廣西下雷錳礦區(qū)定量巖相圖編制及其意義

謝 華 伊海生 張 超 趙香玲 李 勇 李啟來

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059；3.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；4.核工業(yè)280研究所，四川 廣漢 618300)

廣西下雷錳礦區(qū)定量巖相圖編制及其意義

謝 華1伊海生2,3張 超2趙香玲1李 勇4李啟來2

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059；3.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；4.核工業(yè)280研究所，四川 廣漢 618300)

以廣西下雷錳礦區(qū)為例，通過對(duì)大量鉆孔剖面資料進(jìn)行整理、分析和統(tǒng)計(jì)，提取出錳礦區(qū)礦層數(shù)、礦層累計(jì)厚度、夾石累計(jì)厚度、礦層頂板厚度、礦層底板厚度等5類成礦參數(shù)，給出了巖相圖編制的詳細(xì)步驟，進(jìn)而編制出定量巖相圖、成礦參數(shù)等值線圖。以巖相圖為基礎(chǔ)，結(jié)合上述5類成礦參數(shù)，對(duì)巖相分布、巖石組合特征與錳成礦之間的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明，礦層數(shù)最多、礦層累計(jì)厚度最大、夾石累計(jì)厚度最大、礦層頂板厚度最大、礦層底板厚度最大的礦段主要分布于硅質(zhì)巖相區(qū)；錳成礦主要受控于硅質(zhì)巖相，硅質(zhì)巖類的巖石組合特征控制了錳礦的沉積背景，錳礦主要沉積于深水寧靜環(huán)境中。

定量巖相圖 成礦參數(shù) 巖相分布 巖石組合特征 硅質(zhì)巖

錳礦石是冶金工業(yè)的重要原料，隨著冶金工業(yè)的快速發(fā)展，錳礦石需求量不斷增加[1-8]。廣西下雷錳礦是我國目前僅有的一處儲(chǔ)量超過億t的整裝型錳礦床，對(duì)該礦床進(jìn)行研究對(duì)于尋找大型、超大型錳礦具有重要意義。下雷錳礦自發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)過多次分區(qū)段勘探，已查明布康、巡屯、樸隆等礦段的原生碳酸錳礦規(guī)模巨大[7-9]。

沉積礦產(chǎn)在沉積時(shí)是嚴(yán)格受相的空間展布控制的，通過巖相圖可直觀地反映巖性在空間上的分布特征，為沉積礦床的預(yù)測和成礦區(qū)劃工作提供基礎(chǔ)資料[10]。常用的巖相圖編制方法有等時(shí)面法、平剖面法、相比法、單因素分析綜合作圖法等[11-15]。為了編制下雷錳礦區(qū)巖相圖，對(duì)各種常用編圖方法進(jìn)行了逐一篩選，發(fā)現(xiàn)該類方法均存在局限性，如等時(shí)面法難以保證在針對(duì)錳礦層的條件下具有良好的等時(shí)面，單因素分析綜合作圖法所編制的巖相圖不能進(jìn)行定量分析[10，14]。為此，以大量鉆孔資料為基礎(chǔ)，著重對(duì)鉆孔進(jìn)行定量化處理，參考百分率三角相圖法，編制出巖相圖。該巖相圖的顯著特點(diǎn)在于，編圖單元的確定以確切數(shù)據(jù)資料為依據(jù)，巖相邊界的勾勒是確定的，而非示意性或定性的。如此編制出的巖相圖顯然已定量化，其精準(zhǔn)度較高，可信度較大。從巖相的角度出發(fā)，結(jié)合成礦參數(shù)，探討了巖相分布、巖石組合特征與錳成礦之間的關(guān)系。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

下雷錳礦區(qū)位于華南褶皺系右江褶皺帶南部，上映倒轉(zhuǎn)向斜的西南端。整個(gè)礦區(qū)呈一NNE向傾伏的向斜構(gòu)造，其西南端仰起，北東端被斷層切斷。礦區(qū)內(nèi)出露有一些小型基性侵入體，呈零星分布[7-9]。礦區(qū)分布有石炭系、泥盆系地層，其中泥盆系最為發(fā)育，分布面積最廣。廣西運(yùn)動(dòng)使華南造山帶最終形成，構(gòu)造演化進(jìn)入了板內(nèi)活動(dòng)階段。該區(qū)在海西運(yùn)動(dòng)早期，由于受古特提斯洋裂谷作用的影響，造成了一系列板內(nèi)張裂構(gòu)造，形成了右江大陸邊緣裂谷盆地。盆地內(nèi)發(fā)育了1套碎屑巖、硅質(zhì)巖、碳酸鹽、泥質(zhì)巖組成的槽溝沉積相[8-9,16]。下雷錳礦賦存于上泥盆統(tǒng)五指山組海相沉積的硅質(zhì)-碳酸巖-泥巖建造中，并受該巖相的控制，從巖石結(jié)構(gòu)、生物組合來看，錳礦帶形成于深水環(huán)境。礦區(qū)內(nèi)錳礦以原生碳酸錳礦為主，錳礦層最大厚度可達(dá)20 m，可以分為3個(gè)錳礦層和2個(gè)夾石層。錳礦層厚度與含礦層的厚度呈反比關(guān)系，原因是夾層石厚度增大時(shí)錳礦層變薄。南翼含礦層薄，錳礦層最厚，多在10 m以上；向北夾石層逐步增厚，至北翼錳礦層厚度一般不超過3 m[8-9]。

