安徽巢北地区栖霞组臭灰岩段黄铁矿研究--形态及分布特征.pdf 8页

'中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn安徽巢北地区栖霞组臭灰岩段黄铁矿研究--#形态及分布特征**许家齐，姜立君，徐海澂5（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116）摘要：在安徽巢湖北部山区栖霞组臭灰岩段(沥青质灰岩)底部灰岩中发现大量草莓状和自形状黄铁矿。草莓状黄铁矿主要发育在有孔虫､生物碎屑和缝合线中,对黄铁矿草莓体的粒径进行统计分析,发现草莓体粒径变化范围比较大(4~19μm),平均粒径为5.5~7.5μm,表明草莓状黄10铁矿所处的微环境为下贫氧水体/沉积环境。自形状黄铁矿主要以半自形晶和它形晶为主发育在岩石(化石围岩)和化石(珊瑚)中,黄铁矿自形程度受到空间的影响。此外,见少量微晶黄铁矿与草莓状黄铁矿伴生,初步推断黄铁矿演化顺序为“微晶-莓状-自形状”。关键词：草莓状黄铁矿；自形状黄铁矿；微晶黄铁矿；化石；生长空间；演化中图分类号：P75215Thefeaturesanddistributioncharacteristicsofthepyrite,foundinsmellylimestoneinQixiaformationinnorthChaoHu,AnhuiprovinceXuJiaqi,JiangLijun,XuHaicheng20(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221116)Abstract:PlentyofpyritewerefoundinthebottomofsmellylimestoneinQixiaformationinnorthChaohu,Anhuiprovince,andaretwoformsofpyriteincludingpyriteframboidandeuhedralpyrite.Wecountedthepyriteframboiddevelopedinforaminifera､bioclastandstyloliteformthesmellylimestoneandfoundalargerange(2~19μm)ofthesize,andtheaverageisabout5.5~7.5μm,indicating25themicroenmronmentsofpyriteformedisUnderOxygen-depletedwater.Euhedralpyriteismainlydevelopedinrocks(fossilrocks)andfossils(corals)withsubhedralandanhedral.Thedegreeofcrystalmorphologydevelopmentisinfluencedbygrowthspace.Besides,microcrystallinepyritewasfoundwithpyriteframboids.Indicatingtheevolutionis“microcrystals-framboid-euhedral”.Keywords:pyriteframboid;euhedralpyrite;microcrystallinepyrite;fossil;growthspace;evolution300引言黄铁矿常作为指标矿物而广泛研究和利用,在沉积物(岩)中,黄铁矿是一种以自形状和草[1]35莓状形态存在的自生矿物.形态差异是两类沉积自生黄铁矿最明显的区别,尤其是单晶(体)的粒径大小.自形状黄铁矿通常以立方体､八面体和五角十二面体等单晶(体)形态发育于沉积物(岩)之中,单晶(体)粒径较大且变化范围极大,一般情况下肉眼即可观察单晶(体)形态.草莓状黄铁矿是一种类似于草莓状且含有大量同形､等大黄铁矿微晶的集合体,草莓体粒径变19[2,3]化较大(1.0~20.0μm),集合体中的黄铁矿微晶数量变化范围宽泛(10~10),微晶的立体形[4,5]40态为近球体､五角十二面体､正八面体､正六面体及正四面体,而微晶的排列方式多样｡笔者在实习过程中发现巢北栖霞组臭灰岩段由一套有机质含量极高的灰岩--含泥灰岩基金项目：中国矿业大学2016年大学生创新训练计划；20160004作者简介：许家齐（1994-），男，就读于中国矿业大学资源与地球科学学院地质工程专业本科通信联系人：姜立君（1980-），讲师，主要研究方向：矿物学，岩石学，矿床学.E-mail:jlj_top@126.com-1- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn[6]的韵律层构成,在臭灰岩段的底部发育大量黄铁矿,指示臭灰岩段形成于贫氧或缺氧环境,对黄铁矿进行重点采样磨制光薄片,并对其形态特征及其分布进行观察,探讨黄铁矿的演化过程､形成微环境及其对栖霞组研究的意义｡451地质背景[7,8]栖霞组是我国南方发育的4套区域性浅海相烃源岩层的重要组成部分,它分布广泛,[9]岩相比较稳定,厚度一般为100~200m,是下扬子地区具代表性的碳酸盐烃源岩层之一,按照岩性可分为6个部分,由下至上依次为梁山段､臭灰岩段､下硅质岩段､本部灰岩段､上部硅质[10][11]岩段和顶部灰岩段,栖霞期整体表现为海侵开始并持续扩大的一个时期｡