(一)地层单位与地层划分对比(要素之1~4)
1.构造-地层分区
构造-地层分区划分为四级:大区、区、分区、小区,分别对应于大地构造分区的一级、二级、三级和四级大地构造单元(潘桂棠等,2009)。各级构造-地层分区的界线应以全国层面的构造单元界线(潘桂棠等,2009)为参考,具体的界线位置必须是在各省深入总结分析全省地层资料的基础上,进一步厘定其精确位置。
2.岩石地层单位划分对比研究(高振家等,2000;全国地层委员会,2001;汪啸风等,2005;龚一鸣等,2007)
目的是建立编图区或预测工作区岩石地层和年代地层格架。应合理建立(或厘定)编图区(或预测工作区)的岩石地层单位,特别要加强与成矿相关层位的岩石地层单位划分对比研究。所要研究与编图的岩石地层单位,是对研究区出现的所有岩石地层单位(原1:5万、1:20万和1:25万地质填图使用的单位)进行“再研究”和“再清理”,消除“同物异名”和“同名异物”现象,建立编图区统一的地层单元系统(岩石地层和年代地层格架)。该项研究工作,应在原各省(市、区)岩石地层清理成果的基础上,充分吸取近年地质调查和科研工作取得的新成果、新进展,合理厘定岩石地层和年代地层格架,并列述岩石地层单位划分沿革表。岩石地层单位划分沿革表格式见表3-1。
表3-1 ××省(区、市)××地区岩石地层单位划分沿革表
注:剖面名称的命名格式:××省(自治区、市)××县××镇(乡)××村××系××统××组(或群、段)剖面。
研究与编图的岩石地层单位分如下3种情况处理:
1)实际材料图:沿用原1:5万、1:20万和1:25万地质填图使用的单位。主图面保持“原汁原味”,主图框左侧要附编图中所有涉及的不同年份、不同比例尺填图使用过的岩石地层单位划分沿革对比表。
2)1:25万建造构造图、1:25万构造岩相古地理图、大比例尺(1:10万或1:5万)沉积建造构造图:对实际材料图中出现的所有岩石地层单位进行“再研究”和“再清理”,消除“同物异名”和“同名异物”现象,建立编图区统一的岩石地层单元系统(岩石地层格架),使建造构造图各岩石地层单位间的连图“合理”而“通畅”。该项研究工作,应在原各省(市、区)岩石地层清理成果的基础上,充分吸取近年地质调查和科研工作取得的新成果、新进展,合理厘定岩石地层格架。
3)地貌与第四纪地质图(1:10万或1:5万):原各省(市、区)的岩石地层清理对第四纪的地层单元涉及甚少,以往各种比例尺地质填图中对第四系划分亦较粗,因此,以往资料实难满足对该轮矿产预测中大比例尺(≥1:10万)地貌与第四纪地质图的编图要求。为满足工作需要,凡需用“地貌与第四纪地质图”作为矿产预测底图的编图区,应对(特别针对与成矿相关的)第四纪地层单元与地貌单元进行详细研究与划分。需充分利用高精度遥感图像提取预测区的第四系分布范围、第四纪堆积的微地貌类型和第四纪成因类型(成因地层单位)等。对编图区内前人已拟定的第四纪地层单位(岩石地层单位和成因地层单位),要在充分吸取近年地质调查和科研工作取得的新成果、新进展的某础上,进行“再研究”和“再清理”,合理厘定第四纪岩石地层格架。
3.多重地层单位划分对比研究(Salvador,2000;全国地层委员会,2001,2002;汪啸风等,2005;龚一鸣等,2007)
1)对编图区的所有岩石地层单元进行准确的定年和时代归属,目的是建立编图区或预测工作区年代地层格架。重点进行岩石地层、生物地层(各种生物带或生物组合)和年代地层划分对比研究。
2)在岩石、生物和年代地层单位划分、对比的基础上,视情况进行层序地层、事件地层、磁性地层等多重地层单位划分对比,进一步优化工作区的区域等时地层格架。