2 資料來源與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

研究區(qū)域?yàn)閺V西下雷錳礦床布康礦區(qū)，面積不足10 km2，行政上包含布康村。資料來源于中國冶金地質(zhì)總局南寧地質(zhì)勘查院，主要是近南北向勘探線上的100口鉆孔剖面資料。根據(jù)鉆孔巖芯，將其巖性劃分為硅質(zhì)巖、灰?guī)r、泥巖3類，并分別統(tǒng)計(jì)了它們的厚度。同時(shí)，為了體現(xiàn)定量巖相圖的編制意義，將巖相圖與成礦參數(shù)相結(jié)合進(jìn)行分析。其中，成礦參數(shù)選取了5個(gè)，分別為礦層數(shù)、礦層累計(jì)厚度、夾石厚度、礦層頂板厚度、礦層底板厚度。

3 編圖方法與結(jié)果

3.1 定量巖相圖編制

定量化的巖相圖精準(zhǔn)度較高，對(duì)地質(zhì)信息真實(shí)性的揭示程度大，具有較強(qiáng)的說服力。需要指出的是，鉆孔數(shù)量越大，分布越均勻(如近棋盤式分布)，編制出的巖相圖就越可靠。錳礦區(qū)定量巖相圖編制步驟：①統(tǒng)計(jì)所有鉆孔巖性，據(jù)其成因劃分為硅質(zhì)巖、灰?guī)r、泥巖等3類(分別將該3類巖石厚度定義為A、B、C)；②分別統(tǒng)計(jì)單個(gè)鉆孔中巖石厚度A、B、C，并計(jì)算D值(D=A+B+C)；③在單個(gè)鉆孔中，分別計(jì)算出巖比F1、F2、F3值(F1=A/D、F2=B/D、F3=C/D)；④將F1、F2、F3值與鉆孔地理位置坐標(biāo)導(dǎo)入到Excel中，利用Surfer Demo 11軟件分別編制相應(yīng)的巖比等值線圖；⑤以等值線值0.5為邊界進(jìn)行巖相劃分，分別得到硅質(zhì)巖、灰?guī)r、泥巖等3個(gè)巖相區(qū)；⑥將硅質(zhì)巖、灰?guī)r、泥巖巖相區(qū)進(jìn)行組合，編制成巖相圖(見圖1)。

巖相邊界勾勒依據(jù)等值線值0.5，若某巖比值大于0.5，則表明該區(qū)以該巖相為主。由圖1可直觀了解各巖類的空間分布規(guī)律，硅質(zhì)巖類主要分布于礦區(qū)北部和南部；灰?guī)r類主要分布于礦區(qū)的中部；泥巖類主要分布于礦區(qū)的北部。從各巖相區(qū)的面積來看，礦區(qū)硅質(zhì)巖相與灰?guī)r相比較發(fā)育。

3.2 成礦參數(shù)等值線圖編制

依據(jù)鉆孔剖面資料，選取出礦層數(shù)、礦層累計(jì)厚度、夾石厚度、礦層頂板厚度、礦層底板厚度等5種成礦參數(shù)，并分別進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)，編制出相應(yīng)的等值線圖，見圖2。

3.3 巖相分布與錳成礦之間的關(guān)系

為了研究巖相分布與錳成礦之間的關(guān)系，將上述5個(gè)成礦參數(shù)的等值線圖分別與巖相圖進(jìn)行疊合，編制出相應(yīng)的成礦參數(shù)-巖相疊合圖(見圖3)。

(1)礦層數(shù)。縱向上，南部礦層數(shù)多，北部礦層數(shù)少；橫向上，東、西兩端礦層數(shù)多，中間礦層數(shù)少。整體而言，南部礦層數(shù)多，且主要分布于硅質(zhì)巖相區(qū)(見圖3(a))。

(2)礦層累計(jì)厚度。縱向上，北部礦層累計(jì)厚度小，南部礦層累計(jì)厚度大；橫向上，兩端礦層厚度大，中間礦層累計(jì)厚度小。整體而言，南部礦層累計(jì)厚度大，且主要分布于硅質(zhì)巖相區(qū)(見圖3(b))。

(3)夾石厚度。南北向上，北部夾石厚度小，南部夾石厚度大；橫向上，兩端夾石厚度大，中間夾石厚度小。總體而言，南東部夾石厚度大，且主要分布于硅質(zhì)巖區(qū)。

(4)礦層頂板厚度。縱向上，礦層頂板厚度無明顯變化；橫向上，西部礦層頂板厚度大，東部礦層頂板厚度小。總體而言，西部礦層頂板厚度大，且主要分布于硅質(zhì)巖相區(qū)。

