黔北务正道地区铝土矿层特征及其反映的早二叠世古气候

余文超, 杜远生, 周琦, 金中国, 汪小妹, 崔滔. (2014)黔北务正道地区铝土矿层特征及其反映的早二叠世古气候[J]. 古地理学报, 16(1): 30-40
Yu Wenchao, Du Yuansheng, Zhou Qi, Jin Zhongguo, Wang Xiaomei, Cui Tao. (2014)Palaeoclimate of the Early Permian: Evidence from characteristics of bauxite beds in Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province[J]. Journal Of Palaeogeography, 16(1): 30-40. DOI:10.7605/gdlxb.2014.01.004 复制到剪切板

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余文超¹, 杜远生¹, 周琦², 金中国³, 汪小妹⁴, 崔滔⁴

1 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室,湖北武汉 430074

2 贵州省地质矿产勘查开发局,贵州贵阳 550004

3 贵州省有色金属和核工业地质勘查局,贵州贵阳 550005

4 中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074

通讯作者简介杜远生,男,1958年生,中国地质大学(武汉)教授、博士生导师,主要从事沉积地质学研究。E-mail:duyuansheng126@126.com。

第一作者简介余文超,男,1988年生,中国地质大学(武汉)博士研究生,主要研究方向为沉积地质学。E-mail:evilchaos@sina.com。

收稿日期:2013-04-19

基金:贵州省地勘基金 “贵州务正道地区铝土矿基础地质与成矿背景” 项目资助

摘要

铝土矿的形成受到气候条件的严格限制。通过对黔北务川—正安—道真地区下二叠统铝土矿层钻孔岩心样品主量元素和黏土矿物的综合研究,探讨了铝土矿层形成时期黔北地区的古气候环境以及淋滤作用对矿层的改造。从下至上,铝土矿层化学蚀变指数( CIA)由 80左右上升至大于 90,成分分异指数( ICV)由 0.8下降至 0.1。 X射线衍射分析发现,研究区铝土矿层中的黏土矿物组分为高岭石、伊利石与绿泥石,其中高岭石在各个钻孔中广泛存在且在大部分层位中含量较高,平均含量为 34.2%,并呈机械碎屑或基质形态产出且有进一步风化成为铝矿物的现象;伊利石主要以机械碎屑形式产出,平均含量为 21.5%,赋存于矿层的黏土质部分,结晶度变化范围为 0.22°~0.71°;绿泥石多为基质,部分层位中含量极高且伴随 ICV值上升,平均含量为 44.3%,为后期成岩过程中由高岭石转化而成。矿层内极高的 CIA值与广泛存在的高岭石证明,铝土矿形成时为炎热潮湿的古气候。而矿层内部 ICV值的波动可能与淋滤作用所引起的矿层内元素迁移活动有关。

关键词: 铝土矿; 地球化学; 黏土矿物; 古气候; 早二叠世; 黔北

中图分类号:P611.2⁺2 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2014)01-0030-11

Palaeoclimate of the Early Permian: Evidence from characteristics of bauxite beds in Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

Yu Wenchao¹, Du Yuansheng¹, Zhou Qi², Jin Zhongguo³, Wang Xiaomei⁴, Cui Tao⁴

1 State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,Hubei

2 Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province,Guiyang 550004,Guizhou

3 Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou Province,Guiyang 550005,Guizhou

4 Faculty of Earth Resource,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,Hubei;

About the corresponding author Du Yuansheng,born in 1958,is a professor and Ph.D. supervisor of China University of Geosciences(Wuhan)and is mainly engaged in sedimentology. E-mail: duyuansheng126@126.com.

About the first author Yu Wenchao,born in 1988,is a Ph.D. candidate of China University of Geosciences(Wuhan)and is mainly engaged in sedimentology.E-mail: evilchaos@sina.com.

Abstract

Bauxite,as a kind of climatically sensitive deposit,mainly formed during the pedogenesis under the tropical or subtropical climatic condition.The integrated information of major elements and clay minerals from drilling core samples of bauxite beds in Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area,northern Guizhou Province,was measured to investigate the palaeoclimate environment during the formation process of bauxite. Chemical index of alteration(CIA)and index of compositional variability(ICV)of samples from bottom to top of the drilling core revealed that CIA increased from 80 to >90,while ICV decreased from 0.8 to 0.1.Both of them indicated the strong chemical weathering which changed composition of bauxite beds greatly. The clay mineral compositions of bauxite beds were dominated by kaolinite,illite and chlorite.Kaolinites,which appeard in debris or matrix,widely distributed in every drilling core and had a high content in most layers;illites mainly appeard in debris,occurring in clay layers of the deposit,with illite crystalline index varying in wide range;while chlorite matrix derived from kaolinite during later diagenesis.High CIA value and clay mineral composition in bauxite beds indicated moist and warm palaeoclimate environment in northern Guizhou Province during the Early Permian which related to palaeogeography position of this area.Change of ICV value in the bauxite beds was related to element migration during leaching process.

Key words: bauxite; geochemistry; clay mineral; palaeoclimate; Early Permian; northern Guizhou Province

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1 概述

适宜的气候条件是铝土矿形成的先决条件之一。作为一种气候敏感沉积物, 铝土矿一般出现在热带— 亚热带潮湿或湿热的气候条件下, 但并不要求气候一年四季都保持湿热不变(Bá rdossy, 1982; Bá rdossy and Aleva, 1990; 陈旭等, 2001)。黔北务川— 正安— 道真地区(简称“ 务正道地区” )作为中国铝土矿的重要产区之一, 前人已开展过较为详尽的矿床学、沉积学及地层学研究(刘巽锋, 1990; 刘平, 1993, 1996, 2001, 2007; 刘文凯等, 1993; 殷科华, 2009)。但是对于区域内铝土矿形成时的古气候研究, 主要还是依靠古纬度等间接证据来进行论证, 而通过地球化学与黏土矿物学手段进行古气候恢复还很少涉及。

岩石与沉积物的化学风化程度可以使用化学蚀变指数(CIA)进行定量分析。CIA指数最早由Nesbitt 和 Young(1982)基于Wedepoh Ⅰ 所估计的上地壳矿物构成提出。在岩石风化过程中, 迁移性较强的碱金属元素(Na、K)与碱土金属元素(Mg、Ca)会以离子形式大量流失而Al₂O₃会残留下来, 因此反映风化产物中Al₂O₃摩尔质量分数的CIA指数可以定量地反映物源区风化程度。在之后的研究中, CIA指数也被用于沉积期古气候环境的判别(Nesbitt and Markovics, 1997; Young and Nesbitt, 1999)。近年来, 随着中国学者广泛地将CIA指数应用于扬子板块与塔里木板块新元古代地层中寒冷气候事件沉积记录的研究(冯连君等, 2004, 2006; 刘兵等, 2007; 王自强等, 2009; 赵小明等, 2011), CIA指数逐步成为地层与沉积物地球化学特征研究中的常规手段之一。除地球化学方法外, 黏土矿物的成分、含量以及结晶度同样可指示古气候环境, 因为黏土矿物是在地表风化作用中形成的, 与母岩的分解有着密切的联系, 之后在沉积作用和埋藏过程中可发生转变, 其形成和转化与其所处环境关系密切(Singer, 1984; 陈涛等, 2003)。气候条件是控制黏土矿物形成和转化的重要因素之一, 因此黏土矿物的形成及演变可记录古气候变化信息(陈涛等, 2005; 洪汉烈, 2010)。

