四川彭山鄧廟芒硝礦礦床地質特征及成礦模式

朱旭，喬喜旦，郭強，趙宗德

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四川彭山鄧廟芒硝礦礦床地質特征及成礦模式

朱旭，喬喜旦，郭強，趙宗德

（四川省化工地質勘查院，成都，611930）

四川彭山鄧廟芒硝礦屬新津式沉積型礦床，發育有上含礦帶和下含礦帶，芒硝礦在含礦帶中呈單斜層狀產出，產出與圍巖一致，其中具有工業利用價值的礦層共計8層。本文通過研究區域地質背景和成礦地質特征，建立鄧廟芒硝礦的成礦模式，對分析中、新生代鹽湖成礦作用，認識四川盆地中、新生代的優勢成礦類型和找礦潛力等具有重要的啟示。

芒硝礦；成礦地質特征；成礦模式；四川彭山

鄧廟礦段屬上揚子古陸塊四川前陸盆地川西山前拗陷盆地，礦段位于熊坡背斜北東端的南東翼和眉山向斜北西翼之間（圖1），所在成礦區帶為上揚子成礦亞省四川盆地成礦區。區內古生界以及以前地層未見出露，中生界及新生界地層廣泛分布，含礦帶賦存于上白堊統灌口組第二段。區域構造較簡單，以褶皺為主，受燕山運動影響形成了一系列自西向東由緊密至寬緩、由梳狀至箱狀兩翼不對稱的褶曲構造，包括有眉山向斜、牧馬山向斜、名山向斜、熊坡背斜、蘇碼頭背斜、三蘇場背斜等，總體構造線為北東45°～50°。其中主要控礦構造為熊坡背斜，長約81km，橫寬為8～10km，具有北西翼陡，南東翼緩的不對稱特征，北西翼傾角30°～50°，部份直立倒轉，南東翼傾角8°～20°，局部可達25°～35°。

1 礦段地質特征

礦段南部及南東部為第四系全新統沖洪積層，北部及北西部廣泛分布白堊系上統灌口組地層。根據沉積特征和巖性組合可將灌口組劃分為三段，由下而上分別為：第一段（K21），以暗紫紅色中厚層狀粘土質粉砂巖為主，局部夾粉砂質粘土巖，頂部見較多硬石膏團粒及團塊；第二段（K22），即含礦段，主要為淺蘭灰色、暗紫紅色鈣芒硝礦層與暗紫紅色中厚層狀粘土質粉砂巖不等厚互層產出，礦層及靠近礦層的粘土質粉砂巖層內含較多石膏團粒順層排列，見少量石膏團塊及石膏薄層；第三段（K2g3），以暗紫紅色、淺黃綠色薄至中厚層狀粘土質粉砂巖為主，局部夾粉砂質粘土巖及細砂巖。第四系全新統沖洪積層（Q4），覆蓋于白堊系地層之上，具二元結構，下部為沙礫卵石層，上部為灰褐色、淺灰色亞粘土，頂部富含有機質可為耕作土，與下伏白堊系灌口組地層呈角度不整合接觸。礦段位于熊坡背斜北東端的南東翼（圖1），為一產狀較平緩的單斜構造。礦段內未發現次一級褶皺及斷裂構造，節理裂隙亦不發育，僅于地表或第四系之下10～30m范圍內見有少量的風化裂隙。礦段地質構造屬簡單類型。

2 礦床地質特征

2.1 含礦帶特征

本礦床的芒硝礦賦存于灌口組第二段，按其含礦性可劃分為上含礦帶、硝間帶和下含礦帶（圖2）。其剖面特征如下：

上覆地層：第四系（Q），下部為沙礫卵石層，上部為亞粘土 0～54.02m

～～～～～角度不整合～～～～～

含礦地層灌口組（K2g）

666.26m或大于666.26m

灌口組三段（K2g3）

暗紫紅色厚層狀粘土質粉砂巖與淺黃綠色粉砂質粘土巖不等厚互層產出。有較多纖維狀石膏薄層（條帶）（φ0.1～0.5cm）及少量硬石膏團塊（φ0.5～1cm）、團粒（φ0.1～0.3cm）。頂部推測有剝蝕 167.01m

