贵州晴隆锑矿床有机质与成矿关系探讨

2019-09-20王鹏鹏

价值工程 2019年23期

摘要：沉积盆地中金属矿床常常与有机质共（伴）生。通过对晴隆锑矿床新发现的有机质（沥青）进行的研究，认为该矿床有机质对锑矿成矿具有明显的约束作用。研究结果表明：晴隆锑矿床与有机质存在着密不可分的关系，即紧邻的空间关系、连续的时间关系和密切的成因关系。有机质的分布位置能够较好地指示锑矿床所在位置，对于找矿勘探具有重要意义。

Abstract： Metal deposits are often associated with organic matter in sedimentary basins. Based on the research of the newly discovered organic matter （bitumen） in the Qinglong antimony deposit， it is considered that the organic matter of the deposit has obvious constraints on the antimony mineralization. The results show that there is an inseparable relationship between Qinglong antimony deposit and organic matter， that is， the close spatial relationship， the continuous temporal relationship and the close genetic relationship. The distribution of organic matter can well indicate the location of antimony deposits， which is of great significance for prospecting and exploration.

关键词：有机质;成矿关系;晴隆锑矿

Key words： organic matters;metallogenic relationship;the Qinglong antimony deposit

中图分类号：P618.66 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）23-0243-03

0 引言

晴隆锑矿床位于黔西南地区南盘江-右江盆地西北，是我国重要的锑矿床之一。前人在该区做了大量地质研究工作，开展过矿床地质、矿床地球化学、成矿地质作用、成矿动力学及成矿机理、成矿模式及找矿勘探实践等内容[1-4]。黔西南地区富含有机质，前人也提出过该矿床可能是有机质参与成矿的典型代表，并提出晴隆锑矿有机质按产出状态来分主要有：①茅口组灰岩中存在的薄煤层和煤条带;②充填在在峨眉山玄武岩中的部分沥青;③辉锑矿矿石中的有机包裹体[5，6]。尽管前人通过部分有机质（沥青、有机包裹体）地球化学特征及有机质成矿模拟实验研究，试图探索有机质在成矿过程中的作用。但由于对有机质来源、有机质成因、有机质地球化学特征、有机质形成时代等方面的研究有所缺乏，致使探讨有机质是否参与该区锑矿成矿受到限制。

有机质的参与和存在是外生矿床形成的必要因素。生物和有机质不仅广泛参与沉积成矿过程，而且常常是不可取代的制约成矿的重要因素。晴隆锑矿床中有机质的存在，提示了所有研究者开展有机质与成矿关系研究，可能是深化该区成矿机理研究的重要方面。2012年，在晴隆锑矿沙子岭矿段五个钻孔中了发现了多层沥青层（古油藏），通过估算沥青储量达到了36.84万吨。大量沥青层的揭露，为有机质研究提供了良好的研究对象及实验基础。通过对该区发现的沥青进行了有机地球化学、无机地球化学、成藏年代学等一系列研究[7，8]，认为有机质对该区锑矿成矿具有明显的約束作用。

1 地质概况

晴隆锑矿床地处华南褶皱带的南盘江-右江盆地的黔西南坳陷。矿区出露地层层系不多，主要有中二叠统茅口组（P2m）灰岩、白云质灰岩及白云岩;上二叠统大厂层（P3d）火山角砾凝灰岩、凝灰质火山角砾岩、凝灰岩;上二叠统峨眉山玄武岩组（P3β）和上二叠统龙潭组（P3l）砂岩、粘土岩夹灰岩等（图1）。晴隆锑矿受花鱼井断层、青山镇断层和安谷断层控制。大厂层为锑矿的控矿层位，以第二段为主，是工业矿体的主要赋存层位。锑矿体主要有似层状、囊状和脉状三种类型。矿体主要分布于北东向隐伏正断层上下盘，矿体规模、厚度、品位变化较大。矿石构造主要为块状构造、脉状及网脉状构造、浸染状构造等。矿石结构主要为自形结构、半自形结构。晴隆锑矿矿物组合较简单，主要金属矿物为辉锑矿，次要金属矿物为黄铁矿、锑华、锑赭石、黄铁矿、辉铜矿等，脉石矿物主要为石英、萤石、石膏、重晶石、方解石、粘土矿物、碳质（有机质）等。矿石的工业类型主要为石英-萤石-辉锑矿矿石，石英-辉锑矿矿石，萤石-辉锑矿矿石。

