下?lián)P子宜興葛山三疊系周沖村組白云巖化過程及元素地球化學(xué)響應(yīng)

王利超, 胡文瑄,2*, 王小林,2

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下?lián)P子宜興葛山三疊系周沖村組白云巖化過程及元素地球化學(xué)響應(yīng)

王利超1, 胡文瑄1,2*, 王小林1,2

(1. 南京大學(xué) 內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室, 江蘇 南京?210023; 2. 南京大學(xué) 能源科學(xué)研究院, 江蘇 南京?210023)

下?lián)P子區(qū)宜興葛山剖面自下而上出露三疊系周沖村組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖四種不同白云巖化程度的產(chǎn)物, 為研究白云巖化過程中碳酸鹽巖的元素地球化學(xué)行為提供了優(yōu)選素材。巖石學(xué)觀察表明, 白云巖化從方解石邊部開始, 白云巖化程度不同可形成從灰?guī)r到白云巖的過渡類型。主元素和微量元素的分析發(fā)現(xiàn), 隨著白云巖化作用的增強, 巖石中鎂含量增加, 同時鍶含量急劇減少, 而錳含量有增加的趨勢。因此, 認(rèn)為白云巖化作用是一個鍶減少、錳增加的過程。另外, 白云巖化過程中SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V這5種組分的地球化學(xué)行為較一致, 其含量與白云巖化強度關(guān)系不明顯。綜合巖石學(xué)觀察和主元素、微量元素地球化學(xué)的分析, 認(rèn)為剖面底部白云巖夾層形成于同生-準(zhǔn)同生期, 而剖面中部和頂部白云巖則由準(zhǔn)同生期或早成巖期鹵水回流滲透形成。

白云巖化; 鍶含量; 錳含量; 準(zhǔn)同生期; 周沖村組

0 引 言

白云巖成因問題一直懸而未決, 與其相關(guān)的白云巖化作用是碳酸鹽巖研究中經(jīng)久不衰的話題[1–3]。大量的白云巖化模式提出以解釋交代白云巖的成因,如蒸發(fā)模式[1]、滲透回流模式[4]、混合水模式[5]和熱液模式[6]等。在實驗室正常溫壓條件下人們還沒有成功地合成真正的白云石[7], 因此, 微量元素在白云石中的分配系數(shù)以及白云巖化過程中微量元素地球化學(xué)行為精確描述等問題尚不能得到很好的解決。微生物培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn), 在室溫條件下微生物能夠克服白云石形成的動力學(xué)障礙, 從而促進白云石直接從水體中沉淀出來[8–11]。已有學(xué)者試圖通過計算微生物沉淀白云石中相關(guān)元素的分配系數(shù)[12], 為元素示蹤地質(zhì)歷史時期微生物成因白云巖形成流體的性質(zhì)和形成環(huán)境提供依據(jù)[13–16]。

對于錳來說, 首先, 氧化的海水中Mn2+不穩(wěn)定, 而Mn3+溶解度非常小, 所以表層海水中錳主要以Mn4+的形式存在[28–29]。而在碳酸鹽巖中, 錳可以Mn2+的形式與晶格中的Ca2+互換。所以, 氧化還原條件對碳酸鹽巖中錳含量的制約作用非常明顯。其次, 實驗表明結(jié)晶速率對錳在方解石中的分配系數(shù)的影響也非常明顯[30]。第三, 碳酸鹽巖中錳含量與沉積環(huán)境和原始礦物類型也有一定的關(guān)系[31]。綜上所述, 對白云巖化過程中碳酸鹽巖微量元素地球化學(xué)行為展開系統(tǒng)的分析, 將有助于揭示白云巖形成流體的性質(zhì)和形成環(huán)境。

上揚子區(qū)尤其是川東北地區(qū)長興組-飛仙關(guān)組中有關(guān)白云巖的成因問題[32–34]及儲層特征[35–36]已有相當(dāng)多的報道。而下?lián)P子區(qū)有關(guān)白云巖的研究較少, 中三疊世蘇南地區(qū)周沖村組白云巖研究還停留在20世紀(jì)八九十年代野外巖石類型描述和古地理格局劃分的基礎(chǔ)上[37–38], 有關(guān)白云巖化作用的詳細(xì)刻畫及相應(yīng)的地球化學(xué)研究亟待加強。宜興葛山剖面三疊系周沖村組出露完整, 自下而上發(fā)育灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖, 呈現(xiàn)出白云巖化從下往上逐漸增強的巖性序列, 為研究白云巖化過程中碳酸鹽巖的元素地球化學(xué)行為提供了優(yōu)選素材。本項研究在巖石學(xué)觀測基礎(chǔ)上, 擬通過系統(tǒng)分析不同程度白云巖化產(chǎn)物的Mg、Sr、Mn、Si、Al、K、Ti和V等元素含量, 總結(jié)白云巖化過程中這些元素的地球化學(xué)行為, 以期為應(yīng)用元素地球化學(xué)手段研究白云巖形成環(huán)境和成因模式提供借鑒。

