攀西地区灯影组麦地坪段元素变化特征及意义

2016-12-21余光模张良明

西部探矿工程 2016年12期

关键词：震旦系灯影界线

余光模，张良明

(江西有色地质矿产勘查开发院，江西南昌330001)

攀西地区灯影组麦地坪段元素变化特征及意义

余光模*，张良明

(江西有色地质矿产勘查开发院，江西南昌330001)

对攀西地区灯影组麦地坪段的微量元素及碳、氧同位素组成进行了分析，并根据剖面上的变化特征，讨论了该地区震旦/寒武系的界线划分。结果表明，麦地坪段剖面微量元素总体在上部24～25层发生突变，V、Cr、Co、Pb、Zn、Sr等元素的最高含量分别是其它层平均含量的5.6、12.8、2.9、5.2、2.2和1.7倍；该处δ13C值同样存在一个显著的负漂移，变化高达4‰。通过对比研究，这次碳酸盐岩地层多元素变化特征具有普遍性，并已成为前寒武系和寒武系界线的地球化学标志，可作为震旦/寒武系划分的地球化学标志。

震旦系/寒武系；灯影组；微量元素；攀西

由于一系列的地质事件出现在震旦/寒武纪交变期，如晚震旦世的板块活动、全球性冰期、全球海平面上升运动、“帽”碳酸盐沉积、一系列的“生物群”出现、成磷事件、寒武纪生物大爆发事件、黑色页岩和多金属矿等，使该时期成为地学研究的热点之一[1]。前人已对扬子地台东缘和南缘等晚震旦世及震旦—寒武纪界线地层开展过大量的研究工作，但对扬子地台西缘的攀西地区的地球化学研究还很欠缺。

宁南地区位于扬子地台西缘康滇南北向构造带上，康滇铅锌成矿带中部,区内广泛分布震旦—寒武系灯影组碳酸盐岩地层，是我国研究和解决震旦纪/寒武纪之交重要地质事件和地层划分的重要地区之一。

本文对攀西宁南地区银厂沟灯影组麦地坪段地层的微量元素及碳、氧同位素组成进行了研究，探讨了微量元素异常的地质意义，并讨论了震旦/寒武系界线的划分问题。

1 地质背景

四川攀西宁南地区位于扬子地台西缘康滇南北向构造带上（图1），康滇铅锌成矿带中部，是中国震旦/寒武纪过渡层系最发育地区之一。区内广泛分布震旦-寒武系灯影组地层，其下与观音崖组白云岩夹粉砂岩整合接触，其上与筇竹寺组粉砂质页岩平行不整合接触，岩性以浅灰—深灰色碳酸盐岩为主，厚度918.7～ 1339.4m。据岩性组合特征可分为3个岩性段，自下而上依次为：一段、二段和麦地坪段。一段主要为灰—灰白色白云岩，厚度592.7～766.2m；二段主要为灰—浅灰色、暗灰色白云岩夹灰色硅质白云岩，厚度273.8～456.8m；麦地坪段主要为浅灰—深灰色白云岩、硅质白云岩，岩石中普遍发育硅质条带，厚度54～274.7m。传统上将该区震旦/寒武系的界线划在麦地坪段的底部[2-4]。

图1 测区大地构造位置

图2 采样剖面位置图

2 样品的采集及分析

本次研究中，银厂沟灯影组麦地坪段地层剖面位于宁南县银厂沟铅锌矿区外围（图2），逐层采集了岩矿鉴定标本，经过薄片鉴定后选取了其中的20件样品进行了碳、氧同位素分析，16件样品微量元素分析。

碳、氧同位素样品在同济大学国家海洋重点实验室测试完成，采用磷酸法制备CO2气体,在Finigan⁃MAT-251型质谱仪上测定碳、氧同位素比值，以PDB为标准，分析误差小于0.1‰。微量元素样品在武汉岩矿综合测试中心进行测试分析。