2 有机质的发现

在晴隆锑矿田沙子岭矿段进行的锑矿勘查过程中，在沙子岭镇205°方向、7.5km的白坟地区施工的5个钻孔（ZK3506、ZK2907、ZK2303、ZK2905、ZK3101）中合计发现15层沥青层（图2）。5个钻孔控制的沥青层走向长度为920m，倾向宽度为870m，控制面积可达400200m2。沥青主要分布于玄武岩和凝灰岩裂隙、火山角砾间和玄武岩气孔中，其次为灰岩裂缝中。

3 有机质的产出特征

沥青层赋存层位为上二叠统峨眉山玄武岩组，上二叠统“大厂层”火山角砾岩和凝灰岩，在中二叠统茅口组也可见少量沥青。沥青层最大厚度为8.39m，最小厚度为0.2m，平均厚度为2.82m。5个钻孔沥青层累计厚度最大为14.30m，最小为3.17m，平均厚度为9.02m。沥青主要分布于玄武岩和凝灰岩裂隙、火山角砾间和玄武岩气孔中，其次为灰岩裂缝中。

4 有机质与成矿关系的讨论

晴隆锑矿床与有机质存在着密不可分的关系，概括来讲，存在着紧邻的空间关系、连续的时间关系和密切的成因关系。

4.1 空间关系

晴隆锑矿床矿石主要产在“大厂层”二段硅化角砾凝灰岩中，沥青层赋存层位为上二叠统峨眉山玄武岩组，上二叠统“大厂层”火山角砾岩和凝灰岩，在中二叠统茅口组也可见少量沥青。在平面上，富含沥青的古油藏位于大厂背斜西翼，与锑矿床距离较近（图1）;在纵向上，锑矿化层与沥青层产于相同或相近的层位，两者显示了密切的空间关系。

4.2 时间关系

彭建堂等[9]对与辉锑矿共生的萤石进行了Sm-Nd同位素测年，获得了148±8.5Ma和142±16Ma的两组等时线成矿年龄，表明晴隆锑矿床成矿作用发生在燕山期的晚侏罗世-早白垩世。泥盆系生油岩的生油高峰为约254Ma，在约235Ma聚集成油藏，而在晚三叠世至侏罗纪时期古油藏演化为气藏。锑矿的形成要晚于油气生成和运移至玄武岩、火山角砾岩和灰岩中的时间，二者是一个先后发生的连续动力学过程。从时间关系看，烃类气体的存在，伴随着锑矿成矿的全过程。

4.3 成因关系

叶造军等[6]提出有机质在晴隆锑矿成矿过程中主要起到淋滤（有机酸）、萃取迁移（液态烃）及还原沉淀（气态烃）的作用。在不同的成矿阶段，有机质可能起着不同的成因作用。

①矿源层形成阶段：有机质的演化大多经历了从腐植酸-有机酸-石油-沥青和甲烷的演化过程。通常，有机质对矿床矿源层的形成能够起到富集、积累的作用。二叠纪以前，表生作用阶段，某些生物和有机质可能对成矿元素有一定的富集作用，而且因某些细菌硫酸盐还原生成许多H2S，可能有利于锑的迁移。随着沉积埋藏的加深，腐殖酸也能够能进一步富集成矿元素并使之保存。随着进一步演化，有机质分解成有机酸（R-COOH），有机酸有脱羧的可能进而形成碳酸，形成了酸性环境。酸性溶液能够加强锑的溶解，使地层中分散的锑元素能够淋出转入地质流体中。但是，笔者通过利用稀土元素证据判别了成矿流体和成藏流体并不同源，性质差异也较大，这就佐证了在晴隆锑矿区，有机质对矿源层形成的贡献微乎其微。

