內(nèi)蒙古塔木素地區(qū)礦床地質(zhì)特征及成礦作用研究

潘玉峰，李 東

（1．廣西壯族自治區(qū)二七三地質(zhì)隊(duì)，廣西 貴港 537100；2．桂林理工大學(xué)，地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004）

目前我國(guó)已探明的礦床中僅有一部分可以采用地浸法進(jìn)行開采。大部分礦床由于膠結(jié)作用強(qiáng)烈、孔隙度低、滲透率差等種種因素，使得礦床無(wú)法采用原地浸出的方法開采。

塔木素地區(qū)開展相關(guān)科研工作相對(duì)較少。吳仁貴從區(qū)域地質(zhì)背景、成礦砂體特點(diǎn)、成礦作用類型和后生改造作用等方面對(duì)巴音戈壁盆地塔木素地段的礦床進(jìn)行分析，認(rèn)為本區(qū)具有成礦的各種有利條件[1]；何中波研究了巴音戈壁組上段沉積相展布特征，認(rèn)為其成因?yàn)閷娱g氧化作用與同生沉積富集共存[2]；聶逢君、吳仁貴通過對(duì)該地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在黃色、紅色、綠色等多種類型的蝕變帶，后期存在明顯的熱改造活動(dòng)，認(rèn)為礦床的形成具有復(fù)雜成因，以層間氧化作用為主，熱活動(dòng)疊加使得礦物的礦化進(jìn)一步富集[3]。這些研究主要集中在礦床成因方面的研究。但是，關(guān)于賦礦儲(chǔ)層巖性特征、成巖作用等研究鮮有報(bào)道。這些問題的解決直接影響該礦床開采。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)厘清塔木素砂巖型礦床儲(chǔ)層巖性致密砂巖特征成巖作用，為該地區(qū)礦乃至同類型礦床的理論研究和開采設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)證據(jù)與支撐。

1 地質(zhì)概況

巴音戈壁盆地可劃分成五個(gè)坳陷和八個(gè)隆起帶；盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，且多為隱伏斷裂，在華力西期，斷裂活動(dòng)最為活躍，燕山期和加里東期次之；中新生代以燕山斷裂為主，喜山期和印支期的斷裂較少。

研究區(qū)內(nèi)斷層分為控盆一級(jí)斷裂和次級(jí)斷裂，塔木素地處巴音戈壁盆地內(nèi)的因格井坳陷北部，南部為巴彥諾爾公隆起，北部為宗乃山-砂拉扎山隆起。坳陷南北受區(qū)域深大斷裂控制，北部為宗乃山-砂拉扎山南緣斷裂，中部有阿拉尚丹-戈?duì)柾咛財(cái)嗔押湍侨使暇墧嗔?，南部則為巴丹吉林?jǐn)嗔选?/p>

該區(qū)地層由太古界深變質(zhì)巖，下元古界中深變質(zhì)巖，寒武-泥盆系淺變質(zhì)巖、碳酸鹽巖以及碎屑巖，石炭系的碎屑巖和中酸性火山巖，二疊系的碳酸鹽巖、火山巖和碎屑巖組成。盆地的蓋層為中、新生代沉積，主要由礫巖、砂礫巖、砂巖和泥巖構(gòu)成，在沉積中心發(fā)育有厚層泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，且含有大量的有機(jī)質(zhì)等。巖漿巖以海西期及印支期花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖為主。地質(zhì)礦物礦化分布于巴音戈壁組上段的硬砂巖中。

砂巖礦化在塔木素地區(qū)占大約55%，主要表現(xiàn)后生氧化作用和后期熱流體改造作用，形成的蝕變礦物有褐鐵礦、石膏、碳酸鹽等，礦石大多為顆粒支撐類型，孔隙式膠結(jié)，分選性大多較好-較差，呈次棱角狀或次圓狀，少數(shù)分選性差，呈棱角狀。磨圓度一般較差。

2 巖石學(xué)特征研究

本次研究從該地區(qū)的鉆孔中以及露頭處采取研究區(qū)多件與成礦相關(guān)的細(xì)-粉砂巖樣品為研究對(duì)象，并將其磨制成薄片，以開展系統(tǒng)的鑒定工作，用以查明塔木素地區(qū)砂體的礦石學(xué)特征，從微觀角度去探究塔木素地區(qū)砂巖的致密成因。

結(jié)構(gòu)特征：其碎屑顆粒成分主要有石英、長(zhǎng)石，少量黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、方解石以及粘土礦物，偶見石榴子石。其中石英含量最高，占50%以上，細(xì)-粉砂巖中碎屑顆粒的接觸關(guān)系明顯比中-粗砂巖中的顆粒接觸緊密。主要以線接觸-凹凸接觸為主，其支撐結(jié)構(gòu)為顆粒支撐，膠結(jié)類型為接觸膠結(jié)。

