發(fā)布時間：2018-11-05 17:10

【摘要】：本文綜合運用煤田地質(zhì)學、煤巖學、巖石礦物學、地球化學以及統(tǒng)計學等學科理論知識和方法,對滇東宣威組上段煤、Tonstein以及宣威組下段的凝灰?guī)r中礦物質(zhì)的分布規(guī)律和賦存狀態(tài)進行了研究,并總結(jié)了不同性質(zhì)火山灰的物質(zhì)組成特征,討論了西南地區(qū)火山灰演化序列與峨眉山地幔柱事件的關(guān)系。一般來說,惰質(zhì)組在大多數(shù)煤中的含量均低于鏡質(zhì)組,但是在宣威來賓煤中惰質(zhì)組的含量與鏡質(zhì)組相當,在播樂煤中更是大于鏡質(zhì)組的含量。在來賓和播樂煤中惰質(zhì)組主要以絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體和惰屑體為主,可見有鱗木絲質(zhì)體,如此高的惰質(zhì)組含量被認為是在晚二疊世末期泥炭沼澤中發(fā)生了頻繁的火災(zāi)事件,推測可能與西南地區(qū)晚二疊世火山活動有關(guān)。宣威地區(qū)來賓和播樂礦區(qū)煤層、頂?shù)装搴蚑onstein中的礦物和元素組合特征皆不相同,表明其成因上的差異�？傮w來說,影響煤層中礦物質(zhì)富集的因素主要分為3點:1)熱液流體影響,包括同生熱液和后生熱液,主要表現(xiàn)為煤層的形成。來賓和播樂煤中主要礦物為自生礦物,這些自生礦物主要呈2種賦存狀態(tài)產(chǎn)出,一種是石英呈浸染狀分布在基質(zhì)鏡質(zhì)體中,并且石英的顆粒十分細小(10μm),有些呈現(xiàn)較好的石英晶形,其次可見有莓球狀黃鐵礦與自生石英顆粒順層理分布;還有一種狀態(tài)表現(xiàn)為充填在絲質(zhì)體或者半絲質(zhì)體的胞腔中,主要以石英、磁/鮞綠泥石和方解石為主,偶見有黃鐵礦、磷鋁鈰礦和高嶺石。此外,還見有少量石英充填在有機質(zhì)的裂隙中,表明這些礦物均形成于同生(準同生)階段由熱液沉淀形成。石英和磁/鮞綠泥石共同產(chǎn)出于胞腔中,是由富Fe、Al的硅質(zhì)熱液流體沉淀形成,極低的高嶺石含量認為此熱液不是來自于康滇古陸的風化析出液。具雙晶條紋產(chǎn)出的方解石充填在裂隙中,表明其后生熱液成因。煤層中明顯富集SiO2和較高的SiO2/Al2O3則主要歸因于大量產(chǎn)出的自生石英,并且由于受到熱液影響,來賓和播樂大部分煤中稀土配分模式表現(xiàn)為Eu的負異常的富中重稀土型。Tonstein和頂?shù)装鍢悠肥軣嵋毫黧w的影響較小,Tonstein主要受到后生熱液影響,黃鐵礦、黃銅礦、Fe的含氧硫酸鹽礦物和石膏呈裂隙充填狀產(chǎn)出,還發(fā)現(xiàn)有輝砷鎳礦產(chǎn)出于高嶺石基質(zhì)中。在頂?shù)装逯邪l(fā)現(xiàn)有充填胞腔的高嶺石和磁/鮞綠泥石,在B3-f中發(fā)現(xiàn)有水磷鑭石呈浸染狀分布在高嶺石基質(zhì)中或者覆蓋在磁/鮞綠泥石的表面,均表明了它們的自生成因。2)火山灰輸入影響,主要表現(xiàn)為來賓和播樂煤礦的4層Tonstein以及播樂煤層底板C1-f。來賓和播樂煤層中Tonstein含有的主要礦物為黏土礦物-高嶺石,含量為46-91.2%,僅在B1-3p中含有34.3%伊蒙混層,黏土礦物均以隱晶質(zhì)基質(zhì)的形式存在,還見有蠕蟲狀高嶺石或者黑云母假象產(chǎn)出。