鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組綠色砂巖成因探討

韓美芝，李子穎，張字龍，駱效能，王龍輝

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.核工業(yè)二〇八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

鄂爾多斯盆地是我國(guó)大型能源盆地，在盆地東北部直羅組相繼發(fā)現(xiàn)了一系列大型、特大型鈾礦床。針對(duì)這些鈾礦床，前人開(kāi)展了礦物學(xué)、沉積學(xué)、礦床成因等方面的研究［1-5］。研究普遍認(rèn)為，該區(qū)鈾礦體的分布與氧化還原前鋒線密切相關(guān)［6-7］。準(zhǔn)確識(shí)別原生砂巖與后生砂巖，氧化砂巖與還原砂巖，是尋找氧化前鋒線的關(guān)鍵，對(duì)砂巖型鈾礦找礦尤為關(guān)鍵。碎屑巖的顏色對(duì)形成環(huán)境具有一定的指示作用，通常情況下，綠色能夠指示弱還原環(huán)境，因此正確認(rèn)識(shí)綠色砂巖成因?qū)τ谡业V工作至關(guān)重要。鄂爾多斯盆地的延長(zhǎng)組、直羅組和華池-環(huán)河組砂巖中均含有較多的綠泥石，國(guó)內(nèi)大部分學(xué)者對(duì)含有較多綠泥石的直羅組砂巖描述為綠色或灰綠色砂巖［7-11］，對(duì)含有較多綠泥石并構(gòu)成綠泥石膜的延長(zhǎng)組砂巖描述為灰色砂巖［12-13］，可見(jiàn)前人的研究中對(duì)顏色描述還不夠清晰，不同學(xué)者對(duì)于砂巖顏色的認(rèn)知存在差異，對(duì)研究對(duì)象的理解也存在差異。前人圍繞鄂爾多斯盆地東北部的直羅組綠色砂巖開(kāi)展了一些研究，取得了一些認(rèn)識(shí)，但同時(shí)對(duì)于綠色砂巖的致綠礦物及其成因還存在一些爭(zhēng)議，主要認(rèn)識(shí)包括：1）針葉狀綠泥石是綠色砂巖的致綠原因［7-8，14-16］；2）綠色礦物的成因是來(lái)源于油氣（熱）流體還原作用［17-18］；3）富Fe 的黏土礦物產(chǎn)生的綠色效應(yīng)是引起砂巖呈現(xiàn)綠色的主要原因［19］。近幾年，在鄂爾多斯盆地西北部伊和烏素地區(qū)華池-環(huán)河組發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦體［20-21］，其賦礦砂巖呈現(xiàn)多變的顏色特征。巖石顏色反映了形成環(huán)境的差異，然而灰綠色等過(guò)渡色與灰色、綠色，難以用肉眼區(qū)分，不同的人對(duì)于顏色的識(shí)別存在主觀差異，這會(huì)給地質(zhì)分析與編錄工作帶來(lái)一定的困難。因此，本文選擇鄂爾多斯盆地西北部賦礦層華池-環(huán)河組綠色砂巖為主要研究對(duì)象，利用測(cè)色儀測(cè)定不同顏色砂巖的a、b、L值，將灰色砂巖、綠色砂巖與紅色砂巖進(jìn)行界定。通過(guò)與灰色、紅色砂巖的對(duì)比，分析綠色砂巖致綠成因。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西北部，伊盟隆起南緣與陜北斜坡北緣，主要出露中生代沉積地層（圖1）。最新的勘探結(jié)果顯示，在鄂爾多斯盆地北西部伊和烏素地區(qū)下白堊統(tǒng)華池-環(huán)河組（K1h＋hn）存在大規(guī)模的鈾礦化色。下白堊統(tǒng)主要為紫紅色、灰綠色砂礫巖、砂巖和紫紅色、棕紅色粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖、礫巖薄層，與上下地層均為角度不整合接觸關(guān)系。華池-環(huán)河組頂板埋深為150～350 m，一般在200 m 左右［22］，厚約400 m。華池-環(huán)河組主要呈灰綠色、灰黃色、灰色，以中、小型至微斜層理的砂巖夾泥巖為特征。一般從底部向上發(fā)育4～5個(gè)沉積韻律層，具中小型交錯(cuò)層理和水平層理。在韻律層上部為紫色、褐黃色粗砂巖夾灰綠色中粗砂巖、紫色粉砂巖；下部巖性主要為灰綠色、黃綠色、灰色細(xì)砂巖、中砂巖夾紫紅色、灰綠色、灰色泥巖，主體為一套灰綠色的砂巖［23］。

