四川地区中奥陶统湄潭组地质矿产结构地球化学特征及分布情况

刘宣威

（成都理工大学，四川 成都 610059）

近年来，利用优质矿产资源控藏论，对地质勘探程度较高的地区重新进行矿产资源的蕴藏特征分析，这些矿产及矿源的发展已被越来越多的地质学家和地球化学家所重视，并在多个盆地取得了一系列进展。大量研究表明，世界多数盆地的矿产资源蕴藏主要分布在烃源灶范围内或者其周围，换言之，就是矿产区域的分布受烃源岩控制[1]。在四川盆地震旦系- 侏罗系共发现27个矿产资源矿层，奥陶系是唯一一个未获得商业性矿产资源结构发展层系。作为矿产勘探潜在层系，经过前人研究表明，四川盆地奥陶系矿产发展结构主要分布在五峰组中，既是奥陶系自身矿产资源蕴藏结构，也是上覆志留系次生气藏的重要气源。然而通过近年来的发展，四川盆地奥陶系成为矿产勘探的热点层系，气源对比研究表明，除去奥陶系五峰组烃矿源，奥陶系内可能存在有其他的矿产资源。四川盆地下奥陶统湄潭组泥页岩在四川盆地内分布较为广泛，其蕴含的以及埋藏厚度较大，具有很高的勘探价值[2]。近年来，马深1 井在湄潭组钻遇29 米黑色烃源岩，平均有机碳含量达1.35%，川北和川东南地区的野研究区域内，在外剖面也发现了矿产地质结构储层，展示了四川盆地奥陶系具有一定的勘探前景。然而四川盆地对奥陶系除五峰组外的烃源岩的研究基础十分薄弱，对奥陶系内部各层段沉积特征及沉积模式认识分歧严重，以及对奥陶系自身除五峰组外是否具有勘查潜力认识不足。本文通过对石柱漆辽和广元谭家沟等13处野外剖面的中奥陶统湄潭组泥岩的露头观察、取样分析，研究其沉积相展布、有机质丰度、有机质类型及成熟度等矿产勘查条件，分析了研究区湄潭组潜在矿源的勘探潜力，为四川盆地地区奥陶系后续的开发提供了较为完整的参考依据[3]。

1 矿床地质特征

研究区出露地层主要为古元古界白沙河岩组，分布在矿区东南部，岩石为黑云斜长片麻岩和白云质大理岩。其中，黑云斜长片麻岩分布较广，白云质大理岩主要分布在 Fs1 蚀变破碎带下盘，规模较小，呈透镜状。整个白沙河岩组呈条带状分布于预查区中东部。工作区岩浆岩发育，主要为华力西期花岗闪长岩和花岗岩，其中，花岗岩分布于工作区北西和东南部，北西部岩浆岩与古元古界白沙河岩组的黑云斜长片麻岩呈断层接触，东南部花岗岩与古元古界白沙河岩组呈侵入接触关系。

工作区脉岩发育，主要有细粒花岗岩脉、辉绿岩脉和石英脉，其中，石英脉主要分布在蚀变破碎带的上盘。石英脉片理化发育，但较为纯净，肉眼未见有矿物。辉绿岩脉分布在 Fs2 蚀变破碎带的上盘。

2 区域地质概况

四川盆地在大地构造位置上处于扬子准地台上偏西北一侧的一个一级构造单元，是由盆地周缘的褶皱和断裂围限的大型构造沉积盆地。总体上来看，是一个海相扬子克拉通地质区域和前陆地质区域、坳陷地质或构造相复合的叠合地质区域。四川地区基底岩系为中新元古界中性及中基性岩浆岩组成杂矿体，变质程度较深，基底硬化程度总体较大。四川盆地海相层自下而上发育四套区域性的泥质岩矿层与两套区域性膏盐岩矿层（中下寒武统、中下三叠统）[4]。其中，奥陶系矿层为矿产资源结构沉积主体之一，自下而上可划分为下奥陶统桐梓组（O1t），下奥陶统红花园组（O1h）；中奥陶统湄潭组（O2m），中奥陶统十字铺组（O2s）；上奥陶统宝塔组（O3b），上奥陶统临湘组（O3l），上奥陶统五峰组（O3w）。