2 区域地质背景与采样情况

黔北务正道地区铝土矿成矿带位于贵州省北部, 向北可延至重庆南川、武隆等地(刘平, 2007)。受燕山期构造运动的影响(殷科华, 2009), 铝土矿层分布受到区内一系列NNE向向斜的控制(图 1)。务正道地区铝土矿含矿岩系为铝土质黏土岩、含铁质黏土岩和粉砂岩, 厚度为0.18~19 m, 见矿层位一般出现在矿层中上部。下伏地层主要为下志留统韩家店组灰绿色、紫红色泥岩和页岩, 部分地区也可见铝土矿层假整合于上石炭统黄龙组灰岩上。下二叠统梁山组碳质页岩和(或)中二叠统栖霞组灰岩平行不整合于矿层之上。造成上述现象的原因是发生在志留纪末期至早泥盆世之间的广西运动的远程效应促使黔北地区抬升为陆, 发生风化剥蚀, 随后在晚石炭世滑石板期— 达拉期发生短暂海侵, 在该区韩家店组之上留下了厚度较小的黄龙组灰岩。此后该区域一直处于暴露剥蚀状态, 直到中二叠世栖霞期才有海水进入(刘平, 1996; 郝家栩等, 2007)。

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	图1 黔北务正道地区地质略图Fig.1 Simplified geological map of Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

为避免现代表生作用可能对古气候研究造成干扰, 本次研究中采集的样品全部来自钻孔岩心(钻孔位置见图1)。选取了覆盖研究区内5个主要向斜的5口钻井共计48个样品进行了分析。其中, 3口钻井共计27个样品(ZK3-1中9个、ZK7-2中10个与ZK29-1中8个)同时进行了主量元素分析与黏土矿物分析, 2口钻井共计21个样品只进行了黏土矿物分析(ZK111-14中10个与ZK111-7中11个)。

3 样品处理与测试

样品主量元素测试是在湖北武汉综合岩矿测试中心进行。在化学分析前, 用碳化钨振动磨将样品研磨至粉末并搅拌均匀, 称取 1.2 g 粉末样品与 6.0 g的Li₂B₄O₇混合均匀, 放入铂金坩埚中, 在 1100 ℃高温下将其熔解制备成均匀的玻璃片, 而后使用1800X荧光光谱仪与ICAP6300等离子体发射光谱仪进行测定。采用铝土矿X射线荧光光谱标准样品国标GSB 04-2606-2010对结果进行校正。主量元素中, SiO₂、Na₂O的分析精度优于6%, Al₂O₃、 Fe₂O₃和CaO的分析精度优于5%, 其他元素的分析精度优于3%。测试结果见表1。

表1 黔北务正道地区铝土矿层主量元素(%)分析结果 Table 1 Analysis data of bulk element(%)in bauxite beds from Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

黏土矿物测试工作的样品制备使用沉降法提取小于2 μ m黏土颗粒制成定向片。具体方法为:将样品粉末置于烧杯中加水搅拌分散2 h, 静置24 h后, 倒出上层溶液并用离心机分离, 获得富集的黏土矿物样品。将富集获得的乳化的泥状黏土矿物样品涂于2个载玻板上制成定向片, 再分别经自然干燥和乙二醇处理。使用蒸汽法对样品进行乙二醇处理时, 加热温度为60 ℃, 恒温12 h。

黏土矿物的扫描电镜(SEM)观察与X射线衍射(XRD)分析工作均在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。扫描电镜观察使用JSM-5610型扫描电子显微镜完成, 加速电压为20 kV, 束流大小在1~3 nA。通过使用扫描电子显微镜配备的能谱分析附件, 可对微区进行扫描探针成分半定量分析, 从而在对微细矿物颗粒进行观察时提供矿物颗粒的化学成分数据, 便于矿物颗粒的分析鉴定。在进行样品元素化学成分分析时, 进行ZAF校正, 电子束斑大小约为1 μ m。XRD测试在荷兰帕纳科X' Pert Pro X射线粉晶衍射仪上进行, 测试条件为:工作电压40 kV, 工作电流40 mA, Cu靶, Ni滤波, 连续扫描方式, 步长0.017° , 步进5 s/步。

黏土矿物的定性分析主要基于对比分别在自然干燥和乙二醇饱和测试条件下得到的衍射图的变化特征。自然干燥样品和乙二醇饱和样品中1.0 nm、0.5 nm分别代表了伊利石第1和第2基本衍射峰; 高岭石0.7, nm衍射峰与绿泥石(002)衍射峰重叠, 往往难以区分, 但可以通过自然衍射图和乙二醇衍射图上高岭石0.358 nm峰、绿泥石0.354 nm峰来辅助区别。黏土矿物的相对含量计算主要使用各类黏土矿物(001)晶面衍射峰的面积比来进行, 伊利石结晶度使用Kü bler指数进行计算, 即乙二醇饱和后1.0 nm衍射峰的半高宽(朱光, 1995; 王河锦与周健, 1998)。

4 结果与讨论

4.1 古风化作用及对古气候的指示

4.1.1 化学蚀变指数(CIA)对古气候的指示

作为表征化学风化作用强度的定量化指标, CIA的表达式为:CIA=100× [ $\begin{matrix} N_{A l_{2} O_{3}} \end{matrix}$ /( $\begin{matrix} N_{A l_{2} O_{3}} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{K_{2} O} \end{matrix}$ )]。式中各元素采用摩尔百分含量, 其中 $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ 代表硅酸盐中的CaO摩尔百分含量。严格的 $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ 计算方法为: $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ =N_CaO-r· $\begin{matrix} N_{C O_{2}} \end{matrix}$ (碳酸盐矿物)-10/3 $\begin{matrix} N_{P_{2} O_{5}} \end{matrix}$ (磷灰石)。当碳酸盐矿物为方解石时, r=1; 碳酸盐矿物为白云石时, r=0.5(Fedo et al., 1995)。但在实际操作中, 样品中方解石和白云石的含量较难准确确定, 因此一般使用McLennan提出的简化方法(McLennan, 1993; Bock et al., 1998; 徐亚军等, 2010), 即由于可近似认为硅酸盐矿物晶格中Ca²⁺与Na⁺以1︰1比例存在, 当扣除磷灰石影响后, 若N_CaO> $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ , $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ ; 若N_CaO≤ $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ 含量, N_CaO= $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ 。本次研究中选用后一种方法确定硅酸盐中的CaO摩尔百分含量。

