关于重庆市南川九井片区铝土矿含矿岩系沉积演化的研究

2011-12-30李应平陈林华

中国新技术新产品 2011年22期

关键词：克拉通岩系含矿

李应平陈林华姚明

（重庆市地勘局107地质队，重庆 401120）

1 地理位置

九井片区行政区划属重庆市南川区水江镇及鱼泉乡，地理坐标为东经 107°12′52″～107°20′29″，北纬 29°08′57″～29°16′17″，面积约 110 平方公里。

2 区域地质背景

研究区大地构造位置位于扬子陆块区上扬子陆块扬子陆块南部碳酸盐台地金佛山穹褶束与武隆凹褶束之挠部次级构造九井向斜和卢家坝背斜一带。铝土矿成矿区带属南川－武隆铝土矿成矿带。

3 含矿岩系的沉积特征

区内铝土矿含矿岩系赋存于中二叠统梁山组（P2l）中，含矿岩系露头长约 30km，厚 1.02～13.24m。通过施工系列的槽探、浅井和钻探等探矿工程揭露，含矿岩系上覆地层为中二叠统栖霞组（P2q）深灰色中厚层状粉屑生物微晶灰岩夹灰黑色薄～中厚层状沥青质生物屑灰岩，与下伏志留系中统韩家店组（S2h）粉砂质页岩或中石炭统黄龙组（C2h）透镜状灰岩呈假整合接触，接触面普遍发育一风化壳，为一层厚1.5～10cm的褐黄、黄灰、灰白等色的小透镜状、串珠状页状粘土层，含褐黄～褐黑色褐铁矿化条带；下部为灰、灰白、灰绿、黄绿及墨绿色绿泥石粘土岩、鲕绿泥石、鳞绿泥石粘土岩、高岭石粘土岩，局部地段发育有水平纹层理构造，常含黑色有机质和植物碎片及黄铁矿团块，局部夹有透镜状菱铁矿或赤铁矿；中部为灰至深灰色铝土岩，致密状、土状、土豆状、致密豆状、砾屑状铝土矿；上部为灰色～深灰色铝土岩、粘土岩，顶部为黑色炭质页岩，产有双壳及植物化石。

通过对区内梁山组含矿岩系露头柱状对比图的研究，建立了梁山组含矿岩系的沉积旋回示意图（图1）：梁山组形成于滨海湖泊相，与下伏地层志留系中统韩家店组或中石炭统黄龙组存在一个I级假整合接触面，接触面上仅见数厘米厚的粘土岩，说明当时地壳较稳定，仅有微弱的升降运动，上升与剥蚀速度几乎相等，底部粘土岩含砂质及少许砾屑，故可判断为河流相，之上为滨湖亚相、浅湖亚相、鲕滩亚相。铝土矿形成于浅湖亚相及鲕滩亚相。含矿岩系顶板为炭质页岩，该炭质页岩层与下伏含矿岩系之间存在一个II级间断面，炭质页岩之下的铝土岩（或粘土岩）中常见有豆砾状铝土物质，磨圆度较好，代表了分流河道亚相，炭质页岩代表了沼泽相。故可认为该区铝土矿为古风化壳沉积型。

含矿岩系的厚度与其不同基底有一定相关性，一般情况下，基底为石炭系黄龙灰岩时，其含矿岩系厚度较薄；基底为志留系页岩时，其含矿岩系厚度相对较厚。从分布情况看，含矿岩系总体趋势北东侧厚，南～南东侧薄，北东侧川洞湾、中部卢家坝地区含矿岩系在7米以上，而且含矿性较好，南侧～南东侧刘家沟、洪官渡、肖家沟等地区含矿岩系一般在4米以下，含矿性较差。

4 研究区地质构造演化

区内均为沉积岩，属稳定地台型建造。除二叠系下统、泥盆系、石炭系下统及志留系上统地层缺失外，从下寒武统清虚洞组至三叠系下统飞仙关组均有出露。区内构造以地台盖层浅层褶皱构造为主。构造形迹主要为一系列北东向、北北东向的线状褶皱带及伴生断裂，总体走向与四川盆地边缘趋于一致，呈北东～北北东向展布。

