安徽下扬子区中三叠统蒸发岩：沉积、模式与分布的深度剖析

安徽下扬子区中三叠统蒸发岩：沉积、模式与分布的深度剖析一、引言1.1研究背景与意义蒸发岩作为一种特殊的化学沉积岩，在地质演化历程中扮演着关键角色，其形成与古气候、古地理以及古构造等多方面因素紧密相连。安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的研究，不仅有助于深入理解该地区特定地质时期的沉积环境变迁，还对揭示区域构造演化历史有着重要意义。从地质科学研究的角度来看，下扬子区在三叠纪时期经历了复杂的构造-沉积演化过程，沉积环境从海相逐渐过渡为海陆交互相，最终演变为陆相，这一过程记录了丰富的地质信息。中三叠统蒸发岩作为这一演化阶段的重要产物，其沉积特征是重建古环境的关键依据。通过对蒸发岩的岩石学特征分析，如矿物组成、结构构造等，可以推断当时的沉积水体性质、盐度变化以及能量条件；对其地球化学特征的研究，包括元素地球化学和同位素地球化学等方面，则能够进一步揭示古气候条件、物源区特征以及古海洋化学组成的演变，为全球三叠纪时期古环境对比研究提供了不可或缺的区域资料。在资源开发领域，蒸发岩具有极高的经济价值，其广泛应用于建材、化工、医药等多个行业。石膏岩-硬石膏岩是重要的水泥缓凝剂和建筑材料；石盐岩是制取食盐和工业盐的主要原料，在化工生产中用于氯碱工业等；钙芒硝泥岩也在化工原料、土壤改良剂等方面有着潜在用途。安徽下扬子区中三叠统蒸发岩矿床的研究，对区域内矿产资源的勘查、评价与开发具有直接的指导作用。准确掌握蒸发岩的发育模式与分布规律，有助于预测潜在的矿产资源富集区，为资源勘探提供有力的理论支撑，提高资源勘探的效率和成功率，进而保障相关产业的原料供应，促进区域经济的可持续发展。1.2国内外研究现状安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的研究在国内外地质学界逐渐受到关注，研究成果主要集中在蒸发岩的沉积特征、发育模式以及分布规律等方面，这些研究为深入了解该地区地质历史提供了重要依据，但仍存在一些研究空白和待解决的问题。在沉积特征研究方面，前人对安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的岩石学特征进行了较为详细的分析。研究发现，区内蒸发岩主要矿物组成包括石膏、硬石膏、石盐以及钙芒硝等，这些矿物在不同的沉积环境下呈现出特定的组合关系。岩石结构构造多样，常见有块状构造、层状构造以及结核状构造等，其中，层状构造的蒸发岩常与碳酸盐岩、泥岩等互层出现，反映了沉积环境的频繁变化。在元素地球化学特征研究中，通过对蒸发岩中常量元素、微量元素以及稀土元素的分析，揭示了古水体的化学组成和物质来源。如某些微量元素的富集或亏损与古气候的干湿变化、古海洋的氧化还原条件密切相关。然而，目前对于蒸发岩的矿物学特征研究多停留在宏观层面，对微观晶体结构、矿物之间的共生关系等方面的研究还不够深入，这限制了对蒸发岩形成机制的全面理解。关于发育模式，学者们从不同角度提出了多种观点。从沉积环境角度来看，认为下扬子区在中三叠世时期处于局限海盆环境，海水的蒸发浓缩是蒸发岩形成的主要机制。在这种环境下，海水受到地形、气候等因素的影响，水体循环不畅，蒸发量远大于补给量，导致盐类物质逐渐富集并沉淀形成蒸发岩。构造运动对蒸发岩发育模式也有重要影响，区域构造的隆升与沉降控制了沉积盆地的形态和水体深度，进而影响蒸发岩的沉积厚度和分布范围。但对于构造运动如何具体影响蒸发岩的沉积过程，以及不同构造背景下蒸发岩发育模式的差异等问题，尚未形成统一的认识，仍需进一步深入研究。在分布规律研究方面，前人通过大量的野外地质调查和钻孔资料分析，对安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的平面分布和垂向分布有了一定的认识。平面上，蒸发岩主要分布在特定的构造单元内，如沿江地区的一些凹陷带，呈现出条带状或斑块状的分布格局，这种分布与区域构造格局和古地理环境密切相关。垂向上，蒸发岩通常与其他沉积岩组成多个沉积旋回，反映了沉积环境的周期性变化。但现有研究对蒸发岩分布规律的认识多基于局部地区的资料，缺乏对整个下扬子区的系统性、综合性研究，难以全面准确地揭示蒸发岩的分布规律。国内外对安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的研究在沉积特征、发育模式及分布规律等方面已取得一定成果，但仍存在研究的不足。在未来的研究中，需要进一步加强多学科的综合研究，运用先进的分析测试技术，深入探讨蒸发岩的形成机制、演化过程以及与区域地质背景的关系，以填补研究空白，完善对该地区中三叠统蒸发岩的认识。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究将围绕安徽下扬子区中三叠统蒸发岩，从沉积特征、发育模式以及分布规律三个方面展开系统研究，旨在全面揭示该地区蒸发岩的地质奥秘，为区域地质演化研究和资源勘探提供坚实的理论基础。在沉积特征研究方面，深入剖析蒸发岩的岩石学特征，详细观察和分析其矿物组成，精确测定石膏、硬石膏、石盐、钙芒硝等矿物的含量及相对比例，研究它们在不同沉积微相中的变化规律。对岩石的结构构造进行细致观察，包括晶体形态、粒度大小、排列方式以及各种沉积构造，如层理、结核、缝合线等，通过偏光显微镜、扫描电子显微镜等技术手段，揭示岩石微观结构特征，为沉积环境分析提供依据。开展地球化学特征研究，运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）等先进分析技术，对蒸发岩中的常量元素、微量元素和稀土元素进行精确分析。通过元素含量及比值的变化，探讨古水体的化学组成、盐度变化、物质来源以及古气候条件等。同时，进行碳、氧、硫等稳定同位素分析，利用同位素分馏原理，进一步推断蒸发岩形成时的古环境参数，如古水温、水体盐度、氧化还原条件等。关于发育模式研究，从沉积环境角度出发，结合区域地质背景，深入分析下扬子区中三叠世时期的沉积盆地类型、古地形地貌以及海水进退规律。通过对沉积相的研究，确定蒸发岩形成时的沉积相类型，如泻湖相、潮坪相、萨布哈相等，并分析不同沉积相的特征及其演化过程。探讨海水蒸发浓缩机制在蒸发岩形成过程中的作用，研究海水的补给、循环与蒸发速率之间的关系，以及它们对盐类物质沉淀和蒸发岩发育的影响。分析构造运动对蒸发岩发育模式的影响，研究区域构造活动，如板块碰撞、地壳隆升与沉降、断裂活动等，如何控制沉积盆地的形态、规模和水体深度，进而影响蒸发岩的沉积厚度、分布范围和岩相组合。