圖1 鄂爾多斯盆地西北部地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)［24-25］修改）Fig.1 Geological sketch of northwestern Ordos Basin（modified after reference［24-25］）

2 樣品特征與分析方法

本次研究樣品取自鄂爾多斯盆地西北部伊和烏素地區(qū)鉆孔ZKW2019-1、ZKW2019-2、ZKW2019-3、ZKW2019-4、ZKW2020-1、ZKW2020-2 和ZKW2020-3，樣品主要為灰色砂巖、褐灰色砂巖、灰綠色砂巖、綠色砂巖、褐紅色砂巖與紫紅色砂巖。樣品野外定名過(guò)程中灰綠色砂巖與灰色砂巖的顏色差異不明顯，受主觀因素影響較大（圖2）。

圖2 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖特征與顏色特征Fig.2 Gross characteristics and color of sandstones from Huachi-Huanhe Formation，northwestern Ordos Basin

色度空間是記錄顏色的一種手段。1976年國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）推薦了新的色度空間及其有關(guān)的色差公式，即CIE1976 LAB 系統(tǒng)［26］。CIE LAB 系統(tǒng)是國(guó)際通用的一個(gè)色度空間，已應(yīng)用于染料、紡織等工業(yè)。它適用于一切光源色或物體色的表示與計(jì)算。CIE1976 LAB 系統(tǒng)是一個(gè)三維直角坐標(biāo)系統(tǒng)L-a-b，其中，L 表示明度，即黑白，L 值越高，則越白，反之則越黑；a 表示紅綠，＋a 表示紅色，－a 表示綠色；b 表示黃藍(lán)，＋b 表示黃色，－b 表示藍(lán)色。顏色之間是連續(xù)過(guò)渡關(guān)系，因此一組L、a、b 值在色度空間上是唯一的，也就是其所代表的顏色也是唯一的。

本次測(cè)量應(yīng)用3nh 公司的超高精度色彩色差儀，型號(hào)為YS4580，選取鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖進(jìn)行顏色測(cè)量，其測(cè)量口徑為20 mm，重復(fù)精度在0.1% 以內(nèi)，臺(tái)間差ΔE*ab 在0.04 以內(nèi)，測(cè)量過(guò)程中避開(kāi)礫石，選擇較均勻、平整的面進(jìn)行。

為研究綠色砂巖的礦物學(xué)特征，本文對(duì)華池-環(huán)河組砂巖開(kāi)展了X 射線衍射分析、掃描電鏡觀察和主微量元素測(cè)定，且均在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究所完成。X射線衍射定量分析儀器型號(hào)為Panalytical X’Pert PRO 粉晶X 射線衍射儀，工作電壓為40 kV，電流為40 mA，X 射線靶為Cu 靶，測(cè)量角度范圍為5°～70°。掃描電子顯微鏡儀器為FEI NovaNano SEM450和Sigma 300型熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，均配備了能譜儀。主量元素分析使用AB104L，Axios-mAX 波長(zhǎng)色散X 射線熒光光譜儀，全巖有機(jī)碳與全巖S 分析使用580A碳硫分析儀。微量元素分析使用儀器為Finnigan MAT 公司生產(chǎn)的ELEMENT 型號(hào)的高分辨電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP MS），精度優(yōu)于10%。

3 砂巖特征研究

3.1 顏色特征

本文將測(cè)定的108 件砂巖樣品的a、b、L 值列于表1，從表中可以看出紅色砂巖、灰色砂巖與綠色砂巖的差異主要體現(xiàn)在a 值上。根據(jù)a值的差異，將砂巖進(jìn)行重新劃分，其中綠色砂巖的a 值變化范圍為－∞～1.1，灰色砂巖的a 值變化范圍為1.1～4，紅色砂巖的a 值變化范圍為4～＋∞，以此將綠色砂巖與灰色砂巖進(jìn)行明確區(qū)分。研究區(qū)樣品中綠色砂巖的a值的變化范圍為－1.78～1.09，均值為0.11（n＝37），b值為6.63～11.39，均值為9.55，L值為42.97～63.48，均值為53.66；灰色砂巖的a 值的變化范圍 為1.42～3.86，均值為2.40（n＝35），b值為6.93～19.92，均值為10.41，L值為41.93～62.45，均值為50.74；紅色砂巖的a 值的變化范圍為4.00～17.35，均值為8.55（n＝36），b 值為7.04～26.89，均值為13.62，L值為31.29～50.57，均值為42.20。

