重慶玉峽式鍶礦床成礦系統(tǒng)分析

顧文帥，李 建，黃治清，朱明忠，田 孟

(重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局205地質(zhì)隊(duì)，重慶 402160)

重慶玉峽式鍶礦床成礦系統(tǒng)分析

顧文帥，李 建，黃治清，朱明忠，田 孟

(重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局205地質(zhì)隊(duì)，重慶 402160)

玉峽式鍶礦床作為渝西鍶成礦帶最具工業(yè)價(jià)值的礦床類型，對(duì)其成礦系統(tǒng)的研究對(duì)今后該地區(qū)的找礦工作具有十分重要的指導(dǎo)意義。本文結(jié)合前人研究資料，從源、運(yùn)、儲(chǔ)、保四個(gè)方面對(duì)其成礦系統(tǒng)進(jìn)行論述并作出概述性總結(jié)，認(rèn)為玉峽式鍶礦床是各成礦要素在一定時(shí)空域中耦合的產(chǎn)物。海相碳酸鹽-硫酸鹽沉積、沉積建造中的熱鹵水、含鍶巖石的風(fēng)化為玉峽式鍶礦床的形成提供了豐富的成礦物質(zhì)來(lái)源；華鎣山基底斷裂和地?zé)嵯到y(tǒng)為含鍶鹵水的運(yùn)移提供了通道和熱源；華鎣山東側(cè)的西山背斜為含鍶鹵水的卸載沉淀創(chuàng)造了適當(dāng)?shù)奈锘瘲l件和良好的礦體就位空間；礦床自身物化性質(zhì)和保存條件決定了玉峽式鍶礦床保存程度欠佳。

玉峽；鍶礦床；成礦系統(tǒng)；重慶市

鍶礦作為一種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，廣泛應(yīng)用于電子、化工、冶金、醫(yī)藥及軍工等眾多領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用。同時(shí)，重慶作為全國(guó)最大的獨(dú)立優(yōu)質(zhì)鍶礦資源基地，鍶礦作為重慶的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，是重慶地質(zhì)礦產(chǎn)工作的重點(diǎn)，更關(guān)系到重慶鍶礦業(yè)的命脈。重慶境內(nèi)產(chǎn)出的鍶礦床共分為三大類層控型礦床，分別為順層、穿層和脈狀鍶礦床。其中最為重要的為順層鍶礦床，而順層鍶礦床中最具有工業(yè)價(jià)值的即為玉峽式鍶礦床，其具有儲(chǔ)量大、品位高、有害雜質(zhì)少、可選性較好的特點(diǎn)。因此，在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)玉峽式鍶礦床成礦系統(tǒng)的行相關(guān)研究工作顯得極為重要，其對(duì)今后大型乃至特大型鍶礦床的尋找具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)在大地構(gòu)造位置上處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)之重慶臺(tái)坳，位于川中臺(tái)拱與重慶陷褶束的結(jié)合部位，二者以華鎣山基底斷裂為界。區(qū)內(nèi)所有鍶礦床及礦點(diǎn)均分布于重慶陷褶束之中，沿華鎣山基底斷裂呈NE向成群成帶分布。

區(qū)內(nèi)主要出露地層為三疊系、侏羅系。其中侏羅系地層為一套砂泥巖建造及含砂質(zhì)建造，屬濱湖-淺湖相沉積，多分布在向斜地區(qū)；三疊系上統(tǒng)為灰色含煤建造，中、下統(tǒng)為臺(tái)地碳酸鹽—蒸發(fā)巖沉積，主要分布在背斜地區(qū)，其中下統(tǒng)的嘉陵江組二段一亞段為區(qū)內(nèi)鍶礦的賦礦地層(圖1)。

圖1 渝西鍶成礦帶區(qū)域地質(zhì)及玉峽式鍶礦床(點(diǎn))分布圖(據(jù)徐興國(guó)等，1994改編[1])

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，以褶皺為主。區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，背斜緊湊向斜寬緩，由西至東，走向?yàn)镹E-NNE向，雁行-平行排列，呈隔擋式褶皺組合。斷裂欠發(fā)育，主要為華鎣山基底斷裂及其次生斷裂。區(qū)內(nèi)構(gòu)造控礦作用較為明顯，斷裂為含鍶鹵水提供運(yùn)移空間，褶皺為其提供就位空間。鍶礦床集中產(chǎn)出于西山背斜軸部北端。

2 礦床地質(zhì)概況

玉峽式鍶礦床是指以重慶市銅梁縣玉峽超大型鍶礦床為典型礦床建立的礦床模式，既包括超大型礦床，如玉峽與興隆鍶礦床，也包括大中小型鍶礦床，如宋家灣大型鍶礦床、顏家灣中型礦床和仰天窩小型鍶礦床(表1)。

