黔西滇東地區(qū)二疊系黔西滇東地區(qū)淺海、濱海及海陸交互相二疊系三疊系界線附近粘土巖研究

黔西滇東地區(qū)二疊系黔西滇東地區(qū)淺海、濱海及海陸交互相二疊系三疊系界線附近粘土巖研究

乾西地區(qū)發(fā)育淺水相、沿海相、海陸交叉相和海陸相。它的二疊系-三疊系剖面發(fā)育良好，含有豐富的動、植物和化石。這是研究海洋相、海陸相和三疊系-三疊系界面和比較的理想地區(qū)。許多科學(xué)家在這一領(lǐng)域進行了研究。三疊系界線的確定提供了有利的條件。2000年,在貴州和廣西一些地區(qū)開展了二疊系—三疊系界線附近粘土巖的研究,發(fā)現(xiàn)界線附近有多層粘土巖,并具有可對比性1粘土礦物的x射線衍射法分離剖面分別位于貴州省普定、高窩、六枝中寨以及云南宣威密德(圖1),在這3條剖面上共采集10個粘土巖樣品,其中貴州普定高窩剖面上有四層粘土巖,分別采集于45層、47層、50層及52層,自下至上樣品編號為:G45,G47,G50,G52;貴州六枝中寨剖面上有兩層粘土巖,分別采集于12層和14層,自下至上樣品編號為:G12,G14;云南宣威密德剖面上有四層粘土巖,分別采集于32層、34層、35層及39層,自下至上樣品編號為:Y32,Y34,Y35,Y39。將野外采回的粘土巖樣品,采用淘洗的方法將粘土礦物與碎屑物質(zhì)分離,獲得較純的粘土礦物和碎屑物質(zhì)。再利用X射線衍射儀對粘土礦物進行定性和定量分析;利用雙目鏡從碎屑物質(zhì)中碎屑物質(zhì)挑出晶體形態(tài)較為完好的,進行掃描電鏡觀察、照相和分析,以確定其形態(tài)、大小及礦物種類。剩余的碎屑物質(zhì)在雙目鏡下進行了鑒定,實驗采用D/max-3B型粉晶衍射儀,測試條件為:管壓30kV,管流30mA,Cu靶,N濾波,掃描速度5°/min;JSM-35CF型掃描電子顯微鏡,測試條件為:加速電壓25kV,工作電流2×102粘土分析2.1伊/蒙混層礦物組成從對高窩剖面樣品進行的X射線衍射分析結(jié)果(表1)可以看出:高窩剖面的四層粘土巖中粘土礦物組合不完全一致,由下至上45層為伊/蒙混層礦物和高嶺石組成,47層由伊/蒙混層礦物、高嶺石和伊利石組成,50和52層由伊/蒙混層礦物和伊利石組成;各層中都含有伊/蒙混層礦物,且含量在60%～90%之間,45層和47層中高嶺石含量均占10%,47層、50層和52層中伊利石含量分別占30%,35%和15%。各層伊/蒙混層礦物中伊利石晶層的含量在75%～90%之間,蒙脫石晶層的含量在10%～25%之間。2.2粘土礦物與粘土中寨剖面共有兩層粘土巖,對提純出來的粘土礦物分別進行了X射線衍射定性(表1)和定量分析得知:該剖面上的兩層粘土巖中只有一種粘土礦物,即伊/蒙混層礦物,含量均為100%,且在伊/蒙混層礦物中伊利石晶層的含量為60%,蒙脫石晶層的含量為40%。2.3不同層位粘土巖中資礦物組合密德剖面共有四層粘土巖,對提純出來的粘土礦物分別進行了X射線衍射定性(表1)和定量分析可以看出:32層中粘土礦物由伊/蒙混層礦物和高嶺石組成,其中伊/蒙混層礦物的含量占45%,高嶺石的含量占55%,無綠泥石;34層、35層和39層均由伊/蒙混層礦物、高嶺石和綠泥石組成,其中伊/蒙混層礦物的含量在65%～80%之間,高嶺石的含量在15%～25%之間,34層中綠泥石的含量占5%,35層和39層中綠泥石的含量均占10%。