3)生物组合研究中要区分标准化石和指相化石。运用标准化石建立化石带,并结合同位素测年资料,进行大区域的年代地层对比。运用指相化石进行沉积相解释。应充分查找编图区各个地层单位中的生物化石(认真选择其中有时代意义的“标准化石”或“带化石”加以利用)、火山岩夹层中的同位素测年等资料,对地层单元进行时代归属与区域对比。对第四系,除使用化石资料外,还需特别收集古地磁测年、同位素测年(如41C年龄、TL年龄、ESR年龄等)。在编制沉积型矿产预测方法类型地质构造专题底图(构造岩相古地理图、沉积建造构造图、地貌与第四纪地质图)时,首先要解决的关键问题是编图目的层的地层划分与时代对比,以确保不同相区不同岩性的地层能统一到统一的时间格架中。
表3-2是编图区目的层化石采集点和化石鉴定结果与分析登记表格式。表3-3是编图区目的层同位素地质测年结果登记表格式。
表3-2 ××省(区、市)××地区化石采集点和化石鉴定结果与分析登记表
注:资料出处分2种情况登记(下同):(1)如来自地质填图,填写图幅号;(2)如来自前人科研论著,填写发表者和发表年份。
表3-3 ××省(区、市)××地区同位素地质测年结果登记表
注:资料出处填法与表3-2相同
(二)沉积岩建造类型、岩石组合、岩石结构与沉积构造(要素之5~9)
研究各岩石地层单位的沉积岩建造类型、岩性和岩石组合特征、岩石结构与沉积构造(刘宝珺,1980;《沉积构造与环境解释》编著组,1984;何镜宇等,1987;魏家庸等,1991;孟祥化等,1993;陈建强等,2004)。沉积岩建造类型是在系统研究岩石组合、岩石结构与沉积构造的基础上划分的。
1.岩石地层单位内的沉积岩建造类型划分、沉积岩建造分类及命名原则
(1)沉积岩建造定义
同一时代、同一沉积作用下形成的、同一沉积亚相(或微相)的一种或几种岩石的自然组合。
(2)沉积岩建造类型划分
按上述定义,沉积岩建造类型划分须按下列原则进行。
1)划分沉积岩建造类型时,可运用我国近20年来区调填图中使用的沉积岩基本层序的划分方法进行划分。我国20世纪90年代以来的沉积岩区填图中都使用了基本层序(basicsequence)的概念(魏家庸等,1991),并在野外剖面实测和地质填图路线中作了记录,应充分查阅这些资料,运用到沉积岩建造类型划分中。因为基本层序划分强调了“同一沉积作用下形成的一种或几种岩石的自然组合”。
2)每一个沉积岩建造类型都具体代表了一定沉积亚相(或微相)环境下的产物,因此,沉积岩建造类型是在对沉积序列自下而上进行沉积相详细研究的基础上划分的。换言之,一种沉积岩建造类型是同一沉积亚相(或微相)中的一种或几种基本层序的组合。
3)对沉积旋回发育的地层序列,划分沉积岩建造类型时可充分利用旋回地层划分的方法。其方法是:在沉积相分析思想的指导下,将相邻同类的小旋回层归并在一起,构成较大的旋回序列。
4)由上述划分方法与原则,可明显得出:每个沉积岩建造类型的划分不应“大于”单个“组”级岩石地层单位。通常一个“组”级岩石地层单位包含1至数个“沉积岩建造类型”。换言之:“沉积岩建造类型”是对“组”级岩石地层单位的细分,而不是归并。
(3)沉积岩建造分类及命名原则
1)沉积岩建造由表3-4中基本沉积岩大类中的第四级岩石名称组成(刘宝珺,1980;GB958-1999;曹伯勋,1995)。
表3-4 沉积岩建造(含第四纪堆积)类型划分表
2)沉积岩建造类型命名要按“第四级分类的岩石名称”命名,第四级分类的岩石名称详见本技术要求的“附录3-1沉积岩岩石名称与岩性花纹”。
3)沉积岩建造类型命名和编码规则如下:
