大瑤山西側(cè)中下泥盆統(tǒng)白云巖巖石學(xué)及有序度特征研究

方科 曾南石 王謙 牛聰聰

摘要：大瑤山西側(cè)中泥盆統(tǒng)發(fā)育有四種類型白云巖。本文通過(guò)研究有序度的變化并結(jié)合其地質(zhì)背景探討不同類型白云石的形成環(huán)境。

關(guān)鍵詞：大瑤山；泥盆統(tǒng)；白云巖；巖石學(xué)；有序度

大瑤山成礦帶位于桂中盆地東側(cè)，是廣西最重要的鉛鋅礦聚集區(qū)之一。目前，僅在武宣縣境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦床（礦化點(diǎn)）達(dá)數(shù)十處之多。鉛鋅礦體主要產(chǎn)于下、中泥盆統(tǒng)的白云巖系，顯示出礦化與白云巖之間的密切關(guān)系。本課題試從有序度入手對(duì)該地區(qū)白云巖進(jìn)行研究，以達(dá)到了解不同成因白云石礦物學(xué)差異的研究目的。

1方法原理

白云石的有序度是指理想白云石晶體結(jié)構(gòu)中CaCO3分子層與MgCO3分子層依次交替排列，占位是完全有序的。這種有序結(jié)構(gòu)，在X射線衍射圖上會(huì)出現(xiàn)超結(jié)構(gòu)線。但是，大多數(shù)白云石中存在Ca和Mg的置換，不符合理想的化學(xué)配比和理想的結(jié)構(gòu)，即大多數(shù)白云石都呈過(guò)渡相，具有一定程度的無(wú)序現(xiàn)象。白云石晶體結(jié)構(gòu)的有序一無(wú)序，受形成環(huán)境影響，并可以直接用X—射線粉晶衍射進(jìn)行測(cè)定。一般用O15與其相鄰的衍射峰110的強(qiáng)度進(jìn)行比較，獲得I015/I110這個(gè)強(qiáng)度比值稱為白云石的有序指數(shù)。當(dāng)I015/I110=1.0時(shí)，表示白云石晶體結(jié)構(gòu)是完全有序的，當(dāng)I015/ I110<1.0時(shí)，表示白云石晶體結(jié)構(gòu)具有一定的無(wú)序程度。天然白云石有序度多介于0—1.0之間。

2白云巖巖石學(xué)特征

根據(jù)產(chǎn)狀與礦物組合，大瑤山地區(qū)可初步定出四種主要類型的白云石：（1）大面積出露與灰?guī)r互層的灰質(zhì)白云巖層。其巖石學(xué)特點(diǎn)是礦物組成單一；白云石晶體顆粒細(xì)小，以它形晶為主。其礦物組合表現(xiàn)是：白云石+石英+方解石或白云石+石英+方解石+重晶石。（2）與炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r相伴，含有大量閃鋅礦、鮞狀黃鐵礦并與之互層的白云巖。白云石與細(xì)粒貧鐵閃鋅礦共生，構(gòu)成層紋狀礦石；白云石晶體為細(xì)粒自形、半自形晶，具有原生或準(zhǔn)同生的沉積特點(diǎn)。其礦物組合表現(xiàn)是：白云石+閃鋅礦+石英+云母或白云石+閃鋅礦+石英+云母+重晶石。（3）交代生物礁成因的白云巖，白云石特點(diǎn)是微細(xì)粒狀；白云石沿珊瑚的孔洞、裂隙充填，并取代珊瑚的灰質(zhì)骼架。其礦物組合表現(xiàn)是：白云石+石英+閃鋅礦。（4）后期與粗粒方鉛礦、閃鋅礦沿裂隙充填的脈狀白云石，為粗晶，成分較純。其礦物組合表現(xiàn)是：白云石、白云石+石英、白云石+方解石、白云石+閃鋅礦、白云石+重晶石或白云石+重晶石+閃鋅礦。

3白云巖有序度特征

灰質(zhì)白云巖（D1）有序度的變化范圍0.57-0.79，平均有序度0.69；含紋層狀閃鋅礦白云巖（D2）有序度的變化范圍0.44-0.63，平均有序度0.53；礁白云巖（D3）的有序度為0.76；脈狀充填白云巖（D4）有序度根據(jù)其后期構(gòu)造疊加的強(qiáng)弱，有序度的變化范圍較大，為0.71- 0.92，平均有序度0.84。白云巖有序度的變化趨勢(shì)總體表現(xiàn)為：含紋層狀閃鋅礦白云巖（D2）→灰質(zhì)白云巖（D1）→礁白云巖（D3）→脈狀充填白云巖（D4）。對(duì)于受后期構(gòu)造影響的白云巖來(lái)講，其后期構(gòu)造活動(dòng)越強(qiáng)，熱液活動(dòng)越頻繁，充填裂隙越發(fā)育，則白云巖整體有序度顯示相對(duì)越高。

