四川彭山邓庙芒硝矿矿床地质特征及成矿模式

朱旭，乔喜旦，郭强，赵宗德



四川彭山邓庙芒硝矿矿床地质特征及成矿模式

朱旭，乔喜旦，郭强，赵宗德

（四川省化工地质勘查院，成都，611930）

四川彭山邓庙芒硝矿属新津式沉积型矿床，发育有上含矿带和下含矿带，芒硝矿在含矿带中呈单斜层状产出，产出与围岩一致，其中具有工业利用价值的矿层共计8层。本文通过研究区域地质背景和成矿地质特征，建立邓庙芒硝矿的成矿模式，对分析中、新生代盐湖成矿作用，认识四川盆地中、新生代的优势成矿类型和找矿潜力等具有重要的启示。

芒硝矿；成矿地质特征；成矿模式；四川彭山

邓庙矿段属上扬子古陆块四川前陆盆地川西山前拗陷盆地，矿段位于熊坡背斜北东端的南东翼和眉山向斜北西翼之间（图1），所在成矿区带为上扬子成矿亚省四川盆地成矿区。区内古生界以及以前地层未见出露，中生界及新生界地层广泛分布，含矿带赋存于上白垩统灌口组第二段。区域构造较简单，以褶皱为主，受燕山运动影响形成了一系列自西向东由紧密至宽缓、由梳状至箱状两翼不对称的褶曲构造，包括有眉山向斜、牧马山向斜、名山向斜、熊坡背斜、苏码头背斜、三苏场背斜等，总体构造线为北东45°～50°。其中主要控矿构造为熊坡背斜，长约81km，横宽为8～10km，具有北西翼陡，南东翼缓的不对称特征，北西翼倾角30°～50°，部份直立倒转，南东翼倾角8°～20°，局部可达25°～35°。

1 矿段地质特征

矿段南部及南东部为第四系全新统冲洪积层，北部及北西部广泛分布白垩系上统灌口组地层。根据沉积特征和岩性组合可将灌口组划分为三段，由下而上分别为：第一段（K21），以暗紫红色中厚层状粘土质粉砂岩为主，局部夹粉砂质粘土岩，顶部见较多硬石膏团粒及团块；第二段（K22），即含矿段，主要为浅兰灰色、暗紫红色钙芒硝矿层与暗紫红色中厚层状粘土质粉砂岩不等厚互层产出，矿层及靠近矿层的粘土质粉砂岩层内含较多石膏团粒顺层排列，见少量石膏团块及石膏薄层；第三段（K2g3），以暗紫红色、浅黄绿色薄至中厚层状粘土质粉砂岩为主，局部夹粉砂质粘土岩及细砂岩。第四系全新统冲洪积层（Q4），覆盖于白垩系地层之上，具二元结构，下部为沙砾卵石层，上部为灰褐色、浅灰色亚粘土，顶部富含有机质可为耕作土，与下伏白垩系灌口组地层呈角度不整合接触。矿段位于熊坡背斜北东端的南东翼（图1），为一产状较平缓的单斜构造。矿段内未发现次一级褶皱及断裂构造，节理裂隙亦不发育，仅于地表或第四系之下10～30m范围内见有少量的风化裂隙。矿段地质构造属简单类型。

2 矿床地质特征

2.1 含矿带特征

本矿床的芒硝矿赋存于灌口组第二段，按其含矿性可划分为上含矿带、硝间带和下含矿带（图2）。其剖面特征如下：

上覆地层：第四系（Q），下部为沙砾卵石层，上部为亚粘土 0～54.02m

～～～～～角度不整合～～～～～

含矿地层灌口组（K2g）

666.26m或大于666.26m

灌口组三段（K2g3）

暗紫红色厚层状粘土质粉砂岩与浅黄绿色粉砂质粘土岩不等厚互层产出。有较多纤维状石膏薄层（条带）（φ0.1～0.5cm）及少量硬石膏团块（φ0.5～1cm）、团粒（φ0.1～0.3cm）。顶部推测有剥蚀 167.01m

