在沉积的斑脱岩地层中的海平面升降和构造运动及火山作用.docx
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在沉积的斑脱岩地层中的海平面升降和构造运动及火山作用
在沉积成因的斑脱岩地层中的海平面升降运动和构造运动及火山作用
——Pannonian盆地中新世斑脱岩地层的研究实例
摘要:
在Pannonian盆地的中新世地层中,发现了七种沉积成因的斑脱岩。
下列地层方面的和成因方面的特征具有特定的意义:
1、所有的沉积都形成于中新世地层的水进序列中;2、斑脱岩的原始物质可能是流纹岩,这由证明与流纹岩同时发生的流纹质凝灰岩火山作用产物的放射性同位素年龄数据得以证实。
在sajobabony进行了同一水进序列中的三种岩性不同的斑脱岩地层的详细研究,以此确定其物源和确定其差异性的原因。
尽管也认为七套斑脱岩地层的最底部存在来自于下覆安山岩质凝灰岩系列的再造物质,但是不同岩性类型的X-射线衍射、差热分析以及地球化学分析数据都显示它们为流纹岩质来源。
主要的差异是风化的程度。
认为其差异在无定形相和蒙脱石之间,无定形相的火山玻璃可以被看作是蒙脱石地层的主要来源。
改造程度上的差异可能与变化了的凝灰岩堆积和沉积相关。
海侵降低了沉积速率使得无定形相的最理性变化成为可能。
因为对无定形相的最理想化的改造来说,快速的沉积和埋藏表现的时间极短,所以增加的凝灰岩堆积强度也可能限制斑脱岩地层的形成。
归纳斑脱岩沉积的地层解释结果和同一体系域中不同斑脱岩地层的比较分析结果,我们可以认为与构造相关的凝灰岩堆积和与海平面升降相关的沉积速率之间的关系能够在宏观和微观上影响斑脱岩地层的形成和斑脱岩化作用。
关键词:
斑脱岩,中新世,Pannonian盆地,流纹质凝灰岩,层序地层学,构造运动。
简介:
在过去的研究中,在有经济价值的斑脱岩矿床(位于中欧洲)被发现于中新世地层的上部,Debrecen大学的矿物学和地质学系绘制了匈牙利北部东Borsod盆地的地质图。
由于它的潜在经济价值,所以国家研究机构提供资金以进一步地通过深井钻探来研究斑脱岩矿床。
因为分析成因模式的矿物学和地层学结果认为斑脱岩矿床所构成的地层伴有海平面升降和构造运动事件,而且认为在不同的时间范围内,海平面升降和与构造运动相关的火山事件之间的关系不仅能够确定沉积斑脱岩矿床的存在,而且也决定沉积斑脱岩形成的质量。
我们建议如下工作是重要的,这不只是从斑脱岩勘探的观点上,而且也在中期建模的过程中和海平面升降曲线的短期变化上,因此对于测试模型,我们从它们的物源和地层位置的观点出发,研究了Pannonian盆地的最重要的沉积成因的斑脱岩矿床。
本文的数据分析结果和在匈牙利北东的斑脱岩矿床试验区都证明海平面升降、火山作用以及构造运动事件的不同样式形成不同的沉积成因的斑脱岩矿床,而且也说明他们能够影响相的类型和保留下来的斑脱岩矿床的质量。
首先,我们给予中新世流纹岩质凝灰岩火山活动的构造背景和Pannonian盆地的海平面升降变化一个简略地概括,然后我们说明地层的位置、矿物和地球化学特征以及在经济上有意义的斑脱岩矿床的成因解释,此处以Pannonian盆地的斑脱岩矿床为例进而比较其与最近勘探矿床的相似性。
在此之后,我们将展示一些基本的该矿床的矿物学和地球化学数据以证明其一般性的成因物源和不同的岩性类型以及在同一矿床中斑脱岩层的质量变化。
地质背景:
中新世Pannonian盆地的构造发展和古地理特征
Pannonian盆地的白垩纪到早第三纪的构造运动发展稍有争议。
