松遼西斜坡西北溝礦床地質特征研究

劉軼松，康海平，徐 飛，劉天恒，梁雪健，楊孝杰

（中化地質礦山總局吉林地質勘查院，吉林 長春 130000）

本次研究區域地處松遼盆地西斜坡中南部的西北溝，該地區礦床是吉林省內勘查程度較高的一個礦，屬中型規模的生物化學沉積型礦床，其礦床特征在松遼盆地西斜坡地區具有很強的代表性。礦床位于吉林省白城市鎮賚縣西北方向約30公里的西北溝-大崗村一帶。礦區面積約90余平方公里。自2007 年起，該地區及周邊進行過多次烴氣土壤地球化學測量、鉆探及物探測井等工作[1]。

本文在礦床詳查基礎上，結合近年實際工作經驗，通過對西斜坡地區典型礦床的研究，詳細分析和總結了該礦床的區域地質特征、礦區地質特征、礦床（礦體、礦石）特征。對今后在松遼盆地西斜坡地區進行成藏模式研究、尋找新的礦藏有一定的指導作用。

1 區域地質

1.1 區域構造和盆地演化

松遼盆地是一個中新生代的大型沉積盆地，其下為古生代的古老褶皺基底。依據中淺層構造結合深部構造和基底的地質特征，松遼盆地一般可劃分為包括“北部傾沒、東北隆起、中央坳陷、西部斜坡、西南隆起和東南隆起等六個一級構造單元分區（見圖1）；總體呈下部早期發育的“斷陷”、上部地層發育完整的“坳陷”狀的雙層結構[2]。

松遼盆地共經歷了熱張、裂陷、坳陷和萎縮四個演化階段。

1.1.1 熱張階段

三疊紀－早侏羅世，由于地殼隆起、巖漿噴發作用，發生了大規模的酸性巖漿巖侵入，莫霍面拱起發生熱隆張裂。后期形成斷陷。盆地西部以發生地殼破裂、火山活動為主，東部以裂陷為主，產生裂谷式補償沉積。

圖1 松遼盆地西斜坡西北溝礦區位置圖

1.1.2 裂陷階段

早白堊世早期－晚期，地幔作用使盆地繼續拉張。殼斷裂活躍，兩側開張式斷陷明顯形成裂谷。沉積物以較粗屑類復理石建造為主，形成了盆地的雛形。后期由于太平洋板塊向西擠壓，松遼盆地早期的裂谷不再開裂趨于封閉，結了松遼盆地的裂谷階段[3]。期間發生三次火山噴發－沉積旋回，形成了火石嶺、沙河子及營城組地層。

1.1.3 坳陷階段

由于松遼盆地裂陷階段的時間并不長。受東部太平洋板塊的俯沖作用，盆地不再分裂而是整體下沉，轉向坳陷期。地殼穩定沉降伴有間歇性上升，沉降速度長期大于沉積速度，形成較大的以非補償沉積為主的深湖，進人盆地發展的全盛時期。嫩江組末期的嫩江運動，向西擠壓繼續產生褶皺，東部地區盆地明顯上升。形成構造帶結束坳陷期歷史。

1.1.4 萎縮階段

晚白堊世-新近紀末期，深部地殼平穩，受太平洋板塊俯沖的影響，盆地逐漸抬升萎縮，于晚新近紀停止演化，盆地西部形成一批淺層構造，最終形成了現代湖盆景觀。

1.2 區域地層特征

松遼盆地基底為前古生界及古生界變質-火成巖系；沉積蓋層從侏羅紀到新生代厚度11000 多米，其中的白堊系地層就有7000 多米厚。

1.2.1 基底主要為前古生界、古生界

其中：前古生界主要為花崗片麻巖和片巖類，分布于盆地中南部；下古生界主要為絹云母綠泥片巖、石英片巖和綠泥千枚巖，分布于盆地北部；上古生界主要為黑色泥質板巖、千枚巖、大理巖和結晶灰巖等，分布在盆地中部[4]。

