四川-重庆华蓥山天青石成矿地质条件及矿床成因研究

摘要

华蓥山地区一系列天青石矿床在大地构造上，位于上扬子陆块川东滑脱褶皱带三级构造单元下，全部产出在华蓥山脉中，矿床无一例外全部赋存在下三叠统嘉陵江组的一套碳酸盐岩中，经历了复杂的沉积、成岩、成矿，以及后生成矿和表生改造的地质过程。
　　华蓥山地区的天青石矿床自发现以来，已积累了一些地质勘探资料。已有较多地质工作者对其成矿地质条件、矿床地质特征、主要控矿因素，开展了一些科学研究工作，也提出了一些成矿模式，但看法各异。因而，本论文选题，意在通过对华蓥山天青石矿床的成矿地质背景，选择典型矿床开展研究，包括铜梁县玉峡天青石矿（中国最大天青石矿床）、大竹县拱桥坝天青石矿床、合川县干沟天青石矿床，以期掌握矿带的天青石成矿的区域地质条件、矿床地质特征，矿体形态、产状及规模，通过矿石的矿物组合、矿石结构构造的研究，掌握矿物形成的先后顺序，进而掌握矿床形成的成矿阶段和成矿期，为正确认识华蓥山天青石矿床成因提供基础资料。
　　研究区地层区划属扬子地层区四川分区川东小区，区内地层发育较齐全，从寒武系到第四系均有出露。构造属华蓥山背斜构造，矿区构造也较为简单，主要是北东-南西向华蓥山断裂带及其派生的北东-南西向断裂，几个矿床都产出在背斜的北西翼。单从矿区看，主要是向北西缓倾斜的单斜构造，基本没有大断裂通过，背斜轴部地层产状变陡。通过对研究区几个典型矿床的野外地质调查和系统采样，本论文认为，研究区构造对天青石矿床的控制作用不显著。即使发育的垂直于地层产状的脉状天青石，也主要是岩溶地质作用的产物，岩溶作用沿岩石节理、裂隙构造发育，特征非常明显，并常常与膏溶角砾岩或岩溶角砾岩紧密共生。
　　天青石矿床主要赋矿层位为嘉陵江组2段和4段，赋矿段岩石主要是一套薄层-中层状-厚层状白云岩和白云质灰岩、灰岩、含膏白云岩、膏溶角砾岩、岩溶角砾岩等。天青石矿体呈层状、似层状、不连续层状产出，部分矿段可见天青石矿体呈顺层的细脉、大脉状产出，还有部分矿体呈垂直于岩层的细脉状、网脉状产出，局部地段还发育了穿层的角砾状矿石。矿石的结构主要是细晶、中晶、粗晶天青石自形-半自形-他形晶粒结构。矿石构造主要有层状构造、条纹状构造、条带状构造，少量细脉状构造、粗大脉状构造、晶洞构造等。矿层产状完全与地层产状一致，地层发育水平层理、大型板状交错层理、同生褶皱、揉皱等构造，天青石矿层也发育这些构造，在玉峡矿区井下，发现板状交错层理的层系、细层都由天青石组成，完全证明天青石矿床是沉积作用的产物。
　　本论文通过对前人研究资料分析发现，从地层条件上看，嘉2段及嘉4段为锶矿的主要容矿层位，地层中Sr元素的含量明显高于地壳克拉克值。该容矿岩层的累计厚度可达266-397m，且在区域上这套地层沿整个华蓥山构造带稳定分布。从岩相条件上看，华蓥山地区天青石矿的形成受碳酸盐萨布哈古地理环境制约，在区域上，铜梁玉峡、大足古龙、合川干沟、大竹拱桥坝、渠县望溪龙门峡等地的天青石矿床（点）、矿化点，都赋存在萨布哈古地理环境下形成的一套碳酸盐岩中。本论文通过川东地区岩相古地理研究发现，早三叠世嘉陵江期（T1j2）的萨布哈环境相当发育，如此大面积分布的萨布哈环境在海盆从碳酸盐沉积阶段向硫酸盐沉积阶段的演化，促使了方解石、白云石沉积向石膏、杂卤石、天青石矿沉积的转变。这一点也证实了天青石矿床集中在华蓥山背斜构造带分布。
　　本论文研究认为，华蓥山地区天青石矿的成因为十分典型的蒸发沉积（盐类）矿床，从矿床形成、改造、保存至今，其成矿作用阶段和成矿期，大致可划分为同生沉积成矿期、后生成岩-成矿作用改造及表生改造三期。在沉积-成岩-成矿期，在四川早三叠世海盆盐度不断咸化、海水盐度加大的过程中，Sr2+、SO42-过饱和，发生天青石的结晶沉淀，形成了大规模分布的天青石矿层。后生成矿作用阶段，原生沉积天青石矿层随着埋藏深度的加大，受地温、地压影响，特别是滑脱构造形成时，盆地水通过循环可以溶解部分天青石，导致部分Sr元素迁移，从而形成地下低温含矿溶液，它们通过交代作用、充填交代作用，主要充填在岩层层间滑脱层面、或顺层剪切带、以及裂隙和构造角砾之间，形成了部分细脉、网脉、粗脉状天青石矿体，但其规模普遍较小，这类天青石矿体可以切穿岩层、穿过层面，因此，后生成岩-成矿作用，对天青石矿体是改造作用，而不是华蓥山天青石矿床的主成矿作用。表生期部分天青石矿体被改造:表生阶段，矿体相对抬升到近地表，或部分矿体暴露地表，在大气降水及富含CO2及HCO3-的饱气带地下水的影响下，天青石矿可向碳酸锶转化，有时也可沿岩石裂隙向下淋滤，形成菱锶矿。

