四川彭山鄧廟芒硝礦礦床地質(zhì)特征及成礦模式

朱旭，喬喜旦，郭強(qiáng)，趙宗德

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四川彭山鄧廟芒硝礦礦床地質(zhì)特征及成礦模式

朱旭，喬喜旦，郭強(qiáng)，趙宗德

（四川省化工地質(zhì)勘查院，成都，611930）

四川彭山鄧廟芒硝礦屬新津式沉積型礦床，發(fā)育有上含礦帶和下含礦帶，芒硝礦在含礦帶中呈單斜層狀產(chǎn)出，產(chǎn)出與圍巖一致，其中具有工業(yè)利用價(jià)值的礦層共計(jì)8層。本文通過研究區(qū)域地質(zhì)背景和成礦地質(zhì)特征，建立鄧廟芒硝礦的成礦模式，對(duì)分析中、新生代鹽湖成礦作用，認(rèn)識(shí)四川盆地中、新生代的優(yōu)勢(shì)成礦類型和找礦潛力等具有重要的啟示。

芒硝礦；成礦地質(zhì)特征；成礦模式；四川彭山

鄧廟礦段屬上揚(yáng)子古陸塊四川前陸盆地川西山前拗陷盆地，礦段位于熊坡背斜北東端的南東翼和眉山向斜北西翼之間（圖1），所在成礦區(qū)帶為上揚(yáng)子成礦亞省四川盆地成礦區(qū)。區(qū)內(nèi)古生界以及以前地層未見出露，中生界及新生界地層廣泛分布，含礦帶賦存于上白堊統(tǒng)灌口組第二段。區(qū)域構(gòu)造較簡(jiǎn)單，以褶皺為主，受燕山運(yùn)動(dòng)影響形成了一系列自西向東由緊密至寬緩、由梳狀至箱狀兩翼不對(duì)稱的褶曲構(gòu)造，包括有眉山向斜、牧馬山向斜、名山向斜、熊坡背斜、蘇碼頭背斜、三蘇場(chǎng)背斜等，總體構(gòu)造線為北東45°～50°。其中主要控礦構(gòu)造為熊坡背斜，長(zhǎng)約81km，橫寬為8～10km，具有北西翼陡，南東翼緩的不對(duì)稱特征，北西翼傾角30°～50°，部份直立倒轉(zhuǎn)，南東翼傾角8°～20°，局部可達(dá)25°～35°。

1 礦段地質(zhì)特征

礦段南部及南東部為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，北部及北西部廣泛分布白堊系上統(tǒng)灌口組地層。根據(jù)沉積特征和巖性組合可將灌口組劃分為三段，由下而上分別為：第一段（K21），以暗紫紅色中厚層狀粘土質(zhì)粉砂巖為主，局部夾粉砂質(zhì)粘土巖，頂部見較多硬石膏團(tuán)粒及團(tuán)塊；第二段（K22），即含礦段，主要為淺蘭灰色、暗紫紅色鈣芒硝礦層與暗紫紅色中厚層狀粘土質(zhì)粉砂巖不等厚互層產(chǎn)出，礦層及靠近礦層的粘土質(zhì)粉砂巖層內(nèi)含較多石膏團(tuán)粒順層排列，見少量石膏團(tuán)塊及石膏薄層；第三段（K2g3），以暗紫紅色、淺黃綠色薄至中厚層狀粘土質(zhì)粉砂巖為主，局部夾粉砂質(zhì)粘土巖及細(xì)砂巖。第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4），覆蓋于白堊系地層之上，具二元結(jié)構(gòu)，下部為沙礫卵石層，上部為灰褐色、淺灰色亞粘土，頂部富含有機(jī)質(zhì)可為耕作土，與下伏白堊系灌口組地層呈角度不整合接觸。礦段位于熊坡背斜北東端的南東翼（圖1），為一產(chǎn)狀較平緩的單斜構(gòu)造。礦段內(nèi)未發(fā)現(xiàn)次一級(jí)褶皺及斷裂構(gòu)造，節(jié)理裂隙亦不發(fā)育，僅于地表或第四系之下10～30m范圍內(nèi)見有少量的風(fēng)化裂隙。礦段地質(zhì)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦帶特征

本礦床的芒硝礦賦存于灌口組第二段，按其含礦性可劃分為上含礦帶、硝間帶和下含礦帶（圖2）。其剖面特征如下：

上覆地層：第四系（Q），下部為沙礫卵石層，上部為亞粘土 0～54.02m

～～～～～角度不整合～～～～～

含礦地層灌口組（K2g）

666.26m或大于666.26m

灌口組三段（K2g3）

暗紫紅色厚層狀粘土質(zhì)粉砂巖與淺黃綠色粉砂質(zhì)粘土巖不等厚互層產(chǎn)出。有較多纖維狀石膏薄層（條帶）（φ0.1～0.5cm）及少量硬石膏團(tuán)塊（φ0.5～1cm）、團(tuán)粒（φ0.1～0.3cm）。頂部推測(cè)有剝蝕 167.01m

