火山成因粘土矿物学的沉积环境响应及其对母质的示踪

To obtain better understanding of the effect of sedimentation-diagenesis conditions on clay mineralogy especially its fine structure from ash alteration, study on volcanogenic clay mineralogy of the altered ash layers in the Permian-Triassic boundary stratigraphic sets in southern China is undertaken using modern microscopic methods. In addition, study is also undertakne to understand the constraints of sedementation-diagenesis conditions on alteration processes and their products, as well as element migration during the alteration process and formation of volcanogenic clay minerals. Effect of defferent semenetary environment (including physical chemical conditions of sulutions, microbial activity, diagenesis) on volcanogenic clay mineralogy especially its fine structure is deciphered based on genetic mineralogy, and the correlation of ash layer between the Permian-Triassic boundary stratigraphic sets of various sedimentary facies will is definied, as well as the volcanogenic clay mineralogy as an indicator of the lithology of a parent volcanic ash.

采用现代微观测试技术手段，对华南P/T界线附近粘土层中粘土矿物学尤其是精细结构特征等开展深入系统的研究，查明沉积-成岩环境介质条件对火山灰蚀变过程及其产物的制约关系、蚀变转化过程中元素的迁移与蚀变转化机制；弄清不同沉积环境条件下决定火山物质蚀变粘土矿物及其精细结构特征的主要因素（如环境介质物理化学条件、微生物作用、成岩作用），建立不同沉积相之间火山灰蚀变粘土层的对应关系，并进而探究粘土矿物学特征对火山灰母质的示踪。

沉积地层中火山成因粘土矿物的研究，有助于解析蕴含在粘土矿物中的沉积环境与成岩过程的信息，有助于区域地层对比，有助于了解油气形成、储存的地质过程。项目对华南P/T界线附近粘土层中粘土矿物学尤其是精细结构特征等开展深入系统的研究，研究沉积-成岩环境介质条件对火山灰蚀变过程及其产物的制约关系、蚀变转化过程中元素的迁移与蚀变转化机制，探究不同沉积环境条件下决定火山物质蚀变粘土矿物及其精细结构特征的主要因素（如环境介质物理化学条件、微生物作用、成岩作用），建立不同沉积相之间火山灰蚀变粘土层的对应关系，并进而探究粘土矿物学特征对火山灰母质的示踪。 研究成果表明，不同沉积相的蚀变火山灰层中粘土矿物的特征明显不同，深海相、浅海相、湖湘火山灰层中粘土矿物主要为伊蒙混层（I/S）矿物，而泥沼相、海陆交互相的粘土矿物则主要为高岭石和高蒙混层矿物；而且伊蒙混层矿物结构也与沉积相有关，深海相I/S矿物主要具有R3结构，少数具有R1结构，浅海相I/S矿物主要具有R1结构，偶见R0结构，而湖湘、泥沼相中I/S矿物具有R3结构；海相火山灰含有较多的Mg，而且MgO/K2O>0.30，MgO/Al2O3>0.056。在同一个沉积相剖面中，不同火山灰粘土层具有相似的稀土元素（REE）配分形式，深海相与浅海相火山灰的REE配分曲线较为近似，具有轻稀土富集、重稀土亏损和强烈的Eu异常，湖湘火山灰具有弱的Eu异常而泥沼相火山灰则几乎没有Eu异常。因此，利用REE分布特征进行原岩判别时，必须考虑其沉积与成岩作用的过程；不活泼元素TiO2/Al2O3比值可能反映了火山灰的改造过程，TiO2/Al2O3<0.055表示来源于原始岩浆，TiO2/Al2O3在0.055–0.140之间表示经历轻度的改造，而TiO2/Al2O3>0.140则表明经历了强烈的改造作用。这些研究成果对于理解火山灰蚀变转化过程中粘土矿物的形成机制、以及沉积环境介质条件的影响，对于火山灰地层地球化学组成特征与沉积相关系、事件地层学研究、乃至于利用火山灰地层进行区域地层对比研究等，都具有十分重要的学术价值。