通过对构造应力场的分析，探讨构造运动如何导致沉积环境的变化，从而为蒸发岩的形成提供有利条件。在分布规律研究方面，通过对大量野外地质调查资料和钻孔数据的整理与分析，绘制安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的地层等厚图、岩相古地理图。在绘制地层等厚图时，精确测量各钻孔中蒸发岩地层的厚度，并结合地质剖面资料，采用插值法等方法绘制等厚线，直观展示蒸发岩地层在平面上的厚度变化。绘制岩相古地理图时，综合考虑沉积相类型、古生物化石分布、岩石地球化学特征等因素，恢复中三叠世时期的古地理面貌，明确蒸发岩在不同古地理单元中的分布位置和范围。运用地质统计学方法，对蒸发岩的分布数据进行定量分析，研究蒸发岩在平面上的分布特征，如分布的连续性、方向性、聚集性等。通过计算变异函数、克里金插值等方法，预测蒸发岩在未勘探区域的分布概率和可能的厚度变化，为资源勘探提供科学依据。研究蒸发岩在垂向上的分布特征，分析蒸发岩与其他沉积岩的组合关系，确定蒸发岩在地层序列中的位置和厚度变化规律。通过对沉积旋回的分析，探讨蒸发岩垂向分布与沉积环境演化的关系，揭示蒸发岩形成的周期性和阶段性。1.3.2研究方法为实现上述研究目标，本研究将综合运用多种研究方法，确保研究的科学性和可靠性。在野外地质调查方面，进行详细的路线地质调查，沿着安徽下扬子区中三叠统地层出露较好的区域，如山脉、河谷等，布置调查路线，系统观察和记录地层的岩性、构造、化石等特征。在路线调查过程中，绘制地质剖面图，标注地层的分层、厚度、岩性变化以及各种地质构造，为后续的室内研究提供直观的野外资料。对重点区域进行大比例尺地质填图，选择蒸发岩发育典型的区域，如含山县、和县等地，采用1:5000或1:10000的比例尺进行地质填图，详细划分地层单元，绘制地质界线，标注各种地质现象，精确反映区域地质构造和地层分布特征。采集大量的岩石样品，包括蒸发岩及其上下地层的岩石，样品采集要具有代表性，涵盖不同的岩性、沉积相和构造部位。对采集的样品进行编号、记录采样位置和地质特征，为室内分析测试提供基础材料。室内分析测试将采用多种先进技术。岩石薄片鉴定，将采集的岩石样品制作成薄片，在偏光显微镜下进行观察，鉴定矿物组成、结构构造、晶体光学性质等，通过薄片鉴定，确定岩石的类型、沉积环境和变质程度等信息。扫描电子显微镜分析，利用扫描电子显微镜对岩石样品进行微观结构观察，分析矿物的晶体形态、表面特征、孔隙结构等，揭示岩石微观结构与沉积环境和后期改造的关系。X射线衍射分析，通过X射线衍射仪对岩石样品进行分析，确定矿物的种类和含量，精确测定石膏、硬石膏、石盐等矿物的相对含量，为岩石学研究提供定量数据。地球化学分析，运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）等技术，对岩石样品中的常量元素、微量元素和稀土元素进行分析，测定元素的含量和比值，探讨古水体的化学组成和物质来源。稳定同位素分析，采用同位素质谱仪对蒸发岩中的碳、氧、硫等稳定同位素进行分析，通过同位素比值的测定，推断古环境参数，如古水温、水体盐度、氧化还原条件等。在数据分析与模拟方面，运用地质统计学方法，对野外调查和室内分析测试得到的数据进行处理和分析，计算各种参数，如平均值、标准差、变异系数等，描述数据的统计特征。通过变异函数分析、克里金插值等方法，研究数据的空间分布特征，预测未勘探区域的地质特征。建立地质模型，根据研究区的地质资料和分析结果，建立沉积相模型、构造模型和蒸发岩分布模型等，利用计算机软件对模型进行模拟和优化，直观展示蒸发岩的形成过程和分布规律。通过地质模型的建立，深入探讨沉积环境、构造运动等因素对蒸发岩发育的影响机制。对比分析，将研究区的蒸发岩特征与国内外其他地区的蒸发岩进行对比，分析其相似性和差异性，总结蒸发岩形成的共性规律和区域特色。通过对比分析，拓宽研究思路，借鉴其他地区的研究成果，深化对安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的认识。二、区域地质背景2.1区域构造演化安徽下扬子区位于扬子板块的东北部，其构造演化历史漫长且复杂，经历了多期构造运动的叠加与改造，对中三叠统蒸发岩的形成与分布产生了深远影响。在震旦纪-志留纪时期，下扬子区处于陆缘海沉积环境，接受了来自周边陆源区的碎屑物质和海洋生物沉积，形成了一套以浅海台地、浅海陆棚及较深海盆地相沉积为主的地层，如震旦系的南沱组冰碛岩、寒武系的荷塘组黑色页岩以及奥陶系的宝塔组瘤状灰岩等。这一时期，区域构造相对稳定，沉积环境较为开阔，海水循环良好，不利于蒸发岩的形成。加里东运动在志留纪末期发生，扬子板块与华南板块逐渐碰撞拼贴，使得下扬子区整体抬升，海水逐渐退出，区域进入隆升剥蚀阶段，缺失了泥盆系下统和中统地层。此次构造运动改变了区域的古地理格局，使得原本连续的海洋沉积环境被打破，为后续沉积环境的转变奠定了基础。晚泥盆世，下扬子区开始下沉，海水再次侵入，进入陆表海阶段，发育滨海相沉积，沉积了五通组石英砂岩等。早石炭世至中三叠世，区域以振荡运动为主，形成了以海相碳酸盐岩建造为主的海相构造层，广泛发育了浅海相稳定地台沉积，期间早二叠世还发育了裂陷槽沉积。在这一漫长的海相沉积阶段，沉积环境相对稳定，水体盐度适中，蒸发作用相对较弱，蒸发岩仅在局部地区有少量发育。印支运动是下扬子区构造演化的重要转折点。在印支早期，扬子板块向华北板块逐渐靠拢碰撞、俯冲拼接，主要表现为升降运动。晚三叠世-早侏罗世，两大板块碰撞拼接完成，海水全面退出，下扬子区与古特提斯的联系完全中断，海相沉积结束，全区褶皱，陆相中生代前陆盆地开始发育。在印支-燕山旋回期间，伴随着秦岭-大别-苏胶造山带印支期的造山，燕山运动早期下扬子区受到来自东南和北西两个对峙方向的挤压作用，处于强烈的NE—SE向挤压构造环境，进入对冲前陆盆地阶段。海相中—古生界原型盆地受到强烈改造，发育双侧对冲结构，并在中间地带形成南北对冲的构造格局。在这一构造背景下，下扬子区的沉积盆地形态和水体条件发生了显著变化，盆地边缘的隆起和拗陷差异加大，使得部分区域的水体循环受到限制，为蒸发岩的形成创造了有利条件。中三叠统蒸发岩正是在这一构造运动影响下，在特定的沉积环境中开始大量沉积。例如，在一些拗陷相对较深、水体相对封闭的区域，由于海水蒸发浓缩，盐类物质逐渐富集，最终沉淀形成蒸发岩。燕山运动晚期，构造应力环境由挤压转为剪切拉张，下扬子区的构造活动逐渐减弱，沉积环境相对稳定，蒸发岩的沉积也逐渐停止。