四川地區(qū)中奧陶統(tǒng)湄潭組地質(zhì)礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)地球化學(xué)特征及分布情況

劉宣威

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

近年來，利用優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源控藏論，對地質(zhì)勘探程度較高的地區(qū)重新進(jìn)行礦產(chǎn)資源的蘊(yùn)藏特征分析，這些礦產(chǎn)及礦源的發(fā)展已被越來越多的地質(zhì)學(xué)家和地球化學(xué)家所重視，并在多個盆地取得了一系列進(jìn)展。大量研究表明，世界多數(shù)盆地的礦產(chǎn)資源蘊(yùn)藏主要分布在烴源灶范圍內(nèi)或者其周圍，換言之，就是礦產(chǎn)區(qū)域的分布受烴源巖控制[1]。在四川盆地震旦系- 侏羅系共發(fā)現(xiàn)27個礦產(chǎn)資源礦層，奧陶系是唯一一個未獲得商業(yè)性礦產(chǎn)資源結(jié)構(gòu)發(fā)展層系。作為礦產(chǎn)勘探潛在層系，經(jīng)過前人研究表明，四川盆地奧陶系礦產(chǎn)發(fā)展結(jié)構(gòu)主要分布在五峰組中，既是奧陶系自身礦產(chǎn)資源蘊(yùn)藏結(jié)構(gòu)，也是上覆志留系次生氣藏的重要?dú)庠础Ｈ欢ㄟ^近年來的發(fā)展，四川盆地奧陶系成為礦產(chǎn)勘探的熱點(diǎn)層系，氣源對比研究表明，除去奧陶系五峰組烴礦源，奧陶系內(nèi)可能存在有其他的礦產(chǎn)資源。四川盆地下奧陶統(tǒng)湄潭組泥頁巖在四川盆地內(nèi)分布較為廣泛，其蘊(yùn)含的以及埋藏厚度較大，具有很高的勘探價(jià)值[2]。近年來，馬深1 井在湄潭組鉆遇29 米黑色烴源巖，平均有機(jī)碳含量達(dá)1.35%，川北和川東南地區(qū)的野研究區(qū)域內(nèi)，在外剖面也發(fā)現(xiàn)了礦產(chǎn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)儲層，展示了四川盆地奧陶系具有一定的勘探前景。然而四川盆地對奧陶系除五峰組外的烴源巖的研究基礎(chǔ)十分薄弱，對奧陶系內(nèi)部各層段沉積特征及沉積模式認(rèn)識分歧嚴(yán)重，以及對奧陶系自身除五峰組外是否具有勘查潛力認(rèn)識不足。本文通過對石柱漆遼和廣元譚家溝等13處野外剖面的中奧陶統(tǒng)湄潭組泥巖的露頭觀察、取樣分析，研究其沉積相展布、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型及成熟度等礦產(chǎn)勘查條件，分析了研究區(qū)湄潭組潛在礦源的勘探潛力，為四川盆地地區(qū)奧陶系后續(xù)的開發(fā)提供了較為完整的參考依據(jù)[3]。

1 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)出露地層主要為古元古界白沙河巖組，分布在礦區(qū)東南部，巖石為黑云斜長片麻巖和白云質(zhì)大理巖。其中，黑云斜長片麻巖分布較廣，白云質(zhì)大理巖主要分布在 Fs1 蝕變破碎帶下盤，規(guī)模較小，呈透鏡狀。整個白沙河巖組呈條帶狀分布于預(yù)查區(qū)中東部。工作區(qū)巖漿巖發(fā)育，主要為華力西期花崗閃長巖和花崗巖，其中，花崗巖分布于工作區(qū)北西和東南部，北西部巖漿巖與古元古界白沙河巖組的黑云斜長片麻巖呈斷層接觸，東南部花崗巖與古元古界白沙河巖組呈侵入接觸關(guān)系。