在tonstein中發(fā)現(xiàn)的副礦物有尖棱角狀石英、銳鈦礦、鋯石、獨居石和磷灰石,鋯石晶面呈正方形或尖棱角狀,有的具有氣泡空洞;在b1-3p中發(fā)現(xiàn)多個磷灰石晶體,有些為竹節(jié)狀,有些截面呈現(xiàn)正六邊形,礦物組合特征印證其來源于長英質(zhì)火山灰,且形成介質(zhì)環(huán)境為酸性。tonstein的地球化學特征表現(xiàn)為貧tio2、sc和親鐵元素(v、cr、co和ni),稀土分配模式表現(xiàn)為明顯的eu負異常,是典型酸性巖的特征。在來賓和播樂部分頂板(b2-00、c1-直接頂1-2、c1-直接頂1-1和c1-直接頂1)中xrd礦物組合和元素組合特征、稀土元素分布模式均與tonstein相似,認為其可能具有相同的物質(zhì)來源。在播樂底板c1-f中具有高含量的tio2、sc和親鐵元素,且nb、zr等元素的含量高于其他頂?shù)装逯?與峨眉山高鈦玄武巖相似,其稀土配分模式為eu的正異常的富重稀土型,與其他頂?shù)装逑嗨啤rd定量結(jié)果顯示c1-f中主要礦物為高嶺石,達84.4%,銳鈦礦含量也較高,為9.9%,在sem下觀察到c1-f中黏土礦物高嶺石以隱晶質(zhì)基質(zhì)形式存在,未發(fā)現(xiàn)有沉積層理,大量銳鈦礦碎片產(chǎn)出于高嶺石基質(zhì)中,可見有高溫裂隙,很有可能來源于火山玻屑,推斷c1-f屬于鐵鎂質(zhì)凝灰質(zhì)黏土巖。3)陸源碎屑輸入影響,主要表現(xiàn)為正常沉積的頂?shù)装?煤層次之,tonstein受源區(qū)影響很小。峨眉山玄武巖是來賓和播樂煤層主要的陸源物質(zhì),主要表現(xiàn)為在煤層和頂?shù)装逯懈患痵c和親鐵元素,在頂?shù)装逯羞�有高含量的tio2。煤層頂?shù)装逯邢⊥猎刂饕獮閑u的正異常的富中重稀土型,與峨眉山玄武巖相似,而在部分煤中稀土分配模式為eu或者gd的正異常的富中稀土型也是受源區(qū)影響另一證明。此外,在煤中發(fā)現(xiàn)有具一定磨圓度的陸源碎屑石英、在來賓底板b3-f中發(fā)現(xiàn)的順層理產(chǎn)出的黏土礦物以及一些植物殘體表明是屬于正常沉積所致。tonstein受到物源影響的證據(jù)為在b3-5p中發(fā)現(xiàn)了具有一定磨圓度的陸源碎屑石英。宣威新德礦區(qū)701鉆孔中56個樣品根據(jù)礦物學和元素地球化學特征可分為礦化層和非礦化層,其中礦化層是來源于堿性火山灰的凝灰質(zhì)黏土巖,而非礦化層則是來源于峨眉山玄武巖風化產(chǎn)物的正常沉積黏土巖。無論是屬于礦化層還是非礦化層,所有樣品中的主要礦物均為黏土礦物,根據(jù)種類不同可分為高嶺石為主和伊蒙混層(伊利石)為主兩大類,其次在大部分樣品中鑒定出磁綠泥石的存在,在少量樣品中發(fā)現(xiàn)磁/鮞綠泥石,說明黏土礦物的種類主要受沉積環(huán)境的影響而與樣品來源無關(guān),當沉積介質(zhì)環(huán)境為酸性時形成高嶺石,在中性或者弱堿性環(huán)境中則形成伊利石或者伊蒙混層,此外,黏土礦物的成分還會受到后期區(qū)域成巖作用的改造,出現(xiàn)高嶺石-伊利石-綠泥石的變化規(guī)律。黏土礦物在礦化層中主要以隱晶質(zhì)基質(zhì)的形式存在,還發(fā)現(xiàn)有蠕蟲狀高嶺石產(chǎn)出,磁綠泥石主要以2種狀態(tài)產(chǎn)出,一種呈棱角分明的碎片狀散布于高嶺石基質(zhì)中,殘留有火山玻屑的假象;另一種呈現(xiàn)凝絮狀或者纖維狀,屬于自生成因。磁/鮞綠泥石主要來源于富Fe的熱液沉淀所致,EDX數(shù)據(jù)表明磁/鮞綠泥石中Fe的含量高于磁綠泥石。石英在礦化層中含量非常低,主要為自生石英和尖角狀石英,后者表明礦化層的火山灰成因。