岩矿成份和地球化学标志

岩矿成份和地球化学标志一、岩矿成份标志主要是用显微镜和电子显微镜对岩石和矿物进行显微研究（精细的组分、结构、构造、微相研究），提供环境分析的可靠标志，主要包括以下二方面：1.陆源碎屑成分(1)利用矿物的标型特征分析母岩类型(2)利用碎屑矿物组合分析母岩类型2.自生矿物和特殊岩石类型(1)自生矿物(2)特殊岩石类型1.陆源碎屑成分根据碎屑成分和矿物标型特征来研究沉积物来源方向及物源区岩类型。陆源碎屑成分：包括岩屑和轻、重矿物，是物理风化和化学分化的残余物，是分析物源区岩石类型的直接依据。分析的内容：岩屑、轻矿物、重矿物标型组合特征，含量变化，确定物源方向、源区位置、母岩类型、搬运距离等。(1)利用矿物的标型特征分析母岩类型矿物标型特征：指不同成因的同种矿物，由于形成时物理、化学条件的不同，因而在化学组成、晶形和物性上存在的差异性。如沉积岩中的石英，可以据其包裹体、消光类型、晶体形态和多晶现象等标志区分母岩类型。阴极发光显微镜的发明和应用，使对原来认为是无标型特征的单晶石英颗粒等，也可确定其成因类型。(2)利用碎屑矿物组合分析母岩类型每一类岩石都有其特定的矿物组合，经风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩。在形成的碎屑中，能基本保留其组合特征。2.自生矿物和特殊岩石类型(1)自生矿物沉积期或同生期形成的矿物，说明沉积时期水体介质的物理、化学条件（如Eh值；Ph值、盐度等）。海绿石:绿色，为富铁、富钾的含水层状铝硅酸盐矿物，呈圆锥状、肾状。海绿石的成因：是改造生成和胶体沉淀而成。现代海绿石形成于陆棚区（浅海），弱咸性（Ph=7－8）和弱氧化—弱还原（Eh=0）的正常海水，水温10o－15oC，深度大于125m。在寒冷地区，水深30米就可形成。海绿石形成在水底层，经水化和离子交换作用（即海解作用）而形成。要求一定的原始物质供给，如粘土矿物、云母、角闪石、辉石、长石、绿泥石等（即不是完全独立结晶的）。鲕绿泥石:绿色，鲕状、球粒状，易于与海绿石混淆（铁质硅酸盐矿物，基本不含钾）。海相成因。与海绿石的形成温度和深度不同，鲕绿泥石形成于较温暖的浅海，水温大于200C，其分布深度小于60m。粘土矿物:小于2μm，含水的铝硅酸盐类,如水云母和蒙脱石等。粘土矿物是絮凝作用形成的，能反映介质的Ph值。如高岭石形成于酸性介质中，一般为大陆环境；水云母、蒙脱石形成于中性或碱性介质中，多为海洋环境。(2)特殊岩石类型一些岩石可指示沉积时的能量条件和古气候标志。碳酸盐岩:以海洋为主，也有淡水灰岩。依据生物化石和沉积地球化学来区别海相与陆相。碳酸盐岩反映弱碱性，藻叠层石灰岩形成于潮坪环境，鲕粒灰岩形成于滨浅海，泥晶灰岩形成于静水环境。红层:多为大陆环境，为含Fe矿物在温暖、潮湿气候条件下，风化后成赤铁矿而显红色。海相红色页岩可由化石红色或干旱气候带的风成产物。蒸发盐:是含盐度较高的卤水，通过蒸发作用产生的化学沉积物，反映气候干燥和闭塞环境。见于内陆盐湖或滨海泻湖环境。条件：干旱气候带、清水静水（泻湖）、碳酸钙组分。磷块岩:海相为主，陆相少见。P2O5的含量是随着深度的增加而增加。在平静—搅动交替的水动力条件下，分散的磷质可逐渐集中，形成鲕状、团粒状、结核状或各种交代假象。在50－200m（浅海）更有利于其形成。锰结核:以海洋为主，湖泊和沼泽也有。锰结核中微量元素的浓度随着环境的改变而发生有规律的变化，因而其比值具有指示环境的意义。如在湖泊和浅海中形成的铁锰结核中Co、Ni、Zn、Pb等元素要比大洋中少的多。礁灰岩:由复体、固着的造礁生物形成突起和抗浪的地貌。造礁生物主要有珊瑚、层孔虫、苔藓虫、海棉、藻类等。礁灰岩（藻礁灰岩、叠层石灰岩）是浅海环境的良好标志。大洋锰结核矿成因之谜1873年，“挑战者”号从海底捞上来几块像黑煤球的硬块。