进入新生代，喜山运动使下扬子区进入更为广泛的拉张断陷、坳陷阶段。在这一阶段，区域主要发育陆相断陷、坳陷盆地沉积建造，广泛发育半深湖、浅湖、河流相沉积。由于沉积环境与中三叠世时期差异较大，新生代地层中几乎未见蒸发岩沉积。2.2地层特征安徽下扬子区中三叠统地层主要包括周冲村组和黄马青组下部，它们在岩性、沉积相以及古生物化石等方面展现出各自独特的特征，记录了该地区特定地质时期的沉积环境变迁。周冲村组主要为一套蒸发岩沉积，厚度在不同区域存在一定差异，一般在几十米至数百米之间。在含山县地区，周冲村组厚度可达150米左右，岩性主要为石膏岩、硬石膏岩，夹有少量的白云岩、泥岩和石盐岩。石膏岩呈白色或灰白色，纤维状或粒状结构，具层状构造，层理清晰，厚度一般在数厘米至数米不等，其形成与当时的蒸发作用密切相关，是在水体逐渐蒸发浓缩过程中，石膏矿物结晶沉淀而成。硬石膏岩呈灰白色或青灰色，致密块状，硬度较大，常与石膏岩互层出现，在埋藏过程中，石膏岩可能因温度、压力等条件变化脱水转变为硬石膏岩。白云岩为浅灰色，具微晶结构，多呈薄层状夹于蒸发岩中，其形成与海水的咸化和蒸发作用有关，在蒸发作用下，海水盐度升高，镁离子相对富集，与碳酸根离子结合形成白云石沉淀。泥岩呈灰绿色或紫红色，质地细腻，含少量粉砂质，主要分布于蒸发岩韵律层的顶部或底部，它是在水体相对安静、能量较低的环境下沉积形成的。石盐岩虽含量较少，但在局部地区较为富集，呈白色或无色透明，粒状结构，具块状构造，是在蒸发作用强烈、水体盐度极高的条件下结晶析出的。黄马青组下部整合于周冲村组之上，岩性以碎屑岩为主，厚度在100-500米左右。在和县地区，黄马青组下部厚度约为300米，主要由砂岩、粉砂岩和泥岩组成，夹少量砾岩。砂岩为灰白色或浅黄色，中-细粒结构，分选性和磨圆度较好，成分以石英为主，长石次之，含少量云母和暗色矿物，其沉积时水动力条件较强，多为河流或滨岸沉积环境，碎屑物质经过长距离搬运，在合适的水动力条件下沉淀堆积形成。粉砂岩呈灰绿色或浅灰色，粉砂质结构，水平层理发育，常与砂岩、泥岩互层，是在水动力条件相对较弱的环境下，由悬浮物质缓慢沉淀而成。泥岩为紫红色或灰绿色，具页理构造，富含植物化石碎片，反映了当时水体较浅、能量较低的沉积环境，多为湖泊或沼泽相沉积。砾岩主要分布于底部，砾石成分复杂，有石英岩、硅质岩、灰岩等，砾石大小不一，分选性和磨圆度较差，是在沉积初期，由于地形起伏较大，水流携带粗碎屑物质快速堆积形成的。在古生物化石方面，周冲村组中化石相对较少，主要为一些耐盐性生物化石，如介形虫、轮藻等。介形虫个体较小，壳体保存较为完整，其种类和数量反映了当时水体的盐度和沉积环境，这些介形虫适应了高盐度的水体环境，在蒸发岩沉积过程中得以生存和繁衍。轮藻化石常以碎片形式出现，其细胞壁钙化程度较高，是识别蒸发岩沉积环境的重要标志之一，它们在相对稳定的水体中生长，其化石的存在表明当时存在一定的水生生态环境。黄马青组下部则富含丰富的陆相生物化石，如双壳类、腹足类、植物化石等。双壳类化石个体较大，种类繁多，常见的有费尔干蚌、珠蚌等，它们生活在淡水或微咸水的湖泊、河流环境中，其化石的大量出现表明当时该地区为陆相沉积环境，水体较为适宜双壳类生物的生存。腹足类化石也较为常见，形态多样，其生存环境与双壳类类似，它们在水体底部爬行，以藻类等为食，其化石的发现进一步证实了当时的陆相沉积特征。植物化石多为茎干、叶片等碎片，常见的有苏铁类、银杏类等植物化石，这些植物属于中生代常见的裸子植物，它们生长在陆地环境中，其化石的存在反映了当时陆地上植被较为繁茂，气候温暖湿润，适合植物生长。三、蒸发岩沉积特征3.1岩石学特征3.1.1矿物组成安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的矿物组成丰富多样，主要由石膏、硬石膏、石盐、钙芒硝等矿物组成，这些矿物的含量和组合关系在不同地区和不同沉积环境下存在一定差异。石膏是蒸发岩中最为常见的矿物之一，在研究区内广泛分布。其晶体形态多样，常见有板状、柱状和纤维状等。在含山县地区的蒸发岩中，石膏多呈白色或灰白色，纤维状集合体较为常见，常呈薄层状或透镜状产出。这些纤维状石膏晶体相互交织，形成了独特的纹理结构，其形成与水体的蒸发浓缩过程密切相关。在蒸发作用下，溶液中的硫酸根离子和钙离子浓度逐渐升高，当达到过饱和状态时，石膏便开始结晶析出。由于结晶环境的差异，石膏晶体在生长过程中受到不同程度的限制，从而形成了各种形态。硬石膏也是蒸发岩的重要组成矿物，与石膏在化学成分上相同，但结晶形态和物理性质有所差异。硬石膏通常呈灰白色或青灰色，晶体多为等轴状或粒状，集合体呈致密块状。在和县地区的钻孔岩芯中，硬石膏常与石膏互层出现，或呈结核状分布于石膏岩中。硬石膏的形成往往与埋藏过程中的物理化学条件变化有关。在浅埋藏阶段，石膏在一定的温度、压力条件下，会发生脱水作用，转变为硬石膏。这种转变过程不仅改变了矿物的晶体结构，还影响了岩石的物理性质，使得硬石膏岩的硬度和密度相对较大。石盐在蒸发岩中虽含量相对较少，但在某些区域较为富集。石盐晶体通常呈立方体状，无色透明或白色，具有良好的解理性。在无为县部分地区，石盐呈层状或透镜状夹于石膏岩和硬石膏岩之间。石盐的沉淀需要较高的盐度条件，只有当水体中的钠离子和氯离子浓度达到一定程度，且蒸发作用持续进行时，石盐才会结晶析出。其形成过程反映了当时沉积环境的高度咸化。钙芒硝在蒸发岩中也有一定含量，常与石膏、硬石膏等共生。钙芒硝晶体呈板状或柱状，集合体多为块状或纤维状。在铜陵地区的蒸发岩中，钙芒硝以白色或浅黄色的块状产出，其晶体结构较为复杂，常含有一定量的杂质。钙芒硝的形成与卤水的化学组成和蒸发浓缩过程密切相关。在特定的化学条件下，溶液中的钙离子、钠离子、硫酸根离子等相互作用，形成钙芒硝矿物。其形成过程受到多种因素的控制，如卤水的盐度、温度、酸碱度以及离子浓度等。此外，蒸发岩中还含有少量的其他矿物，如白云石、方解石、钾盐矿物等。白云石常以微晶或细晶形式存在，多分布于蒸发岩的底部或顶部，与蒸发岩的沉积旋回密切相关。方解石则主要以胶结物的形式存在于蒸发岩中，对岩石的结构和强度有一定影响。钾盐矿物含量极少，但因其经济价值较高，一直受到广泛关注。在某些特殊的沉积环境下，钾离子在卤水中逐渐富集，当达到一定条件时，钾盐矿物开始结晶沉淀。这些少量矿物的存在，为研究蒸发岩的形成环境和演化过程提供了重要线索。3.1.2结构与构造安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的结构与构造特征复杂多样，这些特征不仅记录了蒸发岩的形成过程，还反映了当时的沉积环境和地质条件。