一般认为, CIA在50~60之间反映干冷气候条件下低等化学风化程度; 60~80之间反映了温润气候条件下中等化学风化程度; 大于80则反映了炎热、潮湿气候条件下的强烈化学风化程度(Fedo et al., 1995; 冯连君等, 2003)。根据对3口钻井27个样品主量元素数据的分析, 计算出铝土矿层之下韩家店组页岩CIA指数为75~79, 平均为76。进入矿层后, CIA指数明显上升, 在铝土矿层下部黏土岩层位为80~90, 而中部或上部见矿层位往往大于90以至于达到100。部分钻孔(如ZK3-1, ZK29-1)由于在见矿层位上下位置均存在黏土岩, 因而出现CIA指数由中部见矿层的99下降至矿层顶部90左右的情况(图 2)。从样品的A-CN-K三角图解可见(图 3), 各样品点位置均平行A-K边, 其中大部分点靠近A端点的位置。这说明由于强烈的化学风化作用, 样品中的Ca与Na已损失殆尽而进入到淋失K的过程, 且样品中黏土矿物含量上升。以上分析结果说明, 志留纪韩家店组沉积时期气候较为温润, 与铝土矿层形成时强烈化学作用所代表的炎热潮湿气候环境迥异。而铝土矿层中存在见矿层位上下(或只存在于下部)的黏土层CIA指数小于见矿层位的现象说明, 铝土矿层形成时这种炎热潮湿的气候环境可能是从较正常的湿润气候转变而来, 之后又逐步恢复到较正常气候, 其中化学风化作用最强烈的炎热潮湿气候时期最有利于铝土矿的形成。

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	图2 黔北务正道地区钻孔沉积地球化学、黏土矿物特征综合对比Fig.2 Intergrated comparison of sedimentary geochemical data and clay minerals in drillings of Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

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	图3 黔北务正道地区研究样品A-CN-K三角图Fig.3 A-CN-K triangular plot of analysis samples from Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

4.1.2 黏土矿物特征对古气候的指示作用

SEM观察与XRD测试结果表明, 黔北铝土矿层中的黏土矿物以高岭石、伊利石与绿泥石为主, 未见蒙脱石或伊蒙混层矿物(图 4; 表2)。这主要是因为铝土化过程中碱金属元素与碱土金属元素会以阳离子的形式大量流失, 特别是构成蒙脱石晶格的Ca²⁺与Na⁺的流失, 使得蒙脱石很快被风化为伊利石或高岭石(Bá rdossy, 1982; 廖士范与梁同荣, 1991)。

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	图4 黔北务正道地区代表性样品的X射线衍射图Fig.4 X-ray diffraction analysis of representative samples from Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

表2 黔北务正道地区铝土矿层黏土矿物分析结果 Table 2 Analysis data of clay minerals in bauxite beds from Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

高岭石是研究区铝土矿层中分布最广的黏土矿物, SEM观察显示其有3种主要产出状态, 包括呈陆源碎屑假象(长石、岩屑等)(图 5-A)、泥状— 粉砂状悬浮的细碎屑及胶状集合体产出(图 5-B)。此外, 尚发现有高岭石与铝矿物共生的现象。XRD检测结果显示, 高岭石在绝大部分钻孔中均有分布且含量较高(表 2; 图2), 其含量变化范围为0~100%, 平均含量为34.2%。结合SEM观察结果, 认为黔北铝土矿层中高岭石的多种产出形态指示了在沉积过程的不同阶段(包括源岩的风化剥蚀、搬运与再沉积等各个阶段)中均有高岭石产生(Dangic', 1985; 刘巽锋, 1990; 廖士范与梁同荣, 1991; 高道德, 1992), 若淋滤作用强、排水条件好, 随着风化作用的加剧, 高岭石也会被进一步脱硅并转化为勃姆石(一水软铝石)或一水硬铝石等铝矿物。

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	图5 黔北务正道地区铝土矿层中黏土矿物扫描电镜照片Fig.5 SEM images of clay minerals from bauxite beds in Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, northern Guizhou Province

与高岭石相比, 研究区伊利石含量较少, 含量变化范围为0~80%, 平均含量为21.5%, 且产出层位具有局限性(图 2; 表2):48个XRD检测样品中有23个未检测出伊利石, 含有伊利石的样品主要出现在矿层中黏土质中, 特别是见矿层位顶部或底部的黏土质部分, 而在见矿层位中伊利石产出较少。这主要是因为伊利石形成时的气温较高岭石稍低且pH值偏弱碱性, 若气候变得湿热, 化学风化作用剧烈, 碱金属(主要是K⁺)被带走, 伊利石将进一步分解为高岭石(汤艳杰与贾建业, 2002)。SEM观察到的伊利石多呈机械碎片状产出, 其上可见明显裂隙(图 5-C), 表明这是由母岩中的云母碎片经过剥蚀、搬运和再沉积而成, 一般结晶度较低。此外, 还存在少量自生伊利石, 其呈纤维鳞片状集合体, 具有很高的结晶度, 但这部分伊利石仅限于出现在海水中沉积的铝土矿层中或者是铝土矿沉积后立刻发生海侵的部分, 因为当沉积环境可以提供较多K⁺且偏碱性时, 高岭石也可转换为伊利石(Bá rdossy, 1982; Fedo et al., 1995)。这种后期自生成因的伊利石, 其结晶度往往好于风化成因的伊利石。由于沉积环境中有机酸含量增大和降雨量增加有利于伊利石晶层间K⁺的淋滤, 导致伊利石结晶度降低, 故而结晶度的好坏与源岩受风化程度及区域降雨量有很大关系(Singer, 1984; Chamley, 1989)。在检出伊利石的25个样品中(表 2), 其结晶度指标Kü bler指数为0.22° ~0.71° , 其中Kü bler指数较小(结晶度较好)的样品主要集中在矿层顶部的黏土层中。

绿泥石在各个钻孔中均有分布, 部分层位含量甚至可达到100%(表 2; 图2), 平均含量为44.2%, 多呈胶结物(图 5-A, 5-D)。来自源岩的绿泥石一般只能在化学风化作用受到抑制的地区(如冰川和干旱的地表)保留下来, 在铝土矿成矿的表生作用下不能形成绿泥石, 因为源岩中的绿泥石会逐渐分解成为高岭石、赤铁矿和针铁矿(Bá rdossy, 1982), 但绿泥石的丰度会随着地层年代的递增而增加(赵杏媛与张有瑜, 1990)。在条件满足的情况下, 在矿层的沉积及成岩阶段, 基质中的高岭石可被富含Fe²⁺和Mg²⁺的孔隙水转化形成绿泥石(廖士范与梁同荣, 1991), 研究区各钻孔中绿泥石与高岭石的含量即呈现出此消彼长的变化规律(图 2)。钻孔中的绿泥石往往出现在致密状铝土矿层位中, 且与黄铁矿共生, 这些黄铁矿晶型较好且晶粒较大, 应为成岩作用晚期的产物(图 5-D)。这说明, 形成绿泥石的层位至少经历过富集Fe²⁺的阶段, 这为铝土矿层中绿泥石主要是在成岩作用阶段由高岭石与富含Fe²⁺和Mg²⁺的碱性孔隙水作用转化而成的认识, 提供了证据。

铝土矿层中以伊利石、绿泥石、高岭石为主并存在铝矿物的组成特征, 符合图3中随CIA值上升风化趋势线所指示的黏土矿物组合产出规律。与前述CIA值结合起来看, 这种黏土矿物组合同样反映了同沉积期炎热潮湿的古气候条件, 这种气候条件非常有利于铝土矿的形成。