1.2.2 沉積蓋層

主要是侏羅系、白堊系地層，以細碎屑巖為主，局部富含葉肢介和介形蟲化石。自下而上分為泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組、大安組、泰康組及局部的第四系松散砂躒石堆積層，與成礦有關的區域地層簡表如下（表1）：

表1 松遼盆地與成礦有關的地層簡表

2 礦區地質

2.1 礦區地層特征

2.1.1 儲層特征

巖性特征：西北溝礦床儲層主要為姚家組二三段（K2y2-3），巖性主要以灰綠色泥巖、粉細砂巖為主，下部含紅綠色砂質泥巖，層理不發育，滴酸起泡。

孔滲特征：含礦層孔隙度一般在10.47%～34.17%之間，平均孔隙度為22.27%。滲透率一般在（21.9～2460）×10-3μm2之 間，平 均 滲 透 率 為671.3×10-3μm2，為Ⅰ-Ⅱ類高孔高滲儲層。

分布特征：姚家組地層在西北溝地區均有分布，其中二三段厚度80m 以上。產狀與西斜坡整體一致，傾向南東，傾角2-3 度，其普遍存在的粉細砂巖，為礦床的形成提供了良好的存儲空間。

2.1.2 蓋層特征

松遼盆地西斜坡廣泛分布有厚層的嫩江組地層（K2n），西北溝礦區上部的嫩江組蓋層主要為嫩一段（K2n1）和嫩二段（K2n2）。其中嫩江組二段為厚層灰-灰黑色泥巖（含大量葉支介和介形蟲化石），嫩江組一段以灰-灰黑色泥巖加薄層灰色粉砂巖為主。嫩江組地層在西斜坡地區厚度50～100間，屬區域蓋層，在礦物的封閉和保存中起到關鍵作用。

2.1.3 運移特征

西部斜坡區地層自西向東傾斜，呈平緩的區域性單斜構造，斷層不發育。自盆地中部坳陷區深部向西、向上進入西斜坡緩坡帶期間，不整合面和斷裂起到重要的輸導作用；直至在西部斜坡邊緣出露至地表過程中，隨著斷裂減少，儲層物性好的砂體及局部斷層發育的地區成為礦物輸送的主要通道。

2.2 礦層沉積相特征

區域成礦與其沉積相有著密切的關系，西北溝礦區共識別出了2 種沉積相，4 種亞相以及11 種微相。儲層主要位于三角洲前緣部位。砂層孔隙度和和滲透率好，在空間上其厚度平面上局部分布較好、縱向上向東南逐漸加深。

2.3 礦區構造特征

礦區地處松遼盆地西斜坡超覆帶，構造不發育，據古構造恢復資料顯示礦區存在低洼地勢（古地貌），影響了地層沉積，因此地層局部存在低幅度構造，是礦物儲藏的主要圈閉類型（見圖2）。深部自西南至北東方向有一條深大斷裂帶（坦途至白城），沒有影響該地區地質礦物的賦存。

圖2 礦區低幅構造（古地貌）示意圖

3 礦床地質

3.1 礦體特征

西北溝礦床共見一個含砂層位，賦存于上白堊統姚家組二、三段的粉細砂巖中，呈層狀產出，走向北東，傾向東南，傾角為2°～3°。礦層內共有10 個礦體，平面上以長圓形為主，部分呈“Z、V、工字”等形狀，單層呈板狀、透鏡狀為主（見圖3、圖4）。

其中7、9、10 號礦體為主要礦體（甜點），具體特征如下。7 號礦體：呈長軸近東西向的“O”字型展布，分布范圍長度2 千余米，寬1 千余米，面積近2 平方公里，厚度3m 到10m 間，平均厚度6 米多。礦層品位最高9.66%，最低4.37%，平均7.73%。9 號礦體：平面上呈似“工”字型分布，分布范圍長近5 千余米，寬4 千余米，面積有13 平方公里，厚度3 到20 米不等，平均厚度近8m。礦層品位最高19.07%，最低4.18%，平均9.37%。10 號礦體：平面上呈似“V”字型分布，分布范圍長6 公里，寬4 公里，面積近11平方公里，厚度3m 到8m 間不等，平均厚近5m。礦層品位最高22.03%，最低3.96%，平均9.03%，主要礦體資源儲量（122b+333）占比見圖5。