3 微量元素及碳、氧同位素组分特征

上述灯影组麦地坪段样品的微量元素及碳、氧同位素分析结果见表1。

表1 银厂沟麦地坪段微量元素及碳、氧同位素特征（微量元素计量单位:μg/g）

宏观上在剖面24～25层岩性为深灰色、灰黑色厚层状微—粉晶白云岩、含硅质条带白云岩，厚度约9m，距寒武系筇竹寺组底部约40m。在整个剖面上白云岩均为灰色、浅灰色，因此该异常层特征较为明显。从表1及图3可以看出，银厂沟麦地坪段剖面微量元素及比值总体在上部24层发生突变；该异常层中，V、Cr、Co、Pb、Zn、Sr含量分别为25.66、58、5.57、251、117、42.8，分别是其他层平均含量的5.5、12.8、2.9、5.2、2.2和1.7倍。

麦地坪段的δ13C值在-3.19‰～2.86‰之间，平均值为0.10‰；δ18O值在-10.75‰～-5.17‰之间，平均值为-7.82‰。在整个剖上，δ18O值均为负值，没有显示出规律性的变化，但δ13C值却出现了规律的变化。剖面下部2～21层，δ13C值均为正值，在0.04‰～1.68‰之间，平均值为0.92‰；剖面上部23～32层，δ13C值均为负值，在-3.19‰～-1.42‰之间，平均值为-2.13‰；δ13C值存在一个显著的负漂移，变化高达4‰左右。剖面顶部靠近下寒武统筇竹寺组的34层白云岩的δ13C值为2.86‰。

4 微量元素异常讨论

震旦系与寒武系界线附近的元素地球化学异常在我国及世界上许多剖面上具有表现。徐道一等（1995）对四川峨眉麦地坪震旦系—寒武系界线剖面的中子活化分析研究表明，在震旦系—寒武系界线附近具有较高的Ni，Co．Cs含量，Ir的含量也较上覆、下伏地层为高[5]。范德廉等(1987)在扬子地台前寒武—寒武纪界线附近也发现了Ir及多种微量元素富集，并讨论了缺氧事件及其与沉积矿床成矿作用的关系[6]。Morris（1993）[7]指出在艾迪卡拉动物群大量绝灭之后和早寒武世三叶虫等动物群大量繁盛之前，有一个全球性的生物矿化时期。在中国这个时期的早期和中期是以富含磷质，以磷质壳为特征的小壳动物大量繁盛和演化，并成为我国西南地区磷矿的重要成矿时期；它的后期则有一个多金属矿化时期；它的特点是几十种元素在一个相对短的地质时期异常地富集，其成因尚研究得不清楚，但已发现与有机质的富集有一定相关性；这一多金属矿化时期（或多元素富集期）开始于震旦系-寒武系的界线（中国C点），其分布在中国南方很广泛[5]。

本文，银厂沟灯影组麦地坪剖面，V、Cr、Co、Pb、Zn、Sr等在24层开始富集，同时，δ13C值存在一个显著的负漂移，变化高达4‰，通过对比研究，这次碳酸盐岩地层多元素变化特征具有普遍性。认为，该异常区位于这一多金属矿化时期（或多元素富集期）（中国C点）。

5 震旦—寒武系界线划分的探讨

震旦/寒武系界线是近年来国际上讨论最为热烈的界线之一。20世纪80年代以来，国内外一直都在争论，从划分界线的原则到具体界线位置的标定都存在分歧意见。目前己经提出并有一定影响的界线位置至少有4种：即A点、B点、C点及T点。其中A点是第Ⅰ小壳化石组合带(A.C.P.带)之底；B点为第Ⅰ小壳化石组合带与第Ⅱ小壳化石组合带(P.S.带)之间；C点是第Ⅱ小壳化石组合带与产最低三叶虫层位之底的分界，20世纪80年代以来在此界线上许多地方发现了“界线粘土层”，因此C点也成为事件地层学支持的Z-∈界线点；T点是以硅质碎屑岩相中遗迹化石作为前寒武系/寒武系界线[8]。

