粵北大鎮(zhèn)地區(qū)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉積環(huán)境分析

黃一栩，周 晗，黃曉偉

（廣東省化工地質(zhì)勘查院，廣東 花都 510800）

1 楊溪組沉積環(huán)境

本地區(qū)內(nèi)楊溪組為加里東運動末期風(fēng)化剝蝕面之上的粗碎屑巖組合結(jié)構(gòu)，反映了礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育所致的沉積環(huán)境，其主要特點為：

（1）楊溪組主要巖性為灰、灰紫色中厚至巨厚層狀復(fù)成分礫巖、含礫砂巖和砂巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖等。該組下部特征為發(fā)育厚層至巨厚層狀復(fù)成分礫巖，礫石成分復(fù)雜，分選和磨圓度一般較差。

（2）礦山地下水河流沉積的二元結(jié)構(gòu)清楚。礦山地下水結(jié)構(gòu)中，主要以礫巖、粗粒砂巖-中細(xì)粒砂巖位于沉積旋回的下部為主；細(xì)粒砂巖-粉砂巖和泥巖位于旋回的上部。地層發(fā)育粒序?qū)永怼⒔诲e層理、砂紋層理、平行層理、脈狀層理、水平層理和沖刷構(gòu)造等沉積構(gòu)造。

（3）概率累積曲線圖顯示，楊溪組粒度分布表現(xiàn)可劃分出明顯不同的A、B兩個主體，在楊溪組底部采集的含礫砂巖樣品，分布曲線（圖1）為二段式或三段式，主要由滾動總體（12%～23%）與跳躍總體（67%～88%）組成，懸浮總體含量很低（低于10%）或者無，滾動總體與跳躍總體節(jié)點落在-0.2～0.1Φ之間，跳躍總體與懸浮總體節(jié)點落在1.22Φ之間，總體斜率較陡，分選較好，反映出地下水水流強勁的沉積特點。

圖1 楊溪組底部含礫粗砂巖概率累積曲線

通過圖1可知，楊溪組粒度分析測試結(jié)果顯示，平均值Mz在0.40～2.41φ之間，屬粗-細(xì)砂級，粒徑跨度較大，說明組粒級范圍較大，所含砂屑由細(xì)砂至粗砂不等，標(biāo)準(zhǔn)偏差σi為0.49～0.67，分選較好，多見于地下水河流砂及海灘砂，以河流砂占優(yōu)勢，偏度SK1除個別為正偏態(tài)外，其余為-0.08～0.20，均為負(fù)偏態(tài)，峰度范圍KG在0.94～1.43之間，峰態(tài)中等-尖銳，薩胡判別函數(shù)Y淺海，河流（三角洲）為-3.1175～-0.7785，均大于-7.4190。綜合上述特征可將礦山地質(zhì)地下水結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理規(guī)劃。

2 老虎頭組沉積環(huán)境

本地區(qū)內(nèi)老虎頭組屬河流沖積-潮坪相碎屑潮坪亞相-淺海相沉積。隨著地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育的不斷變化，影響地殼的下降，地下水自西部不斷向東推進(jìn)，本地區(qū)該組表現(xiàn)由地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉積環(huán)境發(fā)展，為地下水沉積環(huán)境沉積的下粗上細(xì)海侵序列，底部屬河流沖積相沉積。其主要特點為：

（1）老虎頭組的沉積物，以較粗和較細(xì)的碎屑頻繁交替為特征。巖性主要為礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、粗粒砂巖、中粗粒砂巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，常呈互層狀出現(xiàn)。

（2）巖組發(fā)育的沉積構(gòu)造包括交錯層理、平行層理、水平層理、粒序?qū)永怼㈨嵚蓪永砑皼_刷構(gòu)造等，指示沉積環(huán)境由河流、淺灘、潮坪等組成的海岸平原沉積。