1?地質(zhì)背景

下?lián)P子區(qū)自晚震旦世以來, 經(jīng)歷了早古生代陸緣海和晚古生代—早中生代陸表海的兩個沉積階段, 期間接受了厚層的碳酸鹽巖沉積。三疊紀(jì)時期, 下?lián)P子區(qū)沉積環(huán)境從早三疊世的海相碳酸鹽臺地, 經(jīng)過中三疊世的碳酸鹽潮坪、潟湖演化為晚三疊世的海陸交互近海的湖泊環(huán)境和陸相湖沼環(huán)境[39–43]。層序地層學(xué)研究表明, 下?lián)P子地區(qū)氣候從早三疊世的熱帶氣候過渡為中三疊世的副熱帶干旱氣候, 然后轉(zhuǎn)化為晚三疊世的溫暖潮濕氣候[41]。早三疊世沉積的地層以碳酸鹽為主, 分布廣泛, 最厚可達1200 m以上[44]。中三疊世時, 下?lián)P子區(qū)海水變淺, 沉積相以局限碳酸鹽臺地和蒸發(fā)臺地為主。中三疊世以周沖村組底部厚層塊狀膏溶角礫巖的出現(xiàn)為標(biāo)志[37, 41]。周沖村組白云巖的出現(xiàn)指示潮上咸化環(huán)境的形成, 同時也反映出海平面開始下降。至此, 碳酸鹽臺地沉積體系開始過渡為碳酸鹽潮坪-咸化潟湖沉積體系。

下?lián)P子地區(qū)中三疊世時期發(fā)育的層狀白云巖的層位屬于安尼錫階(T21), 集中分布在以宜興-宣城-宿松一線為南界和以郯廬斷裂為北界的區(qū)域內(nèi)。受古地理環(huán)境的控制, 在各地的發(fā)育程度不同, 江蘇地區(qū)命名為周沖村組而安徽境內(nèi)則命名為東馬鞍山組[43,45,46]。周沖村組以石膏、硬石膏和白云巖組成的地層為特征, 可與上揚子四川雷口坡組(T21)的膏巖層進行對比而命名[47]。鹵水的周期性沉積造成灰?guī)r、白云巖和硬石膏三者常交替出現(xiàn), 呈現(xiàn)韻律層[48–49]。宜興葛山剖面位于江蘇省宜興市張渚鎮(zhèn), 自下而上出露中三疊世周沖村組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖等四種不同白云巖化程度的巖性, 頂?shù)孜匆娒黠@地層界限, 為研究白云巖化過程中碳酸鹽巖的元素地球化學(xué)行為提供了優(yōu)選素材(圖1, 圖2)。

2?樣品采集和分析測試

在詳細(xì)野外考察的基礎(chǔ)上, 明確了宜興葛山剖面三疊系周沖村組巖性組合特征, 自下而上依次發(fā)育灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖, 呈現(xiàn)出白云巖化從下往上逐漸增強的巖性序列。根據(jù)白云巖化程度的不同, 自地表出露巖石起至露頭頂部, 從下往上系統(tǒng)采集樣品36件(圖2)。所有樣品均磨制薄片, 利用茜素紅進行染色后, 進行薄片觀察和鑒定。在地球化學(xué)分析過程中, 為了避免雜質(zhì)礦物的影響, 采用微鉆進行微區(qū)取樣, 將鉆取的少量樣品置于瑪瑙研缽中并研磨至200目以下。主元素SiO2的測試方法如下: 取0.1 g樣品于鎳坩堝中, 加入0.5 g NaOH, 加熱至650 ℃熔融10 min后取出, 冷卻, 之后用熱水提取于50 mL離心管中, 稀釋至約40 mL, 用5 mL 1﹕1 HCl溶液酸化, 定容至50 mL, 以Cd為內(nèi)標(biāo)(10 μg/mL), 采用ICP-OES測定Si及低含量的Mg。高含量CaO和MgO采用傳統(tǒng)EDTA絡(luò)合滴定分析, 其余主元素及微量元素用ICP-MS測定, 儀器型號為Elan DRC-e[50]。主元素及微量元素的測定在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國家重點實驗室完成。