表1 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖顏色特征Table 1 Color characteristics of sandstones from Huachi-Huanhe Formation,northwestern Ordos Basin

表1（續(xù)）

3.2 巖石學(xué)特征

巖石薄片鑒定表明，華池-環(huán)河組砂巖以中-粗粒砂巖為主（圖3a），部分含礫石，偶見(jiàn)砂礫巖，為長(zhǎng)石巖屑砂巖，分選和磨圓一般。主要為顆粒支撐，顆粒間以點(diǎn)-線接觸為主，其中石英含量為40%～50%，可見(jiàn)小顆粒自生石英；長(zhǎng)石含量為20%～30%，以斜長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石多發(fā)生綠泥石化，次生加大（圖3b）和溶蝕現(xiàn)象十分普遍。巖屑含量為30%～40%，主要為石英巖巖屑、片巖巖屑、片麻巖巖屑、花崗巖巖屑與云母類，少見(jiàn)沉積巖巖屑（圖3c）。含較多黑云母和白云母，黑云母大多已發(fā)生綠泥石化（圖3d），致使部分鐵質(zhì)析出，氧化后形成鐵的氧化物與氫氧化物，綠色砂巖粒間多存在綠泥石包裹赤鐵礦的現(xiàn)象（圖3e）。膠結(jié)物含量為3%～25%，其中包括碳酸鹽、方沸石、自生黏土礦物（圖3f、g）等。還可見(jiàn)大量細(xì)粒黃鐵礦與莓球狀黃鐵礦（圖3h）。紅色砂巖、綠色砂巖和灰色砂巖的碎屑顆粒種類與含量相差不大，差異主要體現(xiàn)在雜基含量與雜基種類上，灰色砂巖黏土雜基較綠色砂巖與紅色砂巖少，其中綠色砂巖雜基含量為3%～15%不等，黏土雜基可見(jiàn)綠泥石，多圍繞碎屑顆粒邊緣分布，形成綠泥石膜（圖3i）。

圖3 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖特征Fig.3 Characteristics of sandstone from Huachi-Huanhe Formation，northwestern Ordos Basin

3.3 黏土礦物特征

全巖X 射線衍射定量分析結(jié)果列于表2。研究區(qū)綠色砂巖與紅色砂巖中的斜長(zhǎng)石含量低于灰色砂巖（圖4）。綠色砂巖與紅色砂巖的黏土礦物含量相當(dāng)，且明顯高于灰色砂巖，詳述如下：

圖4 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組主要黏土礦物組成Fig.4 Clay mineral composition of sandstone from Huachi-Huanhe Formation，northwestern Ordos Basin

表2 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖黏土礦物含量Table 2 Clay mineral content of sandstones from Huachi-Huanhe Formation in northwest Ordos Basin

紅色砂巖的黏土礦物總量平均為11.4%（n＝10），變化范圍為4.0%～21.3%。其中，綠/蒙混層約占50%，伊利石約占25%，綠泥石約占13%，表明紅色砂巖中的黏土礦物主要為綠/蒙混層，其次是伊利石與綠泥石，幾乎不含高嶺石與蒙脫石。

綠色砂巖的黏土總量平均為11.5%（n＝18），變化范圍為5.6%～16.1%。其中，綠/蒙混層的平均含量為51%，伊利石約占24%，綠泥石約占17%，表明綠色砂巖中的黏土礦物主要為綠/蒙混層，其次是伊利石與綠泥石，幾乎不含蒙脫石與高嶺石。

灰色砂巖的黏土礦物總量平均為7.0%（n＝5），變化范圍為2.5%～16.5%。其中，伊利石約占37%，伊/蒙混層約占34%，綠泥石約占21%，表明灰色砂巖中的黏土礦物主要為伊利石，其次是伊/蒙混層與綠泥石，幾乎不含高嶺石與蒙脫石。