4討論與結(jié)論

白云石晶體結(jié)構(gòu)的有序—無(wú)序程度反映了白云石晶體形成時(shí)的介質(zhì)成分、結(jié)晶溫度、壓力、結(jié)晶速度以及白云石晶體形成后地質(zhì)歷史的演變。白云石結(jié)晶時(shí)介質(zhì)成分較純即MgO/CaO接近1:1，結(jié)晶溫度較高、壓力較大、結(jié)晶速度較緩慢后經(jīng)歷熱液疊加的白云石的有序度較高；反之白云石有序度則較低。按成因，白云石主要分為同生白云石、準(zhǔn)同生白云石和后生交代形成的白云石三種類型。快速沉積形成的同生、準(zhǔn)同生白云石有序度較低，交代白云巖化所形成的白云石根據(jù)其不同的白云巖化模式其有序度各具特點(diǎn)，但整體上較同生、準(zhǔn)同生白云石有序度高。同生、準(zhǔn)同生白云巖石由白云石從直接流體中沉積固結(jié)或碳酸鈣泥沉積后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榘自剖探Y(jié)形成，其生長(zhǎng)速度快，鎂層和鈣層來(lái)不及進(jìn)行有效排序，因此其有序度較低。而絕大多數(shù)白云石認(rèn)為是由于后期淡水、海水或地下水對(duì)鹵水溶液的稀釋，從而碳酸鹽礦物向白云石的轉(zhuǎn)變，其有序度會(huì)相對(duì)升高。高的溫度可以克服白云石化的動(dòng)力學(xué)障礙，有利于白云石化作用，也有利于有序度高的化學(xué)計(jì)量的白云石形成。因此高的溫度和壓力條件有利于形成重結(jié)晶白云巖，這類白云巖有序度更高。在埋藏作用過(guò)程中白云石晶體結(jié)構(gòu)會(huì)不斷調(diào)整，晶形不斷趨于理想，導(dǎo)致白云石的有序度升高。綜合資料表明埋藏白云巖化形成白云石的有序度分布于0.89-0.74。

D1白云巖分布于研究區(qū)大部分區(qū)域，普遍發(fā)育的霧心亮邊結(jié)構(gòu)，增生亮邊，顆粒間緊密鑲嵌；灰?guī)r與D1白云巖之間的過(guò)渡多呈突變關(guān)系；鏡下白云石顆粒大小不均勻，粗粒白云石團(tuán)塊與細(xì)粒白云石所組成的團(tuán)塊呈相互包裹的關(guān)系反映了交代不均一；對(duì)所做的X粉晶衍射分析發(fā)現(xiàn)其礦物組合：白云石+石英+方解石或白云石+石英+方解石+重晶石，且方解石與白云石呈彼此共生的關(guān)系；有序度平均值為0.69，處于中間位置，這些現(xiàn)象共同表明其形成過(guò)程中受交代作用影響，該類白云巖為成巖白云巖，即在灰?guī)r在固結(jié)過(guò)程中或固結(jié)之后由于白云石的交代作用所形成的。大面積出露的層狀白云巖有序度相對(duì)較高，巖層中尚無(wú)發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)鹽，結(jié)合其下覆產(chǎn)出巖層多為砂泥巖，表明地下水可具流通性，則推測(cè)最可能與海水、淡水的混合水白云巖化交代作用有關(guān)。

D2白云巖分布于盤(pán)龍、樂(lè)梅等地，屬盤(pán)龍潟湖，具有沉積特征，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：巖石學(xué)典型特征是自程度較高，礦物結(jié)晶顆粒細(xì)小，同時(shí)礦物顆粒粒間隙較大，具有堆積的特點(diǎn)，表明其生成空間是相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境；其礦物組合為：白云石+閃鋅礦+石英+云母或白云石+閃鋅礦+石英+云母+重晶石，含泥質(zhì)沉積物質(zhì)而幾乎不含方解石，只有兩種可能：一種情況是白云石直接從飽和溶液中沉積而來(lái)，還有一種情況是方解石被白云石完全交代。后者由于是交代成因，應(yīng)該具有相對(duì)較高的有序度。而恰恰相反，此類白云巖的有序度是最低，只有0.53，故排除后者的可能行。與此類白云巖中白云石與閃鋅礦、黃鐵礦呈韻律層產(chǎn)出，在鏡下也可見(jiàn)其紋層狀構(gòu)造，表明閃鋅礦、黃鐵礦和白云石是在同樣的沉積條件下形成。該類白云巖中的黃鐵礦呈鮞狀，而沉積學(xué)上鮞狀代表一種典型的動(dòng)蕩沉積環(huán)境，是在流體流動(dòng)過(guò)程中才能形成。因此認(rèn)為該類白云巖為同生白云巖，是從飽和溶液中與閃鋅礦或黃鐵礦同時(shí)析出的，屬熱水沉積巖。可能反映該區(qū)域曾為成礦流體匯聚形成的鹵水池，周圍環(huán)境的溫度、壓力不高，白云石和閃鋅礦在富Mg2+的熱鹵水中，快速結(jié)晶沉積形成。

D3白云巖分布于樂(lè)梅、花魚(yú)嶺等地的明顯特征是，珊瑚骨架內(nèi)充填的為亮晶白云石，而基質(zhì)則是泥晶白云石，表明白云石是對(duì)珊瑚進(jìn)行選擇性的交代。另外其有序度為0.76也是相對(duì)較高，表明該類白云巖為后期交代成因，生物作用明顯，是成巖白云巖。一方面由于其所處鹵水池邊緣，熱鹵水中Mg2+對(duì)珊瑚礁文石或方解石中的Ca2+進(jìn)行置換；另一方面珊瑚礁構(gòu)筑礁丘完全處于海水包圍，有海水白云巖化對(duì)其有交代疊加；同時(shí)生物的選擇交代作用，說(shuō)明也疊加有生物白云巖化作用。

D4白云巖沿?cái)鄬踊蛐×严斗植迹鋷r石學(xué)特點(diǎn)是結(jié)晶顆粒粗大，且成分較純，有序度最高，平均值為0.84。這些特點(diǎn)共同表明該類白云巖石受構(gòu)造因素的控制，為T(mén)-白云巖。