白云石胶结物为(准)同生期化学沉淀的海底胶结物,一定程度上可保留同时期海水的化学性质,因此近年来被应用于揭示浅部海水的氧化还原性质。为了揭示黔中地区埃迪卡拉系陡山沱组磷质岩系中白云石胶结物的成因,并评估磷质颗粒间白云石胶结物作为指示磷质颗粒沉积时期海水地球化学性质地质记录的可靠性。本论文采用偏光显微镜、阴极发光显微镜及ICP-MS等分析测试手段,针对黔中瓮安地区穿岩洞剖面陡山沱组磷质岩系中胶结物的岩石学及地球化学特征开展了系统研究,得出如下主要研究进展和重要认识: (1)研究区陡山沱组磷质岩系中发育磷质和白云石两种类型胶结物。依据晶体大小和晶体表面干净程度,进一步将胶结物白云石划分为细晶干净白云石胶结物、细晶脏白云石胶结物、中-粗晶白云石胶结物三种类型。白云石胶结物均为它形结构且在阴极发光显微镜下发明亮红光,可见明暗交替的环带结构,表明其形成于准同生期之后。此外,部分晶形较好的白云石晶体表现出“雾心亮边”结构,白云石胶结物的Ce异常值偏负或无明显异常,表明其形成于准同生期至浅埋藏阶段。在阴极发光下,白云石胶结物发育斑点状发光特征,中-粗晶白云石胶结物可见环带结构,表明其受到了后期成岩作用的影响。 (2)瓮安地区陡山沱组磷质岩系中白云石胶结物的REY(REE+Y)保留了与同时期海相碳酸盐岩类似的稀土元素特征(如均一的轻稀土元素亏损及镧正异常),但稀土配分曲线较海水更为平坦。与其他几种类型白云石胶结物相比,细晶白云石胶结物具有较明显的Eu异常。各类白云石胶结物、磷质颗粒和磷质胶结物均无明显正Ce异常。Y/Ho比值介于氧化水体的区间并接近海水值。原位微量-稀土元素分析表明白云石化流体可能为海源孔隙水,可能有少量还原性热液流体参与。 (3)研究区陡山沱组磷质岩系中白云石胶结物的成因模式主要分为三个阶段:(1)原始沉积阶段:磷质颗粒间或斑状胶磷矿孔洞中首先沉淀形成方解石胶结物。(2)浅埋藏阶段:随着上覆沉积物逐渐增多,孔隙水逐渐由氧化转变为弱氧化,在富Mg²⁺孔隙水的作用下,白云石化作用发生,部分白云石晶体快速生长,在此过程中包裹了大量黏土杂质,形成细晶脏白云石胶结物。随着埋藏深度不断增加,成岩环境转变为还原状态,同时孔隙水中Mg²⁺逐渐消耗,白云石晶体缓慢生长,形成细晶干净白云石胶结物。(3)埋藏阶段:早期形成的白云石胶结物后期经历了重结晶作用,导致白云石晶体增大形成中-粗晶白云石胶结物。 (4)研究区陡山沱组磷质岩系样品δ¹³C与δ¹⁸O存在正相关性,可能受到了一定程度成岩作用改造。由于成岩阶段碳酸盐岩的δ¹³C受孔隙水影响较小,一定程度上仍可保留同时期海水的δ¹³C特征。瓮安地区穿岩洞剖面陡山沱组三段磷质颗粒间白云石胶结物的δ¹³C值范围为-5.6‰~3.6‰,接近同期海水值,且δ¹³C偏移趋势与其他地区浅水台地相剖面陡山沱组大体一致,表明磷质颗粒间白云石胶结物可能继承了同期海水的δ¹³C特征。通过与华南地区埃迪卡拉纪碳同位素化学地层进行对比,认为研究区陡山沱组δ¹³C负偏可能对应EN3。 (5)后期重结晶作用一定程度上并未改变瓮安地区陡山沱组磷质岩系中白云石胶结物的稀土元素特征,其稀土配分模式与现代碳酸盐岩类似,揭示白云石胶结物记录着磷质颗粒沉积时期海水的稀土元素特征。因此研究区陡山沱组磷质岩系中的白云石胶结物在一定程度上可以作为磷质颗粒沉积时期海水氧化还原状态的载体。