內(nèi)蒙古塔木素地區(qū)礦床地質(zhì)特征及成礦作用研究

潘玉峰，李 東

（1．廣西壯族自治區(qū)二七三地質(zhì)隊(duì)，廣西 貴港 537100；2．桂林理工大學(xué)，地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004）

目前我國已探明的礦床中僅有一部分可以采用地浸法進(jìn)行開采。大部分礦床由于膠結(jié)作用強(qiáng)烈、孔隙度低、滲透率差等種種因素，使得礦床無法采用原地浸出的方法開采。

塔木素地區(qū)開展相關(guān)科研工作相對較少。吳仁貴從區(qū)域地質(zhì)背景、成礦砂體特點(diǎn)、成礦作用類型和后生改造作用等方面對巴音戈壁盆地塔木素地段的礦床進(jìn)行分析，認(rèn)為本區(qū)具有成礦的各種有利條件[1]；何中波研究了巴音戈壁組上段沉積相展布特征，認(rèn)為其成因?yàn)閷娱g氧化作用與同生沉積富集共存[2]；聶逢君、吳仁貴通過對該地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在黃色、紅色、綠色等多種類型的蝕變帶，后期存在明顯的熱改造活動(dòng)，認(rèn)為礦床的形成具有復(fù)雜成因，以層間氧化作用為主，熱活動(dòng)疊加使得礦物的礦化進(jìn)一步富集[3]。這些研究主要集中在礦床成因方面的研究。但是，關(guān)于賦礦儲層巖性特征、成巖作用等研究鮮有報(bào)道。這些問題的解決直接影響該礦床開采。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)厘清塔木素砂巖型礦床儲層巖性致密砂巖特征成巖作用，為該地區(qū)礦乃至同類型礦床的理論研究和開采設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)證據(jù)與支撐。

1 地質(zhì)概況

巴音戈壁盆地可劃分成五個(gè)坳陷和八個(gè)隆起帶；盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，且多為隱伏斷裂，在華力西期，斷裂活動(dòng)最為活躍，燕山期和加里東期次之；中新生代以燕山斷裂為主，喜山期和印支期的斷裂較少。

研究區(qū)內(nèi)斷層分為控盆一級斷裂和次級斷裂，塔木素地處巴音戈壁盆地內(nèi)的因格井坳陷北部，南部為巴彥諾爾公隆起，北部為宗乃山-砂拉扎山隆起。坳陷南北受區(qū)域深大斷裂控制，北部為宗乃山-砂拉扎山南緣斷裂，中部有阿拉尚丹-戈?duì)柾咛財(cái)嗔押湍侨使暇墧嗔眩喜縿t為巴丹吉林?jǐn)嗔选?/p>

該區(qū)地層由太古界深變質(zhì)巖，下元古界中深變質(zhì)巖，寒武-泥盆系淺變質(zhì)巖、碳酸鹽巖以及碎屑巖，石炭系的碎屑巖和中酸性火山巖，二疊系的碳酸鹽巖、火山巖和碎屑巖組成。盆地的蓋層為中、新生代沉積，主要由礫巖、砂礫巖、砂巖和泥巖構(gòu)成，在沉積中心發(fā)育有厚層泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，且含有大量的有機(jī)質(zhì)等。巖漿巖以海西期及印支期花崗巖及花崗閃長巖為主。地質(zhì)礦物礦化分布于巴音戈壁組上段的硬砂巖中。

砂巖礦化在塔木素地區(qū)占大約55%，主要表現(xiàn)后生氧化作用和后期熱流體改造作用，形成的蝕變礦物有褐鐵礦、石膏、碳酸鹽等，礦石大多為顆粒支撐類型，孔隙式膠結(jié)，分選性大多較好-較差，呈次棱角狀或次圓狀，少數(shù)分選性差，呈棱角狀。磨圓度一般較差。

2 巖石學(xué)特征研究

本次研究從該地區(qū)的鉆孔中以及露頭處采取研究區(qū)多件與成礦相關(guān)的細(xì)-粉砂巖樣品為研究對象，并將其磨制成薄片，以開展系統(tǒng)的鑒定工作，用以查明塔木素地區(qū)砂體的礦石學(xué)特征，從微觀角度去探究塔木素地區(qū)砂巖的致密成因。

結(jié)構(gòu)特征：其碎屑顆粒成分主要有石英、長石，少量黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、方解石以及粘土礦物，偶見石榴子石。其中石英含量最高，占50%以上，細(xì)-粉砂巖中碎屑顆粒的接觸關(guān)系明顯比中-粗砂巖中的顆粒接觸緊密。主要以線接觸-凹凸接觸為主，其支撐結(jié)構(gòu)為顆粒支撐，膠結(jié)類型為接觸膠結(jié)。

