四川地區(qū)金屬礦床成因及找礦方向研究

舒東楚

（中國(guó)石油浙江油田分公司天然氣勘探開發(fā)事業(yè)部，四川 筠連 645250）

近幾年，隨著四川盆地的勘探開發(fā)不斷取得新的進(jìn)展[1-4]，于2013年在川中磨溪-高石梯地區(qū)發(fā)現(xiàn)了中國(guó)第一大單體整裝礦藏，在面積為2330km2的范圍內(nèi)上報(bào)礦產(chǎn)探明儲(chǔ)量4403.85×108m3，拉開了四川盆地寒武系礦產(chǎn)勘探的高潮，標(biāo)志著四川盆地大型金屬礦產(chǎn)勘探開發(fā)的一個(gè)新的重點(diǎn)層位。目前在四川盆地的北部，如九龍山構(gòu)造和馬路背構(gòu)造及其周緣野外剖面，相繼發(fā)現(xiàn)了主要金屬金屬礦床，其分為兩個(gè)不同環(huán)境的兩種礦床組合，引起地質(zhì)工作者廣泛關(guān)注與重視。筆者通過在四川地區(qū)進(jìn)行礦產(chǎn)地質(zhì)勘察工作，初步厘定了該地區(qū)的金屬礦床成因類型主要為液熱型和噴流沉積—液熱疊加改造型，為今后在四川地區(qū)尋找該類型礦床提供參考價(jià)值與意義。

1 地質(zhì)成礦背景

該地區(qū)位于四川盆地中部的磨溪-高石梯地區(qū)，隸屬于川中古隆平緩構(gòu)造區(qū)的威遠(yuǎn)-龍女寺構(gòu)造群，位于四川省遂寧市、資陽市和重慶市潼南縣境內(nèi)，主力產(chǎn)層為寒武系下統(tǒng)龍王廟組。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化年代中，經(jīng)歷了多次而復(fù)雜而強(qiáng)烈的構(gòu)造變動(dòng)，不同規(guī)模和力學(xué)性質(zhì)的構(gòu)造形跡發(fā)育尚好。其中，北西西向、北西向壓性、壓扭性斷裂組成了區(qū)域主體構(gòu)造框架，其對(duì)各時(shí)代底層分布、各類礦產(chǎn)的變質(zhì)作用及礦產(chǎn)等都起著重要的控制作用。

該地區(qū)斷裂構(gòu)造以東西為主，是區(qū)域構(gòu)造方向明顯變化的轉(zhuǎn)折部位，對(duì)礦化富集十分有利。東西向斷裂構(gòu)造主要有4條，多條礦帶賦存的斷層破碎帶中，說明斷裂有明顯的控礦作用。

2 金屬礦床地質(zhì)特征

安岳氣田龍王廟組礦層時(shí)代老，埋藏深，經(jīng)歷的成礦作用及變化呈多期次、多類型的長(zhǎng)期疊加，其結(jié)果不僅導(dǎo)致了儲(chǔ)層原始結(jié)構(gòu)組分特征的改變，還使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化。對(duì)孔隙形成與保持不利的成礦作用主要有壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用和充填作用，對(duì)孔隙形成與保持有利的成礦作用主要有重結(jié)晶作用、金屬礦作用和溶蝕作用，加里東期近地表層間古礦溶作用是現(xiàn)今安岳氣田龍王廟組大量次生孔隙和溶洞形成的關(guān)鍵。

2.1 礦帶特征

該地區(qū)礦床目前工圈出8條礦帶，其中以多金屬有關(guān)的有4條。

1號(hào)礦帶位于東南部，產(chǎn)生于二長(zhǎng)花崗巖與大干溝組接觸帶上。呈波狀彎曲，總體呈東西向分布，長(zhǎng)約2.0km，中部寬度較大，寬約40m，兩端寬度較小，寬數(shù)米。整個(gè)含礦帶磁鐵化嚴(yán)重。2號(hào)礦帶位于東工作區(qū)西側(cè)，并延伸進(jìn)入地質(zhì)工作區(qū)。在該金屬礦產(chǎn)工作區(qū)產(chǎn)于二長(zhǎng)花崗礦礦體與矽卡礦中，在金屬礦工作區(qū)產(chǎn)于山群火山礦組間斷層破碎帶中。呈北西西向延伸，地表控制長(zhǎng)約5.8km，寬約10m～80m，一般為35m。3號(hào)礦帶位于金屬礦工作區(qū)中南部，產(chǎn)于中元古界組與石炭統(tǒng)大干溝組斷層接觸蝕變帶內(nèi)，近東西向展布。其中，西段局部略具波狀彎曲，總長(zhǎng)度對(duì)于8km，寬30m～150m。產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷層破碎帶控制，局部地段上部北傾，在深部轉(zhuǎn)為南傾，總體傾向南，傾角近似直立。目前，帶內(nèi)已圈定2條多金屬主體礦。