灌口組二段上含礦帶（K2g2-3）

③淺蘭灰色鈣芒硝礦與暗紫紅色粘土質粉砂巖互層。淺蘭灰色鈣芒硝礦：呈細斑晶竹葉狀、菊花狀。暗紫紅色粘土質粉砂巖：有少量鈣芒硝斑晶（團粒）稀疏分布，偶見石膏團塊（φ1～4cm） 37.96m

②暗紫紅色厚層狀粘土質粉砂巖。下部見較多石膏團粒，偶見石膏團塊。上部見較多石膏團塊（φ1～3 cm），偶見石膏團粒，石膏團粒近順層分布 22.75m

①暗紫紅色、淺蘭灰色粘土質粉砂巖夾暗紫紅色、淺蘭灰色鈣芒硝礦薄層。紫紅色、淺蘭灰色鈣芒硝礦中，鈣芒硝斑晶呈竹葉狀。暗紫紅色、淺蘭灰色粘土質粉砂巖常見石膏團粒（φ0.2～0.3cm），偶見石膏團塊7.24m

灌口組二段硝間帶（K2g2-2）

暗紫紅色粘土質粉砂巖，中至厚層狀，見石膏團粒（φ0.1～0.3cm），偶見石膏團塊（φ1～3cm） 101.77m

灌口組二段下含礦帶（K2g2-1）

淺蘭灰色、暗紫紅色鈣芒硝礦與暗紫紅色粘土質粉砂巖、淺蘭灰色含石膏粘土質粉砂巖互層。淺蘭灰、暗紫紅色鈣芒硝礦：鈣芒硝礦呈細斑晶竹葉狀、菊花狀。暗紫紅色粘土質粉砂巖：見少量鈣芒硝斑晶（團粒）稀疏分布，偶見石膏團塊。淺蘭灰色含石膏粘土質粉砂巖：見石膏團塊及條帶，條帶順層分布 53.98m

灌口組一段（K2g1）

暗紫紅色粘土質粉砂巖，有少量石膏團粒稀疏分布，偶見石膏團塊 252.35m

----------- 整 合 -----------

夾關組（K2）：紫紅、棕紅色厚層巖屑、長石砂巖

2.2 礦層特征

灌口組第二段的上、下含礦帶中，能夠具有工業利用價值的礦層共計8層（其中上含礦帶4層、下含礦帶4層），其余礦層厚度均較小，暫無利用價值。

2.2.1礦層的空間位置、形態及產狀

礦段以北（北西）靠近熊坡背斜的位置地層傾角較陡，一般20°～30°，礦段以南（南東）地層傾角較緩，傾角一般2°～8°。芒硝礦在含礦帶中呈單斜層狀產出，產出與圍巖一致，沿走向及傾向穩定延伸。上含礦帶的4層礦在礦段內地表有出露，露頭線長約3 000m，寬約50～150m，已風化淋濾，深部保存完好。下含礦帶的4層礦在礦段內無出露，經深部工程揭露，礦層保存完好。

2.2.2 礦層的厚度、品位及變化特征

礦段內各工業礦層呈層狀穩定產出，礦層厚度變化穩定，品位變化均勻（表1）。

表1 各資源儲量估算礦層厚度品位統計表

2.2.3 礦層頂、底板及夾石

礦段內鈣芒硝礦層頂、底板均為暗紫紅色中～厚層粘土質粉砂巖或含鈣芒硝礦粘土質粉砂巖，分界不明顯，以化學分析確定。

礦段內工業礦層均為復礦層，但考慮到芒硝礦特殊的開采方式（硐室水溶法），工業礦層中的夾石層均不予以剔除，故不做夾石層統計。

2.3礦石特征

2.3.1礦石礦物成分

芒硝礦中的主要礦物為鈣芒硝，次要礦物為白云石、水云母、石英、褐鐵礦、硬石膏及少量石膏。

1）主要礦物鈣芒硝：無色透明，部分含雜質者帶他色，含量70%～85%，呈板狀、菱板狀、雙錐狀。玻璃光澤，性脆，硬度中等，味稍咸。風化后表面見灰白色霜狀物或粉末，受潮后表面析出芒硝晶體。在水中溶解緩慢，鹽酸中溶解完全。

