黔中地区震旦纪陡山沱组磷矿沉积地质与大规模成矿作用

论文摘要

黔中磷矿为震旦纪陡山沱期形成的大型富磷矿沉积区,矿石产量大、品位高,是国内外重要的磷矿资源产区。在新元古代末期全球性成磷事件背景下,黔中陡山沱组磷矿床被认为是地质历史时期第一次真正意义上的大规模磷矿沉积成矿事件。对黔中陡山沱组沉积型磷块岩的沉积地质条件和成矿地质作用研究不仅解释了磷块岩沉积成矿地质过程,为磷矿资源找矿探矿提供重要依据,同时大洋磷循环过程为探究深时全球变化提供了新的解析窗口。在国家自然科学基金项目（编号:U1812402）、中国地质调查局整装勘查综合研究项目（编号:12120114016501）和贵州省地矿局地质科技项目（编号:No.[2013]56）的支持下,本研究对贵州省开阳、瓮安、福泉、息烽、遵义和丹寨等地区震旦纪磷矿进行了细致的野外调查、岩芯观测和编录、样品采集等工作,通过岩石学、矿物学、沉积学、地层学和地球化学分等方面综合分析,对黔中震旦纪陡山沱组磷矿沉积地质与大规模成矿作用进行了系统的理论研究,并与实际找矿应用相结合,取得了以下创新与研究成果:（1）将黔中陡山沱组磷块岩根据矿石成因类型划分为自生类磷块岩相和再造类磷块岩相。自生类磷块岩为海水中磷灰石自生沉降而形成的富磷沉积物,主要包括泥晶质磷块岩和与生物作用有关的磷块岩类型,一般发育于较低能的浪基面以下的深水海域或障壁海沉积环境。再造类磷块岩一般呈碎屑颗粒结构,为原生磷块岩在高能水流条件下破碎、簸选、搬运和再沉积的沉积产物,是构成开阳高品位磷矿石的主要矿石类型。再造作用形成的磷质碎屑颗粒早期成岩过程中受磷质和白云质胶结固结岩化,并经历成岩后期硅化作用或暴露淋滤作用。（2）重新厘定了磷块岩沉积期古地理环境。位于黔中古陆北缘的开阳地区地处高能海岸沉积环境,磷矿层中分布最广泛、品位最高的矿石类型为砂屑磷块岩,为富磷沉积物在沉积、成岩过程中遭受多期次冲刷破碎、暴露淋滤及堆积胶结的产物。瓮安地区为黔中古陆东北缘的障壁海岸沉积环境,浅水透光带丰富的磷质成分为生命演化和爆发提供了适宜的正常环境,矿石类型以原生含生物化石磷块岩为主。遵义和丹寨均处水深较大的陆棚沉积相区,磷矿石以泥晶磷块岩夹层产出于泥页岩、泥晶白云岩层中,由于水动能较低,水流簸选聚集成矿作用较弱,难以形成大型磷矿床沉积。（3）黔中磷矿的成矿物质来源和成矿过程与上升洋流有关,且与新元古代大氧化事件存在密切的耦合关系。磷块岩的岩相学和地球化学特征表面黔中磷矿沉积符合上升洋流成矿模式。通过有机沉降模式或“Fe-氧化还原泵”模式自生沉积的磷灰石在扬子地台的时空分布记录了海洋中磷循环转变和大洋通氧过程。深海逐步氧化过程造成的氧化还原界面的下降使成磷作用可以向深海不断扩散,同时水体中磷的去除反过来控制了初级生产力和大洋氧气需求,增强了深海的氧化作用,进而加强了真核生物的进化。因此,黔中陡山沱组磷块岩的沉积分布记录了大氧化事件对生命演化爆发和海洋磷循环变化的控制。（4）建立了黔中高品位磷块岩的动态沉积成矿过程,即“三阶段成矿”过程。第一阶段初始成磷作用,为在新元古代大规模成磷背景下,上升洋流携带深部富磷海水进入滨浅海地区,并通过生物化学作用使磷质聚集并形成原生磷块岩沉积;第二阶段簸选成矿作用,高能波浪、风暴水流对原生磷块岩持续的破碎、磨蚀、搬运和再沉积过程中,簸选去除了原生沉积物中的陆源细碎屑、砂泥质成分,保留并聚集磷质碎屑颗粒,形成品位较高的碎屑状矿石;第三阶段为淋滤作用阶段,海平面升降变化使之前形成矿石受暴露事件影响,遭受强烈的风化淋滤作用,碎屑状磷矿石内的碳酸盐岩胶结物和白云石条带被淋滤运移,导致矿层发育大量溶蚀孔洞,甚至形成土状磷块岩,矿石品位再次得到大幅度提升。三阶段成矿作用随古地理条件和海平面变化在沉积成岩过程中多期次、动态进行,最终形成工业价值极高的磷矿石。