（1）礦產(chǎn)特征。根據(jù)采坑、探槽的觀察，按照礦體氧化程度大致可分為氧化帶、混合帶以及原生帶。地表至地下約4m為氧化帶，主要是黃銅礦后期氧化物孔雀礦產(chǎn)，銅藍(lán)，沿礦體斷裂面薄膜狀分布，氧化帶至地下6m的深度為混合帶，6m以下一般為原生帶。已被發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)類型較為復(fù)雜，主要有金屬銅礦、銅鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦以及輝鉬礦。礦產(chǎn)成他形，半自形顆粒狀變晶體結(jié)構(gòu)。礦產(chǎn)礦物組合為：閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦等。礦產(chǎn)中鉛礦物浸染狀集合體形態(tài)賦存，其他形態(tài)如塊狀、脈狀和星點(diǎn)狀等，也有一定的比例出現(xiàn)在脈礦物質(zhì)當(dāng)中。鋅礦物主要以閃鋅礦的形態(tài)出現(xiàn)在脈礦物當(dāng)中。鋅礦物主要以山鋅礦占總鋅礦的一半以上，相對(duì)方鉛礦而言嵌布粒度較小，目測(cè)多為浸染狀、片狀等構(gòu)造。銅礦物主要是浸染狀、脈狀黃銅礦結(jié)合體居多，嵌布粒度相對(duì)鉛鋅礦而言，屬于中等偏細(xì)。

（2）充填作用。研究區(qū)充填作用主要出現(xiàn)于礦產(chǎn)采集工作區(qū)等次生儲(chǔ)集空間中，充填物主要為金屬礦。金屬礦為區(qū)內(nèi)次生孔隙中主要的充填物，具有明顯的期次。第一期為細(xì)—中晶礦石，在各種次生孔隙中廣泛分布，充填組構(gòu)明顯，晶體干凈明亮，多為自形—半自形，大小一般為0.1mm～1mm。Na+含量最低，K+、Sr2+、Ba2+、Cu2+、Mn2+含量變化幅度較大；礦體氧化同位素值明顯偏負(fù)；其中含液態(tài)有機(jī)烴包裹體的均一溫度為100℃～150℃；在陰極射線下發(fā)光且多呈亮紅橙色。

2.2 建設(shè)性成礦作用

（1）重結(jié)晶作用。研究區(qū)顆粒礦石經(jīng)過強(qiáng)烈的重結(jié)晶作用后形成具或不具殘余結(jié)構(gòu)的粉-細(xì)晶礦石，局部可達(dá)中晶；泥粒礦石在經(jīng)過重結(jié)晶作用后形成粉-細(xì)晶礦石。一方面，重結(jié)晶作用使晶粒變粗且趨于自形，使原礦孔隙結(jié)構(gòu)改變。晶間孔的吼道變得更光滑平直，使礦產(chǎn)有效孔隙度、滲透率增加，為后期成礦礦流體的通過提供了良好的通道，有利于次生礦石的形成。

（2）金屬礦化作用。研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層金屬礦化作用發(fā)生在準(zhǔn)同生期，屬于回流滲透成因。研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層金屬礦的Cu、Na、K含量比較高，Ca/Mg比介于0.54～0.78，均值為0.678，有序度比較低，δ13C分布于-1.31‰～-0.58‰，δ18O分布于-5.83‰～-6.68‰，與同期海相碳酸鹽礦原始碳氧同位素值相比分布相近。以上特征表明，研究區(qū)內(nèi)龍王廟組金屬礦化作用的時(shí)間短且進(jìn)行的不徹底，結(jié)晶迅速，反映為鹽度較高的準(zhǔn)同生金屬化，屬于回流滲透成因。