（3）概率累積曲線圖顯示，老虎頭組下段粒度分布表現(xiàn)可劃分出明顯不同的A、B、C三個主體，在老虎頭組下段底部采集的砂礫巖樣品，分布曲線A（圖2）為四段式，主要由滾動總體（7%）和跳躍總體（93%）組成，懸浮總體無或極少（低于1%）。總體斜率較陡，分選較好。跳躍總體由兩部分組成，節(jié)點在-0.25Φ，其原因可能是由于地下水水量不斷沖刷和回流兩種流速略有不同的水流作用造成的；跳躍總體與滾動總體的節(jié)點在-1.50Φ，懸浮總體與跳躍總體的節(jié)點在1.75Φ。在老虎頭組下段中上部采集的粗-細(xì)砂巖，分布曲線B（圖3）為三段式，主要由跳躍總體（90%～98%）和滾動總體（1%～10%）組成，懸浮總體含量較少（低于2%），總體斜率較陡，分選好。跳躍總體與滾動總體的節(jié)點落在0.25～2.25Φ之間，懸浮總體與跳躍總體的節(jié)點落在2.25～4.75Φ之間。在老虎頭組下段中上部采集的粉細(xì)砂巖，分布曲線C（圖4）為三段式，主要由跳躍總體（96%）和懸浮總體（3%）組成，滾動總體含量較少或無，跳躍總體斜率陡，分選好。跳躍總體與滾動總體的節(jié)點在2.75Φ，懸浮總體與跳躍總體的節(jié)點在6.00Φ。

圖2 老虎頭組下段底部砂礫巖概率累積曲線

圖3 老虎頭組下段中上部粗-細(xì)砂巖概率累積曲線（B）

老虎頭組下段粒度分析測試結(jié)果顯示，平均值Mz分為較為截然的三部，分別為-0.12φ的粗砂級、1.20～1.91φ的中砂級和2.07～4.47φ的粉細(xì)砂級，粒徑跨度較大，說明老虎頭組下段粒級范圍較大，所含砂屑由粉細(xì)砂至粗砂不等，標(biāo)準(zhǔn)偏差σi為0.35～1.02，分選好到較差，多見于地下水流域中砂及海灘砂，以河流砂占優(yōu)勢，偏度SK1為-0.17～0.15，峰度范圍KG在0.91～1.20之間，峰態(tài)中等-尖銳，薩胡判別函數(shù)Y淺海，河流（三角洲）除底部砂質(zhì)礫巖及不等粒巖屑石英砂巖外，其余為-5.3252～0.1130，均大于-7.4190，屬淺海沉積，說明老虎頭組下段除開始沉積階段為河流相外，隨著地下水的快速加深，沉積環(huán)境隨之過渡為障壁沉積的潮坪相。

圖4 老虎頭組下段中上部粉細(xì)砂巖概率累積曲線（C）

老虎頭組上段粒度分布表現(xiàn)可劃分出明顯不同的A、B兩個主體，在老虎頭組上段采集的細(xì)砂巖樣品。跳躍總體組分含量為94%～97%，懸浮總體組分含量為1%～3%，滾動總體含量低于5%。總體斜率陡，分選好。四段式中跳躍總體由兩部分組成，節(jié)點落在2.58～2.63Φ之間，其原因可能是由于礦山地下水水流的沖刷和回流兩種流速略有不同的水流作用造成，跳躍總體與滾動總體之間的節(jié)點在1.65Φ，懸浮總體與跳躍總體的節(jié)點落在3.53～3.96Φ之間。

3 沉積環(huán)境概述

中泥盆世礦山地質(zhì)區(qū)域為相對溫暖的氣候環(huán)境。早期的谷地被陸相堆積充填，島嶼被剝蝕，演變?yōu)橹心嗯枋劳砥诘牡叵滤Y(jié)構(gòu)、濱岸相河流、洪沖積平原的古地理景觀，形成一個完整的礦山地下水侵體系域。中泥盆世早期調(diào)查區(qū)內(nèi)為河流沉積環(huán)境，其成份成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度均較差。隨著華南地區(qū)自西向東的地殼下降運動，地下水水流侵蝕持續(xù)向東推進(jìn)，變?yōu)榈刭|(zhì)地下水結(jié)構(gòu)發(fā)展沉積環(huán)境。老虎頭組中下部以石英砂質(zhì)沉積為主，成份成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度均較高，與地下水高能環(huán)境沉積相吻合。