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吉林省中东部石炭系—二叠系黏土矿物的成因意义

洪艳  
【摘要】:吉林省中东部位于东亚造山带的东端,大地构造单元主要由松嫩地块、佳木斯地块和兴凯地块组成。其晚古生代地层主要是由一套海相沉积层和部分陆相沉积层组成,区内发育多条北东、北北东和近东西向的区域深大断裂,组成岩石主要为泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等。《吉林省区域地质志》将其变质作用归属于海西期低绿片岩相变质作用。近年来通过对松辽盆地及其周边地区有机质镜质体反射率和伊利石结晶度等相关研究,得到该地区的变质程度相当于近变质带的认识。由于区内变质矿物的颗粒细小,很难在偏光显微镜下对其进行深入的研究,因此,本文采用XRD衍射技术,分析测试了泥质岩石中伊利石结晶度、伊利石(白云母)多型、伊利石(白云母)b值以及黏土矿物相对含量、混层黏土矿物的混层比等,探讨了黏土矿物成因意义,以期查明该区晚古生界的变质程度。 研究表明,吉林省中东部石炭-二叠系泥质岩石所含的黏土矿物有伊利石(I)、高岭石(K)、绿泥石(C)、伊/蒙混层(I/S)、绿/蒙混层(C/S)等。研究样品的伊利石结晶度主要变化于026-0.78之间,其中石炭系伊利石结晶度平均值是0.38,为低级近变质带产物;二叠系伊利石结晶度平均值为0.43,属晚期成岩带或低级近变质带附近的产物。从石炭系到二叠系,伊利石结晶度从0.38变化到0.43,逐渐增大,属于正常的埋藏沉积序列。 样品伊利石具有1M_d、1M_d+2M_1、2M_13种多型。石炭系伊利石多型以2M_1多型为主,二叠系伊利石多型,主要呈1M_d+2M_1混合型。表明石炭系泥质岩石属于近变质带产物;二叠系泥质岩石属于晚期成岩带或晚期成岩带与低级近变质带界限附近的环境。 研究样品伊利石(白云母)b值变化范围为8.9946-9.045A,平均值为9.004A,属于中低压相。伊利石(白云母)b值大于9.000A的样品,伊利石结晶度多小于0.42,多型以1M_d型为主;伊利石(白云母)b值多小于9.000A的样品,伊利石结晶度大多大于0.42,多型主要是1M_d+2M_1混合多型。 在石炭系样品中,伊利石相对含量随伊利石结晶度增大而减少。当伊利石结晶度为0.25-0.42时,伊利石在黏土矿物相对含量是87.71%;当伊利石结晶度>0.42时,伊利石在黏土矿物相对含量为62.14%。伊/蒙混层相对含量随伊利石结晶度增大而增加。当伊利石结晶度为0.25-0.42时,伊/蒙混层在黏土矿物中的相对含量是2.57%;当伊利石结晶度>0.42时,伊/蒙混层在黏土矿物中的相对含量为23.57%。 在二叠系样品中,伊/蒙混层相对含量随伊利石结晶度增大而增加。当伊利石结晶度为0.25-0.42时,伊/蒙混层在黏土矿物中的相对含量是0.71%;当伊利石结晶度为>0.42时,伊/蒙混层在黏土矿物中的相对含量为2.78%。在混层矿物中,当伊利石结晶度位于0.25-0.42之间时,伊/蒙混层中混层比为6.43%,绿/蒙混层混层比为6.43%,二者之和为12.86%;当伊利石结晶度>0.42时,伊/蒙混层的混层比28.89%,绿/蒙混层的混层比为14.44%,二者之和为43.33%。表明随着形成温度和压力的降低,混层黏土矿物中蒙皂石层所占的比例增加。


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