大瑤山西側中下泥盆統白云巖巖石學及有序度特征研究

方科 曾南石 王謙 牛聰聰

摘要：大瑤山西側中泥盆統發育有四種類型白云巖。本文通過研究有序度的變化并結合其地質背景探討不同類型白云石的形成環境。

關鍵詞：大瑤山；泥盆統；白云巖；巖石學；有序度

大瑤山成礦帶位于桂中盆地東側，是廣西最重要的鉛鋅礦聚集區之一。目前，僅在武宣縣境內已發現鉛鋅礦床（礦化點）達數十處之多。鉛鋅礦體主要產于下、中泥盆統的白云巖系，顯示出礦化與白云巖之間的密切關系。本課題試從有序度入手對該地區白云巖進行研究，以達到了解不同成因白云石礦物學差異的研究目的。

1方法原理

白云石的有序度是指理想白云石晶體結構中CaCO3分子層與MgCO3分子層依次交替排列，占位是完全有序的。這種有序結構，在X射線衍射圖上會出現超結構線。但是，大多數白云石中存在Ca和Mg的置換，不符合理想的化學配比和理想的結構，即大多數白云石都呈過渡相，具有一定程度的無序現象。白云石晶體結構的有序一無序，受形成環境影響，并可以直接用X—射線粉晶衍射進行測定。一般用O15與其相鄰的衍射峰110的強度進行比較，獲得I015/I110這個強度比值稱為白云石的有序指數。當I015/I110=1.0時，表示白云石晶體結構是完全有序的，當I015/ I110<1.0時，表示白云石晶體結構具有一定的無序程度。天然白云石有序度多介于0—1.0之間。

2白云巖巖石學特征

根據產狀與礦物組合，大瑤山地區可初步定出四種主要類型的白云石：（1）大面積出露與灰巖互層的灰質白云巖層。其巖石學特點是礦物組成單一；白云石晶體顆粒細小，以它形晶為主。其礦物組合表現是：白云石+石英+方解石或白云石+石英+方解石+重晶石。（2）與炭質泥巖、泥灰巖相伴，含有大量閃鋅礦、鮞狀黃鐵礦并與之互層的白云巖。白云石與細粒貧鐵閃鋅礦共生，構成層紋狀礦石；白云石晶體為細粒自形、半自形晶，具有原生或準同生的沉積特點。其礦物組合表現是：白云石+閃鋅礦+石英+云母或白云石+閃鋅礦+石英+云母+重晶石。（3）交代生物礁成因的白云巖，白云石特點是微細粒狀；白云石沿珊瑚的孔洞、裂隙充填，并取代珊瑚的灰質骼架。其礦物組合表現是：白云石+石英+閃鋅礦。（4）后期與粗粒方鉛礦、閃鋅礦沿裂隙充填的脈狀白云石，為粗晶，成分較純。其礦物組合表現是：白云石、白云石+石英、白云石+方解石、白云石+閃鋅礦、白云石+重晶石或白云石+重晶石+閃鋅礦。

3白云巖有序度特征

灰質白云巖（D1）有序度的變化范圍0.57-0.79，平均有序度0.69；含紋層狀閃鋅礦白云巖（D2）有序度的變化范圍0.44-0.63，平均有序度0.53；礁白云巖（D3）的有序度為0.76；脈狀充填白云巖（D4）有序度根據其后期構造疊加的強弱，有序度的變化范圍較大，為0.71- 0.92，平均有序度0.84。白云巖有序度的變化趨勢總體表現為：含紋層狀閃鋅礦白云巖（D2）→灰質白云巖（D1）→礁白云巖（D3）→脈狀充填白云巖（D4）。對于受后期構造影響的白云巖來講，其后期構造活動越強，熱液活動越頻繁，充填裂隙越發育，則白云巖整體有序度顯示相對越高。

