1990年第月辑岩相古地理No.4,1990海相碳酸盐矿物的阴极发光性与其成岩蚀变的关系黄思静(成都地质学院沉积地质矿产研究所)引言众所周知,原始的海相碳酸盐矿物为文石、高镁方解石和低镁方解石,但它们对成岩蚀变极度敏感,在大气淡水成岩环境中,文石和高镁方解石都会转变为成岩低镁方解石,同时,原始的低镁方解石也会有不同程度的蚀变。在进行古代碳酸盐岩的沉积环境和古海洋学研究时,往往需要测定岩石中的微量元素及氧、碳、鳃等同位素组成,用以判断古海水温度、盐度、以及同位素和其他化学组成的变化规律。然而,分析结果往往不尽人意,其中最重要的原因之一就是大多数古代的碳酸盐矿物,早已在漫长的地质历史中遭受成岩的蚀变,已与大气淡水或其他成岩溶液发生微量元素及同位素交换,它们所记录的已不是与古海水平衡的化学组成,而只能代表成岩作用的特征。基于这种原因,人们寻找各种方法鉴别古代碳酸盐矿物的蚀变程度,以求获得更为真实的测试结果。1985年,笔者在研究四川北川甘溪泥盆系碳酸盐岩的阴极发光性及其成岩作用时,注意到古代碳酸盐岩中方解石阴极发光性的差异与其原始矿物成分、成岩环境及蚀变性有关。为此,笔者又研究了其他时代及现代未蚀变的碳酸盐矿物的阴极发光性,并辅以原子吸收光谱及又射线衍射分析,企图说明阴极发光现象可用以判别古代碳酸盐矿物的蚀变性。一、海相碳酸盐矿物的阴极发光性1、现代海相碳酸盐矿物的阴极发光性测试样品采用现代腕足、双壳、腹足、珊瑚及海胆的钙质贝壳,分别采自山东青岛渤海海滩及广西北海市的南海海滩。所有用于阴极发光试验的样品均用x射线衍射对其矿物成分进行了确证,表明双壳、腹足及珊瑚为文石,海胆为高镁方解石、腕足为低镁方解石(图1)。两个海胆样品高镁方解石的d!0刁值分别为3.03和3.014,求得其M8C03含量分别为10.7mol%和6.smol%;三个文石样品s:的含量(原子吸收光谱分析)分别为4500、5500、和6o00ppm,说明这些矿物均属未蚀变的碳酸盐矿物相。阴极发光分析采用成都地质学院沉积研究所(1985)研制的l义Iy一3型旋转式多用岩相古地理小型显微阴极发光仪,配用切borlux12型显微镜及微机测光自动照相系统。测试结果表明:在束电压J2.SKv,束电流50卯A的条件下,15个未经受成岩蚀变的现代海相碳酸盐,包括文石、高镁方解石和低镁方解石均不具阴极发光。1043。O多9F4:LHC曰口图l现代海洋沉积中三确卞妥碳酸盆矿物x射线衡射图(Cu一K的FZ一文石(^),双壳类壳,J‘’户勺北海,F4一低镁)J’解石(LMe).腕足类壳,l!一东一丫岛;F7一声苍镁)J·解石(HMe),海J一l壳,JIJ东方和Fig.IX一raydiffraCtlon伸tternsofarasonite,切w一andhigh一Mgcaleiteinmodernmarinesedime一、ts(Cu一K。)FZ二ar明o川te(^),bjvalves介omrheNorthCbjna及a,Guan,1.F4=一ow一Mg喇cste(LM(),brae衍op沉15frortlQin创ao,Shandong;F7=high一M名囚eite(HMC).ec抽noidsfromQingdao,Shandons2、古代石灰岩中低镁方解石的阴极发光性由于成岩过程中,文石、高镁方解石的同质多相转变作用,使得低镁方解石(即成岩1990年第一辑海相碳酸盐矿物的阴极发光性与其成岩蚀变的关系低镁方解石)在绝大多数情况下成为古代石灰岩中唯一的碳酸钙矿物相。它们分布于生物骨骼、师粒、灰泥及其他结构组分中。尽管这些低镁方解石的阴极发光性变化很大,但在大多数的岩石中,原始骨骼成分为文石的双壳、腹足、珊瑚等,以及原始成分为高镁方解石的棘皮类(海胆、海百合等)都具桔红、橙、黄,少数具褐到暗褐的阴极发光色,其发光强度亦多为中等到强。原始成分的低镁方解石的腕足类的阴极发光强度明显低于原始成分为文石及高镁方解石的组分,除个别强度可达中等外,绝大多数为暗到极暗褐色以至不发光。此外,石灰岩中的其他原始沉积组分,如灰泥杂基、鲡粒、团粒和核形石等,也大都具有不同程度地阴极发光(图2)。在古代岩石的各种组分中,只有腕足类的阴极发光强度最低,与未蚀变的原始海相碳酸盐矿物的发光性最为接近。二、海相碳酸盐矿物阴极发光性的解释!.Mn,+在碳酸盐矿物阴极发光中的作用MnZ+是碳酸盐矿物阴极发光最重要的活化剂(activator)。碳酸盐矿物阴极发光的有无,首先取决于矿物晶体中是否存在大于致发光含量下限的Mn’+...
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