50本文研究栖霞组剖面位于安徽省中部巢湖北部山区麒麟山和平顶山,两者相距3km,同时[12,13]处在类似“M”型展布的“两向夹一背”近北东向褶皱带上(图1),属于扬子地层区､下扬子[14,15]地层分区､六合一巢县地层小区､巢北沉积区｡本区栖霞组灰岩中生物碎屑含量比较高且变化范围较大,局部层位出现微晶粒度变粗或含泥质,分层之间多为黑色有机质层,组内中上部含有较多燧石结核,臭灰岩段多出现眼皮眼球状构造,古生物(碎屑)门类多､以窄盐度底栖[16]55生物组合为特征,产丰富的有孔虫､蜓､腕足､珊瑚､海绵､苔藓虫等,平顶山栖霞组剖面实测厚度157.625m｡图1样品采集地区图（修改自覃启发等，2014）Fig.1SampleCollectionAreaMap602采样及实验在麒麟山和平顶山栖霞组臭灰岩段底部均有发育大量黄铁矿,对两个剖面进行了宏观黄铁矿观察及采样工作,前者选取3个样品光薄片进行镜下观察,后者选取4个。-2- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn图2研究岩层65Fig.2Photosofmajorterranes1､麒麟山臭灰岩段底部(Thelowerpartofthesmellylimestone,atQilinmountain);2､平顶山臭灰岩段底部(Thelowerpartofthesmellylimestone,atPingdingmountain)野外观察发现臭灰岩段底部灰岩中黄铁矿主要以团块状和交代化石为主要宏观形态(图3),主要集中在距梁山段-臭灰岩段界线以上0.5m范围内,并且向上逐渐减少,直至超过2.1m后70无法肉眼发现黄铁矿｡统计分析,发现黄铁矿最大粒径以小于2cm为主,少见最大粒径大于3cm的｡图3黄铁矿样品75Fig.3Samplephotosofpyritea.自生黄铁矿（Authigenicpyrite）;(b&d).黄铁矿化未知化石(Pyritizedunknownfossils);c.黄铁矿化珊瑚化石(Pyritizedcoralfossils)3实验及结果将采取的样品送往河北地调院磨制成光薄片,使用中国矿业大学煤层气实验室光学显微-3- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn80镜对其中7张带有黄铁矿的光薄片进行单偏光､反射光观察｡3.1草莓状黄铁矿形态草莓状黄铁矿主要发育在有孔虫､生物碎屑和缝合线中(图4)｡有孔虫中草莓状黄铁矿主要见于壳体和空腔中,且靠近化石壳体边缘部位比较富集;发育草莓状黄铁矿的生物碎屑以有孔虫类和腕足类为主｡在有孔虫中发育的草莓状黄铁矿相比较在生物碎屑中发育的草莓状黄85铁矿而言,草莓状黄铁矿数量较少,且草莓体粒径也相对较小｡经测量统计分析,化石(有孔虫和生物碎屑)中草莓体粒径变化范围较大(4μm~19μm),平均粒径为4.67~10.28μm,主要集中在5.5~7.5μm范围内;缝合线中莓球粒径主要集中在6~11μm范围内,平均粒径为7.53μm｡发育黄铁矿的有孔虫有PseudoglandulinaparaconicaK.M.-Maclay､Palaeotextulariacf.gibbosaeformis(Retlinger)､PseudoglandulinalepidaWang､Nodosariashunchanggensissp.nov(图[17-20]904c-d)､PadangiaperforataLange､GeinitzinatriangulatisChapmanandHowchin等｡图4显微镜下草莓状黄铁矿形态-4- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn95Fig.4Photosofpyriteframboidbymicroscope(a&b).生物碎屑中(Inbioclastic);(c&d).有孔虫中(Inforaminiferafossil：Nodosariashunchanggensissp.nov);(e&f).缝合线中(Instylolite)(a&c&e&f).反光镜(Byreflectivemicroscope);(b&d).单偏光镜(Bysinglepolarizermicroscope)3.2自形状黄铁矿形态100自形状黄铁矿生长发育在岩石(即化石围岩)或化石(如珊瑚化石)内,粒径较大,主要在100~700μm间,平均粒径约250μm｡其中大多数自形程度较低,以半自形晶和它形晶为主,少见自形晶黄铁矿｡在个别有孔虫或生物碎屑中可少见自形程度较低的自形黄铁矿(图4c)｡自形晶黄铁矿主要分布在岩石中,数量较少且分布比较孤立,其边棱比较规则(图5､图6a),推测为五角十二面体､立方体黄铁矿单晶(体)｡105图5显微镜下自形黄铁矿形态Fig.5Photosofeuhedralpyritebymicroscope(a&b).反光镜(Byreflectivemicroscope);(a&b).