掃描電鏡下可見(jiàn)綠色砂巖中存在大量的綠泥石。綠泥石主要呈葉片狀分布于碎屑顆粒表面（圖5a、b、c、d），構(gòu)成碎屑顆粒薄膜，例如：粒間蠕蟲(chóng)狀、書頁(yè)狀高嶺石和含鈾礦物表面均附著一層葉片狀綠泥石（圖5e、f），黑云母表面覆蓋一層綠泥石（圖5g）。熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（AMICS-SEM）下可見(jiàn)碎屑顆粒表面發(fā)育薄層環(huán)邊，環(huán)邊由內(nèi)至外分布綠/蒙混層與綠泥石礦物（圖5h），其中里層綠/蒙混層晶形較差，呈絮狀，幾乎不見(jiàn)晶形，外層綠泥石晶形較大，且自形，呈葉片狀。

圖5 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組綠色砂巖電子掃描鏡下黏土礦物特征Fig.5 SEM image of clay mineral in green sandstone from Huachi-Huanhe Formation，northwestern Ordos Basin

3.4 地球化學(xué)特征

本文測(cè)量了研究區(qū)的紅色砂巖、灰色砂巖與綠色砂巖的地球化學(xué)數(shù)據(jù)，希望通過(guò)綠色砂巖與紅色砂巖、灰色砂巖的差異，來(lái)探尋綠色砂巖的呈色原因。

地球化學(xué)分析的主要參數(shù)列于表3。結(jié)果表明，綠色砂巖的TFe2O3、FeO、全巖S 含量平均值分別為3.49%（n＝38）、2.03%（n＝38）、0.08%（n＝17），均高于灰色砂巖與紅色砂巖。綠色砂巖和紅色砂巖的有機(jī)碳含量平均值分別為0.10%（n＝17）和0.08%（n＝14），均低于灰色砂巖的有機(jī)質(zhì)含量平均值。綠色砂巖中的有機(jī)碳含量略高于紅色砂巖，紅色砂巖的Fe2O3/TFe2O3高于灰色砂巖和綠色砂巖（表3，圖6）。

表3 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果Table 3 Geochemical analytical result of sandstone from Huachi-Huanhe Formation in northwestern Ordos Basin

圖6 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖主要地球化學(xué)參數(shù)特征Fig.6 Major geochemical parameters of sandstones from Huachi-Huanhe Formation，northwestern Ordos Basin

微量元素分析結(jié)果表明，綠色砂巖U 的平均含量為6.84×10-6（n＝38），Th 的平均含量為6.16×10-6（n＝38），Th/U 平均為2.12?；疑皫rU 的平均含量為9.07×10-6（n＝36），Th 的平均含量為4.82×10-6（n＝36），Th/U平均為1.92。紅色砂巖U 的平均含量為3.50×10-6（n＝37），Th 的平均含量為4.78×10-6（n＝37），Th/U 平均為2.23。相較于紅色砂巖和灰色砂巖，綠色砂巖中的平均U 含量與Th/U 值均介于兩者之間，綠色砂巖中有更高含量的Nb、Ta、Y、Zr 值和相對(duì)低含量的Mo 與V。

4 討論

4.1 綠色砂巖致綠礦物類型

掃描電鏡下綠色砂巖中存在大量的綠泥石，且主要賦存于碎屑顆粒之間的孔隙及其表面。X 衍射分析結(jié)果顯示，鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組紅色砂巖與綠色砂巖的黏土礦物主要為綠/蒙混層，其次為伊利石與綠泥石；灰色砂巖的黏土礦物主要為伊利石，其次為伊/蒙混層與綠泥石。X 射線衍射分析結(jié)果顯示綠色砂巖中的主要黏土礦物為綠/蒙混層而不是單純的綠泥石，其原因是碎屑礦物表面為一層綠蒙混層，再向外為一層綠泥石。由于掃描電鏡下呈現(xiàn)的是碎屑顆粒及黏土礦物的表面，所以多見(jiàn)到綠泥石。主量元素分析結(jié)果表明綠色砂巖的TFe2O3、FeO、全巖S含量平均值分別為3.49%、2.03%、0.08%，均高于灰色砂巖中的含量（2.62%、1.54%、0.06%）（表3，圖6），推測(cè)是由于綠色砂巖中較多的黃鐵礦造成的，與電子顯微鏡下綠色砂巖含有較多的黃鐵礦具有一致性。

