本文選題：桂西 + 晚二疊世��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所》2017年博士論文

【摘要】：喀斯特型鋁土礦的成礦來(lái)源是鋁土礦理論研究的重要組成部分,也是鋁土礦成礦理論研究的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái),對(duì)喀斯特型鋁土礦的物源研究主要依賴于對(duì)鋁土礦的地球化學(xué)分析,但鋁土礦的成礦經(jīng)歷了強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用,傳統(tǒng)意義上的不活動(dòng)元素的活動(dòng)性可能已經(jīng)發(fā)生一定程度變化,所以導(dǎo)致鋁土礦自身的地球化學(xué)特征在示蹤其物源時(shí)存在多解性和局限性。同時(shí)也說(shuō)明,過(guò)去單一常規(guī)的地球化學(xué)手段難以解決喀斯特型鋁土礦的物源爭(zhēng)議。鋁土礦通常與一些碎屑巖緊密共生,這是全世界喀斯特型鋁土礦的共同特點(diǎn)。本博士論文研究試圖另辟蹊徑,利用與喀斯特型鋁土礦共生的碎屑巖地球化學(xué)的綜合研究來(lái)探索鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源。桂西鋁土礦是我國(guó)重要的鋁礦產(chǎn)資源基地,具有喀斯特型鋁土礦和堆積型鋁土礦礦床共存的獨(dú)特組合,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究已積累了豐富的地質(zhì)資料,為深入研究喀斯特型鋁土礦成礦物源打下了良好基礎(chǔ)。從上世紀(jì)80年代起,前人對(duì)桂西喀斯特型鋁土礦的成礦母巖先后提出了4種截然不同的認(rèn)識(shí)(即:茅口組灰?guī)r、古陸、峨眉山玄武巖和酸性巖),但這一科學(xué)問(wèn)題仍然懸而未決。桂西喀斯特型鋁土礦位于古生代巨厚碳酸鹽巖系內(nèi)茅口組灰?guī)r古喀斯特面之上,屬于上二疊統(tǒng)合山組底部含鋁碎屑巖的一部分;在野外某些剖面上可以觀察到巖性從泥質(zhì)巖-粘土巖-鋁土質(zhì)粘土巖-粘土質(zhì)鋁土巖-鋁土礦的連續(xù)變化,這在宏觀地質(zhì)上暗示著合山組碎屑巖與鋁土礦可能具有相同的源區(qū)。本文在對(duì)桂西地區(qū)上二疊統(tǒng)合山組進(jìn)行詳細(xì)野外地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上,選擇那豆和大陸兩個(gè)典型剖面,對(duì)共計(jì)18件鋁土礦和碎屑巖樣品進(jìn)行系統(tǒng)的全巖礦物、主微量、Nd同位素和碎屑鋯石U-Pb定年及微區(qū)Hf和O同位素測(cè)定,厘定合山組碎屑巖與鋁土礦的物源的聯(lián)系,利用合山組碎屑巖的元素-同位素特征示蹤桂西上二疊統(tǒng)喀斯特型鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源,并討論了其在地球化學(xué)和區(qū)域構(gòu)造演化的意義。碎屑鋯石年代學(xué)研究結(jié)果顯示,3個(gè)碎屑巖和3個(gè)鋁土礦樣品中約有70%~95%碎屑鋯石U-Pb年齡分布在250 Ma~280 Ma范圍,所有樣品碎屑鋯石年齡譜均獲得單一的峰值,峰值皆在260 Ma左右,且碎屑巖和鋁土礦的碎屑鋯石的加權(quán)平均年齡基本一致。碎屑巖和鋁土礦具有相似的全巖εnd(t)和碎屑鋯石εhf(t)值,這從地球化學(xué)上證實(shí)了合山組碎屑巖和鋁土礦具有相同源區(qū)的推論。由于合山組含鋁碎屑巖系夾于古生代巨厚灰?guī)r層中,且3個(gè)碎屑巖和3個(gè)鋁土礦樣品碎屑鋯石年齡峰值、加權(quán)平均年齡與合山組鋁土礦的沉積年齡(259.8±0.4ma)基本一致,指示鋁土礦的成礦母巖可能為一套火山巖,這也得到碎屑巖中豐富的火山碎屑的支持。