玉峽式鍶礦床表生溶蝕作用研究

李 建，顧文帥，黃治清，田 孟，朱明忠，羅遠良，張 華(重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局205地質(zhì)隊，重慶 402160)

玉峽式鍶礦床表生溶蝕作用研究

李 建，顧文帥，黃治清，田 孟，朱明忠，羅遠良，張 華
(重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局205地質(zhì)隊，重慶 402160)

通過對玉峽式鍶礦床表生溶蝕作用的深入研究，對表生溶蝕作用地質(zhì)特征進行了總結(jié)，其表現(xiàn)為：①地表礦層對應位置多為鹽溶角礫巖；②礦體組分隨深度增加呈現(xiàn)出菱鍶礦→菱鍶礦-天青石混合帶→天青石的變化特征；③表生溶蝕作用深度約為50m。同時對表生溶蝕機理進行了探討，礦床自身物化性質(zhì)決定了礦體的易溶性，表生溶蝕作用與以重碳酸鹽為主的淺層地下水的垂向運動密切相關。

玉峽；溶蝕；地下水；保存

20世紀80年代中后期，隨著重慶市銅梁玉峽、大足興隆和陳家坡等玉峽式鍶礦床的相繼發(fā)現(xiàn)，重慶鍶礦資源量及產(chǎn)量大幅增加，重慶市大足-銅梁一帶一躍成為國內(nèi)最大的優(yōu)質(zhì)鍶礦資源基地，為重慶市乃至全國的鍶礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻，由此可見玉峽式鍶礦床在鍶礦產(chǎn)業(yè)中占有十分重要的地位。同時，隨著玉峽式鍶礦床勘查及開采工作的不斷開展，發(fā)現(xiàn)鍶礦體在地表淺部多難以保存，尤其是在地表一定深度范圍內(nèi)礦體多溶蝕殆盡，而之下礦體保存相對較好，為目前區(qū)內(nèi)各礦山主要開采的礦體。

本文根據(jù)玉峽式鍶礦床淺部礦體地質(zhì)特征，結(jié)合以往學者研究成果，分析了表生溶蝕作用特征，通過對表生溶蝕作用機理的研究，為今后同類礦床的勘查開發(fā)提供了參考與指導。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)地理位置位于重慶市西部，在大地構(gòu)造位置上處于揚子準地臺之重慶臺坳，位于川中臺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)域內(nèi)出露的地層有三疊系(T)、侏羅系(J)及第四系(Q)。侏羅系(J)地層為一套紅色復式建造，多分布在向斜地區(qū)；三疊系(T)地層主要分布在背斜地區(qū)，上統(tǒng)為灰色含煤建造，中、下統(tǒng)為臺地碳酸鹽—蒸發(fā)巖沉積，其中下統(tǒng)的嘉陵江組(T1j)為區(qū)域內(nèi)鍶礦的賦礦地層；第四系(Q)主要分布在河谷地帶。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡單，以褶皺為主，斷裂欠發(fā)育。區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，背斜緊湊向斜寬緩，由西至東，走向為NE-NNE向，雁行-平行排列，呈隔擋式褶皺組合。背斜為丘狀或箱狀，軸部平緩，兩翼陡傾，且西翼多陡于東翼；斷裂主要為華鎣山基底斷裂及其次生斷裂，華鎣山基底斷裂走向NE-SW，傾向南東，傾角45～70°，斷距數(shù)百至千余米。該斷裂為區(qū)內(nèi)玉峽式鍶礦的導礦構(gòu)造，隨著遠離基底斷裂，鍶礦化減弱[1-2]。

2 礦床地質(zhì)概況

2.1 礦體及含礦段

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)地層中，巖性組合為白云巖、泥質(zhì)白云巖、鹽溶角礫巖、礦化白云巖、次生灰?guī)r、白云質(zhì)泥巖、水云母泥巖及鍶礦石。礦體多呈似層狀、透鏡狀順層產(chǎn)出，走向北東，傾向南東，傾角多小于20°，礦體厚度一般為0.5～10 m，局部厚者可達21 m。根據(jù)賦礦特征、巖性組合特征，含礦段自上而下分為Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ共3個含礦層。Ⅲ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、白云巖、鹽溶角礫巖及鍶礦體組成。厚約1～8 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；Ⅱ含礦層產(chǎn)出于含礦段中下部，主要由白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖、泥巖、礦化白云巖、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；Ⅰ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