圖3 西北溝10 個礦體長寬統計示意圖

圖4 西北溝10 個礦體平均厚度和品位統計示意圖

圖5 主要礦體資源儲量（122b+333）占比示意圖

西北溝礦層由西北方向向東南方向逐漸加深。中部和南部的礦層厚而連續，東西向的局部減薄至尖滅，北部較淺、間隔大，局部減薄至尖滅。賦礦圍巖為以暗色、雜色泥巖和粉砂質泥巖為主的三角洲前緣的分流間灣泥巖和前三角洲泥等。夾層主要為遠砂壩砂體及席狀砂砂體內的薄層泥巖，具有分布較為分散的特點。因此，礦層的圍巖及夾層均具有非均質性較強的特點。

3.2 礦石特征

3.2.1 物質成分

礦區礦石主要由砂、礦物質、粘土和水組成，其中砂主要是指儲層中的粉細砂巖，以碎屑結構，塊狀構造為主。其中碎屑顆粒主要為石英、長石、少量巖屑、生物碎屑及少量中細粒狀暗色礦物；多為硅質膠結，次棱角狀，分選中等。填隙物主要為隱晶質鈣質膠結物。雜基為少量的粘土礦物，以蒙脫石為主。

3.2.2 結構特征

礦石儲集空間以粒間孔、粒內溶孔為主，還有少量原生粒間孔隙和裂縫。其微觀結構呈砂粒外包一層水膜，該種結構模型有利于地質礦物從砂粒中提取。

3.2.3 物理特征

粒度：地質礦物的粒度較為均一，同種巖性的分選和磨圓較好，大多成巖作用較弱，呈松散砂狀，少數成致密塊狀。

密度：通過對一千多件礦石樣品進行的密度（體積質量）測量，礦石密度為1.83t/m3～1.90t/m3間。隨著礦石品位的增加，密度呈現降低之勢。

孔滲：礦物賦存最好地區（北部試采區）礦石的孔隙度在20%～25%之間，滲透率1000×10-3μm2左右。

3.2.4 化學特征

品位：通過對礦區近800 件品進行統計：礦石品位在3%～5%的約占40%；礦石品位5%～10%的接近50%；礦石品位＞10%的占10%以上。

3.2.5 開采加工方法

礦區曾通過蒸汽吞吐結合N-Solv 的方法進行試采獲得成功。

3.3 地質礦物特征

經統計，礦區地質礦物的主要特征指標如下：

3.3.1 物理性質

地質礦物一般呈黑褐色，地層中蘊藏液體的密度0.98t/m3，實驗室測得50℃時地層中液體密度為0.9156g/cm3，凝固點15℃，析蠟點35℃，蠟熔點-37℃～38℃。

3.3.2 化學性質

本次研究的礦層中有機元素及其含量分別為氮（N）0.27%、炭（C）83.68%、氫（H）12.28%、氧（O）2.71%，H/C 原子比為1.76、O/C 原子比為0.02。14 種元素光譜半定量檢測結果表明：銅、鉛、錳、鎳四種元素的含量較高。

4 結論

（1）西北溝礦床的烴源巖來自于齊家古龍坳陷；姚家組二三段（K2y2-3）為西北溝地區礦床的主要儲層，屬Ⅰ-Ⅱ類高孔高滲儲層；嫩江組地層（K2n）中厚層的灰黑色泥巖為蓋層；不整合面和斷裂是主要的運輸通道。

（2）礦區礦層內共有10 個礦體，其中7、9、10 號礦體為主要礦體（甜點），整體向東南方向逐漸加深，中南部厚、東西向減薄至尖滅。

（3）西北溝礦床作為西斜坡勘查程度最高的礦床，是松遼盆地具有代表性的礦床，其礦床成藏模式屬淺部簡單斜坡型礦床。礦床特點是“層數多而薄”，主力儲層在姚家組二三段。

（4）礦區的自然類型為砂巖型。