工作區(qū)脈巖發(fā)育，主要有細(xì)粒花崗巖脈、輝綠巖脈和石英脈，其中，石英脈主要分布在蝕變破碎帶的上盤。石英脈片理化發(fā)育，但較為純凈，肉眼未見有礦物。輝綠巖脈分布在 Fs2 蝕變破碎帶的上盤。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地在大地構(gòu)造位置上處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺上偏西北一側(cè)的一個一級構(gòu)造單元，是由盆地周緣的褶皺和斷裂圍限的大型構(gòu)造沉積盆地。總體上來看，是一個海相揚(yáng)子克拉通地質(zhì)區(qū)域和前陸地質(zhì)區(qū)域、坳陷地質(zhì)或構(gòu)造相復(fù)合的疊合地質(zhì)區(qū)域。四川地區(qū)基底巖系為中新元古界中性及中基性巖漿巖組成雜礦體，變質(zhì)程度較深，基底硬化程度總體較大。四川盆地海相層自下而上發(fā)育四套區(qū)域性的泥質(zhì)巖礦層與兩套區(qū)域性膏鹽巖礦層（中下寒武統(tǒng)、中下三疊統(tǒng)）[4]。其中，奧陶系礦層為礦產(chǎn)資源結(jié)構(gòu)沉積主體之一，自下而上可劃分為下奧陶統(tǒng)桐梓組（O1t），下奧陶統(tǒng)紅花園組（O1h）；中奧陶統(tǒng)湄潭組（O2m），中奧陶統(tǒng)十字鋪組（O2s）；上奧陶統(tǒng)寶塔組（O3b），上奧陶統(tǒng)臨湘組（O3l），上奧陶統(tǒng)五峰組（O3w）。

3 礦產(chǎn)樣品采集及實(shí)驗(yàn)測試

本次研究共采集礦產(chǎn)為品83 塊，其中湄潭組樣品17 塊。主要分布在四川地區(qū)及周緣中奧陶統(tǒng)湄潭組富有機(jī)質(zhì)礦產(chǎn)出露地區(qū)[5]。為避免研究區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)樣品受氧化，從而使有機(jī)質(zhì)含量降低、孔滲擴(kuò)大等，在有條件的地方，盡量選取礦洞和井下樣品（如下圖1 所示）。

圖1 四川地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)位置構(gòu)造圖

4 湄潭組泥礦體厚度與分布特征

四川盆地中奧陶統(tǒng)潭組泥礦體主要為灰綠- 灰色泥頁巖體。受晚加里東運(yùn)動的影響，盆地周緣隆起出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造掀斜作用，早期隆起區(qū)剝蝕區(qū)碎屑物質(zhì)供給量加大，使湄潭組沉積厚度較大的礦產(chǎn)資源結(jié)構(gòu)，厚度10~300m，一般200m 左右。從沉積相帶上看，湄潭組的礦產(chǎn)主體分布在淺海陸棚過渡帶- 濱外陸棚相帶中[6]。

平面上，盆地南部長寧雙河、古藺大坪、習(xí)水吼灘、綦江觀音橋等剖面湄潭組泥頁巖出露厚度大，介于180~280m 之間。泥巖分布具有南多北少、中部向兩翼減薄的特征（如圖2 所示）。另外值得指出得是在北部曾1 井、馬深1 井附近發(fā)育厚15~20m 的深灰色- 黑色泥巖，有機(jī)質(zhì)含量較其余地區(qū)較高。北部通江潮水壩附近及西部樂山龍女寺古隆起周緣缺失湄潭組地層。按照礦產(chǎn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分布規(guī)律，古藺大坪- 習(xí)水吼灘- 陽深2 井一帶為四川盆地的主要勘查中心。