圖1 下雷錳礦區(qū)巖比、巖相圖

圖2 下雷錳礦區(qū)成礦參數(shù)等值線圖

圖3 下雷錳礦區(qū)成礦參數(shù)-巖相疊合系列圖

(5)礦層底板厚度。縱向上，北部礦層底板厚度小，南部礦層底板厚度大；橫向上，西部礦層底板厚度大，東部底板厚度小。整體而言，西部和南部礦層底板厚度大，且主要分布于硅質(zhì)巖相區(qū)。

3.4 巖石組合特征與錳成礦的關(guān)系

不同時(shí)代的錳礦與其產(chǎn)出的巖石組合具有各自的特點(diǎn)。在廣西各含錳時(shí)代的含錳地層中，一般或多或少均分布有硅質(zhì)巖或者含硅質(zhì)的巖石，說明硅質(zhì)巖或者硅質(zhì)組分在錳成礦過程中具有特殊的作用[7-8]。目前，于一定時(shí)代的(如晚泥盆世)硅質(zhì)巖系或者含硅質(zhì)的巖系中尋找錳礦，已成為一條公認(rèn)的找礦規(guī)律。研究區(qū)內(nèi)巖性主要為微晶硅質(zhì)巖、含碳硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)硅質(zhì)泥巖、硅質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖、泥晶灰?guī)r等混積型巖石，將該類巖石歸入以硅質(zhì)巖類、灰?guī)r類(碳酸鹽巖)和泥巖類為端元的混合沉積系列，即硅質(zhì)巖-灰?guī)r(碳酸鹽)巖-泥巖組合系列，即錳礦的含錳巖系。錳成礦主要受硅質(zhì)巖相控制，因此硅質(zhì)巖和含硅質(zhì)組分的巖石與成礦關(guān)系密切。礦區(qū)硅質(zhì)巖類多為微晶、泥晶結(jié)構(gòu)，見水平層理、微層狀水平層理，且有一定數(shù)量的放射蟲、海綿骨針化石，該類巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、生物組合反映出了沉積時(shí)的深水寧靜環(huán)境。根據(jù)礦石標(biāo)本分析結(jié)果，錳礦石中一般具有硅質(zhì)成分的混積，硅質(zhì)巖類中含有一定量的錳質(zhì)，這說明硅質(zhì)巖類的沉積環(huán)境，可以代表錳礦的沉積背景。

4 結(jié) 論

(1)對(duì)廣西下雷錳礦區(qū)利用鉆孔剖面資料進(jìn)行定量巖相圖編制，結(jié)果顯示，該區(qū)巖性主要由硅質(zhì)巖類、灰?guī)r類及泥巖類組成，且以前2種巖相為主，硅質(zhì)巖類主要分布于礦區(qū)北部和南部，灰?guī)r類主要分布于礦區(qū)的中部，泥巖類零星分布于礦區(qū)的北部。

(2)廣西下雷錳礦區(qū)礦層數(shù)最多、礦層累計(jì)厚度最大、夾石累計(jì)厚度、礦層頂板厚度最大、礦層底板厚度最大的礦段主要分布于硅質(zhì)巖相區(qū)，錳成礦主要受控于硅質(zhì)巖相。硅質(zhì)巖類的巖石組合特征控制了錳礦的沉積背景，錳礦主要沉積于深水寧靜環(huán)境中。

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(責(zé)任編輯 王小兵)

Compilation and Geological Implication of the Quantitative Lithofacies Map of Xialei Manganese Deposit，Guangxi Province

Xie Hua1Yi Haisheng2,3Zhang Chao2Zhao Xiangling1Li Yong4Li Qilai2

(1.CollegeofEarthSciences，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China; 2.InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China;3.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation，Chengdu610059，China; 4.The280InstituteofNuclearIndustry，Guanghan618300，China)

Taking the Xialei manganese deposit in Guangxi province as the research object，the large amount of the drilling data is sorted，analyzed and counted so as to obtain the five types of ore-forming parameters such as the number of seam，cumulative seam thickness，cumulative stone thickness，seam roof thickness，and seam floor thickness.The compilation process of lithofacies map is given in detail，and then，the lithofacies map and ore-forming parameters contour map are compiled.Based on the lithofacies map，the relationship between the characteristics of lithofacies distribution and rock association and the ore-forming process of manganese are analyzed.The results show that，the siliceous rock blocks usually owns the maximum number of seam，cumulative seam thickness，cumulative stone thickness，seam roof thickness and seam floor thickness; Manganese ore is mainly controlled by the siliceous rocks，and the sediment background of manganese ore deposit is controlled by the siliceous rock combination features.Manganese ore is mainly deposited in the environment of deepwater and tranquility.

Quantitative lithofacies map，Ore-forming parameters，Lithofacies distribution，Rock combination features，Siliceous rock

2014-11-28

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2011BAB04B10)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：40972084)，教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(編號(hào)：2010512211013)。

謝 華(1987—)，男，碩士研究生。

P536

A

1001-1250(2015)-03-128-05