重庆玉峡式锶矿床成矿系统分析

顾文帅，李 建，黄治清，朱明忠，田 孟

(重庆市地质矿产开发局205地质队，重庆 402160)

重庆玉峡式锶矿床成矿系统分析

顾文帅，李 建，黄治清，朱明忠，田 孟

(重庆市地质矿产开发局205地质队，重庆 402160)

玉峡式锶矿床作为渝西锶成矿带最具工业价值的矿床类型，对其成矿系统的研究对今后该地区的找矿工作具有十分重要的指导意义。本文结合前人研究资料，从源、运、储、保四个方面对其成矿系统进行论述并作出概述性总结，认为玉峡式锶矿床是各成矿要素在一定时空域中耦合的产物。海相碳酸盐-硫酸盐沉积、沉积建造中的热卤水、含锶岩石的风化为玉峡式锶矿床的形成提供了丰富的成矿物质来源；华蓥山基底断裂和地热系统为含锶卤水的运移提供了通道和热源；华蓥山东侧的西山背斜为含锶卤水的卸载沉淀创造了适当的物化条件和良好的矿体就位空间；矿床自身物化性质和保存条件决定了玉峡式锶矿床保存程度欠佳。

玉峡；锶矿床；成矿系统；重庆市

锶矿作为一种战略性矿产资源，广泛应用于电子、化工、冶金、医药及军工等众多领域，在国民经济发展中起着重要的作用。同时，重庆作为全国最大的独立优质锶矿资源基地，锶矿作为重庆的优势矿产资源，是重庆地质矿产工作的重点，更关系到重庆锶矿业的命脉。重庆境内产出的锶矿床共分为三大类层控型矿床，分别为顺层、穿层和脉状锶矿床。其中最为重要的为顺层锶矿床，而顺层锶矿床中最具有工业价值的即为玉峡式锶矿床，其具有储量大、品位高、有害杂质少、可选性较好的特点。因此，在现有工作基础上，加强对玉峡式锶矿床成矿系统的行相关研究工作显得极为重要，其对今后大型乃至特大型锶矿床的寻找具有重要的指导意义。

1 区域地质概况

研究区在大地构造位置上处于扬子准地台之重庆台坳，位于川中台拱与重庆陷褶束的结合部位，二者以华蓥山基底断裂为界。区内所有锶矿床及矿点均分布于重庆陷褶束之中，沿华蓥山基底断裂呈NE向成群成带分布。

区内主要出露地层为三叠系、侏罗系。其中侏罗系地层为一套砂泥岩建造及含砂质建造，属滨湖-浅湖相沉积，多分布在向斜地区；三叠系上统为灰色含煤建造，中、下统为台地碳酸盐—蒸发岩沉积，主要分布在背斜地区，其中下统的嘉陵江组二段一亚段为区内锶矿的赋矿地层(图1)。

图1 渝西锶成矿带区域地质及玉峡式锶矿床(点)分布图(据徐兴国等，1994改编[1])

区内构造较为简单，以褶皱为主。区内褶皱发育，背斜紧凑向斜宽缓，由西至东，走向为NE-NNE向，雁行-平行排列，呈隔挡式褶皱组合。断裂欠发育，主要为华蓥山基底断裂及其次生断裂。区内构造控矿作用较为明显，断裂为含锶卤水提供运移空间，褶皱为其提供就位空间。锶矿床集中产出于西山背斜轴部北端。

2 矿床地质概况

玉峡式锶矿床是指以重庆市铜梁县玉峡超大型锶矿床为典型矿床建立的矿床模式，既包括超大型矿床，如玉峡与兴隆锶矿床，也包括大中小型锶矿床，如宋家湾大型锶矿床、颜家湾中型矿床和仰天窝小型锶矿床(表1)。

