四川名山縣南廟溝鈣芒硝礦地質(zhì)特征及成因

劉玉紅，周　勇

四川名山縣南廟溝鈣芒硝礦地質(zhì)特征及成因

劉玉紅，周勇

（四川省冶金地質(zhì)勘查局六〇五大隊(duì)，四川 彭山620860）

四川省名山地區(qū)鈣芒硝礦成礦類型屬晚白堊世內(nèi)陸湖相—咸湖相硫酸鹽沉積型，南廟溝鈣芒硝礦位于川西臺陷雅安穹褶束之名山向斜緩展起伏的東翼，礦體嚴(yán)格受白堊系上統(tǒng)灌口組上段地層控制。本文對南廟溝鈣芒硝礦礦床成因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并總結(jié)了成礦規(guī)律和找礦標(biāo)志，對本區(qū)芒硝礦的資源勘查具有重要的指導(dǎo)意義。

芒硝礦；地質(zhì)特征；礦床成因；名山

鈣芒硝礦是生產(chǎn)元明粉的重要原料，元明粉（又名精芒硝）是重要的輕工、化工工業(yè)原料，廣泛用于化工、輕工、紡織、建材、醫(yī)藥、化肥、合成纖維等20多個(gè)行業(yè)。根據(jù)四川省社會科學(xué)院林凌教授牽頭組織的《四川省芒硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》及中國五礦化工進(jìn)出口商會的預(yù)測，未來幾年元明粉在國內(nèi)洗滌劑、紡織印染、玻璃、硫化堿、造紙等傳統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)都將得到大幅發(fā)展，預(yù)計(jì)在2015年元明粉需求量將達(dá)到2 300萬噸，年均增幅10%左右。中國是最大的元明粉出口國，我國的元明粉在全球享有很高聲譽(yù)。目前成都新津地區(qū)大部分芒硝礦山已經(jīng)關(guān)閉，因此深入探討該地區(qū)芒硝礦成礦規(guī)律及其找礦前景，尋找較多的芒硝礦礦石資源，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展服務(wù)，具有十分重要的意義。

1　成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺（Ⅰ1）四川臺拗（Ⅱ2）川西臺陷（Ⅲ14）雅安穹褶束（Ⅳ37）之名山向斜東翼。根據(jù)四川省區(qū)域地層表的劃分方案，該區(qū)屬揚(yáng)子地臺區(qū)四川盆地分區(qū)。根據(jù)四川省2005年成礦區(qū)帶劃分圖，礦區(qū)處于雙流—名山燕山期鈣芒硝礦Ⅳ級遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)（Ⅳ-9）。具有較好的成礦地質(zhì)背景。

1.1地層

區(qū)內(nèi)地層主要由古近系及中生界白堊系上統(tǒng)和侏羅系上統(tǒng)地層組成。古近系為一套陸相碎屑巖，主要為紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖；白堊系地層為一套內(nèi)陸湖相——咸湖相碎屑巖沉積，巖性為紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾石膏、鈣芒硝。白堊系灌口地層組為礦區(qū)含礦地層[1]。

灌口組地層根據(jù)巖性特征分為兩個(gè)巖性段，上段巖性為含鈣芒硝、石膏礦礦層，下段巖性主要為紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖；其中上段又分為四個(gè)亞段，鈣芒硝礦集中賦存于第一亞段和第三亞段兩個(gè)亞段內(nèi)，第三亞段為本區(qū)含礦層。

1.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造均發(fā)育，構(gòu)造線主要呈南—北向、北東—南西向展布。褶皺構(gòu)造主要有：名山向斜、付家灣背斜、金沙寺背斜、田灣背斜、均田壩向斜、劉家灣向斜和馬家壩向斜等，芒硝礦層主要位于向斜兩翼及其轉(zhuǎn)折端的白堊系灌口地層組中；斷裂構(gòu)造主要有房基坪斷層，延伸方向與名山向斜軸向一致，對本區(qū)芒硝礦無破壞作用。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層有第四系和白堊系上統(tǒng)灌口組上段第二亞段、第三亞段和第四亞段地層；第四系主