3?巖石學(xué)特征

根據(jù)碳酸鹽巖中方解石和白云石的相對含量, 將灰?guī)r-白云巖過渡類巖性劃分為以下4種類型: 灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖[51]。宜興葛山剖面從底到頂出露完整的灰?guī)r-白云巖過渡類型(圖2)。剖面底部為灰?guī)r和白云巖互層的4個旋回, 單層厚度0.5~1.5 m, 灰?guī)r和白云巖之間有明顯的界線(圖3a)?；?guī)r呈深灰色-灰色, 滴稀鹽酸起泡劇烈; 白云巖主要呈淺灰色(圖3a), 有時為淺肉紅色(圖3b),滴酸微弱起泡或基本不起泡, 與灰?guī)r相比表面更細(xì)膩光滑; 淺肉紅色白云巖夾層中見石膏結(jié)核和石膏假晶(圖3c)。剖面中部為不同程度、不同結(jié)構(gòu)的白云巖化。白云巖有時以夾層產(chǎn)出(圖3d), 也可見大規(guī)模的斑狀白云巖化(圖3e)。剖面頂部為白云巖化程度較高的產(chǎn)物, 多為灰白色-淺肉紅色灰質(zhì)白云巖-白云巖, 以巨厚層塊狀產(chǎn)出(圖3f)。

圖1?研究區(qū)位置及地層分布(據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局1﹕50萬數(shù)字地質(zhì)圖修改)

圖2?宜興葛山露頭巖性剖面及微量元素變化

照片位置各標(biāo)識字符與圖3中各照片對應(yīng)

薄片下灰?guī)r的主要組成礦物為方解石, 染色后絕大多數(shù)礦物呈紅色, 方解石顆粒在10~30 μm之間, 晶體邊界不平直(圖4a)。白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖在野外不易區(qū)分, 鏡下根據(jù)白云石和方解石相對含量方可準(zhǔn)確鑒定其巖性。在白云質(zhì)灰?guī)r中, 白云石晶體呈星散狀分布在方解石中, 白云石顆粒多為自形的菱形晶體, 晶體大小為20~50 μm不等, 比基質(zhì)方解石顆粒大(圖4b); 而在灰質(zhì)白云巖中, 白云石顆粒已經(jīng)連接成片, 只在晶間孔中可見殘余的方解石(圖4c)。底部淺肉紅色白云巖夾層中的白云石染色后多呈藍色或紫色, 為鐵白云石, 白云石顆粒在15~50 μm之間, 多為平直晶面自形晶, 基本無方解石殘余, 晶間孔發(fā)育(圖4d)。剖面頂部白云巖經(jīng)染色處理后白云石不被染色, 白云石顆粒大小為40~90 μm, 白云石呈他形鑲嵌結(jié)構(gòu)。

4?元素地球化學(xué)特征

36件灰?guī)r-白云巖過渡類型樣品的元素地球化學(xué)分析結(jié)果見表1。將這些元素之間的協(xié)變關(guān)系進行擬合計算, 結(jié)果見表2。

圖3?灰?guī)r-白云巖野外出露特征

(a)白云巖和灰?guī)r之間的界限, 圖中上部淺色平滑部分為白云巖, 下部深灰色較粗糙部分為灰?guī)r; (b)肉紅色白云巖; (c)淺肉紅色白云巖夾層, 產(chǎn)出豆粒狀石膏結(jié)核(紅色虛線圈出); (d)灰色厚層灰?guī)r中產(chǎn)出薄層狀淺灰色白云巖夾層; (e)斑狀白云巖化, 深灰色部分為灰質(zhì), 淺色部分為白云質(zhì); (f)剖面上部巨厚層灰白色-淺肉紅色灰質(zhì)白云巖-白云巖

(a)GS-23, 微晶灰?guī)r, 單偏光, ×10; (b)GS-17, 白云質(zhì)灰?guī)r, 白云石呈星散狀分布, 單偏光, ×10; (c)GS-20, 灰質(zhì)白云巖, 單偏光, ×10; (d)GS-05, 白云巖, 單偏光, ×20