灌口組二段上含礦帶（K2g2-3）

③淺蘭灰色鈣芒硝礦與暗紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖互層。淺蘭灰色鈣芒硝礦：呈細(xì)斑晶竹葉狀、菊花狀。暗紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖：有少量鈣芒硝斑晶（團(tuán)粒）稀疏分布，偶見石膏團(tuán)塊（φ1～4cm） 37.96m

②暗紫紅色厚層狀粘土質(zhì)粉砂巖。下部見較多石膏團(tuán)粒，偶見石膏團(tuán)塊。上部見較多石膏團(tuán)塊（φ1～3 cm），偶見石膏團(tuán)粒，石膏團(tuán)粒近順層分布 22.75m

①暗紫紅色、淺蘭灰色粘土質(zhì)粉砂巖夾暗紫紅色、淺蘭灰色鈣芒硝礦薄層。紫紅色、淺蘭灰色鈣芒硝礦中，鈣芒硝斑晶呈竹葉狀。暗紫紅色、淺蘭灰色粘土質(zhì)粉砂巖常見石膏團(tuán)粒（φ0.2～0.3cm），偶見石膏團(tuán)塊7.24m

灌口組二段硝間帶（K2g2-2）

暗紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖，中至厚層狀，見石膏團(tuán)粒（φ0.1～0.3cm），偶見石膏團(tuán)塊（φ1～3cm） 101.77m

灌口組二段下含礦帶（K2g2-1）

淺蘭灰色、暗紫紅色鈣芒硝礦與暗紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖、淺蘭灰色含石膏粘土質(zhì)粉砂巖互層。淺蘭灰、暗紫紅色鈣芒硝礦：鈣芒硝礦呈細(xì)斑晶竹葉狀、菊花狀。暗紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖：見少量鈣芒硝斑晶（團(tuán)粒）稀疏分布，偶見石膏團(tuán)塊。淺蘭灰色含石膏粘土質(zhì)粉砂巖：見石膏團(tuán)塊及條帶，條帶順層分布 53.98m

灌口組一段（K2g1）

暗紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖，有少量石膏團(tuán)粒稀疏分布，偶見石膏團(tuán)塊 252.35m

----------- 整 合 -----------

夾關(guān)組（K2）：紫紅、棕紅色厚層巖屑、長(zhǎng)石砂巖

2.2 礦層特征

灌口組第二段的上、下含礦帶中，能夠具有工業(yè)利用價(jià)值的礦層共計(jì)8層（其中上含礦帶4層、下含礦帶4層），其余礦層厚度均較小，暫無利用價(jià)值。

2.2.1礦層的空間位置、形態(tài)及產(chǎn)狀

礦段以北（北西）靠近熊坡背斜的位置地層傾角較陡，一般20°～30°，礦段以南（南東）地層傾角較緩，傾角一般2°～8°。芒硝礦在含礦帶中呈單斜層狀產(chǎn)出，產(chǎn)出與圍巖一致，沿走向及傾向穩(wěn)定延伸。上含礦帶的4層礦在礦段內(nèi)地表有出露，露頭線長(zhǎng)約3 000m，寬約50～150m，已風(fēng)化淋濾，深部保存完好。下含礦帶的4層礦在礦段內(nèi)無出露，經(jīng)深部工程揭露，礦層保存完好。

2.2.2 礦層的厚度、品位及變化特征

礦段內(nèi)各工業(yè)礦層呈層狀穩(wěn)定產(chǎn)出，礦層厚度變化穩(wěn)定，品位變化均勻（表1）。

表1 各資源儲(chǔ)量估算礦層厚度品位統(tǒng)計(jì)表

2.2.3 礦層頂、底板及夾石

礦段內(nèi)鈣芒硝礦層頂、底板均為暗紫紅色中～厚層粘土質(zhì)粉砂巖或含鈣芒硝礦粘土質(zhì)粉砂巖，分界不明顯，以化學(xué)分析確定。

礦段內(nèi)工業(yè)礦層均為復(fù)礦層，但考慮到芒硝礦特殊的開采方式（硐室水溶法），工業(yè)礦層中的夾石層均不予以剔除，故不做夾石層統(tǒng)計(jì)。

2.3礦石特征

2.3.1礦石礦物成分

芒硝礦中的主要礦物為鈣芒硝，次要礦物為白云石、水云母、石英、褐鐵礦、硬石膏及少量石膏。

1）主要礦物鈣芒硝：無色透明，部分含雜質(zhì)者帶他色，含量70%～85%，呈板狀、菱板狀、雙錐狀。玻璃光澤，性脆，硬度中等，味稍咸。風(fēng)化后表面見灰白色霜狀物或粉末，受潮后表面析出芒硝晶體。在水中溶解緩慢，鹽酸中溶解完全。