区域地质构造发展史区域上可分为四个构造旋回，分别为：上扬子克拉通褶皱基底的物质建造于前南华纪(1800-850Ma)，晋宁(扬子)运动形成了克拉通褶皱基底；盖层形成于南华纪－中三叠纪(850-228.0Ma)；川中前陆盆地（中生代）(或称新克拉通)沉积起至于晚三叠世-白垩纪 (228.0-65.5Ma)；现代大陆结构形成于古近纪-新近纪-第四纪(65.5 Ma-23.03Ma-现代)，测区内仅有第四纪的沉积记录。与本区铝土矿关系密切的是震旦纪-三叠纪克拉通盖层形成阶段。

（1）志留纪发展时期。晚奥陶世晚期海退，使上扬子台地中的水下隆起露出水面，陆地扩大，早志留世早期为半封闭滞流海盆，岩石以黑色页岩、硅质岩及少许石英砂岩为主；中期海水略为变浅，由滞流环境变为浅海环境，沉积新滩组颜色稍浅的页岩夹粉砂岩；末期沉积罗惹坪组以砂岩为主夹泥页岩地层，同时夹紫红色、灰绿色灰岩透镜体。中志留世时，隆升进一步扩大，环境水体更浅，沉积了纱帽组以砂、页岩互层的地层，含较多紫灰、紫红色成分。随后因广西运动影响，海水发生退缩，上升为陆，先期沉积的纱帽组广遭剥蚀，从而造成与上覆二叠系中统梁山组地层间的平行不整合关系。

（2）泥盆纪-中二叠世发展时期。志留纪末的广西运动，川中古陆迅速扩大与康滇古陆连成一片。本区处于剥蚀区。但晚泥盆世渝东地区上扬子陆表海曾一度由东向西呈海湾状伸入到达县、广安、石柱、黔江、丰都一线，形成滨海陆源碎屑-滨海沉积，于韩家店组上沉积了上泥盆统水车坪组（黄家磴组），其后海水退出，成陆遭受剥蚀；在晚石炭世早期（黄龙组沉积期）渝东地区上扬子陆表海由北东向南西呈海湾状伸入到巫山、垫江、南川一线，形成滨海陆棚碳酸盐台地，于韩家店组上沉积了上石炭统黄龙灰岩。晚石炭世黄龙后期，海水后撤，使本区抬升成陆，遭受剥蚀，黄龙组灰岩保存不全，断续分布。经历了晚石炭晚期至早二叠世的风化剥蚀，本区准平原化趋于成熟，利于铝土矿的形成，在准平原化基础上，湖沼环境为区内铝土矿形成提供了富集的场所。早二叠世末期的黔桂运动使大区域海侵成为一片汪洋，除大巴山、秀山以外的地区均被海水淹没，处于古陆边缘的近海湖沼环境，在梁山期近海湖沼环境下，沉积了以铝土岩、页岩并含煤、黄铁矿的地层。之后的栖霞期～茅口期区内地壳再度平稳下沉，海水更大规模侵泛，受古陆限制而成局限海碳酸盐台地，沉积了一套以泥晶灰岩、生物屑灰岩为主夹燧石灰岩、页岩等的地层。中二叠世末，区域东吴运动再次使区内上升为陆，遭受地表剥蚀。

（3）晚二叠世-中三叠世发展时期。晚二叠世初，本区继承了中二叠世末的古地理面貌，地壳抬升，海水由南西向北东退缩，渝南西处于海陆交互环境，沉积了碎屑岩与泥灰岩组合的铝土质含煤建造，渝东北则沉积了滨海沼泽-浅海单陆屑碳酸盐岩建造。晚二叠世晚期，海水复进，沉积了浅海碳酸盐岩建造。早三叠世海侵加大，本区处于内海盆地环境，海水南西浅、北东深，依次为三角州-滨海-浅海环境，沉积红色复陆屑建造和异地碳酸盐岩建造、膏盐蒸发岩建造。中三叠世初，随着四川盆地周边古陆逐步抬升，从大巴山-七曜山-金佛山一带及以西的重庆地区为潮间缓坡至滨岸海盆，沉积了复陆屑碳酸盐岩建造→膏盐蒸发岩建造。晚三叠世早-中期地壳持续稳定上升，至晚期大规模海退发生，本区处于微咸水-半咸水湖泊环境，大量碎屑物质经由河流进入湖盆，形成了富含有机质的沉积物（须家河组）。