表1 玉峽式鍶礦床品位、規(guī)模

注：①品位數(shù)據(jù)為折算后的SrSO4的百分含量；②興隆鍶礦包括陳家坡礦段、宋家灣礦段、黃泥堡礦段及斑竹林礦段。

數(shù)據(jù)來(lái)源：張兆鵬等(1992)，徐興國(guó)等(1999)。

2.1 礦體及含礦地層特征

該類礦床礦體均產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)嘉陵江組二段一亞段(T1j2-1)的海相碳酸鹽-硫酸鹽沉積組合中，巖性上主要由(礦化)白云巖、鹽溶角礫巖、次生灰?guī)r、脫白云石化灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、水云母泥巖、白云質(zhì)泥巖及鍶礦體組成。礦化巖性為天青石膏質(zhì)藻層紋白云巖，成礦時(shí)代為喜山期。礦體主要呈層狀-似層狀、透鏡狀、長(zhǎng)扁豆?fàn)?，走向北東，傾向南東，傾角較緩，多處于3～20°之間，礦體往深部有變薄趨勢(shì)。根據(jù)礦體產(chǎn)出層位、礦化特征，可將含礦段自上而下分為Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ共3個(gè)含礦層。①Ⅲ含礦層產(chǎn)出于含礦段中上部，主要由次生灰?guī)r、礦化白云巖、脫白云石化灰?guī)r、鹽溶角礫巖及鍶礦體組成。厚約1.10～7.40 m。其頂板為嘉陵江組第二段二亞段(T1j2-2)底部的中厚層狀灰?guī)r，底板為中厚層狀礦化白云巖。②Ⅱ含礦層產(chǎn)出于含礦段中下部，主要由白云質(zhì)泥巖、礦化白云巖、脫白云石化灰?guī)r、鹽溶角礫巖及鍶礦體組成。厚約2～7 m。其頂板為中厚層狀礦化白云巖，底板為灰綠色薄層狀白云質(zhì)泥巖。③Ⅰ含礦層產(chǎn)出于含礦段下部，主要由白云巖、礦化白云巖、水云母泥巖、鹽溶角礫巖及鍶礦體組成。厚約3～15 m。其頂板為灰綠色薄層狀白云質(zhì)泥巖，底板為嘉陵江組第一段(T1j1)頂部的薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r。

2.2 礦石特征

該類礦床的礦石礦物以天青石為主，次為菱鍶礦。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造因成礦過(guò)程的多階段性而有所不同。在結(jié)構(gòu)上，以粒狀-板狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)及粒狀-放射狀結(jié)構(gòu)為主；在構(gòu)造上，以條紋條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造為主，葡萄狀、皮殼狀少見(jiàn)，具體見(jiàn)表2。

表2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物組分

3 成礦系統(tǒng)

翟裕生(2000，2003)對(duì)成礦系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)及基本要素進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，他認(rèn)為成礦系統(tǒng)是由相互作用和相互依存的若干部分(要素)結(jié)合成的有機(jī)整體，是具有成礦功能的一個(gè)自然整體[2-3]。本文從成礦系統(tǒng)基本要素的角度去探討玉峽式鍶礦床的成礦過(guò)程，以此來(lái)指導(dǎo)該地區(qū)進(jìn)一步的鍶礦找礦工作。

3.1 成礦物質(zhì)來(lái)源

玉峽式鍶礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源呈現(xiàn)出多源性特征，根據(jù)以往學(xué)者(徐興國(guó)等，1999)對(duì)該類礦床的研究，成礦物質(zhì)來(lái)源可被總結(jié)為三個(gè)方面：海相碳酸鹽-硫酸鹽沉積；沉積建造之中的熱鹵水；含鍶巖石的風(fēng)化[4]。

在研究成礦物質(zhì)來(lái)源的過(guò)程中，不可忽視掉含鍶巖石的風(fēng)化。四川盆地及其外圍地區(qū)的含鍶巖石也為盆地內(nèi)沉積物提供了豐富的鍶源。在鍶礦床的礦源層形成階段和后期改造過(guò)程中，大氣降水對(duì)含鍶巖石進(jìn)行風(fēng)化溶蝕，將鍶不斷帶入到海水之中，或者通過(guò)滲透進(jìn)入到巖石、地下水之中，這些鍶或多或少都會(huì)參與到鍶礦床的形成之中。