表1?各類灰?guī)r-白云巖過渡類型的主元素(%)和微量元素(μg/g)分析結(jié)果

4.1 Mn/Sr值

碳酸鹽巖在成巖過程中受重結(jié)晶和流體作用的影響, 其原有的地球化學(xué)指標(biāo)容易受到改造, 從而限制了利用碳酸鹽巖地球化學(xué)指標(biāo)來反映其形成流體的性質(zhì)與形成環(huán)境的有效性[52–53]。因此, 要利用碳酸鹽巖地球化學(xué)組成來討論其形成環(huán)境和流體性質(zhì), 必須對碳酸鹽巖的成巖改造情況進行評估[54–55]。

從野外考察和鏡下觀測看, 研究區(qū)碳酸鹽巖受重結(jié)晶作用影響較弱, 主要表現(xiàn)在白云石晶體較小, 一般小于80 μm, 并且晶體之間多呈直線點接觸, 并未見到曲線接觸、致密鑲嵌結(jié)構(gòu)等明顯重結(jié)晶作用的標(biāo)志。

從地球化學(xué)上看, 海相碳酸鹽巖樣品Mn/Sr值小于10, 說明其受成巖作用的改造和蝕變作用的影響較弱[56–57]。進一步約束, 白云巖樣品中Mn/Sr值小于3, 則認(rèn)為樣品基本不受成巖改造的影響[58], 即保留了其形成流體的地球化學(xué)信息。本研究中所有碳酸鹽巖樣品的Mn/Sr值均小于1, 有的甚至小于0.1, 說明這些樣品受成巖改造影響很弱, 其地球化學(xué)組成可以反映其形成流體的地球化學(xué)特征。

4.2 鍶的地球化學(xué)行為

鍶的離子半徑為0.113~0.132 nm, 與鈣的離子半徑(0.099~0.118 nm)較為接近, 而與鎂的離子半徑(0.065~0.087 nm)相差較大。因此, 一般認(rèn)為鍶可以取代方解石或者白云石中的鈣, 但是不能夠取代白云石中的鎂[59]。研究區(qū)內(nèi), 4類樣品鍶含量變化較大(表1)?；?guī)r樣品的鍶含量最高, 在892~2096 μg/g之間, 平均值為1357.7 μg/g; 白云質(zhì)灰?guī)r的鍶含量最低值為110 μg/g, 最高值為673 μg/g, 平均值為257.1 μg/g, 明顯低于灰?guī)r的鍶含量; 灰質(zhì)白云巖中鍶含量最大值為182 μg/g, 最小值為79.1 μg/g, 平均值為114.4 μg/g; 白云巖的鍶含量最低, 在76~110 μg/g之間, 平均值為94 μg/g。整體來看, 碳酸鹽巖鍶的含量隨樣品中白云石含量的增加而降低。

白云巖化是富鎂流體交代原始灰?guī)r的過程。因此, 為了進一步研究鍶在白云巖化過程中的行為, 本項研究通過分析經(jīng)受不同程度白云巖化的碳酸鹽巖樣品的鍶含量與MgO和CaO含量之間的關(guān)系進行探討(圖5)?；?guī)r經(jīng)白云巖化過渡到白云巖的過程中, 巖石中的主元素MgO的含量是增加的, 而CaO的含量是減少的。從圖5a可以看出, 在MgO的含量為0%~3%時, 隨著巖石中MgO含量的增加, 鍶含量迅速減少; 當(dāng)巖石中MgO含量大于3%時, 隨著MgO含量的增加, 鍶含量減少較為緩慢。此外, 當(dāng)CaO含量從60%減少到55%左右時, 鍶含量急劇減少; 而CaO含量繼續(xù)降低, 鍶含量的減少非常有限。總之, 隨著白云巖化作用的進行, 鍶含量有減少的趨勢。另外, 從Sr和CaO、MgO之間協(xié)變的相關(guān)系數(shù)可以看出, Sr和MgO之間的相關(guān)系數(shù)為-0.594, 而Sr與CaO之間的相關(guān)系數(shù)為0.477(表2)。進一步表明, 白云巖化過程中鎂的引入伴隨著鍶的丟失。

表2?灰?guī)r-白云巖樣品中各組分及元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)系數(shù)