由于CIE1976 LAB色彩空間中，a值是紅度與綠度的指數(shù)。a 值為負(fù)則樣品顯示為綠色，負(fù)值越大，綠度越明顯［26］。為弄清何種礦物導(dǎo)致綠色砂巖顯示綠色？哪種礦物致使綠色砂巖的綠度更強(qiáng)？本文進(jìn)行了黏土礦物的含量與a 值的相關(guān)性分析。結(jié)果顯示綠色砂巖中的綠/蒙混層含量與顏色特征值a 呈反比（圖7a），即綠/蒙混層的含量越高，a 值的負(fù)值越大，綠色砂巖越顯綠（綠度越大）。由此表明綠/蒙混層是綠色砂巖致綠的主要原因。

但并不是所有的樣品都顯示出以上的規(guī)律，本文對(duì)個(gè)別不是此規(guī)律的樣品進(jìn)行了逐一分析。E2020-458，E2020-714、E2020-446（圖7a 紅圈標(biāo)出）3 個(gè)樣品的a 值負(fù)值很大，即綠色砂巖很綠（綠度很高），但綠/蒙混層含量較少，這3 個(gè)樣品的綠泥石的含量分別為29%、40%與25%（表4），均遠(yuǎn)大于綠色砂巖中綠泥石的平均含量（17%），且基本不含蒙脫石，伊利石的含量分別為33%、26%與26%，略大于綠色砂巖中伊利石的平均含量（24%），推測(cè)綠泥石為綠色砂巖致綠的又一主要成因。

表4 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組綠色砂巖黏土礦物含量Table 4 Clay mineral content of green sandstones from Huachi-Huanhe Formation in northwest Ordos Basin

E2020-482、E2020-480（圖7a黃圈標(biāo)出）兩個(gè)樣品幾乎不含綠/蒙混層，這兩個(gè)樣品中綠泥石的含量分別為30%與22%，均遠(yuǎn)大于綠色砂巖中綠泥石的平均含量（17%），幾乎不含蒙脫石，伊利石的含量分別為61%、44%，遠(yuǎn)大于綠色砂巖中伊利石的平均含量（24%），伊/蒙混層的含量分別為9%、34%，推測(cè)綠泥石為綠色砂巖致綠的又一主要成因，但并不排除伊利石可以使綠色砂巖呈現(xiàn)綠色。

為判別綠泥石是否也使綠色砂巖呈現(xiàn)綠色，本文對(duì)綠色砂巖中的綠泥石與a 值進(jìn)行了相關(guān)性的分析，結(jié)果顯示綠泥石與a 值也存在一定的負(fù)相關(guān)性，但相關(guān)性不明顯（圖7b），其原因可能由于綠泥石的含量不及綠/蒙混層的含量高，所以綠泥石與顏色特征a 值相關(guān)性不高。值得注意的是a 負(fù)值越大的樣品，即砂巖更偏綠的樣品，其綠泥石含量越高（圖7a），所以綠色砂巖中綠泥石也是綠色砂巖主要的致綠礦物。

為判別伊利石是否也使綠色砂巖呈現(xiàn)綠色，本文對(duì)綠色砂巖中的伊利石與a 值進(jìn)行了相關(guān)性的分析，結(jié)果顯示綠泥石與a 值也存在很弱的負(fù)相關(guān)性（圖7c），伊利石含量高的樣品，a 值并不是負(fù)值很大，反而，a 值負(fù)值很大的樣品，綠色砂巖中的綠泥石含量很高，所以，伊利石并不是該區(qū)華池-環(huán)河組綠色砂巖致綠的主要礦物，而綠泥石是綠色砂巖致綠的主要礦物。

圖7 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組綠色砂巖黏土礦物含量與顏色特征值a 關(guān)系（a、b、c）、綠泥石與綠/蒙混層含量關(guān)系（d）圖解Fig.7 The relation of clay minerals to color characteristic values a（a，b，c），chlorite to chlorite/montmorillonite mixture（d）of the Huachi-Huanhe Formation green sandstone in the northwestern Ordos Basin

巖相學(xué)研究顯示，碎屑顆粒、黏土礦物和含鈾礦物表面均由綠泥石覆蓋（圖5h），碎屑顆粒之間也均由綠泥石填充，因此綠泥石和綠/蒙混層是綠色砂巖致綠的主要礦物。