灌口组二段上含矿带（K2g2-3）

③浅兰灰色钙芒硝矿与暗紫红色粘土质粉砂岩互层。浅兰灰色钙芒硝矿：呈细斑晶竹叶状、菊花状。暗紫红色粘土质粉砂岩：有少量钙芒硝斑晶（团粒）稀疏分布，偶见石膏团块（φ1～4cm） 37.96m

②暗紫红色厚层状粘土质粉砂岩。下部见较多石膏团粒，偶见石膏团块。上部见较多石膏团块（φ1～3 cm），偶见石膏团粒，石膏团粒近顺层分布 22.75m

①暗紫红色、浅兰灰色粘土质粉砂岩夹暗紫红色、浅兰灰色钙芒硝矿薄层。紫红色、浅兰灰色钙芒硝矿中，钙芒硝斑晶呈竹叶状。暗紫红色、浅兰灰色粘土质粉砂岩常见石膏团粒（φ0.2～0.3cm），偶见石膏团块7.24m

灌口组二段硝间带（K2g2-2）

暗紫红色粘土质粉砂岩，中至厚层状，见石膏团粒（φ0.1～0.3cm），偶见石膏团块（φ1～3cm） 101.77m

灌口组二段下含矿带（K2g2-1）

浅兰灰色、暗紫红色钙芒硝矿与暗紫红色粘土质粉砂岩、浅兰灰色含石膏粘土质粉砂岩互层。浅兰灰、暗紫红色钙芒硝矿：钙芒硝矿呈细斑晶竹叶状、菊花状。暗紫红色粘土质粉砂岩：见少量钙芒硝斑晶（团粒）稀疏分布，偶见石膏团块。浅兰灰色含石膏粘土质粉砂岩：见石膏团块及条带，条带顺层分布 53.98m

灌口组一段（K2g1）

暗紫红色粘土质粉砂岩，有少量石膏团粒稀疏分布，偶见石膏团块 252.35m

----------- 整 合 -----------

夹关组（K2）：紫红、棕红色厚层岩屑、长石砂岩

2.2 矿层特征

灌口组第二段的上、下含矿带中，能够具有工业利用价值的矿层共计8层（其中上含矿带4层、下含矿带4层），其余矿层厚度均较小，暂无利用价值。

2.2.1矿层的空间位置、形态及产状

矿段以北（北西）靠近熊坡背斜的位置地层倾角较陡，一般20°～30°，矿段以南（南东）地层倾角较缓，倾角一般2°～8°。芒硝矿在含矿带中呈单斜层状产出，产出与围岩一致，沿走向及倾向稳定延伸。上含矿带的4层矿在矿段内地表有出露，露头线长约3 000m，宽约50～150m，已风化淋滤，深部保存完好。下含矿带的4层矿在矿段内无出露，经深部工程揭露，矿层保存完好。

2.2.2 矿层的厚度、品位及变化特征

矿段内各工业矿层呈层状稳定产出，矿层厚度变化稳定，品位变化均匀（表1）。

表1 各资源储量估算矿层厚度品位统计表

2.2.3 矿层顶、底板及夹石

矿段内钙芒硝矿层顶、底板均为暗紫红色中～厚层粘土质粉砂岩或含钙芒硝矿粘土质粉砂岩，分界不明显，以化学分析确定。

矿段内工业矿层均为复矿层，但考虑到芒硝矿特殊的开采方式（硐室水溶法），工业矿层中的夹石层均不予以剔除，故不做夹石层统计。

2.3矿石特征

2.3.1矿石矿物成分

芒硝矿中的主要矿物为钙芒硝，次要矿物为白云石、水云母、石英、褐铁矿、硬石膏及少量石膏。

1）主要矿物钙芒硝：无色透明，部分含杂质者带他色，含量70%～85%，呈板状、菱板状、双锥状。玻璃光泽，性脆，硬度中等，味稍咸。风化后表面见灰白色霜状物或粉末，受潮后表面析出芒硝晶体。在水中溶解缓慢，盐酸中溶解完全。