命名:直接用1种或几种岩石类型名称组合,再后缀“建造”。如:石英砂岩建造、长石石英砂岩与粉砂岩互层建造、长石石英砂岩与粉砂岩互层夹钙质泥岩建造等。
编码:岩石类型名称和代码从本技术要求的“附录3-1沉积岩岩石名称与岩性花纹”中查阅;“互层”用符号“-”连接;夹层用符号“>”连接,且量多的岩石类型在“>”之前。
命名和编码举例:
举例1:由1种岩性组成的沉积岩建造,直接用“岩石名称”命名和编码,如石英砂岩建造,数据库中按岩石名称下属词直接填写代码。
举例2:由2种岩性互层的沉积岩建造,用“岩石名称1-岩石名称2”命名和编码,如“长石石英砂岩与粉砂岩互层建造”可表达为“长石石英砂岩-粉砂岩建造”,数据库填写两种岩性代码,中间用“-”连接。
举例3:由2种岩性组成,但1种(量多)夹另1种(量少)的沉积岩建造,用“岩石名称1>岩石名称2”命名和编码,如“长石石英砂岩夹粉砂岩建造”可表达为“长石石英砂岩>粉砂岩建造”,数据库填写两种岩性代码,中间用“>”连接,量多者在前。
举例4:由3种岩性互层的沉积岩建造,用“岩石名称1-岩石名称2-岩石名称3”命名和编码,如“长石石英砂岩与粉砂岩和钙质泥岩互层建造”可表达为“长石石英砂岩-粉砂岩-钙质泥岩建造”,数据库填写3种岩性代码,中间用“-”连接。
举例5:由3种岩性构成,但两种为互层,另一种为夹层的沉积岩建造,用“岩石名称1-岩石名称2>岩石名称3”命名和编码,如“长石石英砂岩与粉砂岩互层夹钙质泥岩建造”可表达为“长石石英砂岩-粉砂岩>钙质泥岩建造”,数据库填写3种岩性代码,互层用“-”连接,夹层用“>”连接。
2.岩石结构与沉积构造
研究各岩石地层单位内沉积岩建造类型的岩石结构和沉积构造。岩石结构描述内容包括粒度、圆度、分选性、成熟度和胶结类型。沉积构造描述内容包括机械成因构造、化学成因构造、生物成因构造和复合成因构造(表3-10)。
(三)沉积作用类型与序列、特殊标志层、含矿层段(要素之10~13)
1.沉积作用类型研究
根据对编图区岩石地层单位的沉积岩建造类型、岩石组合特征、岩石结构、沉积构造和生物组合等特征分析的基础上,分析其形成的沉积作用类型。沉积作用类型主要有:纵向堆积作用、横向堆积作用、生物筑积作用、旋回沉积作用、风暴沉积作用、浊流沉积作用、化学沉积作用、蒸发沉淀作用、冰川沉积作用、火山沉积作用、滑塌沉积(堆积)作用、冰筏沉积作用、洋脊沉积作用(洋中脊热流体喷流沉积+宇宙尘沉积+洋中脊洋底剥蚀碎屑沉积,其中热流体喷流沉积作用与铜多金属成矿关系非常密切)、低温热液沉积作用、表生富集作用、淋滤作用、风化作用、氧化作用、还原作用等。
2.沉积序列类型
沉积序列类型分为:退积式、进积式、加积式(威尔格斯等,1993;王鸿祯等,2000)。应分如下几方面研究沉积序列:岩石地层单位(如“组”)内自下而上的沉积序列;每类沉积岩建造内的沉积序列;含矿层段内自下而上的沉积序列。
3.特殊标志层
深入研究分析与沉积成矿密切相关的有特殊意义的岩性岩相标志层,如含矿层、蚀变层、特殊的化学沉积层(如盐岩层、铁质壳层、结核层等)、火山灰层、礁滩沉积、化石富集层、滑塌沉积、外来岩块等,要给予特别注意,分析研究其特殊的岩相古地理背景、大地构造环境、成矿控矿作用和区域时空分布特征,并要在地层柱状图、沉积建造和沉积相平面分布图中着重加以表示。
4.含矿层段、沉积作用与成矿关系研究
收集编图区所有的已知矿(化)点、含矿层段或蚀变层,分类编录并编绘在构造岩相古地理图、沉积建造构造图等专题图件中,并对矿化和蚀变现象进行重点描述。通过对上述资料的收集,重点查清含矿层段内自下而上的沉积岩建造类型、含矿层段内自下而上的沉积序列、含矿层段时代、含矿层段分布范围和含矿层段厚度等。表3-5是编图区目的层已知矿(化)点、含矿层段或蚀变层编录登记表格式。