鈦的氧化物在礦化層中普遍存在,可分為三種:一種為含Nb的銳鈦礦,一種為含F(xiàn)e的銳鈦礦,另一種為金紅石,主要呈現(xiàn)不規(guī)則狀或者網(wǎng)狀產(chǎn)出于黏土礦物基質(zhì)中,偶見有熔蝕港灣,更加印證了礦化層的火山灰來源。XRD定量結(jié)果顯示僅在礦化層樣品中檢測到銳鈦礦的存在,含量為0.8-3.7%,在Group K3和K4中含量高于Group K1和K2中,說明Nb或Fe元素在火山灰溶解過程中以類質(zhì)同像替代的方式進入到銳鈦礦中,仍保留了銳鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)。在Group K3中發(fā)現(xiàn)呈四方短柱狀密集出現(xiàn)的磷灰石,可能是由富含P元素的母巖漿中分離結(jié)晶的產(chǎn)物。礦化層還受到同生和后生熱液的影響,例如Nb礦物、鋯石和磷鋁鈰礦則屬于火山灰經(jīng)熱液作用析出后再沉淀形成的;黃鐵礦、方鉛礦和重晶石則屬于后生成因熱液礦物。非礦化層與礦化層中礦物含量最大的不同在于非礦化層中銳鈦礦的含量較高,0.9-8.8%。礦化層中樣品TiO2/Al2O3均處在0.02-0.08之間,非礦化層中樣品TiO2/Al2O3值均大于0.08,礦化層中富集高場強元素(Nb、Zr、Th、U等)和Ga,其含量是非礦化層中的2-5倍,這也是導(dǎo)致礦化層自然伽瑪曲線顯現(xiàn)正異常的原因,而TiO2和親鐵元素的含量在礦化層中較低在Group K3和K4中要高于Group K1和K2中,且非礦化層中主要富集TiO2和親鐵元素,因此,通過礦物學和元素組合特征表明礦化層的原始物質(zhì)來源于堿性火山灰,且不同期次火山灰原始物質(zhì)不同,表現(xiàn)為由堿基性-酸堿性的演化趨勢而非礦化層來源于高鈦玄武巖的風化產(chǎn)物。結(jié)合前人研究結(jié)果可以總結(jié)出西南地區(qū)晚二疊世長英質(zhì)火山灰產(chǎn)出于龍?zhí)督M/宣威組上段,堿性火山灰產(chǎn)出于龍?zhí)督M/宣威組下段,而鎂鐵質(zhì)火山灰在不同地區(qū)產(chǎn)出層位不同,但基本在晚二疊世均有產(chǎn)出,表明不同地區(qū)峨眉山玄武巖演化不同。地球化學數(shù)據(jù)表明堿性火山灰富高場強元素和Ga,鎂鐵質(zhì)火山灰富TiO2和親鐵元素,長英質(zhì)火山灰中這些元素含量均較低,鎂鐵質(zhì)火山灰來源與峨眉山高鈦玄武巖相似,而堿性火山灰與峨眉山酸性巖相似。本次論文研究區(qū)位于峨眉山大火成巖省東區(qū),表明東區(qū)也經(jīng)歷了從高鈦玄武巖-酸性巖的演化過程。由于宣威組開始沉積意味著峨眉山火山事件的主體期結(jié)束,因此,西南地區(qū)晚二疊世火山活動發(fā)生在峨眉山玄武巖主噴發(fā)期以后,是峨眉山地幔柱消亡階段或者巖漿高度演化的產(chǎn)物。
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【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P618.11

【引證文獻】

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 王佩佩;滇東黔西晚二疊世煤中礦物及微量元素富集分異機理[D];中國礦業(yè)大學(北京);2017年

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本文編號：2312737