有些科学家认为相的差异是因为构成目前Pannonian盆地基底的两个微陆块平移的结果,而其他的科学家则认为相的差异是因为旋转和平移运动。
还有人建议其具有非常有限的平移运动并认为主要的断层是显示叠瓦状构造的反转断层,成为岩层迅速地变形和反转的原因。
但是关于中新世的构造变动,它与伴有外喀尔巴阡山脉的隆起和变形的内喀尔巴阡山脉的进一步发展具有较大的一致性。
根据tari等人和fodor的观点,Pannonian盆地的多数次生盆地具有挤压转换成因。
晚第三纪Pannonian盆地本身被认为是覆盖在发育于内喀尔巴阡单元南部的早第三纪褶曲盆地之上的褶曲盆地。
根据marton和fodor的研究结果,小陆块的旋转发生在内喀尔巴阡单元的外侧。
图1:
中新世帕勒泰斯的位置和古地理图
帕勒泰斯的新第三系沉积地层的形成几乎与新生代阿尔卑斯——喀尔巴阡山切向构造运动同时发生(图1)。
在喀尔巴阡山隆起范围的边缘盆地由所谓的中帕勒泰斯组成。
内喀尔巴阡山单元的中帕勒泰斯褶曲盆地称为pannonian盆地,受到中新世构造运动的强烈改造,其中新世沉积地层对于层序地层的重建来说有足够的连续性。
但是在诸如nograd、borsod和varpalote盆地这一类边缘次生盆地来说,其不整合的规模大于pannonian盆地的平均水平。
中新世同构造单元内流纹岩质凝灰岩的年龄和成因
流纹岩质凝灰火山作用的年龄
图2:
中新世Pannouian盆地的古地理图
中新世Pannonian盆地的构造发展或多或少伴有连续的流纹质凝灰火山作用,该火山作用的最强烈期的爆发产物一般称为流纹质凝灰岩复合地层。
对这些地层所确定的年龄数据是:
Gyulakeszi流纹质凝灰岩(GRF)为19.6±1.4ma;Tar英安质流纹岩地层(TDF)为16.4±0.8ma;satoraljaujhely流纹质凝灰岩(SRF)为13.7±0.8ma;而szerence流纹质凝灰岩(SZRF)为12.5±0.5ma。
但是,SRF和SZRF地层事实上是火山堆积连续层序的一部分。
为了确定我们所关心的凝灰岩堆积的相对连续发育过程,应用了前述的取自于匈牙利北部不到150公里区域内的流纹质凝灰岩样品的放射性同位素年龄数据。
该数据是在德布勒森市的匈牙利科学院的核研究所(ATOMKI)测定的并发布于早前的几篇学术文章中。
采样区(图2)是Tokaj山、Bukk山脚,包括大匈牙利平原的火山岩,而某些样品取自于Pannonian盆地相关的次生盆地中如Nograd盆地。
数据的不确定性为1m.y.,被忽略。
图中还表示出样品的最大和最小年龄值。
该数据也能指定早前定义的流纹质凝灰岩地层年龄间隔之间的地层,因此这些堆积产物可以看作是连续的,尤其自16.3ma以来。
流纹质凝灰岩的成因
正如岩石学和地球化学所证实的,凝灰岩复合体来自于上地壳的花岗岩和变质沉积岩的熔融,但是在TDF中可以假设其中性岩浆来自于流纹岩物质和地幔物质的混合。
古地磁研究的结果令人信服地证实了与构造运动相关的抬升和流纹质凝灰岩的爆发。
GRF的古地磁数据表明其相对于凝灰岩复合体堆积来说有80º的反时针旋转,TDF的数据表明其有30º的反时针旋转,而在SRF中,根据古地磁记录的结果表明其没有旋转的迹象。
上述现象所展现的古地磁逐渐降低的差异被解释为:
伴有流纹质凝灰火山作用的基底发生强烈旋转的结果。
凝灰岩再造的问题图3:
Pannonian盆地中流纹质凝灰岩的放射性同位素年龄数据与Pannonian盆地和Bukk前陆处所定义的凝灰岩地层之间的关系