目录

声明

摘要

第1章 概论

1．1 矿区位置及自然地理

1．2 研究区地质勘探程度及研究现状

1．3 选题依据、研究目的及意义

1．4 研究内容、研究方法、技术路线

1．5 论文完成主要实物工作量

第2章 区域成矿地质条件及天青石矿分布

2．1 区域地层

2．2 区域构造

2．3 岩石

2．4 华蓥山构造地质特征

2．5 四川、重庆华蓥山天青石矿分布

第3章 典型矿床地质特征

3．1 铜梁县玉峡天青石矿

3．1．1 矿区地层、构造及岩石

3．1．2 含矿岩系及赋矿层位

3．1．3 矿体数量、产状及规模

3．1．4 矿石类型及矿石质量

3．1．5 矿石结构构造

3．2 合川干沟天青石矿

3．2．1 矿区地层、构造及岩石

3．2．2 含矿岩系及赋矿层位

3．2．3 矿体数量、产状及规模

3．2．4 矿石类型及矿石质量

3．2．5 矿石结构构造

3．3 大竹拱桥坝天青石矿

3．3．1 矿区地层、构造及岩石

3．3．2 含矿岩系及赋矿层位

3．3．3 矿体数量、产状及规模

3．3．4 矿石类型及矿石质量

3．3．5 矿石结构构造

3．4 华蓥山地区天青石矿总体特征及控矿因素

第4章 早三叠世嘉陵江期岩相古地理

4．1 嘉陵江组沉积相类型

4．1．1 潮坪相

4．1．2 蒸发坪(萨布哈相)

4．1．3 泻湖相

4．2 四川盆地东部早三叠世嘉陵江期岩相古地理

4．2．1 早三叠世早期(印度期)

4．2．2 早三叠世晚期(奥伦尼克期)

4．3 嘉陵江期岩相古地理与天青石矿的关系

第5章 流体包裹体特征

5．1 包裹体显微岩相学特征

5．2 包裹体均一温度、冰点温度

5．3 包裹体盐度

5．4 包裹体密度、压力、pH值

5．5 成矿流体的酸碱度(pH)

5．6 包裹体成因信息

第6章 矿床成因讨论

6．1 矿物生成顺序及成矿期成矿阶段划分

6．1．1 沉积-成岩成矿期

6．1．2 后生成矿期

6．1．3 表生期

6．2 成矿物质的来源

6．2．1 锶源

6．2．2 硫源

6．2．3 成矿流体中的水源

6．3 成矿模式讨论

6．3．1 天青石结晶、沉积富集过程

6．3．2 后生成矿作用对天青石矿层的改造作用

6．3．3 天青石被改造成碳酸锶矿的表生过程

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录

图版