在结构方面，蒸发岩常见的结构有粒状结构、纤维状结构、结核状结构和层状结构等。粒状结构是指蒸发岩矿物以颗粒状形式存在，颗粒大小不一，分选性较差。在石膏岩中，粒状石膏晶体常紧密堆积，颗粒之间的接触关系多样，有的呈点接触，有的呈面接触。这种结构的形成与卤水的快速蒸发和结晶过程有关。当卤水在较短时间内快速蒸发时，溶液中的矿物离子迅速达到过饱和状态，大量晶体同时结晶析出，由于结晶速度较快，晶体生长空间有限，从而形成了粒状结构。纤维状结构在石膏岩中尤为常见，如前文所述的含山县地区的纤维状石膏。纤维状石膏晶体细长，相互平行或交织排列，形成独特的纤维状构造。这种结构的形成与卤水的缓慢蒸发和结晶过程密切相关。在相对稳定的蒸发环境下，卤水缓慢蒸发，溶液中的矿物离子有足够的时间在特定方向上定向排列和生长，从而形成纤维状晶体。纤维状结构的石膏岩具有较好的韧性和可塑性，这与纤维状晶体的排列方式和相互作用有关。结核状结构表现为蒸发岩矿物在岩石中呈结核状分布。硬石膏结核在蒸发岩中较为常见，其大小从几厘米到几十厘米不等，形状多为圆形或椭圆形。结核的内部结构较为复杂，有的由同心层状的硬石膏晶体组成，有的则包含其他矿物杂质。结核状结构的形成与局部卤水的化学条件变化有关。在某些区域，卤水的化学成分和浓度发生局部改变，导致矿物在特定部位优先结晶聚集，逐渐形成结核状结构。层状结构是蒸发岩中最为常见的构造之一，表现为不同矿物层或不同结构的蒸发岩层相互交替。常见的有石膏岩与硬石膏岩互层、蒸发岩与泥岩互层等。在和县地区的钻孔岩芯中，可见到明显的石膏岩与硬石膏岩互层现象，每层厚度从几厘米到几十厘米不等。这种层状结构的形成与沉积环境的周期性变化密切相关。当沉积环境处于相对湿润阶段，卤水的蒸发作用减弱，石膏沉淀减少，而当环境转变为相对干旱阶段，蒸发作用增强，硬石膏沉淀增多，从而形成了石膏岩与硬石膏岩的互层。蒸发岩与泥岩互层则反映了沉积环境中水体能量和物质来源的变化。泥岩通常在水体能量较低、沉积速率较慢的环境下形成，而蒸发岩则在水体盐度较高、蒸发作用强烈的条件下沉淀，两者的互层表明沉积环境在不同时期发生了显著变化。在构造方面，蒸发岩发育多种构造特征，如水平层理、交错层理、干裂构造和缝合线构造等。水平层理是指蒸发岩矿物在水平方向上呈层状分布，层理面平整，反映了沉积过程中水体相对平静、能量较低的环境。在石膏岩和硬石膏岩中，水平层理较为常见，其形成与卤水的缓慢蒸发和均匀沉淀有关。交错层理则表现为蒸发岩的层理面相互交错，反映了沉积过程中水流方向或风力方向的变化。在一些潮坪相蒸发岩中，由于潮汐作用或风力作用的影响，水体流动方向频繁改变，导致蒸发岩矿物在沉积过程中形成交错层理。干裂构造是蒸发岩中一种重要的暴露标志，通常呈多边形或不规则形状，裂缝宽度从几毫米到几厘米不等。干裂构造的形成是由于蒸发岩在暴露于大气环境中时，水分迅速蒸发，岩石体积收缩而产生裂缝。在安徽下扬子区中三叠统蒸发岩中，干裂构造常见于蒸发岩的顶部或上部，表明这些区域在沉积过程中曾经历过间歇性的暴露。缝合线构造是指蒸发岩中呈锯齿状或不规则形状的微小裂缝，其中充填有其他矿物或杂质。缝合线构造的形成与岩石的压实作用和溶解作用有关。在埋藏过程中，岩石受到上覆地层的压力作用，同时在地下水的溶解作用下，岩石中的某些矿物发生溶解和再沉淀，从而形成缝合线构造。3.2地球化学特征3.2.1常量元素分析对安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的常量元素分析是揭示其形成地球化学环境的关键手段。通过对多个钻孔岩芯和野外露头样品的测试分析，获得了蒸发岩中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO、Na₂O、K₂O、MnO、TiO₂、P₂O₅以及烧失量（LOI）等常量元素的含量数据。在含山县地区的蒸发岩样品中，CaO含量较高，一般在30%-45%之间，这与蒸发岩中大量的石膏（CaSO₄・2H₂O）和硬石膏（CaSO₄）矿物密切相关。石膏和硬石膏是蒸发岩的主要组成矿物，其化学组成中钙元素含量丰富，因此导致蒸发岩中CaO含量显著升高。MgO含量相对较低，通常在1%-5%之间，这反映了研究区蒸发岩形成过程中镁离子的相对贫化。在蒸发作用下，镁离子在卤水中的溶解度相对较高，不易沉淀，使得蒸发岩中镁的含量相对较少。SiO₂含量在不同样品中有所差异，一般在5%-20%之间。其来源可能主要为陆源碎屑物质的输入。在蒸发岩沉积过程中，周边陆源区的岩石风化产物通过河流、风力等作用搬运至沉积盆地，其中的石英等含硅矿物成为蒸发岩中SiO₂的重要来源。Al₂O₃含量与SiO₂含量具有一定的相关性，通常在2%-8%之间，主要来自陆源粘土矿物，如蒙脱石、伊利石等。这些粘土矿物在沉积过程中与蒸发岩矿物混合，使得蒸发岩中含有一定量的铝元素。Fe₂O₃和FeO含量相对较低，两者之和一般在1%-3%之间。铁元素在蒸发岩中的存在形式主要有两种，一种是以含铁矿物的形式存在，如黄铁矿（FeS₂）、赤铁矿（Fe₂O₃）等；另一种是以类质同象的形式替代其他矿物中的阳离子。在研究区蒸发岩中，铁元素可能主要来自陆源物质和少量的生物来源。生物在生长过程中会吸收海水中的铁元素，当生物死亡后，其遗体分解，铁元素释放到沉积物中。Na₂O和K₂O含量与石盐和钾盐矿物的含量密切相关。在无为县部分地区的蒸发岩样品中，当石盐含量较高时，Na₂O含量可达到5%-10%，这是因为石盐（NaCl）是钠元素的主要载体。而K₂O含量相对较低，一般在0.5%-2%之间，这表明研究区蒸发岩中钾盐矿物相对较少。在蒸发岩形成过程中，钾离子的沉淀需要特定的化学条件和较高的盐度，相对钠元素而言，钾元素的沉淀更为困难。烧失量（LOI）主要反映了蒸发岩中挥发性物质的含量，如石膏中的结晶水、有机质等。研究区蒸发岩的烧失量一般在10%-20%之间，其中大部分是由于石膏中结晶水的存在。在加热过程中，石膏失去结晶水，导致质量减少，从而表现为较高的烧失量。有机质的存在也会对烧失量产生一定影响，但在研究区蒸发岩中，有机质含量相对较低，对烧失量的贡献较小。通过对常量元素之间的相关性分析，可以进一步了解蒸发岩的形成环境和物质来源。在研究区蒸发岩中，CaO与SO₃呈现出显著的正相关关系，相关系数可达0.8以上，这进一步证实了石膏和硬石膏在蒸发岩中的主导地位。因为石膏和硬石膏的化学组成中，钙元素与硫元素的含量密切相关，随着石膏和硬石膏含量的增加，CaO和SO₃的含量也相应增加。SiO₂与Al₂O₃之间也具有较好的正相关关系，相关系数在0.6-0.7之间，表明它们具有相似的物质来源，即主要来自陆源碎屑物质。