在中新世沉积物中,在是否出现再造的凝灰岩地层方面存在较长时间的争论。
重复出现的凝灰岩地层的沉积学解释可能是它们来自于较老的凝灰岩地层的再沉积,但是根据比较矿物学研究,该处存在多次爆发的证据。
图3示出的放射性同位素年龄数据证明了多次火山爆发的存在。
中新世Pannonian盆地的海平面升降和沉积学
Vakarcs等人(1998)应用层序地层学的观点对Pannonian盆地的沉积地层进行了重新解释,并应用Haq等人(1988)的定义与中帕勒泰斯的地层层序进行了对比。
我们把它们
图4:
参考斑脱岩矿床的层位和它们与海平面升降事件及流纹质凝灰火山喷发事件的关系
所做的地层剖面(图4)应用到中帕勒泰斯上并把在图2中说明的Borsod、Nograd和Varpalta盆地的斑脱岩矿床的岩性地层单元与之相对比。
渐新世和中新世地层层序在Pannonian盆地中几乎不能分开。
海相成因的底部渐新世地层和顶部中新世地层层序由SzecsenySchlier地层构成。
它们往上与滨岸、近滨、偶尔与滨岸海湖砂岩相地层层序间互。
Eggenburgian期所发生的事件是Bur-1水进准层序组底部的层序边界。
该层序边界是Petervasara砂岩地层与下覆的SzecsenySchlier地层之间的不整合。
Bur-2水进准层序组由Petervasara砂岩地层内的海侵界面所确定。
该地层的生物地层单元是NN2微型浮游生物带。
与Petervasara砂岩地层间互的陆相地层层序为Derno砾岩组成,而其上部的陆相序列是Zagyvapalfalva杂色粘土层。
Bur-3水进准层序组在底部由Nogradmegyer地层序列的杂色河流和沼泽沉积物以及Salgoterjan褐煤地层中的Kisterenye地层序列的湖海过渡相煤田序列地层所组成,其上部覆盖有Matranovak地层序列的浅海粉砂岩间互地层。
本准层序组上部为水退序列的、多孔的、含碳泥岩序列。
开始于底砾岩的滨岸相Bur-4水进准层序组由Egyhazasgerge地层组成,之上为海相GarahSchlier地层,该套地层属于NN4微型浮游生物带。
本准层序组上部为Fot序列的浅海礁灰岩相地层。
Lan-1水进准层序组由内夹凝灰岩夹层的Perbal序列的杂色粘土、粉砂岩和细粒砂岩以及Sansonhaza或Pecsszaboles序列的浅灰黄色含软体动物化石砂岩和含红藻及软体动物化石的石灰岩组成,后者因以前的名称是低Leithkalk,所以常被称为Leitha。
它存在岛礁相并富含生物群落化石。
浅海相由富含宏观和微观化石的Baden粘土地层的灰色含软体动物化石的粘土质泥灰岩组成,可与NN5微型浮游生物化石带对比。
准层序组的上部由Pusztamiske组的含海绿石砂岩和含钙粉砂岩组成。
Lan-2/Ser-1水进准层序组由Hidas褐煤地层的含缝合线的褐煤和含软体动物化石的泥灰岩以及在某些地方含底砾岩的Rakos灰岩序列的红藻石灰岩组成。
海相地层由Szilagy粘土质泥灰岩地层中的含有孔虫粘土质泥灰岩组成。
Ser-2水进准层序组由灰色、绿灰色含软体动物化石的粘土和粘土质泥灰岩系列地层组成。
在滨岸相,沉积有含软体动物化石的含钙砂岩(Tinnye地层)。
该期的河流及其它陆相沉积发育在Scajovogy地层中。
Ser-3水进准层序组的识别与对比由Kozard地层内部的不整合来定义,其年代由包含在Sarmatian或东帕勒泰斯的软体动物群落化石准确地表示出来,称为Kozard地层上部的下Bessarabian期。