3.2 成礦流體運(yùn)移

成礦流體是指各類地質(zhì)流體經(jīng)過(guò)一定的地質(zhì)演化而成為包含和搬運(yùn)成礦物質(zhì)的那一部分流體[3]。玉峽式鍶礦床的成礦流體主要為含鍶鹵水，華鎣山基底斷裂為含鍶鹵水的運(yùn)移提供了熱源及運(yùn)移通道[4]。同時(shí)，含鍶鹵水的運(yùn)移驅(qū)動(dòng)力也需要能量和熱，這些能量和熱源除由華鎣山基底斷裂的再活動(dòng)提供之外，地?zé)狍w系也是重要的熱源，這些熱和能量使得含鍶鹵水在運(yùn)移過(guò)程中不斷從礦源層及圍巖之中萃取成礦物質(zhì)，為后期成礦物質(zhì)卸載沉淀積累奠定基礎(chǔ)。因此，華鎣山基底斷裂對(duì)玉峽式鍶礦床成礦流體的運(yùn)移具有明顯的控制作用。

3.3 礦體就位

在玉峽式鍶礦床中，鍶礦體的主要就位場(chǎng)所均位于華鎣山基底斷裂東側(cè)西山背斜的軸部或近軸翼部(圖1)。這是因?yàn)楫?dāng)含鍶鹵水運(yùn)移至背斜軸部時(shí)，成礦物理化學(xué)條件發(fā)生一定變化，如溫度降低、壓力減小等，使得含鍶鹵水的相平衡狀態(tài)被破壞，含鍶鹵水在背斜軸部脫空區(qū)、層間剝離面及滑脫帶發(fā)生卸載沉淀進(jìn)而形成鍶礦體[6]。

同時(shí)，雖然天青石膏質(zhì)藻層紋白云巖更易于產(chǎn)生有效的滲透率和熱液運(yùn)移空間，有利于含鍶鹵水運(yùn)移，但是并不利于含鍶鹵水集中，反會(huì)而造成成礦物質(zhì)分散，只有在運(yùn)移通道的終止端才會(huì)發(fā)生礦物質(zhì)沉淀結(jié)晶富集進(jìn)而形成礦體。而西山背斜的軸部或近軸翼部便是玉峽式鍶礦床含鍶鹵水的運(yùn)移通道終止端，因此當(dāng)含鍶鹵水運(yùn)移至該部位時(shí)便發(fā)生沉淀形成了鍶礦體。

3.4 礦體保存

一般來(lái)說(shuō)，礦床的保存程度很大程度上取決于礦床自身物化性質(zhì)穩(wěn)定程度和保存條件優(yōu)劣程度。礦床物化性質(zhì)越活潑，保存條件越差，礦床保存程度越差。

在野外現(xiàn)場(chǎng)觀察中可發(fā)現(xiàn)以下三點(diǎn)現(xiàn)象。第一，含礦層在地表遭受到不同程度的風(fēng)化、溶蝕和垮塌，含礦層中的白云質(zhì)泥巖、水云母泥巖，多風(fēng)化呈粘土，這種現(xiàn)象在背斜軸部表現(xiàn)的最為明顯。在局部地區(qū)甚至可見(jiàn)鍶礦體露頭巖石溶孔(洞)中的菱鍶礦殘跡。同時(shí)該現(xiàn)象多發(fā)生于地表以下50m之內(nèi)。第二，在礦山采礦工程中發(fā)現(xiàn)，多處礦體存在溶蝕現(xiàn)象。例如在玉峽礦區(qū)新田村一帶，位于含礦層中上部的礦體溶蝕較為嚴(yán)重，局部呈小孤島狀，并見(jiàn)有大量團(tuán)塊狀菱鍶礦；含礦層下部的礦體多已溶蝕，僅殘留鹽溶角礫巖。第三，通過(guò)近年來(lái)在興隆、玉峽礦區(qū)深部及外圍完成的鉆探工程，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)部分地段礦體完全被溶蝕，只見(jiàn)有鹽溶角礫巖，局部嚴(yán)重處礦層被溶蝕為溶洞；而部分地段礦體保存較好，可見(jiàn)厚度較大的鍶礦體[7-8]。以上現(xiàn)象表明，該區(qū)的玉峽式鍶礦床的保存程度欠佳。