4.2 綠色砂巖致綠礦物成因

綠泥石按成因分類可分為陸源碎屑綠泥石、蝕變綠泥石與自生綠泥石。陸源碎屑綠泥石因搬運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生磨蝕，晶體形態(tài)不規(guī)則，呈滾圓或次棱角狀，但仍保留原來(lái)的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成。蝕變綠泥石主要由鋁硅酸鹽綠泥石化形成，其中包括斜長(zhǎng)石經(jīng)歷鎂鐵的加入，發(fā)生綠泥石化和富鎂鋁的黑云母綠泥石化。黑云母綠泥石化主要為碎屑黑云母發(fā)生綠泥石化，此種綠泥石常殘留黑云母的結(jié)構(gòu)，例如綠泥石常沿黑云母解理發(fā)育，形成針葉狀［27］。自生綠泥石形成于成巖階段，晶形一般較完整，棱角分明，邊緣清晰可見(jiàn)。自生綠泥石常以膠結(jié)物的形式存在，根據(jù)碎屑顆粒與綠泥石的產(chǎn)出關(guān)系，綠泥石的晶體排列，自生綠泥石進(jìn)一步可劃分為顆粒薄膜綠泥石、孔隙襯里綠泥石與孔隙填充綠泥石3 種類型。顆粒薄膜綠泥石為包裹碎屑顆粒的一層薄層綠泥石，一般厚度不足1 μm，晶體小且晶形差，呈不規(guī)則片狀?？紫兑r里綠泥石發(fā)育于碎屑顆粒與孔隙接觸部位，碎屑顆粒接觸處常不發(fā)育，厚度約為5～15 μm，單個(gè)綠泥石晶體呈葉片狀垂直于碎屑顆粒表面向孔隙中心生長(zhǎng)，由顆粒表面到孔隙方向，其晶形逐漸變大，自形程度逐漸變好。孔隙襯里綠泥石的形成溫度范圍較大，在20～40 ℃與70～80 ℃溫度期間內(nèi)，生長(zhǎng)最為集中［28］。任戰(zhàn)利等人［29-30］的研究中指出鄂爾多斯盆地早白堊世地溫梯度高達(dá)到4 ℃/100 m，存在古地溫異常及熱事件，其相對(duì)應(yīng)的形成深度為500～1 000 m，與本次研究中華池-環(huán)河組砂巖下段，主要由綠色砂巖組成具有一定的耦合性?？紫冻涮罹G泥石，晶體大，自形程度高，晶體延長(zhǎng)方向與碎屑顆粒表面無(wú)明顯的垂直或平行關(guān)系，多個(gè)綠泥石常聚合在一起形成玫瑰花狀或絨球狀。

Gould 等（2010）［31］對(duì)Scotian 盆地上白堊統(tǒng)砂巖研究認(rèn)為，綠泥石膜普遍具有雙層結(jié)構(gòu)，依附于顆粒的綠泥石膜自形程度差，是同沉積黏土膜轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，而面向孔隙且晶形好的綠泥石膜是富鐵鎂物質(zhì)溶蝕再結(jié)晶的產(chǎn)物。同沉積黏土膜的形成，主要指蒸發(fā)濃縮機(jī)制下，發(fā)生于滲濾帶、潛水面附近和隔水層之上。攜帶有黏土微粒的水進(jìn)入上述三種環(huán)境，經(jīng)歷了蒸發(fā)和濃縮作用，黏土吸附在顆粒表面并逐漸形成黏土膜［32］，該作用可形成黏土膜在條件實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方面得到證實(shí)［33］，及其轉(zhuǎn)化為綠泥石膜也已經(jīng)從砂巖成巖特征方面進(jìn)一步證實(shí)［34］。姚涇利等（2011）［35］在研究鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組時(shí)也發(fā)現(xiàn)綠泥石膜具有雙層結(jié)構(gòu)，依附于顆粒的綠泥石膜近乎等厚，綠泥石礦物基本沒(méi)有晶形，為滲濾黏土轉(zhuǎn)化而來(lái)；面向孔隙且晶形好的綠泥石膜厚度不穩(wěn)定，晶體粗大，晶形好，為成巖晚期黑云母和火山物質(zhì)溶蝕再結(jié)晶形成。

