四川盆地中南部礦山成礦特征及形成機(jī)制研究

劉 洋

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610000）

1 四川盆地中南部礦床地質(zhì)背景

四川盆地遠(yuǎn)古時(shí)代曾是一片汪洋，歷經(jīng)億萬年地質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化，形成了目前獨(dú)特的地質(zhì)地貌特征。本研究過程中采集了四川盆地南部地區(qū)的礦床作為樣本，進(jìn)行了相關(guān)的性狀成分研究，以分析該地區(qū)礦物形成機(jī)制。

根據(jù)地層構(gòu)造、沉積層次以及該區(qū)域的礦物形態(tài)的特點(diǎn)，四川盆地的地質(zhì)沉積相帶以局限臺地相、淺海陸棚相及濱岸相為主。

在寒武紀(jì)早期,因?yàn)楹Ｋ藚s致使該地區(qū)的處于淺水區(qū)，沉積物主要來自陸地的沖積物，沉積相以濱岸淺海陸棚相為主，形成的礦石以細(xì)粉砂礦物為主。隨著地殼下沉，前期沉積相變成局限臺地相沉積。在寒武紀(jì)中晚期，沉積相逐漸演化為碳酸鹽巖局限臺地相，沉積物則逐漸形成該地區(qū)所特有的礦物。

2 四川盆地中南部礦床特征

根據(jù)四川盆地南部地區(qū)采集的礦物樣本觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)內(nèi)的礦物可分為四種類型。該地區(qū)分布最廣的是微晶礦渣，其晶徑一般在5微米以下，成不規(guī)則形狀，結(jié)構(gòu)單一，該類型礦物的礦化程度較高，難以辨識原礦物的結(jié)構(gòu)；細(xì)-粉晶礦物晶徑介于5～250微米之間，表面較臟，基本是他形晶，主要形成于潮坪相帶；細(xì)晶礦物晶徑介于100～250毫米間，自形程度以半自形--他形為主，部分表現(xiàn)為霧心亮邊結(jié)構(gòu)；鞍狀礦物的結(jié)晶體較大，晶徑介于0.25mm～2mm之間，表面較為潔凈，晶面呈彎曲裝，在正交偏光條件先回出現(xiàn)波狀消光。

由于寒武紀(jì)地質(zhì)年代較為久遠(yuǎn)，所以這一段地質(zhì)年代形成的礦物狀態(tài)較為穩(wěn)定，其有序度較高。礦物的有序度能夠體現(xiàn)其礦化的程度，結(jié)晶速度和結(jié)晶時(shí)溫度，以及形成機(jī)理等重要信息。

研究過程中，通過技術(shù)手段對在該地區(qū)的采集樣品進(jìn)行了有序度測試，各類礦物的有序度介于0.5～0.9之間。該區(qū)域礦物有序度相對較低，表明其礦化流體的鹽度偏高，金屬離子含量高，結(jié)晶過程較為迅速。細(xì)晶礦物的有序度相對較高，因?yàn)槌傻V環(huán)境及流體的變化，金屬離子欠缺，結(jié)晶速度減緩，形成的晶體增大。鞍狀礦物的有序度最高，因?yàn)榘盃畹V物屬于熱液礦物的一種，故推測其高的有序度可能與較高的結(jié)晶溫度有關(guān)。

3 四川盆地中南部礦床形成機(jī)制

該研究的樣本采集地區(qū)的中上寒武系礦層多是形成于潮坪條件的晶粒礦物和形成于高能條件下的顆粒礦物。在震旦紀(jì)后期，地殼運(yùn)動(dòng)海底底部隆起，從而導(dǎo)致臺地沉積基底向東傾斜，當(dāng)時(shí)的古地貌呈現(xiàn)出西高東低的狀態(tài)，從而引起寒武系礦物因?yàn)槭艿酵獠靠諝夂陀晁那治g而被逐步剝落改造。

為研究四川盆地南部礦床的形成機(jī)制，需要清楚礦物礦化作用的機(jī)理。通過不同位置的幾組礦物樣本對比發(fā)現(xiàn)，飛仙關(guān)組的礦床流體與海水特性更為相近，體現(xiàn)了海源流體的埋藏礦化效用。

四川盆地南部地區(qū)的礦床流體的微量元素、碳氧同位素組成等方面，同陸上的大氣淡水環(huán)境趨同，呈現(xiàn)出開放的成礦環(huán)境的特征。

所以本研究中采樣的四川盆地南部區(qū)的礦床形成于大氣水和海水混合流體的礦物礦化作用。對礦物的交代作用可通過下面的（1）（2）方程來表示∶

上面兩個(gè)公式所展現(xiàn)的是可能參與反應(yīng)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)的兩個(gè)端元值。就一般而論，礦物礦化的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)當(dāng)表達(dá)為∶

所以第(3)個(gè)反應(yīng)是方解石白云化反應(yīng)的通用表達(dá)，它涵蓋了前面兩個(gè)過程表達(dá)式。當(dāng)X=U時(shí)，反應(yīng)式(3)就等價(jià)于反應(yīng)(1)。當(dāng)X=1時(shí),反應(yīng)式(3)式就等價(jià)于反應(yīng)(2)。在(1)反應(yīng)的情形中，Mg2+的輸入和Ca2+的輸出必不可少；因?yàn)樵诘?2)種的條件下，Ca2+未輸出。X的取值介于0和1，通過這一化學(xué)計(jì)量數(shù)的區(qū)間表明它屬于反應(yīng)(1)和反應(yīng)(2)的中間反應(yīng)。

四川盆地南部地區(qū)的寒武系沉積層在地殼運(yùn)動(dòng)中被抬升至海平面以上，因受到大氣淡水的侵蝕，成礦流體在這一開放的環(huán)境條件下，同礦化有關(guān)的化反應(yīng)呈現(xiàn)出較大的化學(xué)計(jì)量數(shù)，礦石結(jié)晶速度慢，有序度大大高于準(zhǔn)同生成礦階段的微晶礦物。關(guān)鍵依據(jù)有：較之同期的海水，礦物流體的δ13C和δ18O含量較低，所以能夠引證流體中含有明顯的大氣和淡水痕跡特征，鹽度相對較低；另外，所研究礦物中Mg、Fe含量較高，鍶含量較低也可印證大氣和水的參與，也論證礦物礦化作用與非海底的成礦條件。

4 結(jié)語

四川盆地中南部寒武系礦床中礦物具有較高的Mg、Fe離子含量，碳氧同位素的含量較低，表明該地區(qū)寒武系礦物形成過程中有空氣和淡水的參與。震旦紀(jì)晚期的地殼抬升導(dǎo)致臺地沉積基層?xùn)|傾，寒武系礦物在抬升后受到外部大氣和淡水環(huán)境條件，產(chǎn)生混合水礦化作用。