湖北宜昌白果园陡山沱组层序地层及磷块岩成因研究

新元古代陡山沱期是扬子地台重要的成磷期,鄂西白果园磷块岩就形成于当时海侵不断扩大的过程中。白果园陡山沱组位于黄陵背斜西北部,磷矿赋存于陡山沱组下部。对白果园剖面进行层序地层学研究,将南沱冰期后沉积的陡山沱组和灯影组划为一个二级层序。含有磷块岩的陡山沱组,代表了南沱冰期后强烈的海侵活动的特点,将其划分为六个三级层序,磷块岩形成于第一个三级层序内。在层序1的海侵体系域上部与高位体系域下部所反映的潮下带,砂屑磷块岩品位很高。冰期时的物理风化和陡山沱期化学风化作用将地表含磷物输入海洋,海侵引发的上升洋流携带富磷海水涌入浅水区,为磷块岩在层序1内的形成提供了物源与动力条件。初次海侵对磷矿形成十分有利,高品位的含磷层对应于最大海侵阶段。采用地球化学方法对含磷岩系进一步研究后表明,生物有机质对白果园磷块岩的形成有重要作用。大冰期过后陡山沱期新的古海洋生态系统开始构建,使生物生产率迅速恢复,为生物有机质的成矿作用提供了机遇。其有机碳含量介于盆地型磷块岩与台地型磷块岩之间,显示了泥页岩—碳酸盐岩型含磷岩系Corg含量的"过渡性"特点。由于其含磷岩系形成的环境为半局限性滞留洼地,白果园磷块岩是弱还原—弱氧化环境的沉积产物。与邻区贵州瓮安的台地型磷块岩进行对比,台地型磷块岩由于更为氧化的环境而具有低Corg和高P2O5特点。通过与早寒武世云南昆阳磷矿的对比,发现能量较高并具有丰富藻类的潮下带为磷块岩形成的优势区带,但白果园不具备昆阳磷矿的藻滩成磷环境。所以,白果园磷块岩的形成是海侵作用和生物有机质的参与等因素共同作用的结果。

海相磷块岩沉积事件研究——以新元古代末—寒武纪成磷事件为例

磷块岩大规模沉积是古海洋磷循环作用的结果。为解释海相磷块岩成因,提出了各种理论。大规模成磷事件的发生与古海洋条件和古生态环境有关,从C—N—P—O等元素循环来探讨成磷现象成为目前的趋势。磷也是重要的生命元素,磷酸盐的富集与生物演化之间也存在一定的联系。新元古代末—寒武纪磷块岩沉积是第1次全球性大规模成磷事件,它与Rodinia超大陆解体、新元古代晚期冰川事件的结束、古海洋水体地球化学条件的变化及新旧生态系统更迭等因素有关,而成磷事件又对这一时期的生物演化与生命创新事件起到了促进作用。对磷块岩的成因理论、古海洋磷循环等进行了分析,并从新元古代末—寒武纪磷块岩沉积的时空分布和成磷事件对生物演化的影响方面进行了探讨。

湖北宜昌白果园陡山沱组磷块岩地球化学特征研究

湖北宜昌地区白果园含磷岩系位于黄陵背斜西北部,属于宜昌磷矿的一部分;磷块岩形成于震旦纪陡山沱期大海侵时期,其富磷层位于陡山沱组樟村坪段。对白果园剖面进行地球化学方面研究,得出以下认识:(1)白果园磷块岩富集层主要为以P2O5与CaO构成的磷酸盐矿物、以CaO、CO2为特征的碳酸盐矿物和Al2O3与SiO2构成的粘土矿物及硅质矿物,Al2O3与SiO2含量比其它地区磷块岩高,但P2O5含量低于平均值;(2)磷块岩中Cu、Pb、Ba、Zn、As、U、Mo等的富集与生物作用有关,Co、Ni含量较低,Sr在磷块岩中含量为655×10-6;(3)白果园磷块岩的轻稀土含量最高,中稀土次之,重稀土最低,ΣREE值不高,该磷块岩稀土元素配分模式与典型的生物成因的磷块岩稀土元素配分模式较为接近;(4)樟村坪段砂屑磷块岩Ceanom值为-0.091,其它含磷层位的Ceanom值均>-0.1,显示为还原环境。这可能是较为封闭的沉积环境及海水滞留造成的,或是生物活动导致局部水体Eh值下降;(5)白果园陡山沱组剖面与同期其它地区剖面可以进行碳同位素变化趋势的对比,陡山沱期的早-中期碳同位素有正偏移的趋势,这与生物复苏有关,同时出现磷块岩沉积;中期δ13C值达到最高,反映了较高的生物生产率和高的有机碳埋藏速率;陡山沱后期,δ13C值逐渐降低。

贵州瓮安陡山沱组磷块岩岩石学特征及分类

采用岩石学及其分类方法,对上扬子区贵州瓮安陡山沱组磷块岩进行了研究。其类型为碳酸盐岩型含磷岩系,磷块岩的各种结构类型显示了不同的成因及沉积环境的差异。从结构成因角度对磷块岩分类,将其分为五种成因类型。新元古代大冰期过后,物理风化与化学风化的作用使磷质大量输入海洋,在持续波动的海平面作用下,含磷浓度较高的海水伴随着上升洋流节律性地涌入浅水区。由于海水含磷浓度的不断变化导致了频繁的沉积分异现象,使瓮安磷矿普遍发育了碳酸质条带状磷块岩。