要為坡積物和更新統(tǒng)的礫石層；灌口組上段第二亞段為第三亞段下鈣芒硝礦帶（K2g2-3a）之下伏地層，巖性為棕紅色厚層狀含石膏粉砂質(zhì)泥巖夾棕紅色粉砂質(zhì)泥巖，局部含少許鈣芒硝晶體；第三亞段（K2g2-3）為本次勘查之目的層位，根據(jù)巖性組合特征，將其劃分為五個(gè)帶，即上、中、下芒硝礦帶和上、下夾石帶，詳見表1。

表1　灌口組上段地層分段一覽表

2.2構(gòu)造

該礦區(qū)位于川西臺陷雅安穹褶束之名山向斜緩展起伏的東翼。地層呈平緩的單斜產(chǎn)出，巖層總體傾向292°~352°，傾角2°~10°，局部產(chǎn)狀較亂，略微顯波狀起伏構(gòu)造特征，芒硝礦層賦存于該向斜內(nèi)。

3　礦床地質(zhì)特征

3.1芒硝礦體特征

礦區(qū)芒硝礦層賦存于灌口組上段第三亞段（K2g2-3）中，礦層嚴(yán)格受層位控制，根據(jù)工業(yè)指標(biāo)，該第三亞段可分為上、中、下三個(gè)礦帶，上、下兩個(gè)夾石帶。即：上鈣芒硝礦帶（K2g2-3e）、上夾石帶（K2g2-3d）、中鈣芒硝礦帶（K2g2-3c）、下夾石帶（K2g2-3b）、下鈣芒硝礦帶（K2g2-3a）。

下鈣芒硝礦帶厚度30.45~31.66m，平均31.13m。該帶賦存8層礦，單層厚度0.80~5.58m，純礦層厚度17.77~24.57m，平均22.01m，含礦率70.70%。該礦帶共圈出Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)工業(yè)礦體。

中鈣芒硝礦帶厚度27.04~30.90m，平均29.24m，賦存鈣芒硝8~9層，單層厚度0.87~3.80m，純礦層厚度14.83~16.12m，平均15.48m，礦帶含礦率52.94%。該礦帶圈出Ⅲ、Ⅳ兩個(gè)工業(yè)礦體。

上鈣芒硝礦帶為區(qū)內(nèi)含鈣芒硝最差的一個(gè)礦帶，厚度54.46~55.64m，平均55.05m，純礦層厚度13.08~14.99m，平均14.04m，含礦率25.50%。其中包含單礦層6層。該礦帶共圈出Ⅴ—Ⅵ兩個(gè)工業(yè)礦體。各礦帶特征詳見表2，各工業(yè)礦體特征詳見表3。

3.2礦體圍巖

礦體（層）頂?shù)装逯饕獮樽霞t色泥巖、含石膏泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，局部為含鈣芒硝泥巖及石膏巖。

3.3 礦石質(zhì)量

表2　礦區(qū)礦帶、夾石帶及礦層特征一覽表

3.3.1礦石化學(xué)成分

在礦區(qū)見礦工程的基本分析樣品的副樣中，按單工程內(nèi)真厚度不大于10m進(jìn)行樣品組合，共提取組合分析樣20件。鈣芒硝礦石中主要有用組分為Na2SO421.22%～33.97%，平均28.73%。其他組分有： CaSO423.28%～31.36%，平均28.56%；MgSO40.1%～0.16%，平均0.12%；NaCl 0.08%～0.22%，平均0.16%、KCl 0.05%～0.16%，平均0.09%；結(jié)晶水0.45%～0.90%，平均0.62%；水不溶物36.24%～54.05%，平均42.37%；I 0.05%～0.09%，平均0.07%；Fe2O30.001%～0.003%，平均0.002%。通過分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)。CaSO4有用組分Na2SO4整體呈正相關(guān)關(guān)系，NaCl、水不溶物與有用組分Na2SO4整體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，KCl、MgSO4、KCl、I、結(jié)晶水與有用組分Na2SO4關(guān)系不明顯（圖1）。