②成岩成矿阶段：二叠纪初始，该区茅口组、大厂层、玄武岩组、龙潭组地层依次沉积。与此同时，有机质热演化持续，在晚二叠世初期开始形成大量液态烃（石油）。通常，液态烃对锑有很强的萃取能力，且锑能够在原油中稳定存在。随着构造应力的驱动，石油能够携锑一起向有力构造迁移聚集。但是，5个钻孔中发现的有机质并没有富集在赋矿层位（大厂层二段强硅化凝灰岩）中，微量元素测试结果表明沥青中锑并未富集。有机质对锑的迁移、沉淀效果不明显。所以，在成岩成矿阶段，有机质扮演的角色似乎不那么重要。

③改造成矿阶段：晴隆锑矿床是典型的沉积-改造型矿床，热液改造期的石英-萤石-辉锑矿阶段是晴隆锑矿的主要成矿阶段。晴隆锑矿成矿作用主要发生在晚侏罗-早白垩时期，此时，随着埋藏热演化的加深，原油已裂解为最终甲烷气。原油热裂解形成的CH4，能够为成矿提供还原环境。王津津[4]对晴隆锑矿流体包裹体气体、液相离子成分测定后，显示锑矿成矿时捕获的烃类主要是甲烷，且富含SO42-。这样，有机质（CH4）对硫酸盐的热化学还原产生的大量硫化氢能够为锑矿沉淀创造条件，最终成矿可能是大气降水的加入、温度的降低与氧化等综合作用的结果。（SO42-+CH4=S2-+CO2+2H2O;3S2-+2Sb3+= Sb2S3）

综上所述，晴隆銻矿有机质对锑矿成矿的贡献主要体现在改造成矿阶段。有机质的存在，主要是气态烃（CH4），能够为成矿提供还原环境，通过还原沉淀作用提供部分硫源。综合该区有机与无机作用，认为该区有机质与成矿的关系应该是：原油在生成后进入峨眉山玄武岩（含大厂层）裂隙和气孔中，随着埋藏作用加深，原油演变为天然气并向大厂背斜核部运移，来自有机质的烃类物质（CH4）通过热化学还原硫酸盐（SO42-）提供锑矿成矿所需S2-。

5 找矿勘探意义

有机质与金属成矿关系的研究对金属矿床及油气藏的找矿勘探都具有重要意义。以往工作经验认为，沉积盆地金属矿床一般难以有油气藏的保存，因为岩浆的作用，金属矿床在形成时已将油田破坏了，这种将两者彻底分开的找矿思维显然是应该摒弃的。在构造位置上，金属矿床与油气藏的分布具有一定的规律性。通常在一个古隆起之上披覆背斜中，金属矿床一般分布于古隆起的高点所对应位置，而古油藏一般分布于古隆起的斜坡的对应位置。晴隆锑矿找矿实践证明，其就是一个最好的例子。晴隆锑矿床位于大厂古隆起对应的披覆背斜的顶部，而油气藏位于披覆背斜的翼部。因此，我们根据古油藏的分布位置，就可以判断出锑矿床的相对位置。

6 结论

①晴隆锑矿床与有机质有着紧邻的空间关系、连续的时间关系和密切的成因关系。

②有机质在改造成矿阶段为锑矿成矿提供了烃类气体（CH4），进而提供部分硫源。

③有机质的分布位置对于寻找锑矿床具有重要的指示意义。

参考文献：

[1]陈豫，刘秀成，张启厚.贵州晴隆大厂锑矿床成因探讨[J].矿床地质，1984，3（3）：1-10.

[2]廖朝中.贵州大厂锑矿床成因探讨[J].贵州地质科技情报，1983（1）：16-28.

[3]胡煜昭.黔西南坳陷沉积盆地分析与锑、金成矿研究[D].昆明：昆明理工大学，2011.

[4]王津津.晴隆锑矿构造流体耦合关系研究[D].昆明：昆明理工大学，2011.

[5]王华云，施继锡.有机质在大厂锑矿成矿中的作用[J].矿物岩石地球化学通报，1996，15（2）：84-87.

[6]叶造军，施继锡，胡瑞忠.贵州大厂锑矿有机质与有机成矿作用[J].矿物学报，1997，17（3）：310-315.

[7]王鹏鹏，胡煜昭，刘路，等.贵州晴隆锑矿古油藏沥青地球化学特征及成因[J].西安石油大学学报（自然科学版），2016，31（2）：44-49，56.