玉峽式礦床的礦石礦物以天青石為主，少量為菱鍶礦；脈石礦物主要為白云石、方解石，少量為重晶石，其他脈石礦物如黏土類礦物、石英等含量極低(表1)。礦石結(jié)構(gòu)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，亦見角礫狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造以條紋條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造為主，亦見少量葡萄狀、皮殼狀。

2.3 礦床成因

根據(jù)以往專家學者研究[4-6]，玉峽式鍶礦為沉積-改造型礦床，其形成經(jīng)歷了準同生(薩布哈)沉積→再生熱鹵水富集成礦→表生作用成礦三個成礦階段。準同生沉積階段主要為礦源層即天青石膏質(zhì)藻層紋白云巖的形成；再生熱鹵水富集成礦階段則是富鍶熱鹵水在熱能及壓力差的作用下運移，運移過程中不斷萃取含礦段內(nèi)的鍶，并對礦源層進行改造，使礦源層內(nèi)鍶實現(xiàn)了再次富集形成工業(yè)礦體；表生作用成礦則是再生熱鹵水富集成礦階段形成的鍶礦體在表生條件下發(fā)生的再次改造。

表1 玉峽式鍶礦床礦物組分及含量

數(shù)據(jù)來源：文獻[3]。

3 表生溶蝕作用

3.1 表生溶蝕作用地質(zhì)特征

通過區(qū)內(nèi)多年來探采工作發(fā)現(xiàn)，玉峽式鍶礦床多呈隱伏產(chǎn)出，地表含礦段內(nèi)多未見鍶礦體產(chǎn)出，礦層對應位置多為灰-深灰色斑雜狀鹽溶角礫巖，角礫成分為白云質(zhì)、灰質(zhì)，膠結(jié)物為鈣質(zhì)、泥質(zhì)等，系早期形成礦體遭遇溶蝕作用后，礦體頂板垮塌膠結(jié)而成，其蜂窩狀及格架狀溶蝕孔洞特別發(fā)育；局部地段僅見白色、黃白色菱鍶礦呈粉末殘留于巖石溶蝕孔洞中。含礦段內(nèi)可見少量天青石或含天青石方解石細脈、網(wǎng)脈及團塊。

在玉峽式鍶礦床的淺部，常見葡萄狀、皮殼狀及網(wǎng)脈狀菱鍶礦的產(chǎn)出，菱鍶礦主要附著在天青石、白云巖表面，多呈交代殘余結(jié)構(gòu)、放射狀及假晶結(jié)構(gòu)。往深部菱鍶礦含量逐漸減少，天青石含量逐漸增多，直至呈似層狀天青石礦體產(chǎn)出。該變化隨深度增加大致呈現(xiàn)出菱鍶礦礦石→天青石-菱鍶礦礦石→菱鍶礦-天青石礦石→天青石礦石的特征(圖1)，同時菱鍶礦-天青石礦石混合帶與下部的天青石礦體具有較為明顯的分界標高，區(qū)內(nèi)通常在地表淺部約50 m以下便可見天青石礦體。

同時根據(jù)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有淺部鉆孔揭露，淺部鍶礦體呈現(xiàn)出明顯的由上至下的垂向溶蝕特征，表現(xiàn)為鉆孔中當含礦段下部礦體被溶蝕殆盡后，中上部礦體均無法得以保存(圖2(a))；當下部礦體得以保存時，中上部礦體多遭遇溶蝕形成鹽溶角礫巖或溶洞(圖2(b))，少數(shù)可得以保存(圖2(c)、圖2(d))；幾乎不存在中上部礦體得以保存，而下部礦體遭遇溶蝕形成鹽溶角礫巖的情況。

