一种古老深层原生矿物的识别方法

1.本发明涉及碳酸盐岩沉积学和古海洋化学重建技术领域，特别涉及一种基于纤维状白云石胶结物类型对古老深层海相原生矿物的识别方法。


背景技术：

2.海相碳酸盐岩的形成与其沉积期的古气候背景、古海洋环境密切相关，其中碳酸盐岩沉积的原生矿物特征与沉积期古海水mg/ca比存在紧密联系，但多期成岩作用致使原生矿物难以识别，进而严重制约了对沉积背景和古环境演化的进一步认识。近年多有学者报道并证实，纤维状胶结物是重建古海水化学性质的优质载体。基于此认识，以纤维状海水胶结物为载体，利用先进分析测试技术，开展精细的矿物学、晶体光学和地球化学等方面研究，厘定出纤维状胶结物类型和特征，进而判识出原生矿物及其发育特征为深层海相碳酸盐岩地层中原生矿物的识别提供新思路。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种古老深层原生矿物的识别方法。
4.为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
5.一种古老深层原生矿物的识别方法，包括以下步骤：
6.s1：基于野外剖面实测，对样品进行采集及岩石薄片磨制；采用显微组构分析技术，遴选具代表性的含纤维状胶结物岩石样品及薄片；
7.s2：对确定的含纤维状胶结物岩石样品，按其组构类型，分别制样，进行碳氧同位素分析，判断其成岩作用特征，确定纤维状胶结物为未明显受后期成岩作用改造的胶结物类型；
8.s3：依据选定的纤维状胶结物薄片，利用显微分析技术，对胶结物的形态进行观察与分析，明确其微观发育特征、晶体光学特征及接触关系，尤其注意确定胶结物的延性；
9.s4：依据选定的纤维状胶结物薄片，利用阴极发光技术，分析其环带结构及发育特征；
10.s5：依据选定含纤维状胶结物的岩石样品，利用扫描电镜成像技术，观测纤维状胶结物在高倍镜下的发育特征及空间形态，进一步确定和验证纤维状胶结物的延性；
11.s6：依据选定的含纤维状胶结物的岩石样品，磨制特殊的激光片，采用碳酸盐岩原位微区分析技术，对不同类型的纤维状胶结物进行分析，确定不同类型的纤维状胶结物的地球化学特征，并厘定及表征其沉积和成岩过程；
12.s7：基于s1的显微组构分析、s4的阴极发光、s5的扫描电镜成像技术，综合分析胶结物发育特征、空间形态以及晶体光学特征，建立白云石纤维状胶结物的分类，明确不同类型纤维状胶结物延性符号；
13.s8：对碳酸盐岩纤维状胶结物的形成与成熟过程以及原生矿物的研究成果进行调研总结，采用对比方法，分析碳酸盐岩纤维状胶结物的延性符号与原生矿物的关系；
14.s9：综合上述技术手段及分析结果，明确四种类型纤维状胶结物的发育特征、空间形态、晶体光学特征以及地球化学特征，对其原生矿物类型进行识别。
15.进一步地，s1具体包括以下子步骤：
16.s11：选取出露良好且保存完整的野外露头剖面，进行观察实测，对岩石样品进行系统且有针对性的采集，标定取样位置并编号；
17.s12：将手标本中具有典型胶结物特征的样品挑选出来，描述胶结物的颜色、岩性、发育位置及与围岩的接触关系；
18.s13：将具有典型胶结物特征的样品制成普通薄片，利用显微成像技术，采用显微组构分析法，分析胶结物镜下微观特征，筛选出显微镜下大体呈现纤维状的样品；
19.s14：将宏观上即手标本上与微观上即显微镜下都能呈现出纤维状胶结物的样品挑选出来，从而得到具代表性的含纤维状胶结物岩石样品及薄片。
20.进一步地，s2具体包括以下子步骤：
21.s21：对含纤维状胶结物的样品，磨制手标本光面，避开裂缝以及成岩改造强烈的区域，利用牙钻钻取法，按碳氧同位素分析测试要求，依组构特征围岩、纤维状胶结物与粒状胶结物分别制样；
22.s22：将制备的样品，进行碳氧同位素分析，根据碳氧同位素的测试结果，绘制不同组构的碳氧同位素对比图，确定纤维状胶结物为未受后期成岩作用改造的胶结物类型；
23.s23：根据碳氧同位素的测试结果，绘制不同组构的碳氧同位素散点图，确定纤维状胶结物为未明显受后期成岩作用改造的早期海水胶结物类型。
24.进一步地，s3具体包括以下子步骤：