河流及其它陆相和海岸及近岸相层序由Sajovolgy地层的各类岩石组成。
方法
为了更好地理解斑脱岩地层与海平面升降和构造运动事件之间的关系,我们收集了在商业上更为重要的匈牙利中新世斑脱岩矿床的地层、岩性、岩相、矿物和地球化学数据并根据地层位置和源物质的观点解释了这些数据。
因为最近勘探的Sajobabony斑脱岩矿床可能在商业方面存在价值,所以计划钻探21口探井,并由国家研究机构支持评估原生矿床的存在方式和质量。
钻探了15口探井并进行了连续的取样工作。
总的钻探深度为450米,采样数大于2000块,其中仅对6口井进行了地球物理测井工作。
210块样品的宏观和微观显微镜鉴定研究描述了矿床的岩相特征。
对300块样品的粒度分布特征进行了沉积学分析,15块样品应用光学显微镜进行了矿物学鉴定。
这些工作是在Debrecen大学完成的。
在匈牙利地质研究所对钻孔岩心样品中的469块岩样进行了X射线衍射分析以确定矿物含量,X射线衍射分析是由程控的飞利浦PW1730型粉末衍射仪所做的,使用下列测量条件:
Cu靶、40kv和30ma的电流、石墨单色仪、2º/min的转角角度仪。
矿物含量根据反射特征的相对强度比率进行测定,该反射特征的内部参数使用理论数据和经验值。
为了更好地测定样品,蒙脱石含量由两种不同的方法测量。
根据001和110反射面的不同反射强度,使用不同的经验参数,分别是0.7和1.5。
这是必要的,因为大多数样品表现出的特征是由漫射作用形成的001反射面的低强度和110反射面的高强度值。
同时也计算了不同数据的平均值。
差热分析由程控的示差热分析仪测量,其条件是:
在刚玉坩埚内用同样的TG、DTG和DTA设置,加热速度为10ºC/min,达到1000ºC,使用AL2O3作为惰性物质。
热敏矿物的含量鉴定是根据鉴定矿物的热感应分解过程的组分计算进行的,在分析过程中计算测定质量上的缺陷。
差热分析是在Debrecen大学的矿物和地质学系同时进行的。
主要元素的地化指标由35块样品、痕量元素的地化指标由14块样品测定,所使用的仪器是感应耦合等离子体光谱测定仪(ICP-MS),在匈牙利地质研究所进行的分析。
为了确定斑脱岩矿床沉积序列的生物地层层位,我们有条件准备和汇总岩心样品中的宏观化石。
化石的动物区系鉴定工作由I.Magyar(匈牙利石油公司)和J.Kokay(匈牙利地质研究所)完成。
结果
图5:
参考斑脱岩矿床的地质剖面图
北匈牙利盆地中新世地层序列中的斑脱岩矿床
在图4,我们指出了北匈牙利的具有重要经济价值的沉积斑脱岩矿床的层位和沉积相单元。
这些矿床的位置可用于参考,它们的主要特征被列在下面的表中。
图5可见一些地质剖面,它们的矿物和化学成分如表1所示。
表1:
参考斑脱岩矿床中斑脱岩样品的某些矿物和主要元素含量
Istenmezeje矿点
下覆地层序列是PetervasaraHomokko地层的含砾海绿石砂岩。
斑脱岩的底部界面是出现在Pervasara砂岩之内的区域不整合,被Sztano解释为层序边界。
斑脱岩矿床的底部位置含有再造的来自于下覆地层的内碎屑灰岩。
上覆地层是Petervasara砂岩地层的细砂质相,其内含有斑脱岩矿物的再造碎屑物。
斑脱岩矿床的底部是内碎屑灰岩,它被成层良好的淡黄色斑脱岩矿床所覆盖,某些地方的底部存在透镜状的岩层,岩层的厚度是在0.4到1.5米之间。
在矿床的较上部位以灰色的砂质斑脱岩为主,表现出与下覆砂质地层的相似性。
斑脱岩矿床的物源是GRF,其海平面的升降事件是Bur-2.