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作者简历

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第一章绪论

1.1 贵州磷矿概述

1.2 磷块岩沉积—成矿学研究现状及趋势

1.2.1 国内外研究进展

1.2.2 存在问题及研究意义

1.3 研究思路与方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法与技术路线

1.3.3 完成工作量

1.4 主要创新点

第二章地质背景

2.1 大地构造背景

2.2 地层

2.2.1 区域地层概述

2.2.2 陡山沱组含磷层序

2.2.3 地层对比与划分

2.3 矿体分布特征

2.3.1 开阳磷矿

2.3.2 瓮福磷矿

2.3.3 丹寨矿床

2.3.4 松林矿床

2.4 沉积古地理背景

2.4.1 全球古大陆背景

2.4.2 研究区古地理背景

第三章成矿地质特征

3.1 磷块岩矿物组成

3.1.1 主要矿物成分

3.1.2 伴生矿物

3.2 磷块岩类型划分与对比

3.2.1 磷矿石类型划分

3.2.2 磷块岩胶结物结构类型

3.2.3 磷块岩成岩结构类型

第四章沉积古地理特征

4.1 沉积岩相类型与沉积环境分析

4.1.1 陆源碎屑相

4.1.2 碳酸盐岩相

4.1.3 磷块岩相

4.2 沉积岩相分布与古地理特征

4.2.1 开阳地区沉积相与古地理特征

4.2.2 瓮福地区沉积相与古地理特征

4.3 定量岩相古地理重建

4.3.1 定量指标选择及编图

4.3.2 古地理时间单元选择

4.3.3 岩相古地理恢复

4.4 古地理控矿作用

第五章成矿地质作用与成矿模式

5.1 初始成磷作用

5.1.1 磷块岩地球化学特征

5.1.2 磷质来源分析与上升洋流成矿

5.1.3 生物-化学成矿作用

5.1.4 新元古代大氧化事件与成磷作用

5.2 簸选成矿作用

5.2.1 成矿作用机制

5.2.2 元素迁移规律

5.2.3 成矿作用分布规律

5.3 淋滤成矿作用

5.3.1 成矿作用机制

5.3.2 元素迁移规律

5.3.3 成矿作用分布机制

5.4 磷矿成矿过程及成矿模式

5.4.1 开阳地区磷矿床成矿模式

5.4.2 瓮福地区磷矿床成矿模式

第六章结论

图版

附表

致谢

参考文献

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张亚冠

导师: 杜远生

关键词: 黔中,震旦纪,陡山沱组,磷块岩,磷矿大规模成矿

来源: 中国地质大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 中国地质大学

基金: 国家自然科学基金项目(编号:U1812402),中国地质调查局整装勘查综合研究项目(编号:12120114016501),贵州省地矿局地质科技项目(编号:No.[2013]56)

分类号: P619.2

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000249

总页数: 178

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黔中地区震旦纪陡山沱组磷矿沉积地质与大规模成矿作用

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