鄂西走马地区南华系大塘坡式锰矿床中硫同位素特征及其地质意义

近年来,鄂西走马地区发现了“大塘坡式”锰矿床,但是该区内锰矿的硫同位素相关研究尚未见报道。本文对鄂西走马地区的锰矿开展了详细的野外地质调查与钻孔岩心样品的硫同位素研究,结果表明:含锰岩系大塘坡组中黄铁矿δ34S值具有异常高值(33.7‰~46.2‰平均40.1‰)。但与贵州西溪堡、高地、湖南民乐、重庆小茶园、湖北古城等扬子地块周缘典型“大塘坡式”锰矿中黄铁矿δ34S值相比,研究区含锰岩系中黄铁矿δ34S值一般要低12‰~20‰,与黔东地区成锰盆地边缘相的黄铁矿δ34S数值相近,可能是研究区成锰盆地当时的水深比较浅,或者是位于一个大的成锰盆地的边缘相地带,导致水深较浅,含锰岩系厚度小,不利于走马地区大塘坡期大规模锰矿成矿。此外,研究区含锰岩系底部发育Sturtian盖帽碳酸盐岩(灰岩)等特征,也佐证研究区在大塘坡期为浅水沉积。

鄂西走马地区大塘坡组顶部泥岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

地球在新元古代经历了Rodinia超大陆的聚合和解体,并发生了Sturtian和Marinoan两期全球规模的冰川事件。华南地区南华系古城组和南沱组冰碛岩分别对应Sturtian冰期和Marinoan冰期沉积记录,大塘坡组属于其间冰期沉积。对鄂西走马地区大塘坡组顶部泥岩中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb定年,锆石具有高Th/U比值(0.47～1.69),并显示明显的振荡环带,为岩浆成因;62颗锆石的62个数据点分析,获得的60个谐和年龄分布在651～2435Ma,主要峰值为～794Ma。最年轻单颗锆石U-Pb年龄651±7.7Ma,结合前人研究认为华南地区Marinoan冰期启动时间应晚于651Ma;碎屑锆石为亲扬子型,可能来自鄂中古陆和扬子北缘;分布最集中的751～851Ma年龄段内～850Ma峰值记录了扬子地台与华夏褶皱带碰撞拼合事件,而～820Ma、～800Ma、～760Ma等峰值则揭示了与Rodinia超大陆解体有关的幕式岩浆活动。

湘鄂西壶瓶山—走马地区灯影组储层特征

中扬子地区震旦系广泛发育碳酸盐岩,是靠下部的海相组合中最有希望取得突破的油气勘探目的层系之一。通过走廊大剖面油气地质调查及野外露头地层剖面的测制,结合前人成果,对壶瓶山-走马地区灯影组地层及沉积相重新进行了研究,根据地表露头系统的岩石及铸体薄片和储层物性样品等的鉴定测试分析认为,该区灯影组主体为碳酸盐岩,自下而上可划分为3个岩性段。灯影组底部与下伏陡山沱组整合接触,顶部与上覆牛蹄塘组呈平行不整合接触,累计地层厚度242～339m,属局限台地潮坪-开阔台地-台缘斜坡沉积环境。其中,储层厚度为210.4m,占地层总厚度的72.7%;储集岩类主要为颗粒白云岩、泥晶白云岩、砂屑白云岩及鲕粒灰岩等。储集空间有晶间孔、粒间溶孔及裂缝等;孔隙度一般值为0.69%～2.66%,最大值为3.52%,平均值为1.52%;渗透率最大值为6.2812×10-3μm2,平均值为0.3000×10-3μm2,属低孔低渗-特低孔低渗储层;主要孔喉类型为小喉道和微喉道。总体而言,灯影组储集性能较差,储层属Ⅲ类储层,但该组构造裂缝较发育,可改善储集性能,故该组储层有可能成为较好的储集层。若其上具良好的盖层和圈闭,可望发现一定规模的工业性天然气藏。

鄂西走马地区南华系大塘坡式锰矿C-O同位素特征及锰矿成矿作用

近年来,鄂西走马地区发现了“大塘坡式”锰矿(化),但该区锰矿(化)的成矿物质来源、成矿机制以及氧化还原环境的C-O同位素地球化学示踪研究较少。对鄂西走马地区的锰矿开展详细的野外地质调查与钻孔新鲜岩芯样品的C、O同位素研究。结果表明含锰矿物主要为菱锰矿,部分为含锰方解石,呈纹层状、透镜状、条带状、团块状、鲕状及结核状;δ^(13)_C(V-PDB)值为-6.98‰~-2.75‰,δ^(18)O_(V-PDB)值为-17.29‰~-9.12‰,均为负值。结合前人研究成果,认为走马地区大塘坡组锰矿(化)的锰质来源主要受到陆源物质和海底热水的双重作用影响,大塘坡间冰期锰质沉积时古海水温度较高,洋底热流上涌将Sturtian冰期水体内富集的Mn^(2+)与陆源输入的Mn^(2+)在氧化性水体中形成了锰的氧化物,随后沉降在氧化—还原环境界面之下,在成岩过程中和有机物质互相作用,氧化物被还原释放出的Mn2+和有机碳被氧化释放出的CO_(3)^(2-)结合形成菱锰矿。

鄂西走马地区ZK0703孔南华系大塘坡组岩石地球化学特征对古气候的指示

新元古代晚期是全球气候急剧变化的时期,目前可区分出至少2个全球性冰期事件,分别为Sturtian和Marinoan冰期。鄂西走马地区南华系下部的古城组与上部的南沱组地层具有明显的冰碛岩地层特征,对应了两次冰期,两者之间的大塘坡组具有间冰期沉积的地层特征。通过对鄂西走马地区ZK0703孔岩心大塘坡组泥质岩样品主量、微量元素的研究,探讨大塘坡间冰期的古气候演变过程,发现Sturtian冰期结束后,气候的回暖并非是突然出现,而是在主冰期结束之后尚存在短暂的小冰期。钻孔样品的化学蚀变指数(CIA值)从大塘坡组底部的67.07降为59.62,指示着短暂的寒冷事件,该段样品中存在冰积角砾岩夹层也与短暂的寒冷事件相对应,大塘坡组中部样品CIA值持续上升并稳定在75左右,反映气候稳定在相对温暖的状态。