CIA值与黏土矿物结合所反映出的黔北地区早二叠世古气候特征同样得到了来自其他研究成果的佐证。古地磁研究表明, 贵州石炭纪处于南纬8° ~14° 的热带地区(王俊达与李华梅, 1998; 万天丰, 2004)。古地理研究认为, 黔北地区石炭纪靠近东西向的狭长形扬子海海湾, 可以为内陆提供大量降水(廖士范与梁同荣, 1991; 陈旭等, 2001; 黄兴等, 2013)。对黔北铝土矿的生物标志物的研究也证明, 这套铝土矿形成时植被丰富且具有干湿交替的古气候特征(余文超等, 2012, 2013a)。

4.2 成分变异指数(ICV)与黏土矿物特征对淋滤作用的指示

在图2中可见, 在铝土矿层的部分层位中, 黏土矿物全部转变为绿泥石。前文述及, 铝土矿层中的绿泥石被认为是高岭石受到化学活动性流体改造而成的。究其更深刻的原因, 当是准同生期及后期的淋滤作用所导致的结果。在用地球化学与黏土矿物指标恢复古气候的同时, 辨别出淋滤作用的影响也是必要的。

成分变异指数(ICV)可以判断沉积再循环作用对细粒碎屑岩成分的改变程度, 以估计细粒碎屑岩的原始成分变化程度(Cox et al., 1995), 其表达式为:

ICV=( $\begin{matrix} N_{F e_{2} O_{3}} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{K_{2} O} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ +N_MgO+N_MnO+ $\begin{matrix} N_{Ti O_{2}} \end{matrix}$ )/ $\begin{matrix} N_{A l_{2} O_{3}} \end{matrix}$ ;

其中主成分为摩尔百分含量, CaO^*指硅酸岩中的CaO, K₂O是经过钾化校正的K₂O。使用Panahi等(2000)提出的公式修正可能发生的钾交代作用:

$\begin{matrix} N_{K_{2} O} \end{matrix}$ corr=[m· $\begin{matrix} N_{A l_{2} O_{3}} \end{matrix}$ +m· ( $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ )]/(1-m);

其中m= $\begin{matrix} N_{K_{2} O} \end{matrix}$ /( $\begin{matrix} N_{A l_{2} O_{3}} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{Ca O^{*}} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{N a_{2} O} \end{matrix}$ + $\begin{matrix} N_{K_{2} O} \end{matrix}$ ), 元素含量均使用摩尔百分含量进行计算。

由计算公式可见, ICV的实质是通过计算化学风化过程中样品中具有迁移性的元素之和与基本不发生迁移的铝元素的比值, 从而将发生过沉积再循环作用的细粒碎屑岩成分成熟度的改变定量化。一般认为, 若细粒碎屑岩的 ICV值大于1, 表明它们含有很少的黏土物质, 反映的是在活动构造带的首次沉积(Cullers and Podkovyrov, 2000, 2002), 而小于1的ICV值则指示细粒碎屑岩中含有黏土成分, 沉积物经历了沉积再循环或是在强烈化学风化作用下的首次沉积(Cox et al., 1995)。

韩家店组页岩的ICV值均大于1; 铝土矿层中样品的ICV值均小于1, 范围为0.84~0.08。韩家店组大于1的ICV值说明其成分基本未受到或较少受到沉积再循环作用的改造, 故CIA值可较准确地反映其携带的古气候信息。而黔北铝土矿主要为沉积型铝土矿, 其在形成时经历的搬运与再次沉积作用使得矿层中出现较低的ICV值, 这与目前认为的韩家店组是成矿母质主要来源的认识相一致。

由于强烈的化学风化作用, 铝土矿层中各样品的CIA值区分度较小, 绝大部分样品CIA在90以上, 指示炎热潮湿的古气候。而ICV值则表现出较为明显的变化规律。从图2中ZK3-1、ZK7-2与ZK29-1这3口钻井地球化学与黏土矿物特征对比可见, 致密块状或含碎屑致密状铝土矿(岩)样品(如ZK29-1中大部分样品、ZK3-1-5及ZK7-2-10)ICV值出现明显上升, 并伴随着层位中绿泥石含量突然上升的现象。由于铝土矿层中所含绿泥石通常为鲕绿泥石等富Mg与Fe的矿物种(Bá rdossy, 1982; 廖士范与梁同荣, 1991), 因此钻井中一些致密块状铝土矿或铝质黏土岩层位中出现ICV值与绿泥石含量一同上升的现象, 可能指示了矿层在沉积之后经历了矿层内部元素的再分配, 淋滤作用是导致这种过程发生的机制。

大竹园组铝土矿层在形成之后经历了至少3次暴露地表的风化淋滤作用, 其中包括准同生期的短暂暴露淋滤与大竹园组与上覆梁山组之间平行不整合面所代表的后期暴露淋滤, 优质矿层的形成与这种淋滤作用密切相关(余文超等, 2013b)。暴露淋滤作用发生的次数决定于沉积过程中频繁的海平面升降变化及起伏不平的地表形态。对矿层内部的质量平衡计算表明, 致密状类型的铝土矿石与其他类型的矿石相比有明显不同的地球化学特征, 并且与其他矿石类型呈现质量互补关系(张莹华等, 2013)。可以认为, 致密状铝土矿(岩)的形成是由于这部分矿层在淋滤过程中处于古潜流带环境中, 从而造成迁移能力较弱的杂质元素(如Si、Fe、Mg等)未迁移出矿层或在矿层内部发生运移。携带着这些元素的流体之后会改造高岭石而产生大量的绿泥石, 因此可以观察到ICV值与绿泥石含量上升的现象均出现在致密状铝矿(岩)层位中。

但是, 绿泥石含量的上升却并不一定伴随着ICV值的上升, 这主要是因为在部分致密状铝土矿中黏土矿物含量较少, 因此虽然绿泥石在这部分黏土矿物含量很大, 但不能对全岩总量造成大的影响, 从而不会造成ICV值的波动。这种“ 脱耦” 现象在ZK29-1中更加明显, 由于该钻孔中绝大部分矿石类型均为致密状铝土矿, 因此在黏土矿物组分中绿泥石占主导, 该现象的出现可能与位于浣溪向斜的ZK29-1在沉积期时处于盆地的底部而未遭受到充分的淋滤作用有关。

综上所述, 前面CIA值与黏土矿物特征反映出黔北务正道铝土矿区矿层的成矿母质整体经历了炎热潮湿气候条件下的强烈风化作用。而矿层中致密状铝土矿(岩)与ICV值上升的同步现象说明, 准同生期及后期的淋滤作用对于成矿也起到了关键性的控制作用, 即淋滤作用造成了矿层内部的元素迁移, 使得优质的铝土矿得以形成。与之相对应, 未经过充分淋滤作用的区域(如浣溪向斜), 矿层中以致密状铝土矿为主, ICV值较高, 绿泥石含量也较高, 矿石品质相对较差。因此, 具备明显淋滤作用发生条件的区域是潜在的规模成矿区域。

5 结论

通过对黔北务川— 正安— 道真地区铝土矿层中主量元素与黏土矿物的研究, 得出以下几点基本结论:

1)通过计算铝土矿层与韩家店组的CIA值, 发现在3口钻孔中呈现CIA值从底到顶逐步上升, 其由下伏韩家店组的75左右上升至矿层中的大于90, 指示了韩家店组与铝土矿层形成时截然不同的古气候环境。结合其他证据, 认为黔北早二叠世为化学风化作用强烈的炎热潮湿古气候条件。