Petervasara矿点
该矿床的地层位置和年龄非常类似于Istenmezeje斑脱岩矿床。
下覆的和上覆的地层序列是Petervasara砂岩地层,但是在Petervasara斑脱岩矿床的例子中,上覆地层序列是Petervasara砂岩地层的粉砂质泥灰岩序列。
和Istenmezeje矿点的斑脱岩相比,本处斑脱岩矿床的沉积环境相对平静,很少扰动,所以成层良好的淡黄色斑脱岩类型是主要成分,但含有砂质成分的次要组分。
斑脱岩矿床的物源是GRF,海平面升降事件是Bur-2.
Salgotarjan矿点
下覆的沉积地层是Nogradmegyer地层序列的杂色粘土序列,它的下覆层序是灰色粉砂和粉砂质粘土或者是Salgotarjan褐煤地层的含褐煤序列的第二煤层。
表征水进现象的湖泊到浅海特征的变化能够用斑脱岩矿床的出现来标志。
矿床的物质成分为白色、淡黄色,有时呈灰色。
斑脱岩矿床的物源是同时堆积的以及是GRF的再造物质。
海平面升降事件是Bur-3
Band矿点
斑脱岩矿床不整合地覆盖在Karpatian序列的侵蚀界面之上。
上覆序列是Baden粘土地层中含软体动物化石的粘土质泥灰岩序列,这样该地层就可以与Perbal地层的水进序列——滨岸到进岸序列相对比。
含有若干层斑脱岩的序列与砂质海岸沉积地层间互。
该序列含有三层斑脱岩矿床,其物源是TDF,海平面升降事件是Lan-1.
Varpalota矿点
下覆地层是覆盖Badenian层序侵蚀界面的底砾岩,上覆和部分围岩地层序列是Has泻湖相褐煤地层。
矿床由7——8层斑脱岩地层组成,其厚度范围是从0.6到1.4米,以斑脱岩矿床的顶层为准,由薄的褐煤层把上述7——8层斑脱岩相互分开。
斑脱岩的物源是非同质的,也能够看到砂质和钙质类型的物质。
斑脱岩矿床的物源是在TDF和SRF之间爆发的流纹质凝灰岩或者是更老的SRF爆发产物,海平面升降事件是Lan-2/Ser-1。
Odorogd矿点
下覆序列是三叠纪的白云岩,由薄的中新世砂质序列所覆盖。
覆盖序列是Rakos地层的红藻石灰岩。
斑脱岩层的厚度在0.8——2米之间变化,它由灰色、绿灰色含黑云母斑脱岩组成,附属矿物有高岭石和一些碳质矿物。
斑脱岩矿床的物源可能是在TDF和SRF之间喷发的流纹质凝灰岩,海平面升降事件是Lan-2/Ser-1。
Budateteny矿点
斑脱岩矿床的下覆序列是Badenian的淡黄色和灰色粘土和砂质粘土,与角砾化的凝灰质砂岩共生。
非斑脱岩的夹层和矿床的上覆地层由Tinnye地层的Sarmation灰岩地层组成。
Sarmation地层序列的底部是含礁岩相和富含珊瑚和苔藓虫组合化石的生物灰岩。
斑脱岩层之间的夹层为碎屑特征的,偶尔含有内碎屑灰岩和软体动物化石的残余。
斑脱岩层的厚度小于0.5米,位于距离较远的两层2——3米和25——20米厚的石灰岩之间。
斑脱岩可以是黑绿色刚性砂质岩层,也可以是含钙质渗滤的淡黄灰色岩层。
斑脱岩矿床的物源可能是SRF,其海平面升降事件是Ser-2.