后来，经过化验分析，才知道它不是化石，而是含有大量锰，铁、铜、镍、钴等元素的矿石。叫“大洋锰结核”。20世纪70年代后，世界上有条件的海洋国家，投以巨资，对大洋锰结核矿进行调查，研究其开发的可能性。针铁矿（0-10m，大于270C）一般形成在较浅水区（包括滨海、湖盆）。鲕绿泥石（10-50m，25-270C，多见于滨海。鲕状赤铁矿（35-40m，25-270C），多见于滨海。海绿石和磷块岩（125-250m，10-150C），多见于浅海。二、地球化学标志化学成因的沉积构造是一个方面地球化学与沉积学相结合成为沉积地球化学，能够为沉积环境分析提供物理标志和生物标志所不及的沉积地球化学标志。主要包括：元素地球化学和稳定同位素地球化学。1.元素地球化学(1)古盐度的测定硼法、元素比值法、沉积磷酸盐法(2)氧化还原条件(3)古水深标志(4)源区分布2.稳定同位素(1)古温度测定(2)古气候分析(3)古盐度测定1.元素地球化学(1)古盐度的测定硼法:Walker和Price（1963）据前人资料及自己的研究成果证明了粘土中硼主要富集于伊利石中，并成功地把硼、伊利石含量和古盐度联系起来，为盐度的定量计算奠定了基础。100ppm为淡水200－300ppm为半咸水300－400ppm为正常海水大于400ppm为超咸水现代海水中硼的含量为4.7×10-6，淡水中含量很低，而内陆盐湖中具有很高的硼含量。沉积物中的硼含量与水体硼含量有关，因而，也和水的盐度存在函数关系。元素比值法:B/Ga（硼／镓）,B主要吸附于粘土矿物中，活动性较强。Ga在粘土矿物中富集，在淡水的岩石中较海洋的岩石为高。故用B/Ga比值来反映盐度和区分海陆相地层。1.5为淡水相，5－6为近岸相，7为海相。Sr/Ba（锶／钡）,Sr、Ba化学性质十分相似、它们均可以形成可溶性重碳酸盐、氧化物和硫酸盐进入水溶液中。在近岸沉积物中富Ba，而Sr的迁移能力高于Ba，可迁移到大洋深处。碳酸盐矿物有对Sr的捕获作用。Sr/Ba在淡水沉积物常1，而海水沉积物中1。沉积磷酸盐法：Nelson（1967）根据美国现代河流和河口湾的资料发现，在沉积磷酸盐中，Ca盐与Fe盐的相对比值与盐度的密切关系。其后许多学者又进行了较深入的研究（表5－7）。(2)氧化还原条件的标志主要是根据同生矿物组合，如对介质Eh值高低反映灵敏的Fe、Mn等变价元素的矿物组合。铁在海盆中沉积具有明显的规律性，随着pH值的增大，Eh值的降低，铁矿物呈不同的相依次分布，铁的化合价也相应变化。(3)古水深标志用古生态法和遗迹化石标志恢复盆地的古水深。元素的聚集与分散与水深度（离岸距离）有相关性。元素在沉积作用中所发生的机械分异作用、化学分异作用、生物生理作用、生物化学作用的结果。由滨岸向深海，Fe、Mn、P、Co、Ni、Ca、Zn等增加，其中Mn、Ni、Co、Cu含量升高。海洋沉积物中Mn的分布主要受沉积环境酸碱度变化和氧化还原电位的控制。一般随pH值增大，Eh值降低，Mn+2矿物逐渐从海水中沉淀出来。此外沉积速率也影响着Mn的分布，沉积速率低，从海水中沉淀出来的Mn被陆源和生物成因的沉积物的稀释程度降低，故沉积物中Mn含量增高。Co被作为定量估算古水深的标志元素。(4)源区分布母岩性质基本决定了风化产物的元素组成。尽管在不同古地理条件下，由于气候、生物活动、地形、水介质的影响，风化产物搬运后的沉积物已在很大程度上有别于风化产物的原始元素组成，但母岩成分还是能在某些特征元素含量的变化上体现出来。2.稳定同位素在沉积环境分析方面的应用方法碳同位素国际标样采用PDB（美国南卡罗来纳州白垩纪PeeDee组的箭石。氧同位素国际标样采用SMOW（标准平均大洋水），在与古温度有关的碳酸盐样品的氧同位素分析中习惯采用PDB。硫同位素国际标样采用CDT（铁陨石中的陨硫铁）。