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1、早寒武世黑色頁巖沉積環(huán)境1?緒論黑色頁巖是在循環(huán)極差的停滯水環(huán)境中沉積形成的、富含有機質(zhì)（如有機碳等）和分散狀（浸染狀）黃鐵礦的一類特殊巖石。該類巖石在全球分布廣泛，化學(xué)性質(zhì)特殊,既是一種十分重要的礦物資源，又具有特別重要的環(huán)境意義⑴。寒武紀(jì)早期是地球演化歷史上最重要的時期Z-O在這一時期發(fā)生了生命大爆發(fā)事件；地球真極移（Truepolarwander）在短短的大約10百萬年內(nèi)發(fā)生了90度的旋轉(zhuǎn)；大陸強烈拉張引起全球范圍內(nèi)的熱液事件、缺氧事件。因此，早寒武世早期沉積地層中蘊含著地球早期演化歷史信息的關(guān)鍵性沉積段。我國寒武系底部普遍發(fā)育這套黑色頁巖夾硅質(zhì)巖的巖石組合。黑色
2、頁巖屮有機碳含量為1%?13%⑵。過去的一些年來，礦化黑色頁巖的經(jīng)濟重要性越來越大。世界上許多地方發(fā)現(xiàn)了與黑色頁巖建造有關(guān)的工業(yè)礦床和有遠景的金屬富集。它們是U、Mo、Ni、Mn、V、Hg、Sb、W和其他金屬的重要來源⑶。黑色頁巖不但富含多種礦產(chǎn)資源，產(chǎn)冇大型、超大型多金屈礦床，而且可用作復(fù)合化肥以改良土壤。同時，黑色頁巖因風(fēng)化分解釋放CO?、產(chǎn)生酸性礦排水、釋出重金屬元素等而可能對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，引起環(huán)境問題。開發(fā)利用黑色頁巖不但要充分認識其資源功能特征，拓寬其應(yīng)用途徑，而且要特別注意其可能引發(fā)的環(huán)境問題⑴。2?與黑色頁巖有關(guān)的礦床的研究在地球上存在著幾個分布廣泛的
3、黑色頁巖系層位，如我國南方寒武系底部，縱貫英格蘭南部、荷蘭、德國到中歐諸國的上二疊統(tǒng)Kupferschifer（約60萬km2）,加拿大育空地區(qū)中上泥盆統(tǒng)，我國揚了克拉通周緣震旦系以及俄羅斯酋伯利亞里菲紀(jì)上部和波蘭的前寒武紀(jì)早元古代與有機碳有關(guān)的PGE-Au-U巖系。這些黑色巖系的共同特點是含有大量的有機質(zhì)和豐富的金屬元素PGE,Cu,Ni,Mo,Au,U,V,Mn,Fe,Co,Bi,Cr,Se等。這些元素在一?些地區(qū)形成一定規(guī)模的礦床，具有工業(yè)價值。例如，波蘭的Lubin-Glogow地區(qū)長期開采銅及銀；我國遵義民采鉗礦；斯洛伐克黑色頁巖系內(nèi)的碳酸鹽型猛礦經(jīng)風(fēng)化后，于
4、第三系沉積物屮富集并得到開采。但是，絕大多數(shù)地區(qū)的黑色巖系主要表現(xiàn)為一種金屈元素富集層位，目前尚不具工業(yè)價值。對中歐、中國華南、加拿大以及波羅的海地區(qū)和俄羅斯曲伯利亞的黑色頁巖系進行了一定程度的研究，但對其中的金屬礦床或礦化的成因在認識上存在著差異。在研究程度比較高的波蘭Lubin-Glogo地區(qū)，關(guān)于成因模型的建立，考慮以下幾個事實：①20%的銅出現(xiàn)于Kupferschifer黑色頁巖系屮，50%在下伏的Weissliegendes砂巖屮，30%在上覆Zech-stein灰?guī)r屮；②Cu礦化與還原界面密切相關(guān)；③主要含銅礦物為輝銅礦，伴隨有斑銅礦和黃銅礦，向外為鉛和鋅的
5、硫化物；④盡管有幾個礦化階段，但主要礦化階段為早三疊世，成巖階段的伊利石放射性測年數(shù)據(jù)為190?216Ma,利用赤鐵礦古地磁資料厘定為220-250Mao關(guān)于早階段同生沉積作用，Karnkowski描述了波蘭二疊紀(jì)Rotliegenedes盆地發(fā)冇在高度變形的古生代巖右的基底上，盆地由一組次級月.相互溝通的盆地組成，沿NW向分布于波西尼亞剛性地塊與東歐克拉通之間的脆弱地殼帶，冇人稱為內(nèi)陸盆地。這些盆地主要由早二疊世火山碎屑巖、熔巖和碎屑沉積巖充填。介于二疊系與三疊系之間的Kupferschiefer含瀝青鈣質(zhì)或H云質(zhì)頁巖覆蓋于這些碎屑沉積巖之上，冇時與灰?guī)r共存。同生的K
6、upferschifer黑色頁巖沉積雖然含冇硫化物，但并不構(gòu)成經(jīng)濟礦床，富銅高銀的塊狀銅礦石口J能是由下伏Rotliegendes層位的含銅溶液與Kupferschifer層內(nèi)經(jīng)生物硫酸鹽還原生成并儲集于裂隙中的H2S發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致銅大量堆積成礦的。最近，通過對惰性氣體同位素的研究，認為在三疊紀(jì)，深部流體積極參與了成礦過程，這為進一步深入研究該區(qū)黑色頁巖銅礦提供了新思路。在我國華南和加拿大育空地區(qū)出露比較廣的黑色頁巖系中存在Mo-Ni-PGE礦，雖然形成時代有差異，但物質(zhì)組分和產(chǎn)岀狀態(tài)比較相似，厚度較薄，時斷時續(xù)，沿同一層位出現(xiàn)。關(guān)于其成因，多年來海底噴流認識占有主
7、導(dǎo)地位，推斷卜?伏富Mo-W花崗巖體可能作為成礦的能源和Mo-Re-Os的源區(qū)，并與海底噴流的Ni-PGE-Fe-V-Co礦化源匯合成礦。最近，又有人提出它們是一種蒸發(fā)-還原環(huán)境的止常沉積產(chǎn)物。在我國華南地區(qū)，對銀鈕礦石的Re-Os同位素精確測年，獲得(541.3土16)Ma的年齡數(shù)據(jù)。黑色頁巖系對于后生成礦也具有重要的影響，例如，哥倫比亞祖母綠礦床被認為是賦礦的白堊紀(jì)黑色頁巖與盆地鹵水進行水巖反應(yīng)，由鈉質(zhì)交代作用和陽離子交換引致成礦，皺主要來自粘土巖。通過對廣西大廠錫多金屬礦區(qū)賦礦的泥盆系頁巖和成礦流體的系統(tǒng)研究，不僅證明區(qū)內(nèi)的層狀和網(wǎng)