陈锦石[9]指出海相碳酸盐岩地层，特别是对一套海相碳酸盐岩极发育，而化石不多的地层的碳同位素组成，可成为划分大的年代地层单位的有效工具。震旦系的碳同位素出现过多次的负漂移，其中在陡山沱组底部、灯影组顶部的碳同位素特征具有全球可对比性[10]。在浙江江山在灯影组顶部与寒武系的分界附近，δ13C值降低到-2.1‰[11]，在湖北宜昌、湖南大庸等都出现了δ13C的负偏移[12]。在这个分界时期地球古气候和古海洋环境曾发生了强烈的变化，全球性的这次负异常与震旦系—寒武系界线时期古环境强烈变化有关。

目前攀西地区将震旦系寒武系的界线划在灯影组内部，麦地坪段与灯影组二段之间，在岩性上两者均为一套白云岩，麦地坪段中含有硅质岩条带，与灯影组二段在岩性及沉积环境区别不大，宏观上标志不明显。

本文银厂沟剖面灯影组白云岩微量元素总体在上部23层发生富集；同时碳同位素δ13C值在23层也出现了幅度达4‰的负漂移,通过对比研究，这次碳酸盐岩地层多元素变化特征具有普遍性[1,10,12]，并已成为前寒武系和寒武系界线的地球化学标志，可以作为这一时期重要的地层对比工具。

因此，攀西地区震旦系与寒武系的界线应划在灯影组麦地坪段上部，即银厂沟剖面上的23层（PM114-23b1）灰色厚层状微晶白云岩之底（图3）。包括Pb、Zn等金属成矿作用应该主要发生在该地球化学异常层以上到寒武系筇竹寺组底部以下，在宏观上是麦地坪段深灰色、灰黑色白云岩、含硅质条带白云岩以上的麦地坪段之中，这也为该区铅锌矿的地质找矿提供地质地球化学的依据。

[1]郭庆军,刘丛强,Harald Srauss,TatianaGoldberg.晚震震旦至早寒武世扬子地台北缘碳同位素研究[J].地球学报,2004,25 (2):151-156.

[2]成都地质学院震旦系专题组.四川峨眉高桥震旦系—寒武系界线[J].成都地质学院学报,1979(3):1-17.

[3]殷继成,丁莲芳,何廷贵,林昌宝.四川峨眉高桥震旦系—寒武系界线[J].中国地质科学院院报,1980,2(1):59-74.

[4]罗惠麟,武希彻,欧阳麟,宋学良.扬子地台震旦系—寒武系界线剖面地层对比的新认识[J].云南地质,1988,7(1):13-26.

[5]徐道一,毛雪瑛,张勤文,赵东旭.四川峨眉麦地坪震旦系—寒武系界线剖面的中子活化分析研究[J].地质论评，1995,41（1）:79-80.

[6]范德廉,叶杰,杨瑞英,黄忠祥.扬子地台前寒武纪—寒武纪界线附近的地质事件与成矿作用[J].成积学报，1987,5（2）: 81-95.

[7]Morris S C.The Fossil Record and the Early Evolution of Meta⁃zoa.Nature,1993.361:219-225.

[8]赵自强,邢裕盛,丁启秀.湖北震旦系[M].武汉:中国地质人学出版社,1988.

[9]陈锦石.地层学和稳定同位素[J].地层学杂志,1985,9(2):142-148.

[10]张同钢,储雪蕾,张启锐,冯连君，霍卫国.扬子地台灯影组碳酸盐岩中的硫和碳同位素记录[J].岩石学报.

[11]彭花明.浙江江山震旦系碳同位素异常及其地质意义[J].地球化学,2006(6):580.

[12]杨瑞东,王世杰,董丽敏,张卫华，高慧.上扬子区震旦纪南沱冰期后碳酸盐帽沉积地球化学特征[J].高校地质学报, 2003,9(1):72-80.