2）次要礦物

白云石：含量7%～15%，呈微晶充填于鈣芒硝晶體間。常被次生的褐鐵礦浸染。

水云母：含量2%～6%，呈集合體充填于鈣芒硝晶體間。常被次生的褐鐵礦浸染。

石英：含量1%～4%，粒度0.1～0.03mm間，星散分布于微晶白云石和水云母鱗片集合體內。

硬石膏及少量石膏：含量3%±，常分布于鈣芒硝晶體之中或其邊緣。

褐鐵礦：含量0.5%±，呈微粒分布于微晶白云石和水云母鱗片集合體內。

2.3.2 礦石化學組分

芒硝礦石中主要有用組分為Na2SO4。其他組分有：CaSO4、MgSO4、NaCl、KCl、結晶水、水不溶物、I、Fe2O3等。

其中，有用組分：Na2SO4的品位，最高46.31%，最低10.02%，一般為25%～40%。其他組分：CaSO436.32%～42.20%，平均39.42%；MgSO40.14%～0.20%，平均0.17%；NaCl 0.16%～0.32%，平均0.20%；KCl 0.06%～0.11%，平均0.09%；結晶水 0.31%～0.67%，平均0.52%；水不溶物 20.41%～37.54%，平均26.75%；I 0.06%～0.07%，平均0.06%，Fe2O30.70%～1.37%，平均0.98%。

通過分析，CaSO4、MgSO4、KCl、I與有用組分Na2SO4關系不明顯，水不溶物、NaCl、Fe2O3、結晶水與有用組分Na2SO4關系密切，呈負相關關系。

2.3.3 礦石結構、構造及類型

礦石結構按照芒硝礦結晶自形程度分為：半自形晶和自形晶結構，按照鈣芒硝晶體粒度分為：①細晶結構：晶體粒度﹤5mm；②細～中晶結構：晶體粒度5～10 mm；③粗晶結構：晶體粒度＞10 mm。

礦石構造按照芒硝礦晶體的分布密集程度可分為：①致密狀構造（包括條帶狀構造和竹葉狀構造）；②星點狀構造。

根據鈣芒硝礦結構構造特征，分布形態以及脈石含量等，對礦石類型劃分為：暗紫紅色條帶狀鈣芒硝礦及淺蘭灰、暗紫紅色竹葉狀鈣芒硝礦。

3 成礦模式

礦段位于川西凹陷之熊坡背斜北東端南東翼及眉山向斜的北西翼結合部位，川西凹陷為揚子陸塊的拗陷區。自中生代以來沉積了巨厚的碎屑物，由于燕山運動的影響形成了一系列走向北東～南西向寬緩的箱狀褶皺。

從古植物孢粉研究表明，雙流～名山地區地理位置位于南方干熱氣候帶內，孢粉組合中以各種希指蕨孢子、克拉梭粉及麻黃類花粉占絕對優勢，而不見或少見反映濕潤氣候的孢子花粉類型。從本區灌口組不同層位（灌口期不同時期）的孢粉組合及含量分布可以看出，晚白堊世從早期到晚期，孢粉化石的組合特征基本一致，這表明古氣候均屬于干旱的熱帶－亞熱帶氣候類型。灌口組地層中廣泛分布的鹽類礦物、白云石等亦指示了干旱炎熱氣候特征。

根據蒸發巖建造、硫酸鹽礦物的分布特征，推斷灌口組～名山組（西部同期巖石地層單位為大溪礫巖）沉積時巖相古地理環境總體為川西硫酸鹽湖（極淺湖），可大致劃分出五個亞相帶，參見表2、圖3。

表2 雙流～名山地區晚白堊世－古近紀沉積相帶劃分表

硫酸鹽湖相區特點：水動力條件主要是波浪和湖流的作用，沒有拍岸浪的影響。以淺湖砂坪（砂壩）、淺湖泥坪和少量碳酸鹽介屑灘沉積為主，巖性為薄層灰、紫灰色、灰綠色泥（頁）巖、粉砂巖夾綠色薄層泥灰巖。常見爬升波痕層理、平行層理、浪成沙紋層理和蟲管等沉積構造。泥巖質純，水平層理發育。介形蟲、葉肢介等生物化石豐富，保存完好。鄧廟礦段礦床類型屬新津式沉積型芒硝礦床，其成礦時代為晚白堊世，沉積相屬于咸化湖泊（硫酸鹽湖）相區中心泥質巖-硫酸鹽亞相（圖3），其成礦作用以蒸發沉淀作用為主。

