银额盆地作为我国西部关键的湖相热水沉积系统,不仅发育了多期热水活动事件,而且保存了丰富的古环境演变记录,为热水沉积研究开辟了独特的视角。本论文在对研究区岩心系统观察描述基础上,对CZK1-5井巴音戈壁组二段系统取样,开展了岩石学与矿物学、元素地球化学以及有机地球化学等测试,分析了研究区内热水活动特征及在不同热水活动强度下的热水沉积物特征,揭示了热水沉积物形成机制并建立了成因模式,为重建古环境条件和理解热水沉积过程提供科学依据。 通过对研究区热水沉积特征、矿物组合特征以及多种地球化学特征(U/Th、Ba、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、TOC等)的测定,可将研究区热水活动分为强、中、弱三个阶段。强热水活动期主要为灰岩层段,该层段显示出较高的U/Th和较低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr,表明深部幔源流体贡献较大;中等热水活动期则主要为白云岩与油页岩层段,中等的U/Th、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr以及较高的TOC反映出热水活动与生物成因沉积协同作用;弱热水活动期沉积物中陆源碎屑占比显著增加,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值偏高,TOC偏低,指示环境中地表化学风化过程占据主导。 根据热水活动特征,银额盆地巴音戈壁组二段碳酸盐岩可分为强热水、中等热水与弱热水三种成因类型。强热水成因碳酸盐岩主要包括结晶白云石和背生式纤维状方解石脉,其常与热水标志矿物共生,如黄铁矿、重晶石、钛铁矿等,并且热水元素(Fe、Mn、Ba等)富集,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr均值接近幔源值,表明其成岩流体热水贡献较大。大量富含金属元素的深部热水流体通过断裂进入古湖,湖底温压急剧转变导致此类碳酸盐岩迅速结晶;中等热水成因碳酸盐岩主要为泥晶白云石、向生式纤维状方解石脉与球状白云石,其同样富含Fe、Mn、Ba等热水元素,且⁸⁷Sr/⁸⁶Sr均值居中,显示出热水与微生物的共同作用;随着湖泊水体营养物质增加,微生物大量繁殖,诱导了此类碳酸盐岩的形成;而弱热水成因碳酸盐岩则主要为结晶方解石,常伴有长石、石英等陆源碎屑物质,其陆源指示元素较为富集,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr均值近壳源值,表明其热水贡献较低。在弱热水活动期,湖泊受到陆源风化作用影响,湖泊水体环境的改变导致了此类碳酸盐岩的结晶析出。 研究区内主要发育有强、强-中等与中等热水成因黄铁矿。强热水成因黄铁矿主要为放射状黄铁矿,其通常出现于灰岩层段,形态呈树枝状扩散,并常与碳酸盐岩伴生,热水元素富集,δ³⁴S均值偏高,反映其主要成因为热水流体与湖水混合后的快速冷凝,并伴有极端环境下微生物活动的改造。强-中等热水成因黄铁矿主要为团块状黄铁矿,其同样富集热水元素,δ³⁴S均值居中,表现出混源硫的特征。此类黄铁矿主要形成于热水活动减弱期,环境中Fe²⁺与H₂S反应速率降低导致其缓慢结晶。中等热水成因黄铁矿主要为草莓状黄铁矿,主要出现于油页岩层段中,莓体粒径集中且偏小,δ³⁴S均值偏低,表明此类黄铁矿发育于水体交换能力较弱的环境中。在中等热水活动期,相对静水且半缺氧-贫氧的湖盆底部,硫酸盐还原菌产生的H₂S与Fe²⁺反应最终生成此类黄铁矿。 综上所述,银额盆地巴音戈壁组二段内的热水沉积活动呈现出多期次、多强度和多类型的复杂特征,并导致了不同类型热水沉积物的产生。本论文通过深入研究不同类型热水沉积物的成因机制,不仅为重建古湖盆演化提供了新的视角,也为后续探讨类似热水沉积活动提供了重要的理论基础。