25.s31：详细观察并描述纤维状胶结物在单偏光下的颜色、大小、矿物晶形、晶纹、解理、包裹体产状、接触关系以及生长形态；
26.s32：观察并描述纤维状胶结物在正交偏光下的消光类型及延性。
27.进一步地，s4具体包括以下子步骤：
28.s41：将选定的纤维状胶结物薄片，利用阴极发光技术，进行胶结物的光学特性观察与描述，记录其发光情况及发光位置；
29.s42：对纤维状胶结物的结构特性进行观察与描述，记录其流体包裹体的产状、晶形、生长形态及接触关系。
30.进一步地，s5具体包括以下子步骤：
31.s51：将挑选的样品，按照扫描电镜测试要求，磨制成特殊的切片；
32.s52：在高倍尺度上观察并记录矿物的形态、接触关系及空间排列方式；
33.s53：根据高倍尺度下的纤维状胶结物特征，结合矿物的生长形态，验证其延性。
34.进一步地，s6具体包括以下子步骤：
35.s61：依据选定的含纤维状胶结物的岩石样品，按照la-icp-ms测试要求，磨制特殊的激光片；
36.s62：将磨制的特殊的激光片，充分抛光；上机实验操作前，利用超声波将待测试的激光片用超声波清洗，然后在通风橱内风干；
37.s62：将制成的激光片，利用la-icp-ms仪器，采用碳酸盐岩原位微区分析技术，得到不同类型的纤维状胶结物的地球化学特征。
38.进一步地，s7具体包括以下子步骤：
39.s71：基于显微组构分析、阴极发光、扫描电镜成像技术分析的结果，理清不同类型的纤维状胶结物的发育特征、空间形态以及晶体光学特征；
40.s72：依据其发育特征、空间形态以及晶体光学特征建立白云石纤维状胶结物的分类，明确不同类型纤维状胶结物的延性符号；划分出了四种胶结物类型，(1)丛束状负延性白云石胶结物ffd；(2)放射状负延性白云石胶结物rfd；(3)放射状正延性白云石胶结物rsd；(4)丛束状正延性白云石胶结物fsd。
41.进一步地，s8具体包括以下子步骤：
42.s81：调研碳酸盐岩纤维状胶结物的形成与成熟过程，明确其生长方向、生长形态与延性；
43.s82：调研文石、方解石、白云石其矿物学及晶体光学特征，重点在于其形成的纤维状胶结物的延性符号；
44.s83：建立碳酸盐岩纤维状胶结物的延性符号与其原生矿物的关系，其中文石和高方解石通常呈偏三角面体或锐角菱面体，故其形成的纤维状胶结物为负延性，而白云石晶体呈钝角菱面体，原生白云石纤维状胶结物为正延性。
45.进一步地，s9具体包括以下子步骤：
46.s91：综合显微成像技术、阴极发光技术、扫描电镜成像技术与激光原位技术及s6、s7的分析结果，明确不同纤维状胶结物的发育特征、空间形态、晶体光学特征以及地球化学特征，包括其延性符号、包裹体的产状、生长形态、接触关系的方面；
47.s92：根据纤维状胶结物不同的延性、包裹体产状判断白云石胶结物是原生还是次生，依照负延性的纤维状胶结物为次生的；而正延性的纤维状胶结物为原生沉淀的；次生的纤维状胶结物会破坏包裹体的生长环带，没有环带结构；
48.s93：将负延性的纤维状胶结物的发育特征、空间形态及地球化学数据与文石、方解石对比，判断其原生矿物类型；其中ffd与rfd是次生的白云石胶结物，ffd的原生矿物为文石，rfd的原生矿物为高镁方解石；rsd与fsd是原生的白云石胶结物。
49.与现有技术相比，本发明的优点在于：
50.首先综合利用多种技术，将胶结物的晶体光学研究与地球化学研究结合起来进行其类型以及原生矿物的判别，使结果更加准确。其次进行胶结物地球化学研究时利用激光原位技术，提高了地化数据的有效性，也为地化数据的解释提供了地质约束。研究胶结物的晶体光学特征，按手标本鉴定、显微成像、阴极发光、扫描电镜成像的顺序依次展开研究，能够在不同尺度以及不同维度进行胶结物晶体光学特征的刻画，更加全面地认识到其光学和矿物学特征。
附图说明
51.图1为rsd的单偏光图；
52.图2为rsd的阴极发光图；
53.图3为rsd的单偏光图；
54.图4为rfd的扫描电镜图。
具体实施方式
55.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
56.一种古老深层原生矿物的识别方法，包括以下步骤：
