地绿豆岩的勘查提供参考。

贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组绿豆岩矿物学特征

采集了贵州省黔西县大寨地区的中三叠统关岭组松子坎段底部绿豆岩4件样品,运用显微鉴定、X射线衍射、红外光谱、差热和热重分析、扫描电镜与能谱分析方法,对绿豆岩黏土矿物进行准确定性定量分析。研究表明,绿豆岩主要矿物为伊利石、蒙脱石、伊利石/蒙脱石混层矿物及少量石英、绿泥石,豆粒主要矿物为方解石、石英、伊利石。

四川龙门山北段马角坝中三叠统雷口坡组“绿豆岩”特征及其意义

位于扬子地台的西北缘、龙门山北段的四川江油马角坝地区娃娃岩发育一套露头清晰的“绿豆岩”剖面,由于目前关于川北地区“绿豆岩”的岩石学、岩相学以及全岩地球化学数据分析的研究较少,因此本次研究针对四川龙门山北段马角坝中三叠统雷口坡组“绿豆岩”2件样品进行岩石学、岩相学观察、6件全岩地球化学样品的分析测试,结果表明研究区内“绿豆岩”主要发育有四层,厚度为5.5 m,岩性为白云质含火山灰黏土岩,岩样手标本呈灰绿色,质地松软,主要由不规则棱角状、片状水云母和不规则粒状微小石英等中酸性火山碎屑物质及火山灰组成。根据全岩地球化学数据表明,研究区内“绿豆岩”的稀土元素分配模式图整体呈右倾分布,负Eu异常,δEu=0.654~0.700,Ce负异常,δCe=0.94~0.96。微量元素特征表明研究区内“绿豆岩”形成环境为干燥炎热的微咸水-咸水、亚氧化-还原环境。通过区域对比,认为研究区“绿豆岩”为中三叠世初期形成,而“绿豆岩”中的火山物质来源与与古特提斯洋俯冲消减作用有关,是由俯冲带控制多期构造弧火山喷发造成,初步推测“绿豆岩”火山灰主体来自西部岛弧火山活动的多期次火山活动,与特提斯洋向东俯冲至扬子板块下部有重要相关性。

贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组绿豆岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及地质意义

针对贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组底部绿豆岩,利用LA-ICPMS锆石U-Pb测年手段,明确贵州黔西县大寨地区早—中三叠世界线年龄。对贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组底部绿豆岩1件U-Pb年龄样品、 8件地球化学样品的测试分析,结果表明,锆石U-Pb加权年龄为248.6 Ma±2.7 Ma,谐和年龄为248.7 Ma±1.1 Ma;绿豆岩属于高硅(w_(SiO2)均值为62.40%)、铝(w_(Al2)O_3均值为14.61%)、钾(w_(K2)O均值为7.22%),低铁(w_(Fe2)O_3均值为0.94%,w_(FeO)均值为0.51%)、钛(w_(TiO2)均值为0.24%)的中酸性火山物质,具有稀土元素总量相对较低、相对富集轻稀土元素和轻重稀土元素分馏程度低的特征,负Eu异常显著,δEu=0.17～0.22。综合分析,该绿豆岩是由火山活动喷发的火山灰经风化、搬运、沉积改造而形成,为下三叠统嘉陵江组与中三叠统关岭组松子坎段界线岩性标志,同时为测区早—中三叠世界线年龄提供了准确的年代学证据。