前人的研究表明，三八面體的蒙脫石可以向綠泥石方向轉(zhuǎn)化［36］，其轉(zhuǎn)化過(guò)程是一個(gè)連續(xù)溶解再沉淀的過(guò)程［37］，包括一個(gè)中間的綠泥石/蒙脫石混層相，剛開(kāi)始可能只是不規(guī)則的混層，隨著深度的加深，形成規(guī)則的柯綠泥石?？戮G泥石是三八面體綠泥石與蒙脫石1∶1 規(guī)則間層礦物［38］?？戮G泥石的綠泥石化伴隨著Mg的連續(xù)減少和Fe 和Al 的增加［39］，導(dǎo)致形成富Fe 的綠泥石。

本區(qū)綠色砂巖的黏土礦物中綠/蒙混層相對(duì)含量為51%，綠泥石相對(duì)含量為17%，二者呈負(fù)相關(guān)（圖7d），推測(cè)綠/蒙混層與綠泥石之間存在一定的轉(zhuǎn)化關(guān)系。綠/蒙混層通常是蒙脫石與綠泥石的過(guò)渡產(chǎn)物，蒙脫石在富Mg 與貧Mg 的環(huán)境中均可經(jīng)綠/蒙混層向綠泥石轉(zhuǎn)換［37］。在本次研究中斜長(zhǎng)石的碎屑顆粒表面發(fā)育較好的自生礦物環(huán)邊，環(huán)邊由內(nèi)至外分布綠/蒙混層與綠泥石（圖8）。推測(cè)晶形較差的綠/蒙混層為蒙脫石向綠泥石轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物。其中蒙脫石是由孔隙水環(huán)繞碎屑顆粒，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮與化學(xué)沉淀形成，構(gòu)成蒙脫石黏土膜。蒙脫石黏土膜在埋藏成巖過(guò)程中，隨埋深、溫度、壓力的增加，發(fā)生成巖轉(zhuǎn)化，經(jīng)綠/蒙混層，向綠泥石轉(zhuǎn)化，其表現(xiàn)形式是綠色砂巖中綠/蒙混層的增多。由于Fe2+與Mg2+的不斷供給，綠/蒙混層進(jìn)一步向綠泥石轉(zhuǎn)化：Ca0.1Na0.2Fe1.1MgAlSi3.6O10（OH）2（三八面體蒙脫石） ＋1.5Fe2+＋1.20Mg2+＋1.4Al3+＋8.6H2O＝Fe2.6Mg2.2Al2.4Si2.8O10（0H）8（綠泥石）＋0.1Ca2+＋0.2Na+＋0.8SiO2（石英）＋9.2H+［34］。這個(gè)過(guò)程中，F(xiàn)e、Mg、Al 可能來(lái)自黑云母和氫氧化鐵的溶解。Fe2+不斷供給表明最后一次流體性質(zhì)為還原性，此外綠色砂巖中有較高含量的Y、Zr、Nb，這些元素在堿性流體內(nèi)易遷移［40］，表明流體的性質(zhì)為堿性，即綠色砂巖經(jīng)歷了最后一次堿性還原性流體的作用。

圖8 鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖綠/蒙混層與綠泥石特征圖解Fig.8 Characteristics of chlorite/montmorillonite and chlorite in the Huachi-Huanhe Formation sandstone in northwestern Ordos Basin

5 結(jié)論

1）根據(jù)CIE 1976 LAB色度空間a 值的差異，鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組砂巖中綠色砂巖的a 值變化范圍為－∞～1.1，灰色砂巖的a 值變化范圍為1.1～4，紅色砂巖的a 值變化范圍為4～＋∞。

2）鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組綠色砂巖的致綠礦物主要是綠泥石與綠/蒙混層，其中綠泥石的含量越多，砂巖的綠色越明顯。

3）鄂爾多斯盆地西北部華池-環(huán)河組綠色砂巖中的綠泥石主要是沉積時(shí)期的蒙脫石黏土膜，經(jīng)過(guò)堿性還原流體作用由綠/蒙混層轉(zhuǎn)換而來(lái)。

致謝：在此衷心感謝核工業(yè)二〇八大隊(duì)地勘二處對(duì)本次研究與取樣工作的大力支持，感謝審稿專家對(duì)本文的耐心修改。