松辽西斜坡西北沟矿床地质特征研究

2020-02-25刘轶松康海平刘天恒梁雪健杨孝杰

世界有色金属 2020年22期

刘轶松，康海平，徐飞，刘天恒，梁雪健，杨孝杰

（中化地质矿山总局吉林地质勘查院，吉林长春 130000）

本次研究区域地处松辽盆地西斜坡中南部的西北沟，该地区矿床是吉林省内勘查程度较高的一个矿，属中型规模的生物化学沉积型矿床，其矿床特征在松辽盆地西斜坡地区具有很强的代表性。矿床位于吉林省白城市镇赉县西北方向约30公里的西北沟-大岗村一带。矿区面积约90余平方公里。自2007 年起，该地区及周边进行过多次烃气土壤地球化学测量、钻探及物探测井等工作[1]。

本文在矿床详查基础上，结合近年实际工作经验，通过对西斜坡地区典型矿床的研究，详细分析和总结了该矿床的区域地质特征、矿区地质特征、矿床（矿体、矿石）特征。对今后在松辽盆地西斜坡地区进行成藏模式研究、寻找新的矿藏有一定的指导作用。

1 区域地质

1.1 区域构造和盆地演化

松辽盆地是一个中新生代的大型沉积盆地，其下为古生代的古老褶皱基底。依据中浅层构造结合深部构造和基底的地质特征，松辽盆地一般可划分为包括“北部倾没、东北隆起、中央坳陷、西部斜坡、西南隆起和东南隆起等六个一级构造单元分区（见图1）；总体呈下部早期发育的“断陷”、上部地层发育完整的“坳陷”状的双层结构[2]。

松辽盆地共经历了热张、裂陷、坳陷和萎缩四个演化阶段。

1.1.1 热张阶段

三叠纪－早侏罗世，由于地壳隆起、岩浆喷发作用，发生了大规模的酸性岩浆岩侵入，莫霍面拱起发生热隆张裂。后期形成断陷。盆地西部以发生地壳破裂、火山活动为主，东部以裂陷为主，产生裂谷式补偿沉积。

图1 松辽盆地西斜坡西北沟矿区位置图

1.1.2 裂陷阶段

早白垩世早期－晚期，地幔作用使盆地继续拉张。壳断裂活跃，两侧开张式断陷明显形成裂谷。沉积物以较粗屑类复理石建造为主，形成了盆地的雏形。后期由于太平洋板块向西挤压，松辽盆地早期的裂谷不再开裂趋于封闭，结了松辽盆地的裂谷阶段[3]。期间发生三次火山喷发－沉积旋回，形成了火石岭、沙河子及营城组地层。

1.1.3 坳陷阶段

由于松辽盆地裂陷阶段的时间并不长。受东部太平洋板块的俯冲作用，盆地不再分裂而是整体下沉，转向坳陷期。地壳稳定沉降伴有间歇性上升，沉降速度长期大于沉积速度，形成较大的以非补偿沉积为主的深湖，进人盆地发展的全盛时期。嫩江组末期的嫩江运动，向西挤压继续产生褶皱，东部地区盆地明显上升。形成构造带结束坳陷期历史。

1.1.4 萎缩阶段

晚白垩世-新近纪末期，深部地壳平稳，受太平洋板块俯冲的影响，盆地逐渐抬升萎缩，于晚新近纪停止演化，盆地西部形成一批浅层构造，最终形成了现代湖盆景观。

1.2 区域地层特征

松辽盆地基底为前古生界及古生界变质-火成岩系；沉积盖层从侏罗纪到新生代厚度11000 多米，其中的白垩系地层就有7000 多米厚。

1.2.1 基底主要为前古生界、古生界

其中：前古生界主要为花岗片麻岩和片岩类，分布于盆地中南部；下古生界主要为绢云母绿泥片岩、石英片岩和绿泥千枚岩，分布于盆地北部；上古生界主要为黑色泥质板岩、千枚岩、大理岩和结晶灰岩等，分布在盆地中部[4]。

1.2.2 沉积盖层

主要是侏罗系、白垩系地层，以细碎屑岩为主，局部富含叶肢介和介形虫化石。自下而上分为泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组、大安组、泰康组及局部的第四系松散砂跞石堆积层，与成矿有关的区域地层简表如下（表1）：