礦床成因機制：川西地區自進入侏羅紀始，古氣候條件以干旱炎熱為特征，盆地內水體的蒸發量遠遠大于補給量，造成水體中含鹽度大幅增加，濃縮程度持續增高，至晚白堊世-始新世濃縮程度已達硫酸鹽沉積階段。湖泊內水體極淺，水動力能量極其微弱，泥質物以垂向加積的方式沉積，湖水不斷蒸發咸化，達到飽和及過飽和，使芒硝沉積下來。由于地殼升降活動及氣候的轉變，淡水供給的增加，使礦層的沉積終止；堆積粘土及粉砂等物質作為礦層的蓋層，并保護了礦層。如此反復循環，形成了具有復式礦層特征的芒硝礦床。

由于燕山運動的影響，熊坡背斜等相對上升使大的凹陷分隔成一些閉塞的環境，如邛崍～名山凹陷和眉山～普興場凹陷，湖水進一步濃縮，沉積了較其它地區更豐富的鈣芒硝礦。鄧廟礦床形成在湖泊中心地帶，是在古代硫酸鹽湖淺湖環境通過蒸發沉淀作用成礦的。在研究區域地質、古氣候、古地理、沉積相、礦床成因機制及成礦作用的基礎上，編制了成礦模式圖（圖4）。

成礦模式可簡述如下：干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；干旱、間歇期～極端干旱、成礦期；芒硝礦床總體由反復四次的沉積旋回構成；鈣芒硝微溶于水，地表風化淋濾后最后兩次形成的名山組礦層大部分地段未能保存，灌口組礦層因處于深部，保存完整。

4 結論

1）鄧廟芒硝礦含礦帶賦存于白堊系上統灌口組的中上部（即第二段K22），含礦帶分為上、下含礦帶，含礦帶中具有工業價值的礦層8層（其中上含礦帶4層、下含礦帶4層），其主要礦物成分為鈣芒硝。

2）鄧廟芒硝礦的礦床類型屬古代內陸硫酸鹽沉積型礦床，即新津式沉積型芒硝礦床。

[1] 成都理工大學地質調查研究院．名山幅、馬嶺幅、草壩幅、洪雅幅區域地質調查報告（1∶5萬）[R]．2009 .

[2] 四川省化工地質勘查院．四川省彭山縣鄧廟芒硝礦延伸勘探及資源儲量核實報告[R]．2012.

[3] 四川省化工地質勘查院．四川省芒硝資源潛力評價成果報告[R]．2013.

[4] 陳毓川，王登紅，等．全國重要礦產和區域成礦規律研究技術要求[S]．北京：地質出版社，2010.

[5] 陳毓川，王登紅，等．重要礦產預測類型劃分方案[S]．北京：地質出版社，2010.

[6] 四川省地質礦產局．四川省區域礦產總結（非金屬分冊）[M]．1991.

[7] 熊先孝，薛天星，商朋強，等．重要化工礦產資源潛力評價技術要求[S]．北京：地質出版社，2010.

Geological Features and Genetic Model for the Dengmiao Mirabilite Deposit in Pengshan, Sichuan

ZHU Xu QIAO Xi-dan GUO Qiang ZHAO Zong-de

(Sichuan Chemical Geological Exploration Institute, Chengdu 611930)

The Dengmiao mirabilite deposit in Pengshan, Sichuan is a Xinjin type sedimentary deposit. 8 stratiform mirabilite orebodies occur as monoclonal stratum conformable with wall rock. This paper has a discussion on geological setting and geological features of the deposit and puts forward a genetic model for the deposit.

mirabilite deposit; geological feature; genetic model; Dengmiao, Pengshan

P619.21

A

1006-0995（2015）01-0038-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.009

2014-03-03

朱旭（1988-），男，四川儀隴人，工程師，從事固體礦產勘查工作