碎屑顆粒主要呈次圓狀-次棱角狀，少量棱角狀。顆粒大小不一，分選性較差，黃鐵礦呈分散狀和條帶狀分布，見少量細(xì)脈狀的黃鐵礦充填于碎屑顆粒裂隙中。赤鐵礦及褐鐵礦呈分散狀零散分布于礦石中。見少量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)可見明顯的細(xì)胞腔壁結(jié)構(gòu)。

填隙物特征：填隙物中膠結(jié)物的含量比雜基含量高，是多數(shù)顆粒支撐樣品中填隙物的主要成分。在大部分樣品中，大量的碳酸鹽膠結(jié)物充填于礦石孔隙之中。并且以方解石為主，白云石次之，也見少量菱鐵礦。另外，碳酸鹽的存在形式主要有泥晶碳酸鹽，自形晶的碳酸鹽以及連晶碳酸鹽等(圖1A)。砂巖中石膏膠結(jié)物的數(shù)量?jī)H次于碳酸鹽膠結(jié)物，并且膠結(jié)物形態(tài)完全受砂巖的孔隙控制，沒有固定的形態(tài)(圖1B)。砂巖中也可見少量的硅質(zhì)膠結(jié)物，其表現(xiàn)形式主要為石英的次生加大邊(圖1C)。

膠結(jié)作用：膠結(jié)作用是使沉積物轉(zhuǎn)化為沉積物的重要作用，同時(shí)膠結(jié)作用也是導(dǎo)致沉積層的孔隙度和滲透率降低的主要原因之一。但是膠結(jié)作用與壓實(shí)作用并不相同，膠結(jié)作用不會(huì)使沉積物的總體積發(fā)生變化，其作用結(jié)果是使膠結(jié)物充填于碎屑顆粒之間的孔隙中，使礦石中孔隙的體積減少，而不影響礦石的總體積[1]。研究區(qū)膠結(jié)作用十分強(qiáng)烈，其類型主要為碳酸鹽膠結(jié)。

研究區(qū)礦物特性中，碳酸鹽膠結(jié)作用十分強(qiáng)烈，大量的碳酸鹽充填于礦石孔隙之中(圖2A)。另外，碳酸鹽的存在形式主要有泥晶碳酸鹽，自形晶的碳酸鹽以及連晶碳酸鹽等。此外還見碳酸鹽沿顆粒邊緣生長(zhǎng)(圖2B)，以及碳酸鹽呈脈狀穿插于礦石中，且向兩側(cè)的顆粒孔隙擴(kuò)散(圖2C)，說明應(yīng)發(fā)生過兩期次的碳酸鹽膠結(jié)作用。硅質(zhì)膠結(jié)作用發(fā)育較弱，僅在部分樣品中可見石英的次生加大邊(圖2E)。

圖2 膠結(jié)作用表征圖

3 討論

3.1 成礦作用

通過對(duì)塔木素地區(qū)地質(zhì)礦物的研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)礦石機(jī)械壓實(shí)作用較弱，主要表現(xiàn)為顆粒主要以懸浮狀態(tài)到點(diǎn)接觸-線接觸為主，少量凹凸接觸，支撐結(jié)構(gòu)主要為雜基支撐，膠結(jié)類型以基底膠結(jié)和孔隙膠結(jié)為主。未發(fā)現(xiàn)壓實(shí)作用造成的云母定向排列等現(xiàn)象。但是該地區(qū)礦石的碳酸鹽膠結(jié)作用十分強(qiáng)烈，大量的碳酸鹽成孔隙式和連晶式膠結(jié)，另可見部分碳酸鹽發(fā)生重結(jié)晶作用。

3.2 地質(zhì)活動(dòng)對(duì)礦床的影響

本次地質(zhì)活動(dòng)使得盆地區(qū)域地溫梯度升高，不僅使得礦體中膠結(jié)作用普遍發(fā)育，還促使了熱液作用的形成和活動(dòng)，在一定程度上促進(jìn)了礦床的活化遷移，另外，由于膠結(jié)作用使得溶液中陰離子減少，造成溶液Eh值降低，使溶液成為弱堿性溶液，導(dǎo)致礦物沉淀富集，盆地溫度升高還使得溶液中SiO2的溶解度升高，因此促進(jìn)了礦石的生成[2]，使原礦床的工業(yè)品位升高。

4 結(jié)論

大量的碳酸鹽和膠結(jié)物占據(jù)了砂巖的孔隙空間，使砂巖孔隙度大大降低、滲透率變差，是導(dǎo)致礦物變?yōu)橹旅軤钐卣鞯闹饕颉?/p>

由于地質(zhì)儲(chǔ)層沉積時(shí)古氣候處于炎熱干旱環(huán)境，盆地蒸發(fā)量較強(qiáng)，使得表生鹽度高鹵水向內(nèi)入滲，在礦石的微孔隙中充填發(fā)育了大量碳酸鹽和膠結(jié)物，是造成礦物孔隙度大大降低、滲透率變差的主要因素。