3 成礦作用及礦床成因

在上述成礦作用關(guān)系的研究基礎(chǔ)之上，綜合考慮研究區(qū)埋藏史、構(gòu)造發(fā)展史、生烴史、成礦史等因素，把儲(chǔ)層成礦作用和孔隙演化劃分為以下五個(gè)階段。

（1）沉積—準(zhǔn)同生成礦階段。金屬礦沉積物形成過程中，晶間微孔、粒間孔發(fā)育，原始孔隙度可達(dá)40%～50%。海底成礦環(huán)境，圍繞顆粒呈櫛殼狀環(huán)邊的第一期纖狀方解石膠結(jié)物使原生粒間孔迅速減小。孔隙度降低至10%～15%，以殘余粒間孔、晶間孔為主要孔隙類型。

（2）早成礦階段。隨著上覆沉積物逐漸增厚和沉積物逐漸脫離大氣水環(huán)境的影響，開始進(jìn)入礦層埋藏環(huán)境，至志留紀(jì)末期，金屬礦層達(dá)到第一次最大埋藏深度，根據(jù)志留系的區(qū)域厚度，推測(cè)埋深最大達(dá)到1500余米。礦層發(fā)生強(qiáng)烈的壓實(shí)、重結(jié)晶等成礦作用，并伴隨著儲(chǔ)層的孔隙度急劇降低。志留紀(jì)末期的加里東運(yùn)動(dòng)使下古生界地層發(fā)生褶皺、抬升，并伴隨有構(gòu)造裂縫的產(chǎn)生，礦層得到改造。

（3）中成礦階段。中三疊世，隆起周圍寒武系礦石組帶，開始大規(guī)模排烴，由于有金屬礦機(jī)質(zhì)成礦過程，并使其初步預(yù)富集，形成層控型礦產(chǎn)，同時(shí)，在盆地內(nèi)沉積形成富含金屬元素的沉積礦石，為后期成礦提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。該地區(qū)經(jīng)歷了燕山期，區(qū)域構(gòu)造變形之后隨外界條件的改變富集或者疊加在原有的礦層上，形成中成礦階段。

（4）晚成礦階段。中—晚侏羅世進(jìn)入深埋藏階段，埋深超過4000m，發(fā)生第二次較大規(guī)模的貯藏作用，進(jìn)一步溶蝕并改造前期形成的基金屬成礦誘因，形成較多礦帶。

圖1 儲(chǔ)層金屬成礦作用演化模式圖

（5）礦床成因。該礦帶位于四川盆地，由于裂陷槽內(nèi)礦漿活動(dòng)過于頻繁，使得滲透循環(huán)的地下水成為熱流體，從礦體中萃取大量的有用金屬元素，沿著裂谷環(huán)境中的同生沉積斷裂上升，為形成熱水沉積礦床創(chuàng)造了即為有利的成礦前提。

（6）找礦標(biāo)志。工作區(qū)內(nèi)東西向斷裂構(gòu)造為其與同期形成的近與平行的次級(jí)斷裂構(gòu)造是工作區(qū)內(nèi)良好的儲(chǔ)礦構(gòu)造，同時(shí)應(yīng)注意南側(cè)復(fù)式向斜構(gòu)造的含礦情況。對(duì)早期噴流形成的礦體起到疊加的作用，往往使得礦體變富，開展礦產(chǎn)評(píng)價(jià)工作必須重視礦產(chǎn)的空間展布特征。

4 結(jié)語

金屬礦床形成優(yōu)勢(shì)較大，儲(chǔ)集空間以次生成因的礦產(chǎn)主，其形成與演化與金屬成礦作用密切相關(guān)。起建設(shè)性作用有重結(jié)晶作用、金屬化作用和溶蝕作用。原生帶在經(jīng)壓實(shí)壓溶作用和多期金屬礦的膠結(jié)作用后基本消失，次生孔隙經(jīng)多期金屬礦充填也大幅減少，金屬礦化作用是金屬儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵。礦床成礦作用的選擇性決定了礦層的非均質(zhì)性，但儲(chǔ)集空間的形成與演化除與成礦作用密切相關(guān)外，還受到沉積作用、有機(jī)質(zhì)演化及構(gòu)造作用的影響，礦層是這些因素相互影響下的最終產(chǎn)物。