各層伊/蒙混層礦物中伊利石晶層的含量均占60%,蒙脫石晶層的含量均占40%。綜合以上分析表明,不同剖面上界線附近粘土巖中的主要粘土礦物均為伊/蒙混層礦物,且含量較高,伊、蒙混層比也大致相同,但其粘土礦物組合和含量是不完全一致。即使是同一剖面上的不同層位的粘土礦物組合和含量也略有差異,淺海相下面兩層中還含有少量高嶺石,上面兩層中還含有少量伊利石;海陸交互相最下面一層還含有高嶺石,上面3層中還含有少量高嶺石和綠泥石。每層粘土巖中的伊/蒙混層礦物含量都較高,幾乎在60%以上,只有密德剖面32層粘土巖中的伊/蒙混層礦物的含量(45%)小于60%;高嶺石的含量較低,一般均在10%～25%之間,但密德剖面32層粘土巖中的高嶺石含量較高,為55%;淺海相粘土巖中伊利石的含量在15%～35%之間,海陸交互相粘土巖中綠泥石的含量在5%～10%之間。所以除密德剖面32層為高嶺石粘土巖外,其余各層粘土巖均為伊/蒙混層粘土巖。3火山作用礦物對粘土巖中分離出的碎屑物質(zhì)首先在雙目鏡下進行觀察,在G45,G47,G12,G14和Y32樣品中發(fā)現(xiàn)了六方雙錐石英、鋯石和無色透明的長石等與火山作用有關(guān)的礦物。其他各層中只有陸源碎屑物質(zhì),無與火山作用有關(guān)的礦物。從上述5層粘土巖的碎屑物質(zhì)中各取2g,挑選出其中與火山作用有關(guān)的晶形完好的礦物顆粒進行統(tǒng)計。3.1-石英的晶形貌從表2中可以看出,高窩剖面的45層和47層中六方雙錐石英非常多,中寨剖面和密德剖面則很少。對上述各層中的部分六方雙錐石英在掃描電子顯微鏡下進行了仔細的觀察(照片1a,b,c),其大小約為150μm左右。經(jīng)典及現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)研究均表明,這些六方雙錐石英是α-石英,但卻具有β-高溫石英的六方雙錐狀晶形假像,說明是由β-石英在常溫常壓下轉(zhuǎn)變而成的。六方雙錐石英的六方雙錐晶體形態(tài)為酸性火山噴發(fā)巖中石英斑晶的典型形態(tài),是高溫(573℃～870℃)下快速結(jié)晶形成的,常見于流紋巖和英安巖中,個體微小,粒徑一般小于150μm。3.2中性基性巖漿巖巖漿巖巖組巖面為長截面形態(tài),形態(tài)一般為短截面在高窩剖面的45層和47層發(fā)現(xiàn)有少量的鋯石(照片1d,e),鋯石一般為無色透明,形態(tài)一般為短柱狀或長柱狀,個體微小,長度一般在150μm～600μm之間,其中的一顆晶面上明顯可見有破裂的凹坑,是巖漿作用礦物,是中性一般性巖漿巖的重要副礦物;也是原始巖中的常見副礦物和穩(wěn)定性差的新礦物。3.3個體特征和礦物長石也僅在高窩剖面的45層和47層中發(fā)現(xiàn),含量較多,晶形好,白色不透明,短柱狀,個體微小,長度一般在200μm～3μm之間,最顯著的特征是晶棱被磨圓(照片1f)。自形長石一般出現(xiàn)于火山巖中,也作為后生礦物(次生加大礦物)出現(xiàn)于沉積巖中。長石在地表下是極易被風(fēng)化,抗腐能力也差4火山成因根據(jù)粘土巖中的粘土礦物組合和碎屑物質(zhì)組成得知,不同剖面的各粘土巖、甚至同一剖面上不同層位的粘土巖的成因是不相同的。