Sajobabony矿点
图6:
Sajobabony斑脱岩矿床的特征相。
(a)下覆安山质凝灰岩地层和含斑脱岩序列底砾岩之间的不整合。
(b)底部斑脱岩地层和上覆砂质相(底积层)边界处的再造斑脱岩碎屑。
(c)底积层砂质岸线相的生物扰动构造。
(d)沉积斑脱岩的层理及生物扰动构造。
(e)凝灰质斑脱岩构造中的分散浮石碎屑。
(f)斑脱岩质凝灰岩中的斑脱岩脉。
(g)上覆砂质泥灰岩中的蒂比萨拉比亚期标准化石。
地层序列的底部是广泛发育的Dubicsany安山岩地层中的安山质凝灰岩层,上覆的地层序列是含软体动物化石的Kozard地层的淡绿灰色物质。
该矿点目前被曝露,所以地层解释和研究是最详细的。
根据深钻井数据和天然的露头资料,层序开始于底部不整合地覆盖下覆安山质凝灰岩层界面的陆相砾岩(图6a),上覆地层是分选良好的、含交错层里的层状砂岩。
第一层斑脱岩的厚度为2——2.5米,蒙脱石含量是45——60%。
该层为5——6米厚的、被称为“底积层”的滨岸砂质相所覆盖。
来自于B0层的再造斑脱岩碎屑很好地证明了浅海单元形成时的高能环境(图6c),由几乎倾斜到垂直产状的指相化石和浮游生物的不完整生物扰动作用也可以证明这一点。
第二层斑脱岩(BI)的厚度为1.8——3米,其蒙脱石含量是45——60%。
尽管生物扰动构造可见,但是岩层仍呈薄片状(图6d),它被厚度小于2米的砂质岸线沉积物所覆盖,砂质岩相类似于底基层,物质成分可能是长石砂岩或冲击物质,含有因短距离搬运而保留的辉石(顶积层)。
主要的、发育不完整的交错层理砂岩存在小的波状层理构造并经常含有外碎屑,例如可见浮石夹层和细粒凝灰岩物质沿着前积层分布,解释为砂质海岸。
第三层斑脱岩的厚度大于4米。
它的蒙脱石含量为40——60%,淡黄绿色的物质成分中含有随机分布的浮石碎片(图6e)。
第四层斑脱岩的厚度大于4米。
它的蒙脱石含量为30——60%,流纹岩质凝灰岩在海底环境下沉积,在凝灰岩堆积的间歇期,早前形成的凝灰岩的风化作用在继续,开始形成用地层研究手段可识别的斑脱岩质凝灰岩中矿物含量发生变化的地层,即小于1米厚的斑脱岩出现(BIII),蒙脱石的含量为60%。
根据BIII斑脱岩地层的矿物组成,当时的开放式海洋环境成为主控因素,含有增加的粉砂质和碳质成分。
海相沉积物的厚度达到10米,在底部有保存完好的标准化石(图6g)。
上覆地层序列是旋回性的砂质粉砂和细粒砂岩,推测解释为下临滨古环境,而且砂质临滨相的主控性向上逐渐增加。
斑脱岩矿床的物源可能是SZRF,海平面升降事件是Ser-3.