而MgO与CaO之间呈现出微弱的负相关关系，这可能是由于在蒸发岩形成过程中，镁离子和钙离子在卤水中的竞争沉淀作用导致的。随着钙离子的大量沉淀形成石膏和硬石膏，卤水中镁离子的相对浓度增加，但其沉淀相对困难，从而使得蒸发岩中MgO与CaO的含量呈现出负相关关系。3.2.2微量元素与同位素特征微量元素和同位素分析为深入了解安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的物质来源和沉积环境提供了重要线索。通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等先进技术，对蒸发岩样品中的微量元素进行了精确测定，同时利用同位素质谱仪对碳、氧、硫等稳定同位素进行了分析。在微量元素方面，研究区蒸发岩中Sr、Ba、Li、B等元素含量具有一定的特征。Sr元素含量一般在100-500μg/g之间，其含量变化与蒸发岩的矿物组成和沉积环境密切相关。在石膏岩和硬石膏岩中，Sr元素常以类质同像的形式替代Ca元素进入矿物晶格。由于Sr²⁺与Ca²⁺的离子半径相近，在石膏和硬石膏结晶过程中，Sr²⁺能够部分取代Ca²⁺。因此，Sr含量的变化可以反映石膏和硬石膏的沉淀过程以及沉积环境的变化。当沉积环境相对稳定，石膏和硬石膏沉淀较为均匀时，Sr含量相对稳定；而当沉积环境发生变化，如海水盐度、温度等因素改变时，Sr含量也会相应发生波动。Ba元素含量在蒸发岩中一般为50-200μg/g，其来源主要有陆源碎屑和海水。陆源碎屑中的钡矿物在风化、搬运过程中进入沉积盆地，为蒸发岩提供了部分钡元素。海水中的Ba²⁺在一定条件下也会参与蒸发岩的形成。Ba元素在蒸发岩中的分布与沉积环境的氧化还原条件有关。在还原环境下，钡可能与硫结合形成重晶石（BaSO₄）沉淀，从而导致蒸发岩中Ba含量升高；而在氧化环境下，钡的沉淀作用受到抑制，含量相对较低。Li元素含量相对较低，一般在1-10μg/g之间，它在蒸发岩中的富集与沉积环境的盐度和卤水的化学组成有关。在高盐度的卤水中，Li元素的溶解度相对较高，当卤水蒸发浓缩时，Li元素可能会逐渐富集。同时，Li元素的含量还可能受到生物作用的影响。某些生物在生长过程中对Li元素具有一定的选择性吸收能力，当这些生物死亡后，其体内的Li元素释放到沉积物中，从而影响蒸发岩中Li元素的含量。B元素在蒸发岩中的含量一般为5-50μg/g，它是一种对沉积环境敏感的微量元素。B元素主要以硼酸盐的形式存在于蒸发岩中，其含量与沉积水体的盐度、酸碱度以及古气候条件密切相关。在高盐度、碱性的水体环境中，B元素更容易富集。此外，B元素的含量还可以反映古气候的干湿变化。在干旱气候条件下，蒸发作用强烈，水体盐度升高，B元素在蒸发岩中的含量相应增加；而在湿润气候条件下，水体稀释，B元素含量相对较低。在同位素特征方面，碳、氧、硫同位素分析为研究蒸发岩的形成环境提供了重要依据。碳同位素（δ¹³C）在研究区蒸发岩中的值一般在-5‰-+5‰之间。δ¹³C值的变化可以反映蒸发岩形成过程中碳源的变化以及沉积环境的氧化还原条件。在海相蒸发岩中，碳主要来源于海水溶解的无机碳。当沉积环境相对稳定，海水的碳同位素组成相对均一时，蒸发岩的δ¹³C值也相对稳定。然而，当沉积环境发生变化，如受到陆源有机碳的输入或生物活动的影响时，δ¹³C值会发生改变。陆源有机碳的δ¹³C值通常比海相无机碳更负，当陆源有机碳大量输入时，会导致蒸发岩的δ¹³C值降低。生物活动也会对碳同位素分馏产生影响，一些生物在光合作用过程中优先吸收轻碳同位素（¹²C），使得海水中的重碳同位素（¹³C）相对富集，从而影响蒸发岩的δ¹³C值。氧同位素（δ¹⁸O）在蒸发岩中的值一般在+15‰-+25‰之间，其变化主要受古水温、水体盐度和蒸发作用的影响。在蒸发作用过程中，轻氧同位素（¹⁶O）比重氧同位素（¹⁸O）更容易蒸发，导致剩余水体中的δ¹⁸O值升高。因此，蒸发岩中较高的δ¹⁸O值通常指示着较强的蒸发作用和较高的水体盐度。同时，古水温也会影响氧同位素分馏。在较低的水温条件下，氧同位素分馏效应增强，蒸发岩的δ¹⁸O值相对较高；而在较高水温条件下，δ¹⁸O值相对较低。通过对氧同位素值的分析，可以推断蒸发岩形成时的古水温、水体盐度以及蒸发作用的强度。硫同位素（δ³⁴S）在研究区蒸发岩中的值一般在+15‰-+30‰之间，它主要反映了蒸发岩中硫的来源和沉积环境的氧化还原条件。在海相蒸发岩中，硫主要来源于海水硫酸盐。在还原环境下，海水硫酸盐被细菌还原为硫化物，会导致硫同位素分馏，使得蒸发岩中的δ³⁴S值降低。而在氧化环境下，硫主要以硫酸盐的形式存在，δ³⁴S值相对较高。此外，蒸发岩中硫同位素的变化还可能与物源区的岩石类型有关。不同类型的岩石中硫同位素组成存在差异，当物源区岩石发生风化、侵蚀并将硫元素带入沉积盆地时，会影响蒸发岩的硫同位素组成。四、蒸发岩发育模式4.1沉积环境分析4.1.1古气候条件古气候条件是安徽下扬子区中三叠统蒸发岩形成的关键因素之一，其对蒸发岩的发育起着至关重要的控制作用。通过对区域地质资料、岩石学特征以及地球化学指标的综合分析，可以推断当时的古气候状况，并探讨其与蒸发岩形成的内在联系。从沉积相特征来看，研究区中三叠统蒸发岩主要与潮坪-咸化泻湖相沉积密切相关。潮坪相沉积中常见的干裂构造、鸟眼构造以及石膏结核等，都是干旱气候条件下的典型沉积标志。干裂构造是由于沉积物暴露于大气中，水分快速蒸发，沉积物收缩而形成的多边形裂缝，这表明当时的沉积环境存在间歇性的干旱暴露期。鸟眼构造通常是在潮上带或潮间带上部，由于藻类席的生长和分解，形成的不规则孔洞，后被石膏等矿物充填，反映了水体盐度较高、蒸发作用强烈的环境。石膏结核的出现则进一步证实了沉积环境中存在高盐度的卤水，在蒸发作用下，卤水中的硫酸钙过饱和结晶，形成石膏结核。地球化学指标也为古气候研究提供了重要线索。如前文所述，研究区蒸发岩中硼元素含量较高，一般在5-50μg/g之间，硼元素是一种对沉积环境敏感的微量元素，其含量与沉积水体的盐度、酸碱度以及古气候条件密切相关。在干旱气候条件下，蒸发作用强烈，水体盐度升高，硼元素更容易富集。此外，氧同位素（δ¹⁸O）分析也显示，蒸发岩中较高的δ¹⁸O值一般在+15‰-+25‰之间，通常指示着较强的蒸发作用和较高的水体盐度。在蒸发作用过程中，轻氧同位素（¹⁶O）比重氧同位素（¹⁸O）更容易蒸发，导致剩余水体中的δ¹⁸O值升高。这进一步说明当时的气候较为干旱，蒸发作用旺盛。结合区域构造演化历史，中三叠世时期，安徽下扬子区处于低纬度地区，受副热带高压带的影响，气候炎热干燥。