5 湄潭組礦體的地球化學(xué)特征

礦產(chǎn)地質(zhì)勘探實(shí)踐和地球化學(xué)研究表明，礦區(qū)內(nèi)已經(jīng)圈定的礦體有18 條，嚴(yán)格受NNW 向斷裂破碎帶控制。其中規(guī)模最大的是1 號和2 號礦體。1 號礦體位于礦區(qū)東部第二亞段地層中，沿?cái)嗔哑扑閹А?產(chǎn)出，產(chǎn)狀與F1 斷裂破碎帶一致，是主要礦體。F1 斷裂傾向255。～276。，傾角59。～66。，長度2300m。1 號礦體共分為四段，各礦段長度250 ～600m，延深40 ～260m，空間上礦體不連續(xù)，各礦段問呈“島鏈狀”或“串珠狀”分布。

本次針對奧陶系湄潭組有機(jī)碳含量測礦產(chǎn)試樣品共17 件，從整體測試分析數(shù)據(jù)來看，湄潭組頁巖體段有機(jī)碳含量分布在0.10%~0.66% 之間，平均0.27%，其中小于0.5% 的樣品占92.3%，在1.0%~2.0% 的分析樣品占7.7%，除馬深1 井含量較高，整體屬于差- 非烴源巖體。

從研究區(qū)湄潭組組礦體有機(jī)碳含量對比圖（圖2）可以看出，往南東方向湄潭組礦體呈曾厚趨勢，有機(jī)碳含量總體呈現(xiàn)較低水平，其中馬深1 井有機(jī)碳含量相較于野外剖面數(shù)值較高，除本身馬深1 井巖性為黑色礦體結(jié)構(gòu)，有機(jī)質(zhì)含量較高的因素外，在沉積環(huán)境總體差異不大的情況下。

圖2 四川盆地湄潭組礦體樣品分布情況

通過對四川盆地奧陶礦產(chǎn)樣品進(jìn)行組成中飽和烴/ 芳香烴比的分析，四川盆地礦產(chǎn)樣品飽芳比主體處于1.5-3.0 之間，屬于Ⅱ1 型。部分樣品飽芳比大于3.0，屬于Ⅰ型。

四川盆地中奧陶統(tǒng)湄潭組潛在礦產(chǎn)資源已處于高演化階段，缺乏高等植物作為標(biāo)準(zhǔn)鏡質(zhì)體組，因此選用反射率等轉(zhuǎn)化過的等效鏡質(zhì)體轉(zhuǎn)化率來進(jìn)行分析[7]。對四川盆地及周緣礦產(chǎn)區(qū)域中奧陶統(tǒng)湄潭組鉆井，及野外剖面地表露頭10 個富有機(jī)質(zhì)礦體樣品成熟度進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，處于高成熟階段的樣品占全部樣品的70%，20% 的樣品處于過成熟階段早期，處于過成熟階段晚期的樣品占10%，這一部分樣品不再具有生烴潛力[8]。可以看出，四川盆地地區(qū)中奧陶統(tǒng)湄潭組富有機(jī)質(zhì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)演化相對較高，主要處于高成熟和過成熟階段早期。

本次研究選取了礦產(chǎn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面樣品進(jìn)行了飽和烴色譜特征分析，測試結(jié)果表明， OEP 值為于0.829，無明顯的奇偶優(yōu)勢，表明礦體演化程度較高。Pr/Ph 比值為0.478，顯示出較強(qiáng)的植烷優(yōu)勢，指示其形成于缺氧、具有一定鹽度的還原環(huán)境。

6 結(jié)論

（1）四川盆地中奧陶統(tǒng)湄潭組礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)展主要為為淺海陸棚過渡帶灰綠- 灰色泥頁巖體，烴源巖體厚度變化較大。

（2）四川盆地地區(qū)中奧陶統(tǒng)湄潭組潛在礦產(chǎn)資源有機(jī)質(zhì)豐度高，整體上為較差烴源巖體；有機(jī)質(zhì)類型屬過渡型，以Ⅰ—Ⅱ1 型為主；有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，均達(dá)到了高成熟階段，部分已進(jìn)入過成熟早期甚至過成熟晚期階段。

（3）色譜分析顯示，受埋深影響，瀝青演化程度較高。同時(shí)反映了烴源巖體沉積時(shí)，可能處于地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展的強(qiáng)還原沉積環(huán)境。