李 玲, 周跃飞

(合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009)

碳酸盐岩广泛产出于不同时代和不同区域的地层中。利用其中赋存的矿物学、地球化学等地质信息,可以追索沉积条件及地球演化历史[1-8]。与变价元素Fe相关的地球化学指标如Fe/Al比值、活性Fe/总Fe比值(FeHR/FeT)、黄铁矿矿化度(degree of pyritization,DOP)(黄铁矿Fe/活性Fe比值,即Fep/FeHR)等,已被用于指示碳酸盐岩沉积的氧化还原条件[5],并已获得初步成果。但是,这些基于泥质沉积物建立的方法[9-11],在应用于碳酸盐岩时有一定局限性。例如:文献[5]发现,当碳酸盐岩中FeT质量分数小于0.5%时,FeHR/FeT指标失效,总是指示还原条件;文献[12]发现,成岩作用会导致Fe进入碳酸盐矿物,FeHR/FeT增大,其所指示的沉积条件也更加还原,而变质作用会导致部分Fe从碳酸盐结合态(carbonate-associated)(Feca)向硅酸盐结合态转化,FeHR/FeT值减小,相应地采用该指标会得到相对氧化的沉积条件。由此可见,Feca的存在是制约Fe指标适用性的重要因素,有必要针对碳酸盐岩建立示踪沉积氧化还原条件的新的Fe指标。

根据文献[12-14],Feca主要来源于沉积、成岩及变质过程,由于氧化条件下Fe3+溶解度低,因此碳酸盐仅在厌氧沉积环境中固定Fe[13],成岩过程中自生碳酸盐的形成也可能固定Fe[14],变质作用则可能导致Feca的增加或减少[12]。目前对沉积和成岩过程中碳酸盐固定Fe的过程已比较清楚:陆源及深海FeHR会进入碳酸盐沉积环境,当沉积环境为氧化条件时,FeHR主要以铁(氢)氧化物的形式存在于碳酸盐沉积物中,碳酸盐沉积作用对Feca的贡献很小;当沉积环境为还原条件时,FeHR主要以溶解态Fe2+或硫化物的形式存在,碳酸盐在沉积过程中可以直接将Fe2+固定到矿物晶格中。……