大瑶山西侧中下泥盆统白云岩岩石学及有序度特征研究

方科 曾南石 王谦 牛聪聪

摘要：大瑶山西侧中泥盆统发育有四种类型白云岩。本文通过研究有序度的变化并结合其地质背景探讨不同类型白云石的形成环境。

关键词：大瑶山；泥盆统；白云岩；岩石学；有序度

大瑶山成矿带位于桂中盆地东侧，是广西最重要的铅锌矿聚集区之一。目前，仅在武宣县境内已发现铅锌矿床（矿化点）达数十处之多。铅锌矿体主要产于下、中泥盆统的白云岩系，显示出矿化与白云岩之间的密切关系。本课题试从有序度入手对该地区白云岩进行研究，以达到了解不同成因白云石矿物学差异的研究目的。

1方法原理

白云石的有序度是指理想白云石晶体结构中CaCO3分子层与MgCO3分子层依次交替排列，占位是完全有序的。这种有序结构，在X射线衍射图上会出现超结构线。但是，大多数白云石中存在Ca和Mg的置换，不符合理想的化学配比和理想的结构，即大多数白云石都呈过渡相，具有一定程度的无序现象。白云石晶体结构的有序一无序，受形成环境影响，并可以直接用X—射线粉晶衍射进行测定。一般用O15与其相邻的衍射峰110的强度进行比较，获得I015/I110这个强度比值称为白云石的有序指数。当I015/I110=1.0时，表示白云石晶体结构是完全有序的，当I015/ I110<1.0时，表示白云石晶体结构具有一定的无序程度。天然白云石有序度多介于0—1.0之间。

2白云岩岩石学特征

根据产状与矿物组合，大瑶山地区可初步定出四种主要类型的白云石：（1）大面积出露与灰岩互层的灰质白云岩层。其岩石学特点是矿物组成单一；白云石晶体颗粒细小，以它形晶为主。其矿物组合表现是：白云石+石英+方解石或白云石+石英+方解石+重晶石。（2）与炭质泥岩、泥灰岩相伴，含有大量闪锌矿、鲕状黄铁矿并与之互层的白云岩。白云石与细粒贫铁闪锌矿共生，构成层纹状矿石；白云石晶体为细粒自形、半自形晶，具有原生或准同生的沉积特点。其矿物组合表现是：白云石+闪锌矿+石英+云母或白云石+闪锌矿+石英+云母+重晶石。（3）交代生物礁成因的白云岩，白云石特点是微细粒状；白云石沿珊瑚的孔洞、裂隙充填，并取代珊瑚的灰质骼架。其矿物组合表现是：白云石+石英+闪锌矿。（4）后期与粗粒方铅矿、闪锌矿沿裂隙充填的脉状白云石，为粗晶，成分较纯。其矿物组合表现是：白云石、白云石+石英、白云石+方解石、白云石+闪锌矿、白云石+重晶石或白云石+重晶石+闪锌矿。

3白云岩有序度特征

灰质白云岩（D1）有序度的变化范围0.57-0.79，平均有序度0.69；含纹层状闪锌矿白云岩（D2）有序度的变化范围0.44-0.63，平均有序度0.53；礁白云岩（D3）的有序度为0.76；脉状充填白云岩（D4）有序度根据其后期构造叠加的强弱，有序度的变化范围较大，为0.71- 0.92，平均有序度0.84。白云岩有序度的变化趋势总体表现为：含纹层状闪锌矿白云岩（D2）→灰质白云岩（D1）→礁白云岩（D3）→脉状充填白云岩（D4）。对于受后期构造影响的白云岩来讲，其后期构造活动越强，热液活动越频繁，充填裂隙越发育，则白云岩整体有序度显示相对越高。