表3　礦區(qū)各工業(yè)礦體厚度、品位一覽表

3.3.2礦石礦物成分

根據(jù)巖礦鑒定，礦石的礦物組分主要是鈣芒硝，次要礦物有：硬石膏及少量石膏、白云石、水云母鱗片、石英、褐鐵礦、金屬礦物。

硬石膏：含量2%±，在一張薄片中僅為偶見或少見，常分布于鈣芒硝晶體之中或其邊緣，多呈自形、半自形柱狀，粒徑一般小于0.07mm。

石膏：在薄片中主要以兩種形態(tài)產(chǎn)出，一是長柱狀或纖維狀集合體組成鈣芒硝假象。即經(jīng)交代條板狀、平行四邊形細(xì)晶鈣芒硝而成，在假象中見少許自形、半自形柱狀石膏，晶徑0.04~0.4mm；二是呈層狀產(chǎn)出。

白云石：含量5%~20%，呈微晶充填于鈣芒硝晶體間。有的呈微晶星點(diǎn)狀分布。

水云母鱗片：含量2%~6%，呈集合體充填于鈣芒硝晶體間。常被次生的褐鐵礦浸染。

石英：含量1%~3%，粒度0.1~0.03mm間，星散分布于微晶白云石和水云母鱗片集合體內(nèi)。金屬礦物：含量0.5%±，呈微粒分布于微晶白云石和水云母鱗片集合體內(nèi)。

3.3.3礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)按照鈣芒硝礦物的結(jié)晶程度分為自形晶、半自形晶和它形晶三種；按照結(jié)晶粒度大小分為細(xì)晶結(jié)構(gòu)（粒徑＜2mm）、中晶結(jié)構(gòu)（粒徑2~5mm）、粗晶結(jié)構(gòu)（粒徑5~10mm）和巨晶結(jié)構(gòu)（粒徑＞10mm）。

區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、竹葉狀構(gòu)造、雪花構(gòu)造、菊花狀構(gòu)造（圖2）。

式（1）和式（2）中，企業(yè)出口擴(kuò)展邊際（extensityijkt）以及集約邊際（intensityijkt）分別用(extenijkt)和(intenijkt)描述，i為企業(yè)，j代表行業(yè)（三分位），k與t分別描述的是省份與年份，importijkt代表中間品進(jìn)口，X代表干擾企業(yè)出口行為的控制變量，εijkt代表的是隨機(jī)擾動項(xiàng)。

圖1　礦石中其它礦物組分與Na2SO4含量關(guān)系變化曲線圖

圖2　礦區(qū)芒硝礦石

4　礦床成因

4.1礦化富集規(guī)律

從區(qū)域地質(zhì)背景和本礦區(qū)地質(zhì)特征分析，鈣芒硝礦的富集規(guī)律如下：

1）鈣芒硝礦分布于白堊世晚期湖盆的邊緣和中心的過渡地帶。

2）鈣芒硝礦主要賦存于白堊世晚期的白堊系上統(tǒng)灌口組上段第一亞段和第三亞段—硫酸鹽帶中。3）鈣芒硝礦體（層）的圍巖主要為淺色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。

4.2礦床成因探討

區(qū)內(nèi)從晉寧—澄江運(yùn)動開始到印支運(yùn)動，北部斷續(xù)上升為陸，形成了北西高南東低的地貌特征，進(jìn)入燕山期，含礦巖系沉積前的古地形輪廓更為清楚，這就是大川快樂以西為古隆地區(qū)，其邊緣為河湖粗碎屑沉積，其南東與龍泉山隆起之間為廣闊的凹陷，為咸水湖相的沉積。在這片廣闊的凹陷中，由于有熊坡水下隆起的分割，因而將凹陷的南部分割成了局部的小凹陷，從而形成半封閉的環(huán)境，這就是名山—邛崍凹陷南西段和眉山—普興場凹陷的北東段，見圖3。為石膏及鈣芒硝等鹽類的沉積提供了較好的古地形條件。晚白堊世時(shí)，四川盆地西北部已成崇山峻嶺，分布著大片中酸性火成巖，沉積巖和變質(zhì)巖，并遭受長期強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕；大量含鈣、鈉、鉀等物質(zhì)被帶至拗陷地區(qū)沉積，最終形成該區(qū)的芒硝礦床。