2)铝土矿层中黏土矿物分析结果表明, 铝土矿层中黏土矿物以高岭石、绿泥石与伊利石为主。其中矿层顶部与底部结晶度不同的伊利石暗示了伊利石的不同来源:底部结晶度较差的伊利石主要由母岩中的云母碎片风化而成, 顶部结晶度较好的伊利石为后期自生成因; 绿泥石主要为沉积及成岩阶段基质中的高岭石在富含Fe²⁺和Mg²⁺的孔隙水作用下转化而成。在矿层内广泛存在的高岭石是在古红土化阶段风化作用的产物, 反映出成矿母质形成时湿热的古气候特征。

3)表征沉积再循环作用对沉积物成分改造的ICV值总体看来沿钻孔从底到顶逐步下降, 其由韩家店组中略大于1下降到铝土矿层中0.1左右。矿层中相对高的ICV值一般与绿泥石含量增加及致密状铝土矿层一同出现, 应是在淋滤过程中矿层内部元素迁移的结果, 可作为淋滤作用对矿层进行改造的证据。

参考文献

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陈涛, 王河锦, 张祖青, 等. 2005. 浅谈利用黏土矿物重建古气候[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 41(2): 309-316.

Clay minerals are widely applied in reconstructing paleoclimate, and many analysis methods are involved. Among them the X-ray diffraction analysis(XRD) is mainly used to confirm clay mineral assemblages and their crystallinity; chemical analysis and electronic microscope are used to study the source, the genesis and the evolvement process of clay minerals; radioactive isotopes analysis can make up the relationship between the time and space which is based on the climate index and the chronology; Hydrogen and oxygen isotopes also provide important evidence for reconstructing paleoclimate. This paper summarizes what paleoclimate information is contained in clay minerals, and it is intent to use clay minerals synthetically as the means to reconstruct paleoclimate.

利用黏土矿物重建古气候近年来得到了广泛的应用，其分析测试方法较多。其中，X射线衍射分析主要用来确定黏土矿物组合及其含量以及某些黏土矿物的结晶度；化学分析、电镜分析主要用于黏土矿物的来源、成因、演变过程的研究；放射性同位素的研究使气候指标和年代学建立起时间和空间上的联系；而氢氧同位素分析亦能对古气候重建提供重要佐证。本文旨在综述各种研究方法所能提供和揭示蕴藏于黏土矿物中的古气候信息，以期全面综合地利用黏土矿物为手段来重建古气候。

... 气候条件是控制黏土矿物形成和转化的重要因素之一,因此黏土矿物的形成及演变可记录古气候变化信息(陈涛等,2005 ...

2003

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陈涛, 王欢, 张祖青, 等. 2003. 黏土矿物对古气候指示作用浅析[J]. 岩石矿物学杂志, 22(4): 416-420.

A number of recent papers have dealt with such properties of clay minerals as their compositions, assemblages, contents and crystallinities,which can reflect the periodic climate changes of the mineral sources and help to reconstruct paleoclimate. Due to the sensitivity of the clay minerals, however, any climatic influence upon the compositions of clay minerals can be easily covered up by extra-climatic events such as source rock,sedimentary environment,and diagenesis. Therefore, both climatic effects and extra-climatic influence should be considered when the clay minerals are used to reconstruct paleoclimate.

由于粘土矿物的成分、组合、含量以及结晶度的变化可以反映母源区气候冷、暖周期性变化，因此利用粘土矿物重建古气候环境近年来得到广泛的应用。然而，由于粘土矿物的敏感性，其气候记录的信息往往会被其他影响因素(如母源区、沉积环境、成岩作用等)掩盖。因此，在利用粘土矿物重建古气候环境时，需要综合考虑气候以及非气候的各种影响因素。

... 陈涛等,2003) ...

2001

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... 陈旭等,2001) ...

... 陈旭等,2001 ...

2003

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冯连君, 储雪蕾, 张启锐, 等. 2003. 化学蚀变指数(CIA)及其在新元古代碎屑岩中的应用[J]. 地学前缘, 10(4): 539-543.

化学蚀变指数(CIA)首先是作为一个判断源区化学风化程度的化学指标被广泛应用的,它的表达式通常表示为:CIA={x(Al2O3)/[x(Al2O3)+x(CaO*)+x(Na2O)+x(K2O)]}×100,主成分均指摩尔分数,CaO*仅为硅酸盐中的CaO.利用CIA分析湖南石门杨家坪剖面的新元古代地层,发现冰期沉积物(南沱组、东山峰组)的CIA值(60～70)和间冰期沉积物(湘锰组)CIA值(70～75)分别反映了冰期和间冰期的化学风化特点,并且根据渫水河组CIA值(55～70)可以判断渫水河组可能也是冰期的沉积产物.另一方面,可以利用A-CN-K图解判断沉积岩源岩成分,因为样品点在三角图解中投影点的趋势线与Pl-Ksp连线的交点代表的是源岩斜长石和钾长石的比率.据此初步判断渫水河组源岩成分是南秦岭-扬子地区元古宙TTG岩石.此外,钾交代作用在前寒武纪普遍发育,在A-CN-K图解中表现为样品点的趋势线向右偏离预测的风化趋势线,渫水河组的样品点就表现出这样的特征,可以判断渫水河组钾交代作用发育.样品的选取是进行CIA研究的一个重要的步骤.首先样品的岩性最好是细屑岩,这样可以排除分选作用对源岩成分的改造;其次,需要考虑去除成岩作用过程中加入的K2O;再次,利用ICV这个化学指标来判断沉积再循环作用对沉积物成分的改造,ICV大于1意味着沉积再循环作用的影响很小,所以选取ICV大于1的细屑岩样品作为我们的研究对象.

... 冯连君等,2003) ...

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杨家坪剖面位于湖南省石门县壶瓶山镇. 自从1980年以来, 该剖面得到了深入的研究. 然而, 关于渫水河组形成的古气候环境一直存在争议. 通过对渫水河组沉积的碎屑岩的化学成分分析, 表明渫水河组与其上覆的古城组(又称东山峰组)和南沱组的冰成岩石具有相似的CIA(化学蚀变指数)和CIW(化学风化指数)值. 这意味着渫水河组和南沱组、古城组的沉积岩在沉积前具有相近的低等化学风化程度. 因此, 渫水河组也可能是在寒冷气候环境下形成的, 属于冰期记录的一部分.

... 近年来,随着中国学者广泛地将CIA指数应用于扬子板块与塔里木板块新元古代地层中寒冷气候事件沉积记录的研究(冯连君等,2004,2006 ...

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湖北宜昌地区出露的莲沱组中上部细屑岩的化学蚀变指数（CIA）介于60～70之间，表明是在寒冷干燥的气候条件下沉积的。比较莲沱组与板溪群中下部沉积岩的主化学成分和CIA值表明，板溪群源区遭受过强烈的化学风化，相应的古气候是温暖湿润的，而莲沱组源区化学风化弱，可见两者形成时的古气候环境明显不同。根据CIA值推测，地层层序上莲沱组位于板溪群的中上部。莲沱砂岩的CIA研究表明南华大冰期前全球气候已经从温暖湿润转变为寒冷干燥，CIA值继续降低预示着全球性的冰期到来，不久就发生了“雪球地球”事件。

... 近年来,随着中国学者广泛地将CIA指数应用于扬子板块与塔里木板块新元古代地层中寒冷气候事件沉积记录的研究(冯连君等,2004,2006 ...