4讨论与结论

白云石晶体结构的有序—无序程度反映了白云石晶体形成时的介质成分、结晶温度、压力、结晶速度以及白云石晶体形成后地质历史的演变。白云石结晶时介质成分较纯即MgO/CaO接近1:1，结晶温度较高、压力较大、结晶速度较缓慢后经历热液叠加的白云石的有序度较高；反之白云石有序度则较低。按成因，白云石主要分为同生白云石、准同生白云石和后生交代形成的白云石三种类型。快速沉积形成的同生、准同生白云石有序度较低，交代白云岩化所形成的白云石根据其不同的白云岩化模式其有序度各具特点，但整体上较同生、准同生白云石有序度高。同生、准同生白云岩石由白云石从直接流体中沉积固结或碳酸钙泥沉积后迅速转变为白云石所固结形成，其生长速度快，镁层和钙层来不及进行有效排序，因此其有序度较低。而绝大多数白云石认为是由于后期淡水、海水或地下水对卤水溶液的稀释，从而碳酸盐矿物向白云石的转变，其有序度会相对升高。高的温度可以克服白云石化的动力学障碍，有利于白云石化作用，也有利于有序度高的化学计量的白云石形成。因此高的温度和压力条件有利于形成重结晶白云岩，这类白云岩有序度更高。在埋藏作用过程中白云石晶体结构会不断调整，晶形不断趋于理想，导致白云石的有序度升高。综合资料表明埋藏白云岩化形成白云石的有序度分布于0.89-0.74。

D1白云岩分布于研究区大部分区域，普遍发育的雾心亮边结构，增生亮边，颗粒间紧密镶嵌；灰岩与D1白云岩之间的过渡多呈突变关系；镜下白云石颗粒大小不均匀，粗粒白云石团块与细粒白云石所组成的团块呈相互包裹的关系反映了交代不均一；对所做的X粉晶衍射分析发现其矿物组合：白云石+石英+方解石或白云石+石英+方解石+重晶石，且方解石与白云石呈彼此共生的关系；有序度平均值为0.69，处于中间位置，这些现象共同表明其形成过程中受交代作用影响，该类白云岩为成岩白云岩，即在灰岩在固结过程中或固结之后由于白云石的交代作用所形成的。大面积出露的层状白云岩有序度相对较高，岩层中尚无发现蒸发盐，结合其下覆产出岩层多为砂泥岩，表明地下水可具流通性，则推测最可能与海水、淡水的混合水白云岩化交代作用有关。

D2白云岩分布于盘龙、乐梅等地，属盘龙潟湖，具有沉积特征，主要表现在以下几个方面：岩石学典型特征是自程度较高，矿物结晶颗粒细小，同时矿物颗粒粒间隙较大，具有堆积的特点，表明其生成空间是相对开放的环境；其矿物组合为：白云石+闪锌矿+石英+云母或白云石+闪锌矿+石英+云母+重晶石，含泥质沉积物质而几乎不含方解石，只有两种可能：一种情况是白云石直接从饱和溶液中沉积而来，还有一种情况是方解石被白云石完全交代。后者由于是交代成因，应该具有相对较高的有序度。而恰恰相反，此类白云岩的有序度是最低，只有0.53，故排除后者的可能行。与此类白云岩中白云石与闪锌矿、黄铁矿呈韵律层产出，在镜下也可见其纹层状构造，表明闪锌矿、黄铁矿和白云石是在同样的沉积条件下形成。该类白云岩中的黄铁矿呈鲕状，而沉积学上鲕状代表一种典型的动荡沉积环境，是在流体流动过程中才能形成。因此认为该类白云岩为同生白云岩，是从饱和溶液中与闪锌矿或黄铁矿同时析出的，属热水沉积岩。可能反映该区域曾为成矿流体汇聚形成的卤水池，周围环境的温度、压力不高，白云石和闪锌矿在富Mg2+的热卤水中，快速结晶沉积形成。

D3白云岩分布于乐梅、花鱼岭等地的明显特征是，珊瑚骨架内充填的为亮晶白云石，而基质则是泥晶白云石，表明白云石是对珊瑚进行选择性的交代。另外其有序度为0.76也是相对较高，表明该类白云岩为后期交代成因，生物作用明显，是成岩白云岩。一方面由于其所处卤水池边缘，热卤水中Mg2+对珊瑚礁文石或方解石中的Ca2+进行置换；另一方面珊瑚礁构筑礁丘完全处于海水包围，有海水白云岩化对其有交代叠加；同时生物的选择交代作用，说明也叠加有生物白云岩化作用。

D4白云岩沿断层或小裂隙分布，其岩石学特点是结晶颗粒粗大，且成分较纯，有序度最高，平均值为0.84。这些特点共同表明该类白云岩石受构造因素的控制，为T-白云岩。