該礦區(qū)的巖性組合為：“泥巖（粉砂質(zhì)泥巖）—鈣芒硝礦—泥巖（粉砂質(zhì)泥巖）—鈣芒硝礦—泥巖（粉砂質(zhì)泥巖）—鈣芒硝礦—泥巖”。這一巖性組合，反映物質(zhì)的沉積是從內(nèi)陸湖相的機(jī)械沉積到咸化湖泊相的化學(xué)沉積交替的出現(xiàn)特征。含礦層數(shù)越多，且韻律結(jié)構(gòu)越明顯。各個(gè)韻律一般具有從淡化—咸化的變化規(guī)律，但咸化階段一般都在硫酸鹽沉積階段結(jié)束，這說明當(dāng)時(shí)湖盆咸化與淡化周期頻繁，從而形成了這種多旋回結(jié)構(gòu)的復(fù)礦層礦體。然而這種周期變化，又可說明兩點(diǎn)：其一，客觀上限制了含鹽湖盆進(jìn)一步濃縮發(fā)展；其二，直接控制了單礦層的空間展布。

礦層在縱向上，自下而上逐漸變貧，且向上夾層逐漸增多。這說明當(dāng)時(shí)含鹽湖盆，總的趨勢是逐漸淡化，而不是進(jìn)一步濃縮，因此區(qū)內(nèi)最高咸化階段，也只是停留在硫酸鹽階段

因此，本礦床屬于晚白堊世內(nèi)陸湖相——咸湖相硫酸鹽沉積型鈣芒硝礦床，其成礦條件受古地理環(huán)境控制，礦體(層)賦存于一定的層位和巖性中。

4.3找礦標(biāo)志

1）白堊系上統(tǒng)灌口組上段地層，地表有硝水溢出；

2）露頭上有白色硝霜顯示和潮解現(xiàn)象；

3）地表有角礫狀泥巖、巖溶角礫巖等分布的層位。

該文得到了單位總工、教授級高級工程師邱仁軒同志的認(rèn)真審閱、修改，在此致謝。

圖3　區(qū)域鈣芒硝礦沉積古地形

[1] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局，四川省地質(zhì)區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1991．

[2] 沈蘇，金明霞，陸元法，西昌-滇中地區(qū)主要礦產(chǎn)成礦規(guī)律及找礦方向[M]. 重慶：重慶出版社，1988．

[3] 周勇，劉玉紅, 等. 四川省名山縣南廟溝芒硝礦區(qū)勘探地質(zhì)報(bào)告[R]. 2012．

[4] 成喜，湖南省衡南縣咸塘鈣芒硝礦地質(zhì)特征及礦床成因分析[J]. 中國礦業(yè)，2008．

Geological Features and Genesis of the Nanmiaogou Glauberite Deposit in Mingshan, Sichuan

LIU Yu-hong ZHOU Yong
（No. 605 Geological Party， Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration， Pengshan， Sichuan 620860）

Glauberite deposit in Mingshan， Sichuan is Late Cretaceous continental lacustrine sulfate deposit. The Nanmiaogou glauberite deposit lies in the east limb of the Mingshan syncline. The orebodies are controlled by the Guankou Formation. This paper makes an approach to geological features， ore genesis and ore criteria of the deposit.

glauberite； geological feature； ore genesis； Mingshan， Sichuan

P619.21+9

A

1006-0995（2015）03-0372-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.013

2014-08-11

劉玉紅(1984—)，女，河北省鹽山縣人，工程師，研究方向：主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查