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... 高道德,1992),若淋滤作用强、排水条件好,随着风化作用的加剧,高岭石也会被进一步脱硅并转化为勃姆石(一水软铝石)或一水硬铝石等铝矿物 ...

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... 郝家栩等,2007) ...

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... 廖士范与梁同荣,1991) ...

... 廖士范与梁同荣,1991 ...

... 在条件满足的情况下,在矿层的沉积及成岩阶段,基质中的高岭石可被富含Fe²⁺和Mg²⁺的孔隙水转化形成绿泥石(廖士范与梁同荣,1991),研究区各钻孔中绿泥石与高岭石的含量即呈现出此消彼长的变化规律(图 2) ...

... 古地理研究认为,黔北地区石炭纪靠近东西向的狭长形扬子海海湾,可以为内陆提供大量降水(廖士范与梁同荣,1991 ...

... 廖士范与梁同荣,1991),因此钻井中一些致密块状铝土矿或铝质黏土岩层位中出现ICV值与绿泥石含量一同上升的现象,可能指示了矿层在沉积之后经历了矿层内部元素的再分配,淋滤作用是导致这种过程发生的机制 ...

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本文应用化学蚀变指数（CIA）方法，研究新疆库鲁克塔格地区新元古代地层，并探讨沉积时期的气候环境。贝义西组总体CIA值较低，介于51-56之间，具冰期环境特征。照壁山组CIA值为60左右，表明气候有所变暖。阿勒通沟组的CIA值变化范围在48—61之间，顶部突变为69～71，说明阿勒通沟期经历了另一次寒冷事件，并以温暖环境结束。其上的特瑞爱肯组CIA值介于49—53之间，说明第三次经历寒冷干燥的气候环境。扎莫克提组，育肯沟组和水泉组的CIA均值为65，反映温暖条件下的沉积环境。新元古代末期汉格尔乔克组CIA值下降为56，暗示第四次出现寒冷气候环境。以上特征表明新疆库鲁克塔格地区新元古代的气候环境出现四次冷热交替变化。其中尤为重要的是阿勒通沟组中下部应为寒冷气候环境，而顶部突变为温暖气候环境，因此该组反映了一次明确的从冷到暖的气候变化过程，可以作为贝义西冰期和特瑞爱肯冰期之间的另一次独立冰期。本文的研究成果从地球化学角度支持塔里木板块新元古代四次冰期的划分方案。通过与扬子板块新元古代冰期划分方案的对比，认为塔里木板块新元古代四次冰期的前三次均已在华南板块以冰期或寒冷环境沉积形式出现。

... 刘兵等,2007 ...

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... 刘平,1993,1996,2001,2007 ...

... 此后该区域一直处于暴露剥蚀状态,直到中二叠世栖霞期才有海水进入(刘平,1996 ...

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... )作为中国铝土矿的重要产区之一,前人已开展过较为详尽的矿床学、沉积学及地层学研究(刘巽锋,1990 ...

... 刘巽锋,1990 ...

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... 这主要是因为伊利石形成时的气温较高岭石稍低且pH值偏弱碱性,若气候变得湿热,化学风化作用剧烈,碱金属(主要是K⁺)被带走,伊利石将进一步分解为高岭石(汤艳杰与贾建业,2002) ...

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0.0

王河锦, 周健. 1998. 关于伊利石结晶度诸指数的评价[J]. 岩石学报, 14(3): 395-405.

本文根据结晶学原理、Ｓｃｈｅｒｒｅｒ定律、Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈ理论和Ｘ射线衍射峰形态学原理提出任何衍射峰都是由五个基本要素组成的，即：衍射峰位置；最大衍射强度；半高宽；衍射峰形态和对称性。各衍射峰要素都具有其自身的物理学意义，其中，只有半高宽和衍射峰形态是与晶体内部结构和大小即结晶度相联系的。据此，分析评价了与Ｘ射线衍射相关的Ｋüｂｌｅｒ指数、Ｗｅｂｅｒ－ＤｕｎｏｙｅｒｄｅＳｅｇｏｎｚａｃ－Ｅｃｏｎｏｍｏｕ指数、Ｗｅａｖｅｒ指数、Ｍｉｌｉｅｒｓ指数、Ｗｅｂｅｒ指数、分解ＨＷ及纯Ｃ轴厚度等伊利石结晶度指数的理论基础、使用前提和条件、特点及误差源。指出Ｋüｂｌｅｒ指数、Ｗｅｂｅｒ－ＤｕｎｏｙｅｒｄｅＳｅｇｏｎｚａｃ－Ｅｃｏｎｏｍｏｕ指数和分解ＨＷ为非条件性单一结晶度指数；Ｗｅａｖｅｒ指数、Ｗｅｂｅｒ指数和高宽比为条件性单一结晶度指数；消除晶体内部微应变影响的ｃ轴厚度为全面描述伊利石结晶度指数；而Ｍｉｌｉｅｒｓ指数不可描述伊利石结晶度。

... 王河锦与周健,1998) ...

1998

0.0

2009

0.0

... 王自强等,2009 ...

2010

0.0

... 徐亚军等,2010),即由于可近似认为硅酸盐矿物晶格中Ca²⁺与Na⁺以1︰1比例存在,当扣除磷灰石影响后,若N_CaO#cod#x0003E ...

2009

0.0

殷科华. 2009. 黔北务正道铝土矿的成矿作用及成矿模式[J]. 沉积学报, 27(3): 452-457.

Based on the character of primary rock and rockweathering, this article deals with the mineralization and the course of mineralizing for bauxite in the WuchuanZheng′anDaozhen area, Northern Guizhou. It is considered that metallogenic primary rock of bauxite in the WuchuanZheng′anDaozhen area is marine shale of lower Silurian Hanjiadian group which has a lot of hydromica, and it is the substance condition to form ore deposit. Bauxite from ore formation caused by weathering, breakage and transportation, segregation and purification to accumulation, consequently, the figure of metallogenic model for bauxite in the WuchuanZheng’anDaozhen area is established.

从母岩特征、研究区风化作用特点等方面对黔北务正道铝土矿的成矿作用和成矿过程进行了初步研究，认为务正道铝土矿的成矿母岩—下志留统韩家店群的海相页（泥）岩富含水云母是风化成矿的物质条件；矿源区母岩风化形成的富铝碎屑经剥蚀、冲刷、搬运再沉积过程对铝土矿的形成、富集和进一步纯化起着重要作用；进而建立了务正道铝土矿的成矿模式系列图。

... 殷科华,2009) ...

... 受燕山期构造运动的影响(殷科华,2009),铝土矿层分布受到区内一系列NNE向向斜的控制(图 1) ...

2013

0.0

余文超, 杜远生, 顾松竹, 等. 2013 a. 黔北务正道地区早二叠世铝土矿多期淋滤作用及其控矿意义[J]. 地质科技情报, 32(1): 34-39.