圖5?Sr與MgO (a)、CaO (b)之間的相關(guān)關(guān)系

4.3?錳的地球化學(xué)行為

所有樣品錳的含量變化范圍為4.75~53.82 μg/g, 遠(yuǎn)低于地殼沉積碳酸鹽巖的平均含量(1100 μg/g)[62]?；?guī)r和白云巖中錳含量相差較大, 而過渡巖性白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖的錳含量差別較小。其中, 灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖中錳含量的平均值分別為11.90、13.32、33.12和29.29 μg/g?？梢钥闯? 從灰?guī)r到白云巖, 隨著白云巖化程度的加強, 錳含量增加(圖6)。另外, 樣品的錳含量與MgO以及CaO含量之間的相關(guān)性擬合發(fā)現(xiàn), Mn與MgO、CaO含量之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.653和-0.751。因此, 與鍶相反, 白云巖化過程是一個錳含量增加的過程。但是在白云巖樣品中, 有3個樣品的錳含量并沒有落在碳酸鹽巖錳含量變化的趨勢線上。此外, 這3個樣品的SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V的含量都明顯低于其他2個白云巖樣品, 可能是由于這3個白云巖樣品的原巖(灰?guī)r)中錳和其他5種組分的含量比較低造成的, 也可能是由于氧化還原條件的變化, 制約了在白云巖化過程中錳的進入。

4.4?SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V的含量特征

由表1可知, SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V這5種組分隨著白云巖化程度的增強, 并沒有呈現(xiàn)出明顯的增加或減少的趨勢, 但是這5種組分之間卻呈明顯的正向協(xié)變關(guān)系, 其相關(guān)系數(shù)均大于0.9(表2)。由于白云巖化過程中不會造成這些元素的帶入和帶出, 因此其含量的多少與沉積時礦物的類型和沉積流體的性質(zhì)有關(guān), 而與白云巖化作用的強弱沒有直接聯(lián)系, 亦即繼承了原巖中的含量特征。而保存在不同層位中的元素含量存在差別, 因此推測原巖形成時陸源水體的供應(yīng)量有差異。同時這5種組分之間又具有很好的協(xié)變關(guān)系, 并且這5種組分不可能由某種礦物的分解形成[63], 那么陸源水體的來源很可能是同源的, 只是不同時段由于地勢變化等原因而使得供應(yīng)量發(fā)生變化。

5?白云巖化機制討論

白云石自1792年命名以來, 其成因一直是沉積學(xué)家和廣大石油地質(zhì)學(xué)家的一個未解之謎[3]。經(jīng)過兩個多世紀(jì)的研究, 白云石成因主要劃分為原生和次生兩大成因類型。原生白云石以微生物調(diào)制白云石沉淀為主[9,14,64], 次生白云石根據(jù)交代發(fā)生的時間和交代流體的性質(zhì)又可分為同生-準(zhǔn)同生白云巖、混合水白云巖、埋藏白云巖和熱液白云巖等[3,65,66]。

圖6?Mn與MgO (a)、CaO (b)之間的相關(guān)關(guān)系

前人研究表明, 中三疊世下?lián)P子區(qū)為碳酸鹽潮坪-咸化潟湖的過渡沉積環(huán)境[39,42], 野外剖面及巖石薄片中未發(fā)現(xiàn)生物化石, 因此, 研究區(qū)周沖村組碳酸鹽巖形成于咸化的水體環(huán)境。薄片中可見白云石化從方解石的邊部開始進行交代(圖4a), 排除了原生白云石的可能。另外, 整個剖面除了發(fā)生輕微的褶皺外, 并無明顯的后期改造證據(jù), 無提供熱液的斷裂通道, 因此也不可能是熱液成因。剖面底部的白云巖夾層以薄層狀產(chǎn)出, 厚度小且分布局限, 不含生物化石, 白云石晶體較干凈, 基本不含方解石。這些特征與前人研究的高鹽湖型準(zhǔn)同生白云巖非常吻合[67], 且與周沖村組所處的古地理環(huán)境一致。因此, 底部的白云巖夾層是在準(zhǔn)同生時期形成的。