2）次要矿物

白云石：含量7%～15%，呈微晶充填于钙芒硝晶体间。常被次生的褐铁矿浸染。

水云母：含量2%～6%，呈集合体充填于钙芒硝晶体间。常被次生的褐铁矿浸染。

石英：含量1%～4%，粒度0.1～0.03mm间，星散分布于微晶白云石和水云母鳞片集合体内。

硬石膏及少量石膏：含量3%±，常分布于钙芒硝晶体之中或其边缘。

褐铁矿：含量0.5%±，呈微粒分布于微晶白云石和水云母鳞片集合体内。

2.3.2 矿石化学组分

芒硝矿石中主要有用组分为Na2SO4。其他组分有：CaSO4、MgSO4、NaCl、KCl、结晶水、水不溶物、I、Fe2O3等。

其中，有用组分：Na2SO4的品位，最高46.31%，最低10.02%，一般为25%～40%。其他组分：CaSO436.32%～42.20%，平均39.42%；MgSO40.14%～0.20%，平均0.17%；NaCl 0.16%～0.32%，平均0.20%；KCl 0.06%～0.11%，平均0.09%；结晶水 0.31%～0.67%，平均0.52%；水不溶物 20.41%～37.54%，平均26.75%；I 0.06%～0.07%，平均0.06%，Fe2O30.70%～1.37%，平均0.98%。

通过分析，CaSO4、MgSO4、KCl、I与有用组分Na2SO4关系不明显，水不溶物、NaCl、Fe2O3、结晶水与有用组分Na2SO4关系密切，呈负相关关系。

2.3.3 矿石结构、构造及类型

矿石结构按照芒硝矿结晶自形程度分为：半自形晶和自形晶结构，按照钙芒硝晶体粒度分为：①细晶结构：晶体粒度﹤5mm；②细～中晶结构：晶体粒度5～10 mm；③粗晶结构：晶体粒度＞10 mm。

矿石构造按照芒硝矿晶体的分布密集程度可分为：①致密状构造（包括条带状构造和竹叶状构造）；②星点状构造。

根据钙芒硝矿结构构造特征，分布形态以及脉石含量等，对矿石类型划分为：暗紫红色条带状钙芒硝矿及浅兰灰、暗紫红色竹叶状钙芒硝矿。

3 成矿模式

矿段位于川西凹陷之熊坡背斜北东端南东翼及眉山向斜的北西翼结合部位，川西凹陷为扬子陆块的拗陷区。自中生代以来沉积了巨厚的碎屑物，由于燕山运动的影响形成了一系列走向北东～南西向宽缓的箱状褶皱。

从古植物孢粉研究表明，双流～名山地区地理位置位于南方干热气候带内，孢粉组合中以各种希指蕨孢子、克拉梭粉及麻黄类花粉占绝对优势，而不见或少见反映湿润气候的孢子花粉类型。从本区灌口组不同层位（灌口期不同时期）的孢粉组合及含量分布可以看出，晚白垩世从早期到晚期，孢粉化石的组合特征基本一致，这表明古气候均属于干旱的热带－亚热带气候类型。灌口组地层中广泛分布的盐类矿物、白云石等亦指示了干旱炎热气候特征。

根据蒸发岩建造、硫酸盐矿物的分布特征，推断灌口组～名山组（西部同期岩石地层单位为大溪砾岩）沉积时岩相古地理环境总体为川西硫酸盐湖（极浅湖），可大致划分出五个亚相带，参见表2、图3。

表2 双流～名山地区晚白垩世－古近纪沉积相带划分表

硫酸盐湖相区特点：水动力条件主要是波浪和湖流的作用，没有拍岸浪的影响。以浅湖砂坪（砂坝）、浅湖泥坪和少量碳酸盐介屑滩沉积为主，岩性为薄层灰、紫灰色、灰绿色泥（页）岩、粉砂岩夹绿色薄层泥灰岩。常见爬升波痕层理、平行层理、浪成沙纹层理和虫管等沉积构造。泥岩质纯，水平层理发育。介形虫、叶肢介等生物化石丰富，保存完好。邓庙矿段矿床类型属新津式沉积型芒硝矿床，其成矿时代为晚白垩世，沉积相属于咸化湖泊（硫酸盐湖）相区中心泥质岩-硫酸盐亚相（图3），其成矿作用以蒸发沉淀作用为主。