2）次要礦物

白云石：含量7%～15%，呈微晶充填于鈣芒硝晶體間。常被次生的褐鐵礦浸染。

水云母：含量2%～6%，呈集合體充填于鈣芒硝晶體間。常被次生的褐鐵礦浸染。

石英：含量1%～4%，粒度0.1～0.03mm間，星散分布于微晶白云石和水云母鱗片集合體內(nèi)。

硬石膏及少量石膏：含量3%±，常分布于鈣芒硝晶體之中或其邊緣。

褐鐵礦：含量0.5%±，呈微粒分布于微晶白云石和水云母鱗片集合體內(nèi)。

2.3.2 礦石化學(xué)組分

芒硝礦石中主要有用組分為Na2SO4。其他組分有：CaSO4、MgSO4、NaCl、KCl、結(jié)晶水、水不溶物、I、Fe2O3等。

其中，有用組分：Na2SO4的品位，最高46.31%，最低10.02%，一般為25%～40%。其他組分：CaSO436.32%～42.20%，平均39.42%；MgSO40.14%～0.20%，平均0.17%；NaCl 0.16%～0.32%，平均0.20%；KCl 0.06%～0.11%，平均0.09%；結(jié)晶水 0.31%～0.67%，平均0.52%；水不溶物 20.41%～37.54%，平均26.75%；I 0.06%～0.07%，平均0.06%，F(xiàn)e2O30.70%～1.37%，平均0.98%。

通過分析，CaSO4、MgSO4、KCl、I與有用組分Na2SO4關(guān)系不明顯，水不溶物、NaCl、Fe2O3、結(jié)晶水與有用組分Na2SO4關(guān)系密切，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.3.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及類型

礦石結(jié)構(gòu)按照芒硝礦結(jié)晶自形程度分為：半自形晶和自形晶結(jié)構(gòu)，按照鈣芒硝晶體粒度分為：①細(xì)晶結(jié)構(gòu)：晶體粒度﹤5mm；②細(xì)～中晶結(jié)構(gòu)：晶體粒度5～10 mm；③粗晶結(jié)構(gòu)：晶體粒度＞10 mm。

礦石構(gòu)造按照芒硝礦晶體的分布密集程度可分為：①致密狀構(gòu)造（包括條帶狀構(gòu)造和竹葉狀構(gòu)造）；②星點(diǎn)狀構(gòu)造。

根據(jù)鈣芒硝礦結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，分布形態(tài)以及脈石含量等，對(duì)礦石類型劃分為：暗紫紅色條帶狀鈣芒硝礦及淺蘭灰、暗紫紅色竹葉狀鈣芒硝礦。

3 成礦模式

礦段位于川西凹陷之熊坡背斜北東端南東翼及眉山向斜的北西翼結(jié)合部位，川西凹陷為揚(yáng)子陸塊的拗陷區(qū)。自中生代以來沉積了巨厚的碎屑物，由于燕山運(yùn)動(dòng)的影響形成了一系列走向北東～南西向?qū)捑彽南錉铖薨櫋?/p>

從古植物孢粉研究表明，雙流～名山地區(qū)地理位置位于南方干熱氣候帶內(nèi)，孢粉組合中以各種希指蕨孢子、克拉梭粉及麻黃類花粉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而不見或少見反映濕潤氣候的孢子花粉類型。從本區(qū)灌口組不同層位（灌口期不同時(shí)期）的孢粉組合及含量分布可以看出，晚白堊世從早期到晚期，孢粉化石的組合特征基本一致，這表明古氣候均屬于干旱的熱帶－亞熱帶氣候類型。灌口組地層中廣泛分布的鹽類礦物、白云石等亦指示了干旱炎熱氣候特征。

根據(jù)蒸發(fā)巖建造、硫酸鹽礦物的分布特征，推斷灌口組～名山組（西部同期巖石地層單位為大溪礫巖）沉積時(shí)巖相古地理環(huán)境總體為川西硫酸鹽湖（極淺湖），可大致劃分出五個(gè)亞相帶，參見表2、圖3。

表2 雙流～名山地區(qū)晚白堊世－古近紀(jì)沉積相帶劃分表

硫酸鹽湖相區(qū)特點(diǎn)：水動(dòng)力條件主要是波浪和湖流的作用，沒有拍岸浪的影響。以淺湖砂坪（砂壩）、淺湖泥坪和少量碳酸鹽介屑灘沉積為主，巖性為薄層灰、紫灰色、灰綠色泥（頁）巖、粉砂巖夾綠色薄層泥灰?guī)r。常見爬升波痕層理、平行層理、浪成沙紋層理和蟲管等沉積構(gòu)造。泥巖質(zhì)純，水平層理發(fā)育。介形蟲、葉肢介等生物化石豐富，保存完好。鄧廟礦段礦床類型屬新津式沉積型芒硝礦床，其成礦時(shí)代為晚白堊世，沉積相屬于咸化湖泊（硫酸鹽湖）相區(qū)中心泥質(zhì)巖-硫酸鹽亞相（圖3），其成礦作用以蒸發(fā)沉淀作用為主。