围岩中(Insurroundingrock)半自形晶黄铁矿在岩石和化石中均有出现,数量较多且分布广泛,其中有两个及以上比较110平直的边棱(图6),推断发展趋势为五角十二面体､立方体的单晶(体)｡此外,在微体化石(有孔虫)中发育少量半自形晶黄铁矿,粒径较小,与草莓状黄铁矿共存,粒径在6~15μm范围内(图4c),发展趋势为立方体｡-5- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn115图6显微镜下半自形晶黄铁矿形态Fig.6Photosofsubhedralpyritebymicroscope(a&b).珊瑚化石中(Incoralfossil);(c&d).围岩中(Insurroundingrock)(a&c&d).反光镜(Byreflectivemicroscope);b.单偏光镜(Bysinglepolarizermicroscope)它形黄铁矿主要发育在化石中(交代珊瑚化石50%以上),部分发育在岩石中,分布密集,120单个黄铁矿无任何规则形态(图7)｡图7显微镜下它形晶黄铁矿形态Fig.7Photosofanhedralpyritebymicroscopea.围岩中(Insurroundingrock);b.珊瑚化石中(Incoralfossil);(a&b).反光镜(Byreflectivemicroscope)1253.3微晶黄铁矿显微镜观察发现,除草莓状黄铁矿和自形状黄铁矿外,还存在一类微晶黄铁矿,特点是量多､粒径小､分布散乱,并与部分草莓状黄铁矿共存(图8)｡在化石和缝合线中均可见到部分区域发育该微晶黄铁矿,珊瑚化石中尤为特别,同时出现了微晶､草莓状､自形晶､半自形晶､它形晶(交代型)五种类型黄铁矿(图8､图6a､图7b)｡130-6- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn图8显微镜下的微晶黄铁矿形态Fig.8Photosofmicrocrystallinepyritebymicroscope(a&c&d).珊瑚化石中(Incoralfossil);b.缝合线中(Instylolite)135(a&b&c)反光镜(Byreflectivemicroscope);d.单偏光镜(Bysinglepolarizermicroscope)4讨论及结论对栖霞组剖面观察,发现黄铁矿主要以团块状和交代化石的形式集中发育在臭灰岩底部,且往上黄铁矿逐渐减少｡对样品镜下观察,发现黄铁矿以草莓状和自形状为主,主要分布在生物碎屑､完整化石和岩石中,黄铁矿的自形程度受生长空间的影响,自形程度好的黄铁矿在空140间上显得比较孤立单一,而自形程度差的黄铁矿则相互交叉或密集生长｡珊瑚化石中出现微晶､草莓体与自形状黄铁矿共存､有孔虫中出现草莓体与半自形晶共存､缝合线中出现草莓体与微晶共存,初步推测黄铁矿的演化趋势为“微晶-草莓状-自形状”,而该演化过程中的沉积环[21,22]境是否与草莓体粒径(5.5~7.5μm)所指示的下贫氧环境相关联,仍有待于进一步讨论研究。145致谢感谢中国矿业大学2016年大学生创新训练计划对本项目(20160004)《安徽巢北地区栖霞组地层中莓状黄铁矿特征及其地质意义》的支持与资助！[参考文献](References)[1]常华进,储雪蕾.草莓状黄铁矿与古海洋环境恢复[J].地球科学进展,2011,26(5).475-481.150[2]WilkinRTandBarnesHL.Pyriteformationbyreactionsofironmonosulfideswithdissolvedinorganicandorganicsulphurspecies[J].GeochimicaetCosmochimicaActa,1996,60:4167-4179.[3]WilkinRTandBarnesHL.Formationprocessesofframboidalpyrite[J].GeochimicaetCosmochimicaActa,1997,61:323-339.[4]李洪星,陆现彩,等.草莓状黄铁矿微晶形态和成分的地质意义---以栖霞组含泥灰岩为例[J].矿物学155报,2012,32(3):443-448.[5]覃启发,姜立君,李咪等.巢北地区栖霞组臭灰岩段黄铁矿形态特征及其地质意义[OL].2015-06-11.http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201506-166[6]包汉勇，马仲武，胡超涌等.2009.武汉地区二叠系栖霞组灰岩-含泥灰岩韵律层生物产率[J].地质科技情报，28(2):60-65.160[7]梁狄刚,郭彤楼,陈建平等.中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展(一)南方四套区域性海相烃源岩的分布[J].海相油气地质,2008,13(2):1-16.[8]林小云.中下扬子地区海相烃源岩评价及成藏条件[M].武汉:中国地质大学出版社,2007.[9]李双应,岳书仓.安徽巢湖二叠系栖霞组碳酸盐岩斜坡沉积[J].沉积学报,2002,20:7-12.-7- 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