这种气候条件下，蒸发量远大于降水量，使得海水不断蒸发浓缩，盐类物质逐渐富集，为蒸发岩的形成提供了有利的气候条件。同时，干燥的气候也导致陆源碎屑物质输入减少，使得沉积环境相对稳定，有利于蒸发岩的持续沉积。在中三叠世早期，区域气候可能相对湿润，水体循环较好，不利于蒸发岩的大规模沉积。随着时间的推移，气候逐渐变得干旱，蒸发作用增强，海水盐度不断升高，开始出现蒸发岩的沉积。在蒸发岩沉积过程中，气候的波动也会对蒸发岩的沉积产生影响。当气候相对湿润时，蒸发作用减弱，卤水盐度降低，蒸发岩的沉积可能会暂时中断；而当气候再次变得干旱时，蒸发作用恢复，蒸发岩继续沉积。这种气候的周期性变化，在蒸发岩地层中表现为不同岩性的互层，如石膏岩与硬石膏岩互层、蒸发岩与泥岩互层等。4.1.2古地理环境古地理环境是控制安徽下扬子区中三叠统蒸发岩发育的另一个重要因素，其通过影响沉积盆地的形态、水体条件以及物源供应等方面，对蒸发岩的形成和分布产生深远影响。在中三叠世时期，安徽下扬子区处于扬子板块的东北部，区域构造活动对古地理格局有着重要的控制作用。印支运动使得扬子板块与华北板块逐渐碰撞拼接，下扬子区受到强烈的挤压作用，形成了一系列的褶皱和断裂构造。这些构造活动导致沉积盆地的形态和水体条件发生了显著变化。在一些拗陷区域，由于地壳下沉，形成了相对封闭的盆地，水体循环不畅，为蒸发岩的形成提供了有利的场所。而在隆起区域，地势较高，水体难以汇聚，不利于蒸发岩的沉积。从沉积相分布来看，研究区中三叠统蒸发岩主要发育于潮坪-咸化泻湖相带。潮坪相是在海陆交互地带，由于潮汐作用而形成的沉积相，其沉积物主要来源于海水和陆源碎屑。在潮坪相中，蒸发岩常与白云岩、泥岩等互层出现。白云岩的形成与海水的咸化和蒸发作用有关，在蒸发作用下，海水盐度升高，镁离子相对富集，与碳酸根离子结合形成白云石沉淀。泥岩则是在水体相对安静、能量较低的环境下沉积形成的。咸化泻湖相是在半封闭的海湾或潟湖中，由于海水蒸发浓缩，盐度升高而形成的沉积相，蒸发岩是咸化泻湖相的典型沉积物。在咸化泻湖中，水体盐度高，生物种类和数量相对较少，主要为一些耐盐性生物，如介形虫、轮藻等。古地理环境中的物源供应也对蒸发岩的发育产生影响。在中三叠世时期，下扬子区周边存在一些陆源区，陆源碎屑物质通过河流、风力等作用搬运至沉积盆地。陆源碎屑物质的输入，不仅为沉积盆地提供了物质基础，还影响了蒸发岩的矿物组成和结构构造。如陆源碎屑中的石英、长石等矿物，可能会混入蒸发岩中，改变蒸发岩的成分。同时，陆源碎屑的粒度和分选性也会影响蒸发岩的结构，当陆源碎屑粒度较粗、分选性较差时，可能会形成粗粒的蒸发岩；而当陆源碎屑粒度较细、分选性较好时，蒸发岩的粒度也会相对较细。古地理环境中的海水进退也对蒸发岩的发育有着重要影响。当海水侵入时，沉积盆地的水体加深，盐度降低，不利于蒸发岩的形成；而当海水退出时，沉积盆地的水体变浅，盐度升高，蒸发作用增强，有利于蒸发岩的沉积。在研究区中三叠统地层中，可以观察到蒸发岩与海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩的互层现象，这反映了海水进退对蒸发岩发育的控制作用。在海水侵入时期，沉积环境转变为海相或海陆交互相，沉积了海相碳酸盐岩或陆相碎屑岩；而在海水退出时期，沉积环境转变为咸化泻湖相或潮坪相，沉积了蒸发岩。4.2蒸发岩形成机制4.2.1海水蒸发浓缩机制海水蒸发浓缩是安徽下扬子区中三叠统蒸发岩形成的主要机制之一，其过程受到多种因素的综合控制，对蒸发岩的矿物组成、结构构造以及沉积特征产生了深远影响。在中三叠世时期，下扬子区处于特定的古气候和古地理环境中，为海水蒸发浓缩提供了有利条件。古气候方面，如前文所述，当时该地区受副热带高压带影响，气候炎热干燥，蒸发量远大于降水量。这种气候条件使得海水不断蒸发，水分逐渐减少，盐类物质在海水中的浓度不断升高。古地理环境上，下扬子区存在一些相对封闭或半封闭的沉积盆地，如潮坪-咸化泻湖等。这些盆地的水体循环不畅，海水的补给相对有限，进一步加剧了海水的蒸发浓缩过程。当海水蒸发浓缩到一定程度时，盐类物质开始按照其溶解度的大小依次结晶沉淀。一般来说，溶解度较小的盐类首先沉淀，随着蒸发作用的持续进行，溶解度较大的盐类也逐渐沉淀。在安徽下扬子区中三叠统蒸发岩中，常见的矿物沉淀顺序为：首先是碳酸钙沉淀形成方解石或白云石，这是因为在海水蒸发初期，钙离子和碳酸根离子的浓度相对较高，且碳酸钙的溶解度相对较小，容易达到过饱和状态而结晶析出。随着海水进一步蒸发浓缩，硫酸钙的浓度逐渐升高，当达到过饱和时，石膏（CaSO₄・2H₂O）或硬石膏（CaSO₄）开始沉淀。石膏和硬石膏是研究区蒸发岩的主要矿物成分之一，其沉淀过程与海水的蒸发浓缩密切相关。当海水蒸发掉一定比例后，盐度达到15-17%（d=1.1）时，石膏类矿物开始析出；随着蒸发作用的继续，当海水浓度达到26%（d=1.2）时，石盐（NaCl）开始结晶。石盐在蒸发岩中也占有一定比例，其沉淀标志着海水蒸发浓缩达到了较高的程度。在某些特殊情况下，当海水进一步浓缩，钾、镁等盐类的浓度也会升高，进而沉淀形成钾盐、镁盐等矿物。海水蒸发浓缩过程中，卤水的化学组成和物理性质也会发生变化。随着水分的不断蒸发，卤水中的离子浓度不断增加，其密度和粘度也相应增大。这些变化会影响盐类物质的结晶过程和晶体形态。在卤水浓度较低时，盐类物质的结晶速度相对较慢，晶体有足够的时间生长和发育，可能形成较大的晶体。而当卤水浓度较高时，结晶速度加快，晶体生长空间有限，往往形成较小的晶体或晶体集合体。卤水的温度、酸碱度等因素也会对盐类物质的溶解度和结晶过程产生影响。在较高温度下，盐类物质的溶解度可能会增加，从而影响其沉淀顺序和结晶条件。海水蒸发浓缩机制下形成的蒸发岩具有独特的结构和构造特征。由于盐类物质的结晶沉淀过程是在水体中进行的，蒸发岩通常具有结晶结构，如粒状结构、纤维状结构等。在粒状结构中，盐类矿物以颗粒状形式存在，颗粒大小不一，分选性较差，这与卤水的快速蒸发和结晶过程有关。当卤水在较短时间内快速蒸发时，溶液中的矿物离子迅速达到过饱和状态，大量晶体同时结晶析出，由于结晶速度较快，晶体生长空间有限，从而形成了粒状结构。纤维状结构则常见于石膏岩中，纤维状石膏晶体细长，相互平行或交织排列，这种结构的形成与卤水的缓慢蒸发和结晶过程密切相关。在相对稳定的蒸发环境下，卤水缓慢蒸发，溶液中的矿物离子有足够的时间在特定方向上定向排列和生长，从而形成纤维状晶体。蒸发岩还常发育层状构造，这是由于海水蒸发浓缩过程中，盐类物质的沉淀具有阶段性和周期性。当沉积环境相对稳定时，盐类物质按照一定的顺序依次沉淀，形成一层一层的蒸发岩层。