Sima矿点
下覆的斑脱岩矿床是破碎的而且是下Sarmation安山岩复合体的强烈风化表面(Basko安山岩地层)。
上覆的地层是含浮石流纹质凝灰岩。
上Sarmation单元的沉积年龄可根据沉积于相似地层位置之内的、邻近的湖相序列中的生物化石来确定。
一些匈牙利地质学家把该序列看做是湖相或湖泊——海相地层,所以序列与水进洪泛面的关系并不完全清楚。
但是与井定义的Sajobabong沉积进行的地层对比,倒不如说是在成因方面的对比为好。
斑脱岩是绿色的泥质岩,含次要的砂质成分。
矿物成分以蒙脱石为主(61——80%),含高岭石(1——10%)、方石英(11——26%)和蛋白石(1——7%),也能鉴定出钾长石。
其主要元素中,SiO2含量为55.7%、AL2O3含量为15.9%、Fe2O3为1.91%。
斑脱岩矿床的物源被认为是SZRF,海平面升降事件是Ser-3。
SAJOBABONY斑脫岩矿床的矿物学和化学
根据斑脫岩地层的岩性特征,我们能够确定Sajobabony斑脫岩沉积中的所有含斑脫岩序列的三种主要类型。
(1)、斑脫岩质凝灰岩由来自于BⅡb层的样品所描述。
其岩性类型主要表现为凝灰岩特征,含有斑脫岩夹层和斑脫岩碎屑(图6f)。
沿着再造凝灰岩的小裂隙带可见小的斑脫岩矿脉。
斑脫岩层和矿脉表明凝灰岩发生了斑脫岩化,但是凝灰岩基质也含有相对较高的蒙脱石含量(20——30%)。
(2)、凝灰质斑脫岩可见于BⅡa层,这种成层良好的绿褐色岩性类型包含一些再造的凝灰矿物,如白云母和波状的石英晶体以及许多附在晶体表面的浮石碎屑,这些附着的浮石碎屑增强了岩样的凝灰特征(图6E)。
(3)、沉积的斑脫岩可见于B0、BⅠ、BⅡ和BⅢ斑脫岩层。
这种岩性类型是淡黄白色的物质,一般含有大于50%的蒙脱石但不含碳。
岩层为水平层理,这种层里主要是由于周期性的水下再沉积作用或由于中等强度的周期性细粒凝灰岩堆积的结果。
也经常可见岩层界面上的生物扰动构造,这些富含蒙皂石粘土的次要矿床通常称为沉积斑脫岩。
这三种岩性类型表现出火山作用和沉积条件的变化。
第一种是沉积作用的影响为次要因素的、以凝灰特征为主导的岩性类型;第二种是有更为明显沉积影响征兆的凝灰特征,例如存在碎屑物质;第三种岩性类型以沉积特征为主导。
分析浮石碎屑的数量和颗粒大小,第一种和第二种岩性类型的原始物质是比较粗的,但是仍为细粒凝灰岩,所含的晶体通常小于0.1毫米,然而第三种岩性类型是细粒火山灰。
这三种斑脫岩的岩石类型之间的矿物学差异由蒙脱石在地层中的分布和地球化学研究完美地得到证明,这样,这三种主要类型的划分足以详细地比较在同一水进体系域内形成的不同斑脫岩类型。
X——射线粉末衍射分析
根据133块样品的分析结果(表2),在斑脫岩质凝灰岩中,粘土矿物由主要的矿物组合组成(44%),在粘土矿物中,蒙脱石明显为主要成分(粘土矿物的77%)(图7)。
其他的粘土矿物是伊利石——蒙脱石不规则混合层矿物(9%)和伊利石(2M1>>1MD)(13%),次要的组分是无定型物质(23%),含有7%的钾长石和13%的斜长石,而石英的数量小于8%(图8),白云母在6块样品中存在(4——9%)。
表2:
不同岩性类型的矿物组分中值
图7:
不同岩性类型的蒙脱石和无定型物质含量分布图
根据来自凝灰质斑脫岩的120块样品的数据所测得的中值,主要成分也是粘土矿物组合,某种组合的矿物含量类似于斑脫岩质凝灰岩(47%)。
在粘土矿物之中,蒙脱石是主要成分(72%),其他的粘土矿物是伊利石/蒙脱石不规则混层(9%)和伊利石(2M1>>1Md)(13%)。
少量的高岭石也在十五块样品中检测到。
X——射线无定型物质的数量比流纹质凝灰岩的该成分含量更少(13%)。
长石的含量类似于流纹质凝灰岩——17%的斜长石和5%钾长石,石英
的含量达到14%。
白云母在19块样品中被检测到(4——15%)。
图8:
石英/碱性长石/斜长石体系中不同岩性类型的分布特征
根据175块样品所测得的数据,沉积斑脫岩的粘土矿物含量较高(54%),以蒙脱石为主(在粘土矿物组合中占76%)。
其他的粘土矿物是伊利石/蒙脱石不规则混合层矿物((7%
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