碎屑顆粒主要呈次圓狀-次棱角狀，少量棱角狀。顆粒大小不一，分選性較差，黃鐵礦呈分散狀和條帶狀分布，見少量細(xì)脈狀的黃鐵礦充填于碎屑顆粒裂隙中。赤鐵礦及褐鐵礦呈分散狀零散分布于礦石中。見少量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)可見明顯的細(xì)胞腔壁結(jié)構(gòu)。

填隙物特征：填隙物中膠結(jié)物的含量比雜基含量高，是多數(shù)顆粒支撐樣品中填隙物的主要成分。在大部分樣品中，大量的碳酸鹽膠結(jié)物充填于礦石孔隙之中。并且以方解石為主，白云石次之，也見少量菱鐵礦。另外，碳酸鹽的存在形式主要有泥晶碳酸鹽，自形晶的碳酸鹽以及連晶碳酸鹽等(圖1A)。砂巖中石膏膠結(jié)物的數(shù)量僅次于碳酸鹽膠結(jié)物，并且膠結(jié)物形態(tài)完全受砂巖的孔隙控制，沒有固定的形態(tài)(圖1B)。砂巖中也可見少量的硅質(zhì)膠結(jié)物，其表現(xiàn)形式主要為石英的次生加大邊(圖1C)。

膠結(jié)作用：膠結(jié)作用是使沉積物轉(zhuǎn)化為沉積物的重要作用，同時(shí)膠結(jié)作用也是導(dǎo)致沉積層的孔隙度和滲透率降低的主要原因之一。但是膠結(jié)作用與壓實(shí)作用并不相同，膠結(jié)作用不會(huì)使沉積物的總體積發(fā)生變化，其作用結(jié)果是使膠結(jié)物充填于碎屑顆粒之間的孔隙中，使礦石中孔隙的體積減少，而不影響礦石的總體積[1]。研究區(qū)膠結(jié)作用十分強(qiáng)烈，其類型主要為碳酸鹽膠結(jié)。

研究區(qū)礦物特性中，碳酸鹽膠結(jié)作用十分強(qiáng)烈，大量的碳酸鹽充填于礦石孔隙之中(圖2A)。另外，碳酸鹽的存在形式主要有泥晶碳酸鹽，自形晶的碳酸鹽以及連晶碳酸鹽等。此外還見碳酸鹽沿顆粒邊緣生長(圖2B)，以及碳酸鹽呈脈狀穿插于礦石中，且向兩側(cè)的顆粒孔隙擴(kuò)散(圖2C)，說明應(yīng)發(fā)生過兩期次的碳酸鹽膠結(jié)作用。硅質(zhì)膠結(jié)作用發(fā)育較弱，僅在部分樣品中可見石英的次生加大邊(圖2E)。

圖2 膠結(jié)作用表征圖

3 討論

3.1 成礦作用

通過對塔木素地區(qū)地質(zhì)礦物的研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)礦石機(jī)械壓實(shí)作用較弱，主要表現(xiàn)為顆粒主要以懸浮狀態(tài)到點(diǎn)接觸-線接觸為主，少量凹凸接觸，支撐結(jié)構(gòu)主要為雜基支撐，膠結(jié)類型以基底膠結(jié)和孔隙膠結(jié)為主。未發(fā)現(xiàn)壓實(shí)作用造成的云母定向排列等現(xiàn)象。但是該地區(qū)礦石的碳酸鹽膠結(jié)作用十分強(qiáng)烈，大量的碳酸鹽成孔隙式和連晶式膠結(jié)，另可見部分碳酸鹽發(fā)生重結(jié)晶作用。

3.2 地質(zhì)活動(dòng)對礦床的影響

本次地質(zhì)活動(dòng)使得盆地區(qū)域地溫梯度升高，不僅使得礦體中膠結(jié)作用普遍發(fā)育，還促使了熱液作用的形成和活動(dòng)，在一定程度上促進(jìn)了礦床的活化遷移，另外，由于膠結(jié)作用使得溶液中陰離子減少，造成溶液Eh值降低，使溶液成為弱堿性溶液，導(dǎo)致礦物沉淀富集，盆地溫度升高還使得溶液中SiO2的溶解度升高，因此促進(jìn)了礦石的生成[2]，使原礦床的工業(yè)品位升高。

4 結(jié)論

大量的碳酸鹽和膠結(jié)物占據(jù)了砂巖的孔隙空間，使砂巖孔隙度大大降低、滲透率變差，是導(dǎo)致礦物變?yōu)橹旅軤钐卣鞯闹饕颉?/p>

由于地質(zhì)儲層沉積時(shí)古氣候處于炎熱干旱環(huán)境，盆地蒸發(fā)量較強(qiáng)，使得表生鹽度高鹵水向內(nèi)入滲，在礦石的微孔隙中充填發(fā)育了大量碳酸鹽和膠結(jié)物，是造成礦物孔隙度大大降低、滲透率變差的主要因素。