桂西晚二疊世喀斯特鋁土礦的化學(xué)蝕變指數(shù)cia值96.8~99.2,接近100,為極端的化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物;而共生的碎屑巖化學(xué)蝕變指數(shù)cia為67.4~90.9,平均值為79.4,只遭受了中等程度的化學(xué)風(fēng)化,選擇與鋁土礦同源的碎屑巖的地球化學(xué)進(jìn)行源區(qū)示蹤更有可靠性。12件碎屑巖樣品的主微量元素特征顯示鋁土礦母巖以酸性巖類為主。碎屑巖具有高的al2o3/tio2(25~132),與酸性火山巖的al2o3/tio2值(21~70)相似。另外,在th-hf-co沉積巖原巖類型判別圖上,碎屑巖樣品點(diǎn)基本落入酸性火山巖區(qū);在nb/y-zr/tio2火山巖類型判別圖上,碎屑巖樣品基本落入流紋巖和流紋質(zhì)英安巖的區(qū)域。結(jié)合碎屑巖中大量呈尖角狀或弧面狀碎屑形態(tài),甚至部分具有港灣熔蝕結(jié)構(gòu)的石英,推測(cè)桂西鋁土礦的原巖為一套酸性火山巖鋁土礦和碎屑巖的全巖?nd(t=260ma)為-7.6~-3.5,二階段nd模式年齡為1500ma左右;在140顆碎屑鋯石中,有130顆具有負(fù)的?hf(t)值(-26.7~-0.6),二階段hf模式年齡tdm2以1300ma~1700ma為主。36個(gè)碎屑鋯石原位o同位素?cái)?shù)據(jù),有34顆碎屑鋯石的δ18o值為+5.6‰~+10.3‰,這些特征都說(shuō)明鋁土礦的原巖是古老地殼重熔的產(chǎn)物。碎屑鋯石微量元素的th/nb-hf/th和th/u-nb/hf構(gòu)造判別圖顯示鋁土礦的成礦母巖具有巖漿弧特征。碎屑巖具有明顯的nb、ta和ti的負(fù)異常,且稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖與典型大陸巖漿弧酸性巖—海南島中二疊酸性巖漿巖相似,這進(jìn)一步顯示鋁土礦的物源可能為自大陸巖漿弧酸性火山巖。碎屑巖和鋁土礦的地球化學(xué)特征排除了源區(qū)為茅口組灰?guī)r和古陸的可能性,全巖nd同位素和鋯石微區(qū)hf-o同位素?cái)?shù)據(jù)表明峨眉山大火成巖省(基性巖和酸性巖)不是鋁土礦主要源區(qū)。結(jié)合華南地區(qū)晚二疊世的古地理重建和海南島二疊紀(jì)大陸弧巖漿巖的廣泛分布,本文認(rèn)為桂西鋁土礦的物源主要為華南西南緣古特提斯二疊紀(jì)大陸巖漿弧酸性火山巖,這一成果回答了該區(qū)爭(zhēng)論不休的喀斯特型鋁土礦的物源問(wèn)題,也為桂西鋁土礦進(jìn)一步勘探提供了科學(xué)依據(jù)。對(duì)合山組碎屑巖和鋁土礦地球化學(xué)的對(duì)比研究還揭示了沉積巖中一些傳統(tǒng)的不活動(dòng)元素在極端化學(xué)風(fēng)化條件下的變化規(guī)律。本研究發(fā)現(xiàn),在遭受極端風(fēng)化后的鋁土礦中,傳統(tǒng)的不活動(dòng)元素Al,HREE,Ce,Nb和Ta的行為發(fā)生了變化。相對(duì)于中等風(fēng)化的碎屑巖,極端風(fēng)化的鋁土礦具有更低的Al2O3/TiO2,更富集HREE,并呈現(xiàn)明顯的Nb、Ta、Ti正異常和Ce正異常。這些行為的變化,多與極端風(fēng)化下副礦物的產(chǎn)生相關(guān)。本研究首次提出桂西喀斯特型鋁土礦的物源來(lái)自古特提斯北緣巖漿弧的觀點(diǎn),為古特提斯北緣巖漿弧的可能存在提供了沉積證據(jù),這對(duì)認(rèn)識(shí)古特提斯洋演化和華南地區(qū)西南緣的構(gòu)造演化具有重要意義。
[Abstract]:The ore - forming source of karst - type bauxite is an important part of the research of bauxite theory , and it is the focus and difficulty of the research on the ore - forming theory of bauxite . In this paper , it is suggested that the main source of the bauxite is from ~ 7.6 鈥，

本文編號(hào)：1842192