而当沉积环境发生变化，如气候波动、海水进退等，会导致盐类物质的沉淀过程中断或改变，从而形成不同岩性的互层，如石膏岩与硬石膏岩互层、蒸发岩与泥岩互层等。4.2.2其他可能机制除了海水蒸发浓缩这一主要机制外，安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的形成还可能受到其他机制的影响，这些机制在蒸发岩的形成过程中起到了辅助或补充的作用。卤水回流机制是蒸发岩形成的一种可能机制。在潮坪-咸化泻湖等沉积环境中，由于潮汐作用或风力作用，海水会周期性地进入和退出沉积区域。当海水进入时，会带来富含盐类物质的卤水。在蒸发作用下，卤水逐渐浓缩，盐类物质开始结晶沉淀。而当海水退出时，浓缩的卤水可能会随着水流回流到地势较低的区域，在那里继续蒸发浓缩并沉淀形成蒸发岩。这种卤水回流机制可以使得盐类物质在特定区域内进一步富集，从而促进蒸发岩的形成。在一些潮坪相蒸发岩中，常常可以观察到与潮汐作用相关的沉积构造，如潮汐层理、双向交错层理等，这些构造间接证明了卤水回流机制在蒸发岩形成过程中的作用。热液作用对蒸发岩的形成也可能产生影响。在区域构造活动过程中，地下热液可能会沿着断裂或裂隙上升到地表或浅部地层。热液中通常富含各种矿物质，包括盐类物质。当热液与地表水或地下水混合时，由于温度、压力和化学条件的变化，盐类物质可能会沉淀析出，参与蒸发岩的形成。热液作用形成的蒸发岩可能具有一些特殊的矿物组合和地球化学特征。在某些地区的蒸发岩中，发现了一些与热液活动相关的矿物，如重晶石、萤石等，这些矿物的存在表明热液作用在蒸发岩形成过程中可能起到了一定的作用。热液中的微量元素和同位素组成也可能与正常海水蒸发形成的蒸发岩有所不同，通过对这些特征的研究，可以进一步探讨热液作用对蒸发岩形成的影响。生物作用在蒸发岩形成过程中也不容忽视。在蒸发岩沉积环境中，存在一些耐盐性生物，如藻类、细菌等。这些生物在生长过程中会吸收和利用水体中的某些物质，同时也会分泌一些有机物质。藻类通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，改变了水体的酸碱度和氧化还原条件，从而影响盐类物质的溶解度和沉淀过程。一些细菌能够参与硫酸盐的还原作用，将硫酸根离子还原为硫化氢，这会导致水体中硫同位素组成的变化，进而影响蒸发岩中硫同位素的特征。生物死亡后，其遗体分解产生的有机物质也可能与盐类物质发生相互作用，促进盐类物质的沉淀或影响蒸发岩的结构和构造。在一些蒸发岩中，发现了生物化石或生物遗迹，如藻类席、生物钻孔等，这些都表明生物作用在蒸发岩形成过程中起到了一定的作用。4.3典型发育模式实例分析以安徽含山县地区为例，该区域中三叠统蒸发岩的发育模式具有典型性，对深入理解蒸发岩的形成机制和沉积过程具有重要意义。含山县地区在中三叠世时期处于潮坪-咸化泻湖沉积环境，这一环境为蒸发岩的形成提供了得天独厚的条件。从沉积相特征来看，该地区蒸发岩主要与潮坪相和咸化泻湖相密切相关。在潮坪相沉积中，常见的干裂构造、鸟眼构造以及石膏结核等特征，充分表明了当时干旱气候条件下的沉积环境。干裂构造是由于沉积物暴露于大气中，水分快速蒸发，沉积物收缩而形成的多边形裂缝，这反映了沉积环境存在间歇性的干旱暴露期。鸟眼构造通常是在潮上带或潮间带上部，由于藻类席的生长和分解，形成的不规则孔洞，后被石膏等矿物充填，反映了水体盐度较高、蒸发作用强烈的环境。石膏结核的出现则进一步证实了沉积环境中存在高盐度的卤水，在蒸发作用下，卤水中的硫酸钙过饱和结晶，形成石膏结核。咸化泻湖相沉积中，蒸发岩以石膏岩和硬石膏岩为主，夹少量白云岩和石盐岩。这些蒸发岩的形成与海水的蒸发浓缩过程密切相关。在咸化泻湖中，水体相对封闭，海水的蒸发量远大于补给量，导致盐类物质逐渐浓缩。当卤水浓缩到一定程度时，盐类物质开始按照溶解度的大小依次结晶沉淀。在含山县地区的蒸发岩中，首先沉淀的是石膏，随着蒸发作用的持续进行，部分石膏脱水转变为硬石膏。白云岩的形成与海水的咸化和蒸发作用有关，在蒸发作用下，海水盐度升高，镁离子相对富集，与碳酸根离子结合形成白云石沉淀。石盐岩的出现则表明当时的卤水盐度已经达到了较高的程度，只有在蒸发作用极为强烈的条件下，石盐才会结晶析出。从地球化学特征来看，含山县地区蒸发岩的常量元素分析结果与蒸发岩的形成机制相吻合。CaO含量较高，一般在30%-45%之间，这与蒸发岩中大量的石膏和硬石膏矿物密切相关。MgO含量相对较低，通常在1%-5%之间，反映了镁离子在蒸发过程中的相对贫化。SiO₂和Al₂O₃含量主要来自陆源碎屑物质的输入，其含量的变化与陆源物质的供应和沉积环境的变化有关。微量元素和同位素分析也为蒸发岩的形成环境提供了重要线索。Sr、Ba、Li、B等微量元素的含量变化反映了沉积环境的盐度、氧化还原条件以及古气候条件的变化。碳、氧、硫同位素特征则进一步证实了蒸发岩形成于海相蒸发环境，且受到了生物作用和陆源物质输入的影响。含山县地区中三叠统蒸发岩的发育模式是在特定的古气候、古地理环境下，通过海水蒸发浓缩机制形成的。其沉积特征和地球化学特征相互印证，为研究安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的发育模式提供了一个典型实例。通过对该地区蒸发岩的研究，可以更好地理解蒸发岩的形成过程和控制因素，为区域地质演化研究和资源勘探提供重要的参考依据。五、蒸发岩分布规律5.1平面分布特征通过对安徽下扬子区大量野外地质调查资料、钻孔数据以及前人研究成果的系统整理与分析，绘制出了该地区中三叠统蒸发岩平面分布图（图1）。从图中可以清晰地看出，蒸发岩在平面上的分布呈现出明显的规律性，与区域构造格局、古地理环境密切相关。在区域构造格局的控制下，蒸发岩主要集中分布在特定的构造单元内。研究区中三叠统蒸发岩主要分布于沿江地区的一些凹陷带，如安庆-池州凹陷、芜湖-马鞍山凹陷以及南京-镇江凹陷等。这些凹陷带在中三叠世时期处于相对低洼的区域，为海水汇聚提供了场所，同时由于构造活动导致的地形封闭或半封闭，使得海水循环不畅，有利于蒸发岩的形成和保存。在安庆-池州凹陷，蒸发岩分布较为连续，厚度较大，反映了该区域在中三叠世时期相对稳定的沉积环境，持续的海水蒸发浓缩作用使得蒸发岩得以大量沉积。从与古地理环境的关系来看，蒸发岩主要发育于潮坪-咸化泻湖相带。在古地理图上，潮坪-咸化泻湖相带呈条带状或斑块状分布于研究区的特定区域。在和县地区，潮坪-咸化泻湖相带发育典型，蒸发岩在该区域广泛分布。潮坪相带由于潮汐作用的影响，沉积物粒度较细，且含有丰富的有机质，为蒸发岩的形成提供了良好的物质基础。