表1 松辽盆地与成矿有关的地层简表

2 矿区地质

2.1 矿区地层特征

2.1.1 储层特征

岩性特征：西北沟矿床储层主要为姚家组二三段（K2y2-3），岩性主要以灰绿色泥岩、粉细砂岩为主，下部含红绿色砂质泥岩，层理不发育，滴酸起泡。

孔渗特征：含矿层孔隙度一般在10.47%～34.17%之间，平均孔隙度为22.27%。渗透率一般在（21.9～2460）×10-3μm2之间，平均渗透率为671.3×10-3μm2，为Ⅰ-Ⅱ类高孔高渗储层。

分布特征：姚家组地层在西北沟地区均有分布，其中二三段厚度80m 以上。产状与西斜坡整体一致，倾向南东，倾角2-3 度，其普遍存在的粉细砂岩，为矿床的形成提供了良好的存储空间。

2.1.2 盖层特征

松辽盆地西斜坡广泛分布有厚层的嫩江组地层（K2n），西北沟矿区上部的嫩江组盖层主要为嫩一段（K2n1）和嫩二段（K2n2）。其中嫩江组二段为厚层灰-灰黑色泥岩（含大量叶支介和介形虫化石），嫩江组一段以灰-灰黑色泥岩加薄层灰色粉砂岩为主。嫩江组地层在西斜坡地区厚度50～100间，属区域盖层，在矿物的封闭和保存中起到关键作用。

2.1.3 运移特征

西部斜坡区地层自西向东倾斜，呈平缓的区域性单斜构造，断层不发育。自盆地中部坳陷区深部向西、向上进入西斜坡缓坡带期间，不整合面和断裂起到重要的输导作用；直至在西部斜坡边缘出露至地表过程中，随着断裂减少，储层物性好的砂体及局部断层发育的地区成为矿物输送的主要通道。

2.2 矿层沉积相特征

区域成矿与其沉积相有着密切的关系，西北沟矿区共识别出了2 种沉积相，4 种亚相以及11 种微相。储层主要位于三角洲前缘部位。砂层孔隙度和和渗透率好，在空间上其厚度平面上局部分布较好、纵向上向东南逐渐加深。

2.3 矿区构造特征

矿区地处松辽盆地西斜坡超覆带，构造不发育，据古构造恢复资料显示矿区存在低洼地势（古地貌），影响了地层沉积，因此地层局部存在低幅度构造，是矿物储藏的主要圈闭类型（见图2）。深部自西南至北东方向有一条深大断裂带（坦途至白城），没有影响该地区地质矿物的赋存。

图2 矿区低幅构造（古地貌）示意图

3 矿床地质

3.1 矿体特征

西北沟矿床共见一个含砂层位，赋存于上白垩统姚家组二、三段的粉细砂岩中，呈层状产出，走向北东，倾向东南，倾角为2°～3°。矿层内共有10 个矿体，平面上以长圆形为主，部分呈“Z、V、工字”等形状，单层呈板状、透镜状为主（见图3、图4）。

其中7、9、10 号矿体为主要矿体（甜点），具体特征如下。7 号矿体：呈长轴近东西向的“O”字型展布，分布范围长度2 千余米，宽1 千余米，面积近2 平方公里，厚度3m 到10m 间，平均厚度6 米多。矿层品位最高9.66%，最低4.37%，平均7.73%。9 号矿体：平面上呈似“工”字型分布，分布范围长近5 千余米，宽4 千余米，面积有13 平方公里，厚度3 到20 米不等，平均厚度近8m。矿层品位最高19.07%，最低4.18%，平均9.37%。10 号矿体：平面上呈似“V”字型分布，分布范围长6 公里，宽4 公里，面积近11平方公里，厚度3m 到8m 间不等，平均厚近5m。矿层品位最高22.03%，最低3.96%，平均9.03%，主要矿体资源储量（122b+333）占比见图5。

图3 西北沟10 个矿体长宽统计示意图

图4 西北沟10 个矿体平均厚度和品位统计示意图

图5 主要矿体资源储量（122b+333）占比示意图

西北沟矿层由西北方向向东南方向逐渐加深。中部和南部的矿层厚而连续，东西向的局部减薄至尖灭，北部较浅、间隔大，局部减薄至尖灭。赋矿围岩为以暗色、杂色泥岩和粉砂质泥岩为主的三角洲前缘的分流间湾泥岩和前三角洲泥等。夹层主要为远砂坝砂体及席状砂砂体内的薄层泥岩，具有分布较为分散的特点。因此，矿层的围岩及夹层均具有非均质性较强的特点。