4討論與結論

白云石晶體結構的有序—無序程度反映了白云石晶體形成時的介質成分、結晶溫度、壓力、結晶速度以及白云石晶體形成后地質歷史的演變。白云石結晶時介質成分較純即MgO/CaO接近1:1，結晶溫度較高、壓力較大、結晶速度較緩慢后經歷熱液疊加的白云石的有序度較高；反之白云石有序度則較低。按成因，白云石主要分為同生白云石、準同生白云石和后生交代形成的白云石三種類型。快速沉積形成的同生、準同生白云石有序度較低，交代白云巖化所形成的白云石根據其不同的白云巖化模式其有序度各具特點，但整體上較同生、準同生白云石有序度高。同生、準同生白云巖石由白云石從直接流體中沉積固結或碳酸鈣泥沉積后迅速轉變為白云石所固結形成，其生長速度快，鎂層和鈣層來不及進行有效排序，因此其有序度較低。而絕大多數白云石認為是由于后期淡水、海水或地下水對鹵水溶液的稀釋，從而碳酸鹽礦物向白云石的轉變，其有序度會相對升高。高的溫度可以克服白云石化的動力學障礙，有利于白云石化作用，也有利于有序度高的化學計量的白云石形成。因此高的溫度和壓力條件有利于形成重結晶白云巖，這類白云巖有序度更高。在埋藏作用過程中白云石晶體結構會不斷調整，晶形不斷趨于理想，導致白云石的有序度升高。綜合資料表明埋藏白云巖化形成白云石的有序度分布于0.89-0.74。

D1白云巖分布于研究區大部分區域，普遍發育的霧心亮邊結構，增生亮邊，顆粒間緊密鑲嵌；灰巖與D1白云巖之間的過渡多呈突變關系；鏡下白云石顆粒大小不均勻，粗粒白云石團塊與細粒白云石所組成的團塊呈相互包裹的關系反映了交代不均一；對所做的X粉晶衍射分析發現其礦物組合：白云石+石英+方解石或白云石+石英+方解石+重晶石，且方解石與白云石呈彼此共生的關系；有序度平均值為0.69，處于中間位置，這些現象共同表明其形成過程中受交代作用影響，該類白云巖為成巖白云巖，即在灰巖在固結過程中或固結之后由于白云石的交代作用所形成的。大面積出露的層狀白云巖有序度相對較高，巖層中尚無發現蒸發鹽，結合其下覆產出巖層多為砂泥巖，表明地下水可具流通性，則推測最可能與海水、淡水的混合水白云巖化交代作用有關。

D2白云巖分布于盤龍、樂梅等地，屬盤龍潟湖，具有沉積特征，主要表現在以下幾個方面：巖石學典型特征是自程度較高，礦物結晶顆粒細小，同時礦物顆粒粒間隙較大，具有堆積的特點，表明其生成空間是相對開放的環境；其礦物組合為：白云石+閃鋅礦+石英+云母或白云石+閃鋅礦+石英+云母+重晶石，含泥質沉積物質而幾乎不含方解石，只有兩種可能：一種情況是白云石直接從飽和溶液中沉積而來，還有一種情況是方解石被白云石完全交代。后者由于是交代成因，應該具有相對較高的有序度。而恰恰相反，此類白云巖的有序度是最低，只有0.53，故排除后者的可能行。與此類白云巖中白云石與閃鋅礦、黃鐵礦呈韻律層產出，在鏡下也可見其紋層狀構造，表明閃鋅礦、黃鐵礦和白云石是在同樣的沉積條件下形成。該類白云巖中的黃鐵礦呈鮞狀，而沉積學上鮞狀代表一種典型的動蕩沉積環境，是在流體流動過程中才能形成。因此認為該類白云巖為同生白云巖，是從飽和溶液中與閃鋅礦或黃鐵礦同時析出的，屬熱水沉積巖。可能反映該區域曾為成礦流體匯聚形成的鹵水池，周圍環境的溫度、壓力不高，白云石和閃鋅礦在富Mg2+的熱鹵水中，快速結晶沉積形成。

D3白云巖分布于樂梅、花魚嶺等地的明顯特征是，珊瑚骨架內充填的為亮晶白云石，而基質則是泥晶白云石，表明白云石是對珊瑚進行選擇性的交代。另外其有序度為0.76也是相對較高，表明該類白云巖為后期交代成因，生物作用明顯，是成巖白云巖。一方面由于其所處鹵水池邊緣，熱鹵水中Mg2+對珊瑚礁文石或方解石中的Ca2+進行置換；另一方面珊瑚礁構筑礁丘完全處于海水包圍，有海水白云巖化對其有交代疊加；同時生物的選擇交代作用，說明也疊加有生物白云巖化作用。

D4白云巖沿斷層或小裂隙分布，其巖石學特點是結晶顆粒粗大，且成分較純，有序度最高，平均值為0.84。這些特點共同表明該類白云巖石受構造因素的控制，為T-白云巖。