表1 玉峡式锶矿床品位、规模

注：①品位数据为折算后的SrSO4的百分含量；②兴隆锶矿包括陈家坡矿段、宋家湾矿段、黄泥堡矿段及斑竹林矿段。

数据来源：张兆鹏等(1992)，徐兴国等(1999)。

2.1 矿体及含矿地层特征

该类矿床矿体均产出于三叠系下统嘉陵江组二段一亚段(T1j2-1)的海相碳酸盐-硫酸盐沉积组合中，岩性上主要由(矿化)白云岩、盐溶角砾岩、次生灰岩、脱白云石化灰岩、白云质灰岩、水云母泥岩、白云质泥岩及锶矿体组成。矿化岩性为天青石膏质藻层纹白云岩，成矿时代为喜山期。矿体主要呈层状-似层状、透镜状、长扁豆状，走向北东，倾向南东，倾角较缓，多处于3～20°之间，矿体往深部有变薄趋势。根据矿体产出层位、矿化特征，可将含矿段自上而下分为Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ共3个含矿层。①Ⅲ含矿层产出于含矿段中上部，主要由次生灰岩、矿化白云岩、脱白云石化灰岩、盐溶角砾岩及锶矿体组成。厚约1.10～7.40 m。其顶板为嘉陵江组第二段二亚段(T1j2-2)底部的中厚层状灰岩，底板为中厚层状矿化白云岩。②Ⅱ含矿层产出于含矿段中下部，主要由白云质泥岩、矿化白云岩、脱白云石化灰岩、盐溶角砾岩及锶矿体组成。厚约2～7 m。其顶板为中厚层状矿化白云岩，底板为灰绿色薄层状白云质泥岩。③Ⅰ含矿层产出于含矿段下部，主要由白云岩、矿化白云岩、水云母泥岩、盐溶角砾岩及锶矿体组成。厚约3～15 m。其顶板为灰绿色薄层状白云质泥岩，底板为嘉陵江组第一段(T1j1)顶部的薄层状泥质灰岩。

2.2 矿石特征

该类矿床的矿石矿物以天青石为主，次为菱锶矿。矿石结构构造因成矿过程的多阶段性而有所不同。在结构上，以粒状-板状结构、交代结构及粒状-放射状结构为主；在构造上，以条纹条带状构造、浸染状构造、块状构造为主，葡萄状、皮壳状少见，具体见表2。

表2 矿石结构构造及矿物组分

3 成矿系统

翟裕生(2000，2003)对成矿系统的定义、结构及基本要素进行了系统阐述，他认为成矿系统是由相互作用和相互依存的若干部分(要素)结合成的有机整体，是具有成矿功能的一个自然整体[2-3]。本文从成矿系统基本要素的角度去探讨玉峡式锶矿床的成矿过程，以此来指导该地区进一步的锶矿找矿工作。

3.1 成矿物质来源

玉峡式锶矿床的成矿物质来源呈现出多源性特征，根据以往学者(徐兴国等，1999)对该类矿床的研究，成矿物质来源可被总结为三个方面：海相碳酸盐-硫酸盐沉积；沉积建造之中的热卤水；含锶岩石的风化[4]。

在研究成矿物质来源的过程中，不可忽视掉含锶岩石的风化。四川盆地及其外围地区的含锶岩石也为盆地内沉积物提供了丰富的锶源。在锶矿床的矿源层形成阶段和后期改造过程中，大气降水对含锶岩石进行风化溶蚀，将锶不断带入到海水之中，或者通过渗透进入到岩石、地下水之中，这些锶或多或少都会参与到锶矿床的形成之中。

3.2 成矿流体运移

成矿流体是指各类地质流体经过一定的地质演化而成为包含和搬运成矿物质的那一部分流体[3]。玉峡式锶矿床的成矿流体主要为含锶卤水，华蓥山基底断裂为含锶卤水的运移提供了热源及运移通道[4]。同时，含锶卤水的运移驱动力也需要能量和热，这些能量和热源除由华蓥山基底断裂的再活动提供之外，地热体系也是重要的热源，这些热和能量使得含锶卤水在运移过程中不断从矿源层及围岩之中萃取成矿物质，为后期成矿物质卸载沉淀积累奠定基础。因此，华蓥山基底断裂对玉峡式锶矿床成矿流体的运移具有明显的控制作用。