咸化泻湖相带则是在半封闭的海湾或潟湖中，海水蒸发浓缩，盐度升高，盐类物质大量沉淀形成蒸发岩。在咸化泻湖的中心区域，蒸发作用最为强烈，盐类物质沉淀最为丰富，因此蒸发岩厚度较大；而在泻湖边缘，由于海水的稀释作用，蒸发岩厚度相对较薄。蒸发岩的平面分布还受到物源区的影响。周边陆源区的岩石风化产物通过河流、风力等作用搬运至沉积盆地，为蒸发岩的形成提供了部分物质来源。在靠近物源区的地方，陆源碎屑物质含量相对较高，可能会影响蒸发岩的纯度和沉积厚度。当陆源碎屑物质大量输入时，可能会稀释卤水中的盐类物质浓度，抑制蒸发岩的形成；而在远离物源区的地方，蒸发岩的沉积相对较为纯净，厚度也可能相对较大。在铜陵地区，由于靠近物源区，蒸发岩中陆源碎屑物质含量相对较高，其分布范围和厚度相对较小；而在含山县地区，远离物源区，蒸发岩的分布范围较广，厚度也较大。[此处插入安徽下扬子区中三叠统蒸发岩平面分布图]图1：安徽下扬子区中三叠统蒸发岩平面分布图5.2垂向分布特征安徽下扬子区中三叠统蒸发岩在垂向上呈现出与其他沉积岩相互叠置的特征，其分布规律与沉积环境的演化密切相关。通过对多个钻孔岩芯和野外露头的地层剖面分析，详细研究了蒸发岩在垂向上的分布情况。在中三叠统地层序列中，蒸发岩主要集中分布于周冲村组，其下伏地层为青龙组，上覆地层为黄马青组下部。青龙组主要为海相碳酸盐岩沉积，岩性以灰岩、白云质灰岩为主，富含海相生物化石，如腕足类、珊瑚、海百合等，反映了当时温暖、开阔的浅海环境。周冲村组蒸发岩与青龙组呈整合接触，表明沉积过程的连续性。周冲村组蒸发岩以石膏岩、硬石膏岩为主，夹少量白云岩、泥岩和石盐岩，其厚度在不同地区有所差异，一般在几十米至数百米之间。在含山县地区，周冲村组蒸发岩厚度可达150米左右，从下往上，蒸发岩的矿物组成和结构构造呈现出一定的变化规律。底部常以石膏岩为主，晶体形态多为纤维状，反映了相对稳定的蒸发环境下卤水的缓慢蒸发和结晶过程。随着沉积过程的进行，硬石膏含量逐渐增加，可能是由于埋藏过程中石膏脱水转变所致。在蒸发岩沉积过程中，还可见到蒸发岩与白云岩、泥岩的互层现象。白云岩的形成与海水的咸化和蒸发作用有关，在蒸发作用下，海水盐度升高，镁离子相对富集，与碳酸根离子结合形成白云石沉淀。泥岩则是在水体相对安静、能量较低的环境下沉积形成的。这些互层现象反映了沉积环境的周期性变化，可能与气候的干湿交替、海水的进退等因素有关。周冲村组蒸发岩之上为黄马青组下部，两者呈整合接触。黄马青组下部主要为陆源碎屑岩沉积，岩性以砂岩、粉砂岩和泥岩为主，夹少量砾岩，富含陆相生物化石，如双壳类、腹足类、植物化石等，反映了沉积环境从海相逐渐转变为陆相。在黄马青组下部与周冲村组蒸发岩的接触部位，可见到过渡性的沉积特征。靠近蒸发岩顶部，砂岩和粉砂岩中常含有少量的石膏碎屑，这可能是由于蒸发岩在沉积过程中受到水流的侵蚀和搬运，部分石膏碎屑混入到陆源碎屑沉积物中。随着向上沉积，陆源碎屑物质逐渐增多，蒸发岩的特征逐渐减弱，最终完全过渡为陆相碎屑岩沉积。从垂向沉积旋回来看，安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的沉积过程经历了多个旋回，每个旋回都反映了沉积环境的一次变化。在每个旋回中，底部通常为水体相对较深、能量较低的沉积环境，以泥岩或白云岩沉积为主；随着蒸发作用的增强，水体盐度升高，开始出现石膏岩和硬石膏岩的沉积，形成蒸发岩段；在蒸发岩沉积后期，由于气候的变化或海水的进退等因素，沉积环境又逐渐转变为水体较浅、能量较高的环境，出现砂岩、粉砂岩等陆源碎屑岩沉积，从而完成一个沉积旋回。这种沉积旋回的反复出现，使得蒸发岩在垂向上呈现出与其他沉积岩相互叠置的特征。这些沉积旋回的形成与区域构造运动、古气候变迁以及海平面变化等因素密切相关。区域构造运动导致沉积盆地的形态和水体条件发生变化，古气候变迁影响蒸发作用的强度和海水的盐度，海平面变化则控制了海水的进退和沉积环境的转变。通过对蒸发岩垂向分布特征和沉积旋回的研究，可以更好地理解区域地质演化历史和沉积环境的变迁。5.3控制因素分析安徽下扬子区中三叠统蒸发岩的分布受到多种因素的综合控制，构造运动和沉积环境在其中起到了关键作用，它们从不同方面影响着蒸发岩的形成和分布格局。构造运动对蒸发岩分布的控制作用显著。区域构造活动决定了沉积盆地的形态、规模和演化过程，进而影响蒸发岩的沉积厚度和分布范围。在中三叠世时期，下扬子区受到印支运动的强烈影响，扬子板块与华北板块逐渐碰撞拼接，区域构造应力场发生改变。这种构造运动导致下扬子区形成了一系列的褶皱和断裂构造，使得沉积盆地的地形变得复杂多样。在一些拗陷区域，由于地壳下沉，形成了相对封闭或半封闭的盆地，这些盆地为海水汇聚提供了场所。同时，盆地的封闭性使得海水循环不畅，蒸发作用得以持续进行，盐类物质逐渐浓缩沉淀，从而有利于蒸发岩的形成和大规模沉积。如安庆-池州凹陷、芜湖-马鞍山凹陷以及南京-镇江凹陷等，这些凹陷带在中三叠世时期处于相对低洼的区域，是蒸发岩的主要分布区域。而在隆起区域，由于地势较高，水体难以汇聚，不利于蒸发岩的沉积，蒸发岩在这些区域则很少出现或不发育。沉积环境也是控制蒸发岩分布的重要因素，其中古气候和古地理环境对蒸发岩的形成和分布有着直接的影响。古气候条件决定了蒸发作用的强度和水体的盐度变化。在中三叠世时期，下扬子区受副热带高压带的影响，气候炎热干燥，蒸发量远大于降水量。这种干旱的气候条件使得海水不断蒸发浓缩，盐类物质逐渐富集，为蒸发岩的形成提供了有利的气候基础。在炎热干燥的气候下，海水的蒸发作用持续进行，卤水中的盐类物质浓度不断升高，当达到过饱和状态时，盐类物质就会结晶沉淀形成蒸发岩。而在相对湿润的气候条件下，降水量增加，海水被稀释，盐度降低，不利于蒸发岩的形成。古地理环境则通过影响沉积盆地的水体条件和物源供应来控制蒸发岩的分布。潮坪-咸化泻湖相带是蒸发岩的主要沉积区域。潮坪相带由于潮汐作用的影响，沉积物粒度较细，且含有丰富的有机质，为蒸发岩的形成提供了良好的物质基础。在潮坪相中，海水周期性地进退，使得卤水在潮坪上不断蒸发浓缩，盐类物质逐渐沉淀。咸化泻湖相带则是在半封闭的海湾或潟湖中，海水蒸发浓缩，盐度升高，盐类物质大量沉淀形成蒸发岩。在咸化泻湖的中心区域，蒸发作用最为强烈，盐类物质沉淀最为丰富，因此蒸发岩厚度较大；而在泻湖边缘，由于海水的稀释作用，蒸发岩厚度相对较薄。古地理环境中的物源供应也对蒸发岩的分布产生影响。周边陆源区的岩石风化产物通过河流、风力等作用搬运至沉积盆地，为蒸发岩的形成提供了部分物质来源。在靠近物源区的地方，陆源碎屑物质含量相对较高，可能会影响蒸发岩的纯度和沉积厚度。当陆源碎屑物质大量