從礦床物化性質(zhì)上來(lái)講，鍶元素屬于遷移能力較強(qiáng)的元素，鍶礦床物化性質(zhì)較為活潑，礦床中主要礦石礦物天青石溶解度明顯高于方解石和白云石，因此在玉峽式鍶礦床中，同等物理化學(xué)條件下，礦體相對(duì)于圍巖更易遭遇溶蝕。從保存條件上看，玉峽式鍶礦作為鹽類礦床，地下水的活躍程度嚴(yán)重影響鍶礦體的保存，地下水活躍的地區(qū)，鍶礦體溶蝕越強(qiáng)烈，保存越差，地下水不活躍的地區(qū)，鍶礦保存好。該區(qū)嘉陵江組屬于巖溶含水層，層內(nèi)石灰?guī)r、白云巖中富含巖溶裂隙溶洞水[9-10]，使得地下水對(duì)鍶礦體進(jìn)行溶蝕，導(dǎo)致鍶礦體存在溶蝕現(xiàn)象，不利于礦體保存；另外從該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)演化上看，自晉寧運(yùn)動(dòng)至嘉陵江期，渝西地區(qū)一直處于海相沉積環(huán)境；燕山期，渝西地區(qū)以震蕩升降運(yùn)動(dòng)為主，以隆拗發(fā)展為特征；喜山期，渝西地區(qū)自震旦紀(jì)以來(lái)的沉積蓋層全部褶皺隆起，該區(qū)構(gòu)造格架基本定型。可以看出礦體形成之后由于地殼升降運(yùn)動(dòng)，使得處于背斜軸部的礦體更接近于地表，更易被風(fēng)化、剝蝕，亦不利于鍶礦床保存；同時(shí)，從礦區(qū)構(gòu)造上看，西山背斜軸部及傾沒(méi)段由于走向、傾向均發(fā)生改變，巖體相對(duì)破碎，含水性較強(qiáng)，地下水循環(huán)運(yùn)動(dòng)更為強(qiáng)烈，巖溶更為發(fā)育，均不利于礦體的保存。因此，可以看出，玉峽式鍶礦床自身物化性質(zhì)較為活潑，保存條件相對(duì)較差，導(dǎo)致了玉峽式鍶礦床保存程度欠佳。

4 結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)玉峽式鍶礦床成礦系統(tǒng)各基本要素的總結(jié)性分析，可以看出玉峽式鍶礦床是各成礦要素在一定時(shí)空域中耦合的產(chǎn)物，其成礦過(guò)程與源、運(yùn)、儲(chǔ)、保及相關(guān)控礦因素密切相關(guān)。海相碳酸鹽-硫酸鹽沉積、沉積建造之中的熱鹵水、含鍶巖石的風(fēng)化為玉峽式鍶礦床的形成提供了豐富的成礦物質(zhì)來(lái)源；華鎣山基底斷裂和地?zé)嵯到y(tǒng)為含鍶鹵水的運(yùn)移提供了通道和熱源；華鎣山東側(cè)的西山背斜為含鍶鹵水的卸載沉淀創(chuàng)造了適當(dāng)?shù)奈锘瘲l件和良好的礦體就位空間；礦床自身物化性質(zhì)和保存條件決定了玉峽式鍶礦床保存程度欠佳。

總的來(lái)說(shuō)，玉峽式鍶礦床成礦系統(tǒng)的研究程度比較高，在實(shí)際工作過(guò)程中也取得了較好的找礦成果。但是前人研究領(lǐng)域主要集中于源、運(yùn)、儲(chǔ)三個(gè)方面，而對(duì)礦床的保存條件的研究略顯薄弱，這就導(dǎo)致了成礦系統(tǒng)研究的不全面性，進(jìn)而無(wú)法對(duì)礦床后期變化進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。因此，在今后的科研工作和找礦實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)礦床保存條件的研究，特別是地下水運(yùn)動(dòng)對(duì)鍶礦保存的影響作用方面，這項(xiàng)工作必將為渝西地區(qū)實(shí)現(xiàn)新的找礦突破提供良好的線索和依據(jù)。

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Analysis of metallogenic system of Yuxia-style Sr ore deposit

GU Wenshuai，LI Jian，HUANG Zhiqing，ZHU Mingzhong，TIAN Meng

( 205 Geological Team，Chongqing Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration，Chongqing 402160，China)

Yuxia-style Sr ore deposit is the most economic deposit type in the Sr-metallogenic zone in west Chongqing, so what study on its metallogenic system is of great scientific value and economic significance. Under the study on geological information, this paper summarizes metallogenic system in four factors: Sr-source, Sr-transport, Sr-accumulation, Sr-preservation. Marine carbonate-sulfate sediments, hot brine of sedimentary formation, weathering of Sr-bearing rock provide plenty of sources for formation of deposits. Huaying mountain basement fault and geothermal system provide transport channels and heat source. Xishan anticline on the east of it creates the appropriate physiochemical conditions and good emplacement room for metallogenic fluid. The physicochemical properties and preservation conditions determine the poor preservation of deposits.

Yuxia; Sr ore deposit; metallogenic system;Chongqing city

2016-07-12

重慶市國(guó)土房管局科技計(jì)劃項(xiàng)目資助(編號(hào)：CQGT-KJ-2014005)

顧文帥(1987-)，男，碩士，山東肥城人，2012年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，工程師，主要從事鍶礦勘查評(píng)價(jià)與研究工作,E-mail：guwenshuai322@163.com。

P611

A

1004-4051(2017)02-0162-04