高窩剖面45層和47層的粘土礦物組合為伊/蒙混層礦物+高嶺石+伊利石,碎屑物質(zhì)中有六方雙錐石英、鋯石和長石等與火山活動有關(guān)的礦物,其物源與火山作用有關(guān),可能是火山成因,即此二層粘土巖由凝灰沉積物根據(jù)粘土巖分析可以得出,高窩剖面47層、中寨剖面12層和14層、密德剖面32層可能為二疊系—三疊系界線粘土巖,高窩剖面47層底部、中寨剖面12層底部、密德剖面32層底部可能為各剖面的二疊系—三疊系事件地層界線,這個結(jié)論與喻建新所做的飽粉化石分析結(jié)果是一致的。多年來,很多學(xué)者對我國華南海相、黔西滇東陸相和深水相二疊系—三疊系界線粘土巖的物源成因進行了深入的研究,觀點趨于一致,其物源物質(zhì)來自火山作用,即火山成因隨著對界線粘土巖的深入研究,關(guān)于火山噴出的位置成了一個令人感興趣和值得研究的問題。前人也提出過不同的看法,有人認為火山噴發(fā)地點在康滇古陸5地層界線粘土巖通過對淺海相、濱海相及海陸交互相二疊系—三疊系界線附近粘土巖的研究,發(fā)現(xiàn)不同相區(qū)的界線粘土巖有很多相同點(表3),不同相區(qū)剖面上的界線粘土巖均只有1層～2層,且層厚較薄,只有3cm～10cm;其主要粘土礦物均為伊/蒙混層礦物,且含量較高;碎屑物質(zhì)中均含有六方雙錐石英、鋯石和長石等與火山活動有關(guān)的礦物;其物源成因均為火山成因,即火山噴發(fā),火山灰伴隨正常沉積物沉積而形成或凝灰沉積而形成,即沉積火山物質(zhì)或凝灰沉積物。據(jù)此可知,不同相區(qū)的界線粘土巖具有可對比性,可為研究海、陸相二疊系—三疊系界線及對比、陸相二疊系—三疊系事件地層界線的確定提供可靠的依據(jù)。不同相區(qū)的界線粘土巖有許多相同點,同時也有一些不同點。不同相區(qū)界線粘土巖的粘土礦物組合不完全一致,證明不同相區(qū)的界線粘土巖形成環(huán)境不同;碎屑物質(zhì)中的六方雙錐石英、鋯石和長石的含量不同,高窩剖面中含量高,中寨、密德剖面中含量底,證明高窩剖面離火山噴發(fā)源較近,中寨、密德剖面離火山噴發(fā)源較遠。6結(jié)論6.1事件地層界線根據(jù)界線粘土巖中的粘土礦物組合為伊/蒙混層礦物和高嶺石或純伊/蒙混層礦物及碎屑物質(zhì)中含有六方雙錐高溫石英(假像)、鋯石或長石等與火山活動有關(guān)的礦物,可以判斷高窩剖面的47層粘土巖底部、中寨剖面的第12層粘土巖底部及密德剖面的第32層粘土巖底部可能是二疊系—三疊系事件地層界線。6.2界線粘土巖的劃分根據(jù)粘土巖中粘土礦物組合為伊/蒙混層礦物和高嶺石或純伊/蒙混層礦物及碎屑物質(zhì)中含有與火山作用有關(guān)的六方雙錐高溫石英(假像)、鋯石及長石等,可以判斷高窩剖面上的第47層粘土巖、中寨剖面上的12和14兩層粘土巖及密德剖面上的第32層粘土巖可能為各剖面上的界線粘土巖層。6.3界線粘土巖的成因根據(jù)粘土巖中的粘土礦物組合主要為伊/蒙混層礦物和高嶺石或純伊/蒙混層礦物,碎屑物質(zhì)中有六方雙錐石英、鋯石和長石等與火山作用有關(guān)的礦物,認為這些界線粘土巖物源的物質(zhì)成因為火山噴發(fā),火山灰伴隨正常沉積物沉積而形成即凝灰沉積而形成,與華南大部分地區(qū)二疊系—三疊系界線粘土巖的成因是一致的。6.4火山噴發(fā)經(jīng)歷情況在不同相區(qū)的二疊系—三疊系界線剖面上,至少存在一層、兩層或多層與火山作用有關(guān)的界線粘土巖,證明在晚二疊世-早三疊