3.3 矿体就位

在玉峡式锶矿床中，锶矿体的主要就位场所均位于华蓥山基底断裂东侧西山背斜的轴部或近轴翼部(图1)。这是因为当含锶卤水运移至背斜轴部时，成矿物理化学条件发生一定变化，如温度降低、压力减小等，使得含锶卤水的相平衡状态被破坏，含锶卤水在背斜轴部脱空区、层间剥离面及滑脱带发生卸载沉淀进而形成锶矿体[6]。

同时，虽然天青石膏质藻层纹白云岩更易于产生有效的渗透率和热液运移空间，有利于含锶卤水运移，但是并不利于含锶卤水集中，反会而造成成矿物质分散，只有在运移通道的终止端才会发生矿物质沉淀结晶富集进而形成矿体。而西山背斜的轴部或近轴翼部便是玉峡式锶矿床含锶卤水的运移通道终止端，因此当含锶卤水运移至该部位时便发生沉淀形成了锶矿体。

3.4 矿体保存

一般来说，矿床的保存程度很大程度上取决于矿床自身物化性质稳定程度和保存条件优劣程度。矿床物化性质越活泼，保存条件越差，矿床保存程度越差。

在野外现场观察中可发现以下三点现象。第一，含矿层在地表遭受到不同程度的风化、溶蚀和垮塌，含矿层中的白云质泥岩、水云母泥岩，多风化呈粘土，这种现象在背斜轴部表现的最为明显。在局部地区甚至可见锶矿体露头岩石溶孔(洞)中的菱锶矿残迹。同时该现象多发生于地表以下50m之内。第二，在矿山采矿工程中发现，多处矿体存在溶蚀现象。例如在玉峡矿区新田村一带，位于含矿层中上部的矿体溶蚀较为严重，局部呈小孤岛状，并见有大量团块状菱锶矿；含矿层下部的矿体多已溶蚀，仅残留盐溶角砾岩。第三，通过近年来在兴隆、玉峡矿区深部及外围完成的钻探工程，发现区内部分地段矿体完全被溶蚀，只见有盐溶角砾岩，局部严重处矿层被溶蚀为溶洞；而部分地段矿体保存较好，可见厚度较大的锶矿体[7-8]。以上现象表明，该区的玉峡式锶矿床的保存程度欠佳。

从矿床物化性质上来讲，锶元素属于迁移能力较强的元素，锶矿床物化性质较为活泼，矿床中主要矿石矿物天青石溶解度明显高于方解石和白云石，因此在玉峡式锶矿床中，同等物理化学条件下，矿体相对于围岩更易遭遇溶蚀。从保存条件上看，玉峡式锶矿作为盐类矿床，地下水的活跃程度严重影响锶矿体的保存，地下水活跃的地区，锶矿体溶蚀越强烈，保存越差，地下水不活跃的地区，锶矿保存好。该区嘉陵江组属于岩溶含水层，层内石灰岩、白云岩中富含岩溶裂隙溶洞水[9-10]，使得地下水对锶矿体进行溶蚀，导致锶矿体存在溶蚀现象，不利于矿体保存；另外从该区构造活动演化上看，自晋宁运动至嘉陵江期，渝西地区一直处于海相沉积环境；燕山期，渝西地区以震荡升降运动为主，以隆拗发展为特征；喜山期，渝西地区自震旦纪以来的沉积盖层全部褶皱隆起，该区构造格架基本定型。可以看出矿体形成之后由于地壳升降运动，使得处于背斜轴部的矿体更接近于地表，更易被风化、剥蚀，亦不利于锶矿床保存；同时，从矿区构造上看，西山背斜轴部及倾没段由于走向、倾向均发生改变，岩体相对破碎，含水性较强，地下水循环运动更为强烈，岩溶更为发育，均不利于矿体的保存。因此，可以看出，玉峡式锶矿床自身物化性质较为活泼，保存条件相对较差，导致了玉峡式锶矿床保存程度欠佳。