57.s1：基于野外剖面实测，对样品进行采集及岩石薄片磨制；采用宏微观结合的技术方法，遴选具代表性的含纤维状胶结物岩石样品及薄片。
58.s11：选取出露良好且保存完整的野外露头剖面，进行观察实测，对岩石样品进行系统且有针对性的采集，标定取样位置并编号。
59.s12：将手标本中具有典型胶结物特征(胶结物肉眼可见)的样品挑选出来，描述胶结物的颜色、岩性、发育位置及与围岩的接触关系。
60.s13：将具有典型胶结物特征(胶结物肉眼可见)的样品制成普通薄片，利用显微成像技术，采用显微组构分析法，分析胶结物镜下微观特征，筛选出显微镜下大体呈现纤维状的样品。
61.s14：将宏观上(即手标本上)与微观上(显微镜下)都能呈现出纤维状胶结物的样品挑选出来，从而得到具代表性的含纤维状胶结物岩石样品及薄片。
62.s2：对确定的含纤维状胶结物岩石样品，按其组构类型，分别制样，进行碳氧同位素分析，判断其成岩作用特征，确定纤维状胶结物为未受后期成岩作用改造的胶结物类型。
63.s21：对含纤维状胶结物的样品，磨制手标本光面，避开裂缝以及成岩改造强烈的区域，利用牙钻钻取法，按碳氧同位素分析测试要求，依组构特征(包括围岩、纤维状胶结物与粒状胶结物)分别制样。
64.s22：将制备的样品，进行碳氧同位素分析(对于每份样品，称取大约2mg粉末到反应皿中。在通以高纯度氦气做排空处理后，加入纯度为100％的无水磷酸，置于72℃的恒温盘内反应至平衡。反应生成的co2气体经过70℃的熔硅毛细管柱而与其他杂质气体分离，进入到mat253质谱仪进行测定，其结果用δ
13
c和δ
18
o记录)。
65.s23：根据碳氧同位素的测试结果，绘制不同组构的碳氧同位素散点图(以δ
13
c、δ
18
o为横纵坐标)，确定纤维状胶结物为未受后期成岩作用改造的早期海水胶结物类型(纤维状白云石胶结物与基岩的碳氧同位素组成相似，在同位素散点图中基本重合，表明纤维状胶结物确实是海底成岩环境下的产物。粒状胶结物和纤维状胶结物的碳氧同位素组成上的差异，粒状胶结物氧同位素重，是因为埋藏环境较高的成岩温度导致。)。
66.s3：依据选定的纤维状胶结物薄片，利用显微分析技术，对胶结物的形态进行观察与分析，明确其微观发育特征、晶体光学特征及接触关系。
67.s31：详细观察并描述纤维状胶结物在单偏光下的颜色、大小、矿物晶形、解理、包裹体产状(环带结构)、接触关系以及生长形态。
68.s32：观察并描述纤维状胶结物在正交偏光下的消光类型、晶纹及延性。
69.s4：依据选定的纤维状胶结物薄片，利用阴极发光技术，分析其环带结构及发育特征。
70.s41：将选定的纤维状胶结物薄片，利用阴极发光技术，进行胶结物的光学特性观察与描述，记录其发光情况及发光位置。
71.s42：对纤维状胶结物的结构特性进行观察与描述，记录其流体包裹体的产状(环
带的结构)、晶形、生长形态及接触关系。
72.s5：依据选定含纤维状胶结物的岩石样品，利用扫描电镜成像技术，观测纤维状胶结物在高倍镜下的发育特征及空间形态，对其延性进行分析。
73.s51：将挑选的样品，按照扫描电镜测试要求，磨制成特殊的切片(长宽厚均接近于1cm，观察面/切面胶结物明显)。
74.s52：在高倍尺度(《＝400um)上观察并记录矿物的形态、接触关系及空间排列方式。
75.s53：根据高倍尺度下的纤维状胶结物特征，结合矿物的生长形态，判断其延性。
76.s6：依据选定的含纤维状胶结物的岩石样品，磨制特殊的激光片，采用碳酸盐岩原位微区分析技术，对不同类型的纤维状胶结物进行分析，确定不同类型的纤维状胶结物的地球化学特征，并厘定及表征其沉积和成岩过程。
77.s61：依据选定的含纤维状胶结物的岩石样品，按照la-icp-ms测试要求，磨制特殊的激光片。
78.s62：将磨制的特殊的激光片，充分抛光。上机实验操作前，利用超声波将待测试的激光片用超声波清洗，然后在通风橱内风干。
79.s62：将制成的激光片，利用la-icp-ms仪器，采用碳酸盐岩原位微区分析技术，得到不同类型的纤维状胶结物的地球化学特征。