圖1 玉峽式鍶礦床淺部礦體示意圖

圖2 玉峽式鍶礦床淺部礦體產(chǎn)出形式示意圖

3.2 表生溶蝕作用機理

一個成礦系統(tǒng)的作用過程結(jié)束后，其所生成的礦床、礦點和異常又進入了一個新的發(fā)展階段，即這些產(chǎn)物經(jīng)受后來地質(zhì)作用過的變化和被改造的階段。主要的改造作用有構(gòu)造變形、流體的溶解、溶蝕和蝕變、變質(zhì)作用和地表風化剝蝕、搬運和掩埋作用等。其結(jié)局是保存、部分保存、轉(zhuǎn)化為他類型和消亡等[7]。玉峽式鍶礦床經(jīng)再生熱鹵水富集成礦之后，又經(jīng)歷了一系列地質(zhì)作用變化及改造作用，進而形成了當今的殘留礦體。其主要改造作用為溶解、溶蝕和地表風化剝蝕，致使鍶礦體得以部分保存，該過程對應玉峽式鍶礦床三個成礦階段中的表生作用成礦階段。

4 結(jié) 論

通過對重慶玉峽式鍶礦床表生溶蝕作用的深入研究，對表生溶蝕作用地質(zhì)特征進行了總結(jié)，其表現(xiàn)為地表礦層對應位置多為鹽溶角礫巖，礦體組分隨深度增加呈現(xiàn)出菱鍶礦→菱鍶礦-天青石混合帶→天青石的特征，其作用深度約為50m；同時對表生溶蝕機理進行了探討，認為礦床自身物化性質(zhì)決定了礦體的易溶性，大氣降水及淺層地下水的交代溶蝕是表生溶蝕作用發(fā)生的外在條件，以重碳酸鹽為主的淺層地下水的垂向運動決定了表生溶蝕作用的局限性，即表生溶蝕作用對礦體影響深度有限。

[1] 李建，顧文帥，黃治清，等.重慶市大足縣興隆礦區(qū)鍶礦深部延深普查地質(zhì)報告[R].重慶市地勘局205地質(zhì)隊檔案科，2015

[2] 李建，顧文帥，黃治清，等.重慶市銅梁縣玉峽礦區(qū)深部及外圍鍶礦普查階段性工作總結(jié)地質(zhì)報告[R].重慶市地勘局205地質(zhì)隊檔案科，2016.

[3] 黃治清，張華，羅遠良，等.重慶市大足縣蘇家灣礦區(qū)鍶礦詳查地質(zhì)報告[R].重慶市地勘局205地質(zhì)隊檔案科，2004.

[4] 徐興國，廖光宇.川東地區(qū)鍶礦床地質(zhì)特征及成因探討[J].化工地質(zhì)，1994，16(1)：29-39.

[5] 顧文帥，李建，黃治清，等.重慶玉峽式鍶礦床成礦系統(tǒng)分析[J].中國礦業(yè)，2017，26(2)：162-165.

[6] 徐興國，谷秀蘭.中國的鍶礦床[M].成都：四川科學技術出版社，1999：84-85.

[7] 翟裕生.論成礦系統(tǒng)[J].地學前緣，1999，6(1)：13-27.

Study on supergenetic corrosion of Yuxia-style Sr ore deposit

LI Jian，GU Wenshuai，HUANG Zhiqing，TIAN Meng，ZHU Mingzhong，LUO Yuanliang，ZHANG Hua

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

Based on the study on supergenetic corrosion of Yuxia-style Sr ore deposit，the paper summarizes characteristics of supergenetic corrosion：①corresponding place of ledge is usually evaporite solution breccia；②with the increase of depth，orebody components present the shift of strontianite→strontianite-celestine mixing zone→Celestine；③corrosion occurs in about 50m.The paper also discusses its mechanism，the physicochemical properties of deposits determine its good solubility，supergenetic corrosion is closely related to vertical movement of groundwater which is mainly composed of hydro-carbonate water.

Yuxia；corrosion；groundwater；preservation

2017-01-10 責任編輯：劉艷敏

重慶市國土房管局科技計劃項目資助(編號：CQGT-KJ-2014005)

李建(1982-)，男，重慶銅梁人，學士，2008年畢業(yè)于昆明理工大學資源勘查專業(yè)，工程師，主要從事鍶礦、錳礦等勘查工作，E-mail：34062022@qq.com。

顧文帥(1987-)，男，碩士，2012年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(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價與研究工作，E-mail：guwenshuai322@163.com。

P611

A

1004-4051(2017)06-0154-03