礦床成因機(jī)制：川西地區(qū)自進(jìn)入侏羅紀(jì)始，古氣候條件以干旱炎熱為特征，盆地內(nèi)水體的蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于補(bǔ)給量，造成水體中含鹽度大幅增加，濃縮程度持續(xù)增高，至晚白堊世-始新世濃縮程度已達(dá)硫酸鹽沉積階段。湖泊內(nèi)水體極淺，水動(dòng)力能量極其微弱，泥質(zhì)物以垂向加積的方式沉積，湖水不斷蒸發(fā)咸化，達(dá)到飽和及過飽和，使芒硝沉積下來。由于地殼升降活動(dòng)及氣候的轉(zhuǎn)變，淡水供給的增加，使礦層的沉積終止；堆積粘土及粉砂等物質(zhì)作為礦層的蓋層，并保護(hù)了礦層。如此反復(fù)循環(huán)，形成了具有復(fù)式礦層特征的芒硝礦床。

由于燕山運(yùn)動(dòng)的影響，熊坡背斜等相對(duì)上升使大的凹陷分隔成一些閉塞的環(huán)境，如邛崍～名山凹陷和眉山～普興場(chǎng)凹陷，湖水進(jìn)一步濃縮，沉積了較其它地區(qū)更豐富的鈣芒硝礦。鄧廟礦床形成在湖泊中心地帶，是在古代硫酸鹽湖淺湖環(huán)境通過蒸發(fā)沉淀作用成礦的。在研究區(qū)域地質(zhì)、古氣候、古地理、沉積相、礦床成因機(jī)制及成礦作用的基礎(chǔ)上，編制了成礦模式圖（圖4）。

成礦模式可簡(jiǎn)述如下：干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；芒硝礦床總體由反復(fù)四次的沉積旋回構(gòu)成；鈣芒硝微溶于水，地表風(fēng)化淋濾后最后兩次形成的名山組礦層大部分地段未能保存，灌口組礦層因處于深部，保存完整。

4 結(jié)論

1）鄧廟芒硝礦含礦帶賦存于白堊系上統(tǒng)灌口組的中上部（即第二段K22），含礦帶分為上、下含礦帶，含礦帶中具有工業(yè)價(jià)值的礦層8層（其中上含礦帶4層、下含礦帶4層），其主要礦物成分為鈣芒硝。

2）鄧廟芒硝礦的礦床類型屬古代內(nèi)陸硫酸鹽沉積型礦床，即新津式沉積型芒硝礦床。

[1] 成都理工大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院．名山幅、馬嶺幅、草壩幅、洪雅幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告（1∶5萬）[R]．2009 .

[2] 四川省化工地質(zhì)勘查院．四川省彭山縣鄧廟芒硝礦延伸勘探及資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R]．2012.

[3] 四川省化工地質(zhì)勘查院．四川省芒硝資源潛力評(píng)價(jià)成果報(bào)告[R]．2013.

[4] 陳毓川，王登紅，等．全國重要礦產(chǎn)和區(qū)域成礦規(guī)律研究技術(shù)要求[S]．北京：地質(zhì)出版社，2010.

[5] 陳毓川，王登紅，等．重要礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類型劃分方案[S]．北京：地質(zhì)出版社，2010.

[6] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局．四川省區(qū)域礦產(chǎn)總結(jié)（非金屬分冊(cè)）[M]．1991.

[7] 熊先孝，薛天星，商朋強(qiáng)，等．重要化工礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)技術(shù)要求[S]．北京：地質(zhì)出版社，2010.

Geological Features and Genetic Model for the Dengmiao Mirabilite Deposit in Pengshan, Sichuan

ZHU Xu QIAO Xi-dan GUO Qiang ZHAO Zong-de

(Sichuan Chemical Geological Exploration Institute, Chengdu 611930)

The Dengmiao mirabilite deposit in Pengshan, Sichuan is a Xinjin type sedimentary deposit. 8 stratiform mirabilite orebodies occur as monoclonal stratum conformable with wall rock. This paper has a discussion on geological setting and geological features of the deposit and puts forward a genetic model for the deposit.

mirabilite deposit; geological feature; genetic model; Dengmiao, Pengshan

P619.21

A

1006-0995（2015）01-0038-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.009

2014-03-03

朱旭（1988-），男，四川儀隴人，工程師，從事固體礦產(chǎn)勘查工作