化学地层学和成矿理论的时空关联——以广西中泥盆统为例.pdfVIP

全国成矿理论与深部找矿新技术新方法交流研讨会 化学地层学与成矿理论的时空关联 ——以广西中泥盆统为例 刘疆 ， 蔡仁杰 海南省地质勘查局海南省海洋地质调查局， 摘要：化学地层学作为地层学中一个新兴分支，在解决传统地层界面的高分辨率划分和高精度对 比的同时，通过时间维度的单剖面、空间和时间相结合的多剖面研究，推演盆地内、流域内、区域 性化学演化史、事件发育史以及构造和火山活动史，恢复古环境、古地理和古气候，构建成矿诸因 子复合及其演化综合模式，尝试含矿层位的化学示踪与远程追索，预测成矿周期，将服务面扩大至 成矿作用史研究和成矿机制探讨，以求对经济建设中的两大主题任务均有所助益。以广西中泥盆统 为例。 关键词：化学地层；成矿作用；广西：中泥盆统 自上世纪90年代以来，地球系统科学的思想已经逐渐成为人们的共识。地层学已从系统论、整 体观和复杂性观点和高度，整合了古生物、沉积、化学、古地磁、地质测年等相关学科和方法，并 使其相互佐证，共同解决地层的时空关系和划分对比等复杂问题。 为了满足新世纪、新阶段对地球科学的需求，化学地层学研究也扩大了服务面，在协助解决全 球性和区域性等时界面高分辨率划分、高精度对比的同时，着重开展与古环境、古气候和事件有关 的地层研究，对各地质历史时期矿藏成因的探讨以及含矿层位的远程追索问题日益在科研和生产实 际中受到关注。 1化学地层学 1．1定义及工作原理 化学地层学是研究地层中化学元素和稳定同位素在时间和空间上所发生的含量变化、迁移及富 集规律，进而探讨地层中化学元素和稳定同位素在时间演化和空间分布的化学历史，并用来进行地 层划分、对比的科学ll_J。 地壳中元素、同位素等化学冈子的迁移和富集，是由内冈和外冈共同控制的。内冈即元素自身 同有的物理和化学特性；外冈则是纷繁复杂的地质环境及其沧海桑田的演变历史【I√J。如微量元素 和粘十矿物普遍存在于各种类璎的沉积物和沉积岩中，它们对环境的变化极为敏感，同时它们的沉 积分异、组合特征、矿物成分及其质量分数都从不同的角度记录了形成过程中各种环境冈素的变化。 因此，在不同级别高分辨率地层单元的基准面旋同过程中，沉积物中化学因子的变化与各级、各类 地质变化均存在一定的响应_关系ljJ。故可以利用沉积物中化学冈子的变化规律来识别和划分高分辨 率地层单元。 同时，物理、化学和生物化学的分馏作用导致若干稳定元素同仿素比值的异常。沉积岩中这些 化学特征对地质作用过稃具有精确示踪和高分辨时间尺度标定的独特作刚，而地层中这些异常记录 的发现和研究也就可以反演当时的地质历史及事件。如微颦元素、放射性同位素和61sO、613C比值 可以反映古海水特征等重要信息；义如Sr同位素组成常被用做重要的定年“．I：具”，也是人陆壳风化 程度的一个指标；可以川海相沉积物记录的占海水耵S∥6sr比值随时间变化特征来研究地质历史时 期洋脊扩张和海平面升降KJ。 全国成矿理论与深部找矿新技术新方法交流研讨会 1．2化学地层学与事件地层学和层序地层学 事件地层学是根据地层中记录的地质历史上的灾变和突发事件来划分和对比地层，并对事变的 作用和影响进行综合研究的一门学科。在研究事件地层时，应尽可能地全面、综合考量事件的参与 因子，如板块运动、绝对和相对海平面升降、新地理隔离、特殊地层遭剥蚀、火山活动、磁极变换 等地内非生物因子及其对生物造成的影响；生物圈内的相互作用如食物链的变化等因子；彗星、小 行星撞击地球、宇宙辐射等地外因子。同时在漫长地质时代背景之上，应适度考量事件阶段的绝对 时间延续，并评估所造成的备类影响吲。 在唤醒上述诸多事件因子的乐章中，其他学科的贡献自不可小觑，但终须化学地层学的～锤方 才定音l引。如研究主量元素可以分析构造运动、风化剥蚀强度、海陆变迁等；微量元素可以揭示地 外事件、火山活动、海平面升降等灾变因子；而同位素研究可以计算恢复气候变化幅度、冰期旋回 等信息。如将新元古代冰期前后海相碳酸盐岩的C同位素和海相硫酸盐的s同位素组成及其他一些 地球化学指标应用于新元古代“雪球”事件的研究14’捌。 作为研究事件地层的主力军，化学地层学在已有研究成果和研究理论上持续突破，不断利用新 技术解决新问题、反思老问题。如在多年来科学界极为关注的K．T界线地外撞击事件中，PGE作为 地外物质指示元素存在问题。地外撞击事件可以引起PGE异常，反之，