内蒙古塔木素地区矿床地质特征及成矿作用研究

潘玉峰，李 东

（1．广西壮族自治区二七三地质队，广西 贵港 537100；2．桂林理工大学，地球科学学院，广西 桂林 541004）

目前我国已探明的矿床中仅有一部分可以采用地浸法进行开采。大部分矿床由于胶结作用强烈、孔隙度低、渗透率差等种种因素，使得矿床无法采用原地浸出的方法开采。

塔木素地区开展相关科研工作相对较少。吴仁贵从区域地质背景、成矿砂体特点、成矿作用类型和后生改造作用等方面对巴音戈壁盆地塔木素地段的矿床进行分析，认为本区具有成矿的各种有利条件[1]；何中波研究了巴音戈壁组上段沉积相展布特征，认为其成因为层间氧化作用与同生沉积富集共存[2]；聂逢君、吴仁贵通过对该地区的研究发现该地区存在黄色、红色、绿色等多种类型的蚀变带，后期存在明显的热改造活动，认为矿床的形成具有复杂成因，以层间氧化作用为主，热活动叠加使得矿物的矿化进一步富集[3]。这些研究主要集中在矿床成因方面的研究。但是，关于赋矿储层岩性特征、成岩作用等研究鲜有报道。这些问题的解决直接影响该矿床开采。

本文在前人研究的基础上，通过系统厘清塔木素砂岩型矿床储层岩性致密砂岩特征成岩作用，为该地区矿乃至同类型矿床的理论研究和开采设计提供基础证据与支撑。

1 地质概况

巴音戈壁盆地可划分成五个坳陷和八个隆起带；盆地内断裂构造发育，且多为隐伏断裂，在华力西期，断裂活动最为活跃，燕山期和加里东期次之；中新生代以燕山断裂为主，喜山期和印支期的断裂较少。

研究区内断层分为控盆一级断裂和次级断裂，塔木素地处巴音戈壁盆地内的因格井坳陷北部，南部为巴彦诺尔公隆起，北部为宗乃山-砂拉扎山隆起。坳陷南北受区域深大断裂控制，北部为宗乃山-砂拉扎山南缘断裂，中部有阿拉尚丹-戈尔瓦特断裂和那仁哈拉南缘断裂，南部则为巴丹吉林断裂。

该区地层由太古界深变质岩，下元古界中深变质岩，寒武-泥盆系浅变质岩、碳酸盐岩以及碎屑岩，石炭系的碎屑岩和中酸性火山岩，二叠系的碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩组成。盆地的盖层为中、新生代沉积，主要由砾岩、砂砾岩、砂岩和泥岩构成，在沉积中心发育有厚层泥岩和粉砂质泥岩，且含有大量的有机质等。岩浆岩以海西期及印支期花岗岩及花岗闪长岩为主。地质矿物矿化分布于巴音戈壁组上段的硬砂岩中。

砂岩矿化在塔木素地区占大约55%，主要表现后生氧化作用和后期热流体改造作用，形成的蚀变矿物有褐铁矿、石膏、碳酸盐等，矿石大多为颗粒支撑类型，孔隙式胶结，分选性大多较好-较差，呈次棱角状或次圆状，少数分选性差，呈棱角状。磨圆度一般较差。

2 岩石学特征研究

本次研究从该地区的钻孔中以及露头处采取研究区多件与成矿相关的细-粉砂岩样品为研究对象，并将其磨制成薄片，以开展系统的鉴定工作，用以查明塔木素地区砂体的矿石学特征，从微观角度去探究塔木素地区砂岩的致密成因。

结构特征：其碎屑颗粒成分主要有石英、长石，少量黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、方解石以及粘土矿物，偶见石榴子石。其中石英含量最高，占50%以上，细-粉砂岩中碎屑颗粒的接触关系明显比中-粗砂岩中的颗粒接触紧密。主要以线接触-凹凸接触为主，其支撑结构为颗粒支撑，胶结类型为接触胶结。

碎屑颗粒主要呈次圆状-次棱角状，少量棱角状。颗粒大小不一，分选性较差，黄铁矿呈分散状和条带状分布，见少量细脉状的黄铁矿充填于碎屑颗粒裂隙中。赤铁矿及褐铁矿呈分散状零散分布于矿石中。见少量有机质，有机质可见明显的细胞腔壁结构。

填隙物特征：填隙物中胶结物的含量比杂基含量高，是多数颗粒支撑样品中填隙物的主要成分。在大部分样品中，大量的碳酸盐胶结物充填于矿石孔隙之中。并且以方解石为主，白云石次之，也见少量菱铁矿。另外，碳酸盐的存在形式主要有泥晶碳酸盐，自形晶的碳酸盐以及连晶碳酸盐等(图1A)。砂岩中石膏胶结物的数量仅次于碳酸盐胶结物，并且胶结物形态完全受砂岩的孔隙控制，没有固定的形态(图1B)。砂岩中也可见少量的硅质胶结物，其表现形式主要为石英的次生加大边(图1C)。

胶结作用：胶结作用是使沉积物转化为沉积物的重要作用，同时胶结作用也是导致沉积层的孔隙度和渗透率降低的主要原因之一。但是胶结作用与压实作用并不相同，胶结作用不会使沉积物的总体积发生变化，其作用结果是使胶结物充填于碎屑颗粒之间的孔隙中，使矿石中孔隙的体积减少，而不影响矿石的总体积[1]。研究区胶结作用十分强烈，其类型主要为碳酸盐胶结。

研究区矿物特性中，碳酸盐胶结作用十分强烈，大量的碳酸盐充填于矿石孔隙之中(图2A)。另外，碳酸盐的存在形式主要有泥晶碳酸盐，自形晶的碳酸盐以及连晶碳酸盐等。此外还见碳酸盐沿颗粒边缘生长(图2B)，以及碳酸盐呈脉状穿插于矿石中，且向两侧的颗粒孔隙扩散(图2C)，说明应发生过两期次的碳酸盐胶结作用。硅质胶结作用发育较弱，仅在部分样品中可见石英的次生加大边(图2E)。

图2 胶结作用表征图

3 讨论

3.1 成矿作用

通过对塔木素地区地质矿物的研究，发现该地区矿石机械压实作用较弱，主要表现为颗粒主要以悬浮状态到点接触-线接触为主，少量凹凸接触，支撑结构主要为杂基支撑，胶结类型以基底胶结和孔隙胶结为主。未发现压实作用造成的云母定向排列等现象。但是该地区矿石的碳酸盐胶结作用十分强烈，大量的碳酸盐成孔隙式和连晶式胶结，另可见部分碳酸盐发生重结晶作用。

3.2 地质活动对矿床的影响

本次地质活动使得盆地区域地温梯度升高，不仅使得矿体中胶结作用普遍发育，还促使了热液作用的形成和活动，在一定程度上促进了矿床的活化迁移，另外，由于胶结作用使得溶液中阴离子减少，造成溶液Eh值降低，使溶液成为弱碱性溶液，导致矿物沉淀富集，盆地温度升高还使得溶液中SiO2的溶解度升高，因此促进了矿石的生成[2]，使原矿床的工业品位升高。

4 结论

大量的碳酸盐和胶结物占据了砂岩的孔隙空间，使砂岩孔隙度大大降低、渗透率变差，是导致矿物变为致密状特征的主要原因。

由于地质储层沉积时古气候处于炎热干旱环境，盆地蒸发量较强，使得表生盐度高卤水向内入渗，在矿石的微孔隙中充填发育了大量碳酸盐和胶结物，是造成矿物孔隙度大大降低、渗透率变差的主要因素。