剖面頂部白云巖較純, 多為灰質(zhì)白云巖-白云巖, 白云石顆粒較大, 在40~90 μm之間, 呈他形鑲嵌狀。剖面中部白云石含量較少, 白云石多呈斑、團狀分布, 表現(xiàn)出斑狀白云巖化的特征。白云質(zhì)灰?guī)r中的白云石顆粒大小為20~50 μm, 多為自形粒狀。因此, 白云巖化程度在整個剖面上表現(xiàn)出由頂部到中部逐漸減弱的特征, 這種白云巖化形式可以用鹵水滲透回流模式來解釋[3,4,66,68]。經(jīng)過強烈蒸發(fā)后海水鹽度高度濃縮并下滲, 剖面頂部離富鎂流體來源較近, Mg2+的供應(yīng)充足, 因此白云巖化作用較為徹底, 形成他形鑲嵌狀的白云巖和灰質(zhì)白云巖。隨著富鎂流體的下滲以及白云巖化作用的進行, 流體中Mg2+的消耗明顯, 不足以對下伏地層進行同樣程度的白云巖化, 此時表現(xiàn)為選擇性白云巖化, 形成斑狀白云巖。結(jié)合以上分析與前人對回流滲透白云巖化模式的闡釋[3,4,66,68], 我們認(rèn)為剖面中部和上部的白云巖形成于準(zhǔn)同生期或早成巖期的高鹽度鹵水回流滲透過程。

6?結(jié)?論

(1)通過巖石學(xué)觀察和Mn/Sr值分析, 認(rèn)為研究區(qū)碳酸鹽巖受成巖改造影響很弱, 其地球化學(xué)組成反映了其形成流體的地球化學(xué)特征。

(2)隨著白云巖化程度的加強, 碳酸鹽巖中鍶含量逐漸減少, 而錳含量逐漸增加, 這表明白云巖化是一個鍶丟失、錳加入的過程。SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V這5種組分在白云巖化過程中的地球化學(xué)行為一致。

(3)隨著白云巖化的進行, 樣品的鎂含量增加, 鍶并非呈線性減少, 這表明鍶并非僅取代白云石中的鈣, 還有相當(dāng)一部分被吸附在礦物表面和囚禁在晶格缺陷中, 證明了前人模擬實驗結(jié)果的有效性。

(4)葛山剖面底部以夾層狀產(chǎn)出的白云巖形成于準(zhǔn)同生時期鹵水交代過程, 而剖面中部和頂部的白云巖則形成于準(zhǔn)同生期或早成巖期的高鹽度的鹵水回流滲透過程。

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Dolomitization process and its effect on the behavior of trace elements of carbonate rocks from Triassic Zhouchongcun Formation of Geshan section in Yixing County, Lower Yangtze

WANG Li-chao1, HU Wen-xuan1,2*and WANG Xiao-lin1,2

1. State Key Laboratory for Mineral Deposit Research, Nanjing University, Nanjing?210023, China; 2. Institute of Energy Sciences, Nanjing University, Nanjing?210023, China

The Triassic Zhouchongcun Formation from Geshan in Yixing County, Lower Yangtze displayed excellent outcrop of carbonate ranging from limestone, through dolomitic limestone and calcitic dolomite, to dolomite, providing a chance to know the geological behaviors of major and trace elements during dolomitization. After thin section observations in polarizing microscope, it can be found that dolomitization started to occur along the edge of the calcite crystal and different dolomitization degrees resulted in various carbonate types. Major and trace elements analysis of 36 limestone-dolomite samples indicates that along with the dolomitization process, the amount of MgO is elevated, and the trace element Sr is sharply reduced while Mn is increased. Therefore, dolomitization is a process which bringing out Sr and taking in Mn. Meanwhile, the geochemical behavior of SiO2as well as Al2O3, K2O, Ti2O and V is approximately the same during dolomitization. In summary, the interlayered dolomite in the bottom of the section formed during the contemporaneous-penecontemporaneous stage. While the dolomite in the top and the mid-patchy dolomites are the result of brine reflux during penecontemporaneous or early diagenetic period.

dolomitization; Sr concentration; Mn concentration; penecontemporaneous; Zhouchongcun formation

P595; P581

A

0379-1726(2014)03-0255-12

2013-04-20;

2013-09-09;

2013-10-10

國家科技重大專項(2011ZX05005-002-008HZ); 國家自然科學(xué)基金(41072091)

王利超(1988–), 女, 博士研究生, 礦物學(xué)、巖石學(xué)與礦床學(xué)專業(yè)。E-mail: wanglichaohappy@126.com

HU Wen-xuan, E-mail: huwx@nju.edu.cn; Tel: +86-25-89681059