豫北卫辉地区寒武系馒头组含铁鲕粒的特征及形成机制

鲕粒灰岩是寒武纪重要的碳酸盐岩沉积类型之一,其以方解石质和白云石质鲕粒最为常见,成因已有诸多研究。然而,含铁鲕粒灰岩或铁鲕岩在寒武纪却很少见有报道,该类鲕粒的形成机理仍不清楚。基于此,文中综合运用沉积学与沉积古地理、矿物学和地球化学方法,对豫北卫辉地区馒头组的含铁鲕粒进行了详细的分析。研究区含铁鲕粒包括微亮晶含铁鲕粒和亮晶铁质鲕粒2类,形成于晋豫局限海鲕粒浅滩与滩后微生物丘礁的过渡地带。地球化学测试和显微观察表明含铁鲕粒中的铁矿物为形态不规则且发育锯齿状边缘的赤铁矿自形晶体,未见其他含铁矿物;样品的主量元素Ca、Fe、Al和Si含量较高,且Fe与Al元素之间有显著的正相关;微量元素呈现与地壳类似的丰度和变化规律;稀土元素总量较高,总体偏向于轻稀土相对亏损、重稀土相对富集且无明显Eu异常;这些特征说明含铁鲕粒的含铁矿物来自陆源。矿物学和沉积古地理分析表明,含铁矿物很可能以Fe(OH)3胶体溶液的形式自鄂尔多斯陆随径流南下进入研究区。研究区馒头组含铁鲕粒的形成需要具备3个条件:陆源不断供给的Fe(OH)3胶体、近岸半封闭海湾环境对铁的富集及规律性搅动的水动力条件对铁矿物的持续氧化。在鲕粒形成过程中,来自陆地风化的铁源的周期性供给会形成含有赤铁矿(包括少量伊利石)的方解石纹层,并与不发育赤铁矿的方解石纹层交替发育组成微亮晶含铁鲕粒;如果铁源供给充分,则形成以赤铁矿纹层为主、偶夹方解石纹层的亮晶铁质鲕粒。上述结果有助于揭示其形成时期的古海洋环境与大气环境,对铁矿床的开发和利用具有重要的理论意义与实际价值。