通过对黔北务正道地区安场向斜东南翼ZK288-16井中大竹园组铝土矿含矿岩系的沉积学分析,辨别出该口钻井记录下的包括两次准同生淋滤作用及一次后生淋滤作用在内的3次淋滤作用。土状-半土状铝土矿层是记录淋滤作用发生的标志性层位,与下伏岩(矿)层呈现渐变关系,说明土状-半土状铝土矿是由碎屑状或豆鲕状铝土岩(矿)经过淋滤作用转化而来,在此过程中,杂质元素被移除,铝元素相对富集而形成富矿,而碎屑状与豆鲕状铝土矿也经过不同程度的淋滤作用。区域上的钻孔对比表明,区域内这种多期淋滤作用对于提升矿石品质、控制矿层厚度具有重要意义。

... 对黔北铝土矿的生物标志物的研究也证明,这套铝土矿形成时植被丰富且具有干湿交替的古气候特征(余文超等,2012,2013a) ...

2013

0.0

余文超, 杜远生, 王小妹, 等. 2013 b. 黔北务正道地区铝土矿层中燃烧成因PAHs的发现及其古气候意义[J]. 地质科技情报, 32(1): 57-61.

铝土矿沉积被认为是炎热潮湿热带或亚热带古气候条件下的气候敏感沉积物。对黔北铝土矿中3个钻孔不同层位岩心样品的GC-MS检测显示,样品中含有种类丰富、相对含量较高的燃烧成因多环芳烃化合物(PAHs)。以芘、荧蒽、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]苝等为代表的燃烧成因PAHs与陆上火灾事件密切相关。结合生物标志物特征及前人研究所得的古地磁、植物与孢粉化石证据,认为黔北铝土矿形成时陆上存在丰富的植被,且是一种在炎热潮湿背景下存在季节性干湿分异的古气候条件。

... 大竹园组铝土矿层在形成之后经历了至少3次暴露地表的风化淋滤作用,其中包括准同生期的短暂暴露淋滤与大竹园组与上覆梁山组之间平行不整合面所代表的后期暴露淋滤,优质矿层的形成与这种淋滤作用密切相关(余文超等,2013b) ...

2012

0.0

余文超, 杜远生, 周琦, 等. 2012. 黔北务正道地区铝土矿系中生物标志物及其地质意义[J]. 古地理学报, 14(5): 651-662.

The bauxite deposits between the Carboniferous Huanglong Formation and Permian Liangshan Formation in Wuchuan-Zheng′an-Daozhen area，northern Guizhou Province mostly belong to sedimentary bauxite.Abundant biomarkers including n-alkanes，isoprenoid，terpenoids and steroids in drilling core samples are detected by GC and GC-MS.The results of GC reveal that most of n-alkane in ten samples are composed of n-C 14 ～n-C 35 and characteristic of double-peak distribution. CPI ranges from 0.90 to 3.45，indicates obvious odd-even carbon number predominance.Pristane to phytane ratios（Pr/Ph）vary from 0.38 to 0.77.According to the results of GC-MS，the relative abundance from higher to lower is pentacyclic triterpanoids,tricyclic terpane,tetracyclic terpane，and C 30 hopane is most abundant in the terpanes，meanwhile，small quantities of gammacerane are detected.Regular steroids distributed in “L” or “V” shape includes a small amount of 4-methyl sterane.Combined with petrographical characters of samples，the biomarker parameters indicate a reductive sedimentary environment which shows slant acidity，the organic matter in bauxite deposit originate from both terrestrial plant and bacteria/algae.It clearly shows double influences from terrestrial and aquatic palaeoecosystems during bauxite forming process.

1 State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology，China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan 430074，Hubei 2 Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province，Guiyang 550004，Guizhou 3 Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou，Guiyang 550005，Guizhou 4 Faculty of Earth Resource，China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan 430074，Hubei

黔北务川-正安-道真地区铝土矿位于石炭系黄龙组和二叠系梁山组之间，主要属于沉积型铝土矿。通过气相色谱（GC）与气相色谱-质谱（GC-MS）手段分析铝土矿系钻孔岩心中的生物标志物，发现了含量丰富的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、萜类化合物与甾类化合物。对10个样品饱和烃组分GC分析表明，正构烷烃主要呈双峰式分布特征，碳数分布n-C 14 ～n-C 35 ， CPI 值范围为0.90～3.45，表现出奇偶优势。姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值为0.38～077，表现出明显植烷优势。对3个样品饱和烃组分GC-MS分析表明，萜烷类化合物以C 30 藿烷占优势，相对丰度由大到小依次为五环三萜烷、三环萜烷、四环萜烷，并检测出少量的γ-蜡烷。规则甾烷C 27 -C 28 -C 29 呈近L型或V型分布，并含少量4-甲基甾烷。根据生物标志物特征参数，结合岩心样品岩相学特征，确定了铝土矿系中有机质的陆上植物与低等菌藻类双重来源，铝土质沉积时为偏酸性较还原环境，明确了铝土矿系的形成过程受到来自陆上与沉积水体内两个古生态系统的双重作用。

... 对黔北铝土矿的生物标志物的研究也证明,这套铝土矿形成时植被丰富且具有干湿交替的古气候特征(余文超等,2012,2013a) ...

2013

0.0

张莹华, 凌文黎, 吴慧, 等. 2013. 黔北铝土矿不同类型矿石地球化学特征及其对成矿作用的指示[J]. 地质科技情报, 32(1): 71-79.

黔北务川-正安-道真铝土矿带是我国铝土矿重要的成矿带之一。矿床中发育有4种典型的矿石类型:致密状、碎屑状、豆鲕状和土状。通过对不同类型矿石及矿体下伏高Al黏土岩和志留系韩家店组泥质岩的系统元素地球化学研究,采用元素质量平衡的示踪方法,对矿床的成因进行了探讨。研究表明,成矿作用发生于开阔海岸环境、与多频次海进-海退循环对陆缘古风化剖面的侵蚀作用有关;海进-还原过程导致了古风化剖面中部大量黄铁矿等硫化物的形成,而随后的海退-氧化过程产生高硫酸介质水溶液,使得杂质元素大量移出和铝土矿化发生;强酸溶液带出的大量元素随环境向pH值中性化和氧逸度下降条件的演化,以化学沉淀形式形成了杂质元素含量相对较高的致密状矿石,而海进-海退循环对碎屑状-豆鲕状矿石的多期次改造,导致了土状矿石的形成。

... 对矿层内部的质量平衡计算表明,致密状类型的铝土矿石与其他类型的矿石相比有明显不同的地球化学特征,并且与其他矿石类型呈现质量互补关系(张莹华等,2013) ...

2011

0.0

赵小明, 刘圣德, 张权绪, 等. 2011. 鄂西长阳南华系地球化学特征的气候指示意义及地层对比[J]. 地质学报, 85(4): 576-585.