4 结论及建议

通过对玉峡式锶矿床成矿系统各基本要素的总结性分析，可以看出玉峡式锶矿床是各成矿要素在一定时空域中耦合的产物，其成矿过程与源、运、储、保及相关控矿因素密切相关。海相碳酸盐-硫酸盐沉积、沉积建造之中的热卤水、含锶岩石的风化为玉峡式锶矿床的形成提供了丰富的成矿物质来源；华蓥山基底断裂和地热系统为含锶卤水的运移提供了通道和热源；华蓥山东侧的西山背斜为含锶卤水的卸载沉淀创造了适当的物化条件和良好的矿体就位空间；矿床自身物化性质和保存条件决定了玉峡式锶矿床保存程度欠佳。

总的来说，玉峡式锶矿床成矿系统的研究程度比较高，在实际工作过程中也取得了较好的找矿成果。但是前人研究领域主要集中于源、运、储三个方面，而对矿床的保存条件的研究略显薄弱，这就导致了成矿系统研究的不全面性，进而无法对矿床后期变化进行准确判断。因此，在今后的科研工作和找矿实践过程中，应加强对矿床保存条件的研究，特别是地下水运动对锶矿保存的影响作用方面，这项工作必将为渝西地区实现新的找矿突破提供良好的线索和依据。

[1] 徐兴国, 廖光宇. 川东地区锶矿床地质特征及成因探讨[J]. 化工地质, 1994, 16(1): 29-39.

[2] 翟裕生. 成矿系统及其演化-初步实践到理论思考[J]. 地球科学, 2000, 25(4): 333-339.

[3] 翟裕生. 成矿系统研究与找矿[J]. 地质调查与研究, 2003, 26(2): 65-71.

[4] 徐兴国, 谷秀兰. 中国的锶矿床[M]. 成都：四川科学技术出版社, 1999: 52-98.

[5] 徐旃章. 华蓥山锶矿带构造控矿机理[J]. 成都理工学院学报, 1994, 21(3): 79-86.

[6] 肖荣阁, 杨忠芳, 杨卫东, 等. 热水成矿作用[J]. 地学前缘, 1994, 1(4): 140-147.

[7] 李建, 顾文帅, 黄治清, 等. 重庆市大足县兴隆矿区锶矿深部延深普查地质报告[R]. 重庆市地勘局205地质队档案科, 2015.

[8] 李建, 顾文帅, 黄治清, 等. 重庆市铜梁县玉峡矿区深部及外围锶矿普查阶段性工作总结地质报告[R]. 重庆市地勘局205地质队档案科, 2016.

[9] 李生红.川东褶皱带中_下三叠统水文地质特征研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2013.

[10] 何明亮. 川东互层式可溶岩背斜地下水径流特征研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2013.

Analysis of metallogenic system of Yuxia-style Sr ore deposit

GU Wenshuai，LI Jian，HUANG Zhiqing，ZHU Mingzhong，TIAN Meng

( 205 Geological Team，Chongqing Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration，Chongqing 402160，China)

Yuxia-style Sr ore deposit is the most economic deposit type in the Sr-metallogenic zone in west Chongqing, so what study on its metallogenic system is of great scientific value and economic significance. Under the study on geological information, this paper summarizes metallogenic system in four factors: Sr-source, Sr-transport, Sr-accumulation, Sr-preservation. Marine carbonate-sulfate sediments, hot brine of sedimentary formation, weathering of Sr-bearing rock provide plenty of sources for formation of deposits. Huaying mountain basement fault and geothermal system provide transport channels and heat source. Xishan anticline on the east of it creates the appropriate physiochemical conditions and good emplacement room for metallogenic fluid. The physicochemical properties and preservation conditions determine the poor preservation of deposits.

Yuxia; Sr ore deposit; metallogenic system;Chongqing city

2016-07-12

重庆市国土房管局科技计划项目资助(编号：CQGT-KJ-2014005)

顾文帅(1987-)，男，硕士，山东肥城人，2012年毕业于中国地质大学(北京)矿产普查与勘探专业，工程师，主要从事锶矿勘查评价与研究工作,E-mail：guwenshuai322@163.com。

P611

A

1004-4051(2017)02-0162-04