表3-5 ××省(区、市)××地区矿(化)点、含矿层或蚀变层编录登记表
注:矿(化)点编号方法:赋矿地层时代一M序号,如P2-M001。
重点研究与沉积成矿或沉积层控成矿相关的沉积作用。如与风化淋滤型铝土矿、铁矿、锰矿等相关的风化作用、淋滤作用和表生富集作用;与热泉型金矿床直接相关的低温热液沉积作用;与红(黑)土型金矿、铁帽型金矿相关的表生富集作用;与盐湖卤水矿床、含钨卤水-蒸发岩矿床相关的化学沉积作用和蒸发沉淀作用等。
(四)常量、稀土、微量元素、稳定同位素分析(要素之14~17)
1.常量元素分析
常量元素一般包括Si、Al、Mg、Ca、Na、K、Fe、O和Mn等在地层中含量大于0.1%的元素,是构成岩石圈的主要元素(刘岫峰,1991)。常量元素分析通常被用作地层的背景数据。利用地层常量元素的含量,配合微量或稀土元素的分布特征,进行区域地层的划分和对比,根据常量元素的含量及其稳定(和高价)组分与易溶(和低价)组分的比值判断古气候和古环境(Dodd et al.,1989;刘岫峰,1991)。
2.微量元素分析
微量元素是指Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Sb、Sr、Ba和As等在地层中含量小于0.1%的元素(刘岫峰,1991)。根据微量元素的“微”变化特征来探索地层形成时的“宏”沉积背景,达到地层划分对比和古环境恢复的目的(Dodd et al.,1989;刘岫峰,1991)。在实际工作中通常使用微量元素的地球化学时,即两个元素的关系、两个元素比值的关系、两组元素地球化学和比值的关系进行对比,可以对控岩、控相和控矿规律提出证据,甚至可以直接为矿源层提供线索。
3.稀土元素分析
由于稀土元素在自然界受各自晶体化学性质差异、元素碱性差异、元素价态、形成的络合物稳定性的不同和离子被吸收的能力不同,在自然界中会随环境条件的变化发生自然分馏,在地层中通常利用这种分馏造成的地层中稀土元素组成特征,推测地层形成的物理化学条件。REE丰度、分布特征及LREE/HREE比值等,可区分不同的大地构造环境和古海洋性质。从稳定的板块内部沉积区和被动大陆边缘到非稳定的活动大陆边缘和大洋岛弧区,ΣREE、∑LREE/∑HREE、La/Yb、La/Lu、Ce/Yb、Ce/Sm等值显示出逐渐降低趋势(Murrary et al.,1990;刘岫峰,1991)。
4.稳定同位素分析
稳定同位素较常用的有碳、氧、氮、锶和硫同位素,根据其在地层中的变化规律,进行地层的划分、对比和成因探讨,确定地层的相对地质年代和反映的重大地质事件以及海平面变化(刘岫峰,1991)。碳同位素分馏十分明显,在不同地质体中存在明显的分馏现象,因而在区域地层的划分、对比和成因探讨方面具有很好的效果。依据氧同位素可以划分和对比沉积物的年代和所反映的海水盐度、温度和全球气候变化等环境信息(刘岫峰,1991)。锶元素与钙元素的地球化学性质相近,因此,自然界中一些含钙的矿物(如文石、方解石、白云石、石膏和钾盐等),甚至放射虫等都含有一定数量的初始锶。锶通常作为反映原始沉积环境的一种化学示踪指标(Dodd et al.,1989)。同一时期海洋中硫酸盐的硫同位素组成非常接近,利用硫同位素进行地层学研究的主要方法是以不同地质历史时期的海相硫酸盐岩所具有的不同同位素组成特征作为对比标准,进行区域地层对比和相对地质年代确定(刘岫峰,1991)。