There are well outcrop and full stratigraphic sequence of Nanhua System in Changyang area, Western Hubei province, mainly including Liantuo Formation, Nantuo Formation and small Gucheng Formation, Datangpo Formation (only in Gucheng area,Changyang county).The clastic rocks of Liantuo Formation formed in river or estuary environment,relatively thicker in South area than North area, vertical combination of lithology can be obviously divided into three sections. Gucheng Formation was typical glacial rocks, which corresponds to Sturtian glaciation. Datangpo Formation deposited in transitional facies during interglaciation. Nantuo Formation was the most developed and important moraine stratum, which corresponds to Marinoan Glaciation, little change in lithology and thicker in Southwest than Northeast.The value of CIA is varies between 52.52~55.80 in Nantuo Formation, indicates the rfigid -arid and low chemical weathering environment. The value of CIA is 68.14 at bottomn of Liantuo Formation, 61.61~64.57 in the lower part and 55.03～59.80 in the upper part, reflect the warm-damp and medium chemical weathering, the warm-arid and low chemical weathering, the rfigid- arid and low chemical weathering environment respectively. The value of SiO2/Al2O3 is varies between 2.13~5.10 in Liantuo Formation, Lower than the value of SiO2/Al2O3 (4.47~5.16 ) in Nantuo Formation. The value of FeO/Fe2O3 is varies between 0.16~0.49 in Liantuo Formation, Lower than the value of FeO/Fe2O3 (1.96~3.11) in Nantuo Formation. These differences demonstrates that the Nantuo Formation formed in frigid-arid and lower chemical weathering environment, but the Liantuo Formation formed in relatively warm and higher chemical weathering environment. These results show that the Nanhua System in study area experienced sedimentary environmental change,ie warm-humid or warm-dry and low-medium chemical weathering in interglaciation, to cold-dry and low chemical weathering in interglaciation, and to cold-dry and low chemical weathering in glaciation.

鄂西长阳南华系出露良好、发育完整，主要由莲沱组、南沱组构成，少数地段（长阳古城）包括古城组和大塘坡组。莲沱组为河流-河口湾相的碎屑岩组合，区域上南厚北薄，岩性三分性明显。古城组为典型的冰碛岩，对应于国际上Sturtian冰期。大塘坡组为间冰期海陆过渡相沉积。南沱组为研究区内最发育、最重要的冰碛地层，对应于国际上Marinoan冰期，区域上岩性变化不大，厚度具西南厚北东薄之趋势。长阳流溪剖面上，仅发育莲沱组和南沱组。南沱组CIA 值介于52.52~55.80范围内，反映寒冷干燥气候条件、低等化学风化程度的沉积环境。莲沱组底部CIA 值为68.14，为温暖湿润气候条件、中等化学风化程度的沉积；下部CIA 值介于61.61~64.57之间，为温暖干燥气候条件、低等化学风化程度的沉积；上部CIA 值介于55.03～59.80之间，为寒冷干燥气候条件、低等化学风化程度的沉积。莲沱组SiO2/Al2O3值介于2.13~5.10之间,变化较大，但总体明显低于南沱组SiO2/Al2O3值4.47~5.16，莲沱组FeO/Fe2O3值介于0.16~0.49之间，远低于南沱组FeO/Fe2O3值1.96~3.11，也就是说南沱组形成时期气候寒冷干燥、化学风化作用较弱，而莲沱组沉积时期气候相对温暖、化学风化作用相对较强。CIA值和SiO2/Al2O3、FeO/Fe2O3比值表明研究区南华系经历了“莲沱间冰期”温暖湿润-温暖干燥气候、低-中等化学风化程度，至“莲沱间冰期”寒冷干燥气候、低等化学风化程度，再到“南沱冰期”寒冷干燥气候、低等化学风化的沉积环境变化过程。

... 赵小明等,2011),CIA指数逐步成为地层与沉积物地球化学特征研究中的常规手段之一 ...

1990

0.0

... rdossy,1982),但绿泥石的丰度会随着地层年代的递增而增加(赵杏媛与张有瑜,1990) ...

1995

0.0

朱光. 1995. 用伊利石结晶度确定碎屑沉积岩甚低级变质等级[J]. 石油勘探与开发, 22(1): 33-35.

摘　要：本文介绍伊利石结晶度在确定碎屑沉积岩甚低级变质等级中的应用，其中包括伊利石结晶度测量方法，如何应用伊利石结晶度确定，划分甚低级变质等级带及影响伊利石结晶度的因素。

... 0 nm衍射峰的半高宽(朱光,1995 ...

1982

0.0

... 亚热带潮湿或湿热的气候条件下,但并不要求气候一年四季都保持湿热不变(B#cod#x000e1 ...

... 这主要是因为铝土化过程中碱金属元素与碱土金属元素会以阳离子的形式大量流失,特别是构成蒙脱石晶格的Ca²⁺与Na⁺的流失,使得蒙脱石很快被风化为伊利石或高岭石(B#cod#x000e1 ...

... 此外,还存在少量自生伊利石,其呈纤维鳞片状集合体,具有很高的结晶度,但这部分伊利石仅限于出现在海水中沉积的铝土矿层中或者是铝土矿沉积后立刻发生海侵的部分,因为当沉积环境可以提供较多K⁺且偏碱性时,高岭石也可转换为伊利石(B#cod#x000e1 ...

... 来自源岩的绿泥石一般只能在化学风化作用受到抑制的地区(如冰川和干旱的地表)保留下来,在铝土矿成矿的表生作用下不能形成绿泥石,因为源岩中的绿泥石会逐渐分解成为高岭石、赤铁矿和针铁矿(B#cod#x000e1 ...

... 由于铝土矿层中所含绿泥石通常为鲕绿泥石等富Mg与Fe的矿物种(B#cod#x000e1 ...

0.0

... B#cod#x000e1 ...

1998

0.0

... Bock et al ...

1989

0.0

... Chamley,1989) ...

1995

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... 成分变异指数(ICV)可以判断沉积再循环作用对细粒碎屑岩成分的改变程度,以估计细粒碎屑岩的原始成分变化程度(Cox et al ...

... 一般认为,若细粒碎屑岩的 ICV值大于1,表明它们含有很少的黏土物质,反映的是在活动构造带的首次沉积(Cullers and Podkovyrov,2000,2002),而小于1的ICV值则指示细粒碎屑岩中含有黏土成分,沉积物经历了沉积再循环或是在强烈化学风化作用下的首次沉积(Cox et al ...

2000

0.0

2002

0.0

1985

0.0

... 结合SEM观察结果,认为黔北铝土矿层中高岭石的多种产出形态指示了在沉积过程的不同阶段(包括源岩的风化剥蚀、搬运与再沉积等各个阶段)中均有高岭石产生(Dangic',1985 ...

1995

0.0

... 5(Fedo et al ...

... 大于80则反映了炎热、潮湿气候条件下的强烈化学风化程度(Fedo et al ...

... Fedo et al ...

1993

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... 但在实际操作中,样品中方解石和白云石的含量较难准确确定,因此一般使用McLennan提出的简化方法(McLennan,1993 ...

1997

0.0

... 在之后的研究中,CIA指数也被用于沉积期古气候环境的判别(Nesbitt and Markovics,1997 ...

1982

0.0

2000

0.0

1984

0.0

... 除地球化学方法外,黏土矿物的成分、含量以及结晶度同样可指示古气候环境,因为黏土矿物是在地表风化作用中形成的,与母岩的分解有着密切的联系,之后在沉积作用和埋藏过程中可发生转变,其形成和转化与其所处环境关系密切(Singer,1984 ...

... 由于沉积环境中有机酸含量增大和降雨量增加有利于伊利石晶层间K⁺的淋滤,导致伊利石结晶度降低,故而结晶度的好坏与源岩受风化程度及区域降雨量有很大关系(Singer,1984 ...

1999

0.0

... Young and Nesbitt,1999) ...