80.s7：基于s1的显微组构分析、s4的阴极发光、s5的扫描电镜成像技术，综合分析胶结物发育特征、空间形态以及晶体光学特征，建立白云石纤维状胶结物的分类，明确不同类型纤维状胶结物延性符号。
81.s71：基于显微组构分析、阴极发光、扫描电镜成像技术分析的结果，理清不同类型的纤维状胶结物的发育特征、空间形态以及晶体光学特征。
82.s72：依据其发育特征、空间形态以及晶体光学特征建立白云石纤维状胶结物的分类，明确不同类型纤维状胶结物的延性符号。划分出了四种胶结物类型，(1)丛束状负延性白云石胶结物(fascicular-fast dolomite,ffd)；(2)放射状负延性白云石胶结物(radial-fast dolomite,rfd)；(3)放射状正延性白云石胶结物(radial-slow dolomite,rsd)；(4)丛束状正延性白云石胶结物(fascicular-slow dolomite,fsd)。
83.s8：对碳酸盐岩纤维状胶结物的形成与成熟过程以及原生矿物的研究成果进行调研总结，采用对比方法，分析碳酸盐岩纤维状胶结物的延性符号与原生矿物的关系。
84.s81：调研碳酸盐岩纤维状胶结物的形成与成熟过程，明确其生长方向、生长形态与延性。
85.s82：调研文石、方解石、白云石其矿物学及晶体光学特征，重点在于其形成的纤维状胶结物的延性符号。
86.s83：建立碳酸盐岩纤维状胶结物的延性符号与其原生矿物的关系，其中文石和高方解石(尤其是高镁方解石)通常呈偏三角面体或锐角菱面体，故其形成的纤维状胶结物为负延性，而白云石晶体呈钝角菱面体，原生白云石纤维状胶结物为正延性。
87.s9：综合上述技术手段及分析结果，明确四种类型纤维状胶结物的发育特征、空间形态、晶体光学特征以及地球化学特征，对其原生矿物类型进行识别。
88.s91：综合显微成像技术、阴极发光技术、扫描电镜成像技术与激光原位技术及s6、
s7的分析结果，明确不同纤维状胶结物的发育特征、空间形态、晶体光学特征以及地球化学特征，主要包括其延性符号、包裹体的产状、生长形态、接触关系等方面。
89.s92：根据纤维状胶结物不同的延性、包裹体产状等判断白云石胶结物是原生还是次生，主要依照负延性的纤维状胶结物为次生的；而正延性的纤维状胶结物为原生沉淀的。次生的纤维状胶结物会破坏包裹体，没有环带结构。
90.s93：将负延性的纤维状胶结物的发育特征、空间形态及地球化学数据与文石、方解石等对比，判断其原生矿物类型。其中ffd与rfd是次生的白云石胶结物，ffd的原生矿物为文石，rfd的原生矿物为高镁方解石。rsd与fsd是原生的白云石胶结物。
91.对上述步骤进行实例说明：选取上扬子北缘震旦系灯影组5条露头剖面，以白云石纤维状胶结物为载体，开展精细的岩石学和晶体光学工作。在厘定出纤维状胶结物类型和特征的基础上，利用微区原位激光剥蚀分析技术，结合碳氧同位素，对四种类型的纤维状胶结物的原生矿物进行判别。划分出了四种胶结物类型，(1)丛束状负延性白云石胶结物(fascicular-fast dolomite,ffd)；(2)放射状负延性白云石胶结物(radial-fast dolomite,rfd)；(3)放射状正延性白云石胶结物(radial-slow dolomite,rsd)；(4)丛束状正延性白云石胶结物(fascicular-slow dolomite,fsd)。其中ffd与rfd是次生的白云石胶结物，ffd的原生矿物为文石，rfd的原生矿物为高镁方解石。rsd与fsd是原生的白云石胶结物。
92.如图1所示，rsd整体呈等厚环边状产物，这类胶结物在单偏光下为棕色，rsd直接发育于基质之上。
93.如图2所示，rsd下部的发光性较差，大多不发光；上部则呈现特色的菱形发光环带(由亮红光、暗红光、不发光等不同阴极发光性的条带构成)，彼此平行，且与菱形晶端大致一致。
94.如图3所示，反应了rsd内部包裹体富集，且以明显的菱形模式分布，与rsd的菱形晶端平行。
95.如图4所示，反应了rfd白云石都呈现特定的排列方式且基本都限制在单个纤维状胶结物内部，延性为负延性且晶端为尖端。
96.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。