矿床成因机制：川西地区自进入侏罗纪始，古气候条件以干旱炎热为特征，盆地内水体的蒸发量远远大于补给量，造成水体中含盐度大幅增加，浓缩程度持续增高，至晚白垩世-始新世浓缩程度已达硫酸盐沉积阶段。湖泊内水体极浅，水动力能量极其微弱，泥质物以垂向加积的方式沉积，湖水不断蒸发咸化，达到饱和及过饱和，使芒硝沉积下来。由于地壳升降活动及气候的转变，淡水供给的增加，使矿层的沉积终止；堆积粘土及粉砂等物质作为矿层的盖层，并保护了矿层。如此反复循环，形成了具有复式矿层特征的芒硝矿床。

由于燕山运动的影响，熊坡背斜等相对上升使大的凹陷分隔成一些闭塞的环境，如邛崃～名山凹陷和眉山～普兴场凹陷，湖水进一步浓缩，沉积了较其它地区更丰富的钙芒硝矿。邓庙矿床形成在湖泊中心地带，是在古代硫酸盐湖浅湖环境通过蒸发沉淀作用成矿的。在研究区域地质、古气候、古地理、沉积相、矿床成因机制及成矿作用的基础上，编制了成矿模式图（图4）。

成矿模式可简述如下：干旱、间歇期～极端干旱、成矿期；干旱、间歇期～极端干旱、成矿期；干旱、间歇期～极端干旱、成矿期；干旱、间歇期～极端干旱、成矿期；芒硝矿床总体由反复四次的沉积旋回构成；钙芒硝微溶于水，地表风化淋滤后最后两次形成的名山组矿层大部分地段未能保存，灌口组矿层因处于深部，保存完整。

4 结论

1）邓庙芒硝矿含矿带赋存于白垩系上统灌口组的中上部（即第二段K22），含矿带分为上、下含矿带，含矿带中具有工业价值的矿层8层（其中上含矿带4层、下含矿带4层），其主要矿物成分为钙芒硝。

2）邓庙芒硝矿的矿床类型属古代内陆硫酸盐沉积型矿床，即新津式沉积型芒硝矿床。

[1] 成都理工大学地质调查研究院．名山幅、马岭幅、草坝幅、洪雅幅区域地质调查报告（1∶5万）[R]．2009 .

[2] 四川省化工地质勘查院．四川省彭山县邓庙芒硝矿延伸勘探及资源储量核实报告[R]．2012.

[3] 四川省化工地质勘查院．四川省芒硝资源潜力评价成果报告[R]．2013.

[4] 陈毓川，王登红，等．全国重要矿产和区域成矿规律研究技术要求[S]．北京：地质出版社，2010.

[5] 陈毓川，王登红，等．重要矿产预测类型划分方案[S]．北京：地质出版社，2010.

[6] 四川省地质矿产局．四川省区域矿产总结（非金属分册）[M]．1991.

[7] 熊先孝，薛天星，商朋强，等．重要化工矿产资源潜力评价技术要求[S]．北京：地质出版社，2010.

Geological Features and Genetic Model for the Dengmiao Mirabilite Deposit in Pengshan, Sichuan

ZHU Xu QIAO Xi-dan GUO Qiang ZHAO Zong-de

(Sichuan Chemical Geological Exploration Institute, Chengdu 611930)

The Dengmiao mirabilite deposit in Pengshan, Sichuan is a Xinjin type sedimentary deposit. 8 stratiform mirabilite orebodies occur as monoclonal stratum conformable with wall rock. This paper has a discussion on geological setting and geological features of the deposit and puts forward a genetic model for the deposit.

mirabilite deposit; geological feature; genetic model; Dengmiao, Pengshan

P619.21

A

1006-0995（2015）01-0038-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.009

2014-03-03

朱旭（1988-），男，四川仪陇人，工程师，从事固体矿产勘查工作