3 矿产样品采集及实验测试

本次研究共采集矿产为品83 块，其中湄潭组样品17 块。主要分布在四川地区及周缘中奥陶统湄潭组富有机质矿产出露地区[5]。为避免研究区域内的矿产样品受氧化，从而使有机质含量降低、孔渗扩大等，在有条件的地方，尽量选取矿洞和井下样品（如下图1 所示）。

图1 四川地区地质结构位置构造图

4 湄潭组泥矿体厚度与分布特征

四川盆地中奥陶统潭组泥矿体主要为灰绿- 灰色泥页岩体。受晚加里东运动的影响，盆地周缘隆起出现地质构造掀斜作用，早期隆起区剥蚀区碎屑物质供给量加大，使湄潭组沉积厚度较大的矿产资源结构，厚度10~300m，一般200m 左右。从沉积相带上看，湄潭组的矿产主体分布在浅海陆棚过渡带- 滨外陆棚相带中[6]。

平面上，盆地南部长宁双河、古蔺大坪、习水吼滩、綦江观音桥等剖面湄潭组泥页岩出露厚度大，介于180~280m 之间。泥岩分布具有南多北少、中部向两翼减薄的特征（如图2 所示）。另外值得指出得是在北部曾1 井、马深1 井附近发育厚15~20m 的深灰色- 黑色泥岩，有机质含量较其余地区较高。北部通江潮水坝附近及西部乐山龙女寺古隆起周缘缺失湄潭组地层。按照矿产地质结构的分布规律，古蔺大坪- 习水吼滩- 阳深2 井一带为四川盆地的主要勘查中心。

5 湄潭组矿体的地球化学特征

矿产地质勘探实践和地球化学研究表明，矿区内已经圈定的矿体有18 条，严格受NNW 向断裂破碎带控制。其中规模最大的是1 号和2 号矿体。1 号矿体位于矿区东部第二亚段地层中，沿断裂破碎带¨ 产出，产状与F1 断裂破碎带一致，是主要矿体。F1 断裂倾向255。～276。，倾角59。～66。，长度2300m。1 号矿体共分为四段，各矿段长度250 ～600m，延深40 ～260m，空间上矿体不连续，各矿段问呈“岛链状”或“串珠状”分布。

本次针对奥陶系湄潭组有机碳含量测矿产试样品共17 件，从整体测试分析数据来看，湄潭组页岩体段有机碳含量分布在0.10%~0.66% 之间，平均0.27%，其中小于0.5% 的样品占92.3%，在1.0%~2.0% 的分析样品占7.7%，除马深1 井含量较高，整体属于差- 非烃源岩体。

从研究区湄潭组组矿体有机碳含量对比图（图2）可以看出，往南东方向湄潭组矿体呈曾厚趋势，有机碳含量总体呈现较低水平，其中马深1 井有机碳含量相较于野外剖面数值较高，除本身马深1 井岩性为黑色矿体结构，有机质含量较高的因素外，在沉积环境总体差异不大的情况下。

图2 四川盆地湄潭组矿体样品分布情况

通过对四川盆地奥陶矿产样品进行组成中饱和烃/ 芳香烃比的分析，四川盆地矿产样品饱芳比主体处于1.5-3.0 之间，属于Ⅱ1 型。部分样品饱芳比大于3.0，属于Ⅰ型。

四川盆地中奥陶统湄潭组潜在矿产资源已处于高演化阶段，缺乏高等植物作为标准镜质体组，因此选用反射率等转化过的等效镜质体转化率来进行分析[7]。对四川盆地及周缘矿产区域中奥陶统湄潭组钻井，及野外剖面地表露头10 个富有机质矿体样品成熟度进行了测试。结果表明，处于高成熟阶段的样品占全部样品的70%，20% 的样品处于过成熟阶段早期，处于过成熟阶段晚期的样品占10%，这一部分样品不再具有生烃潜力[8]。可以看出，四川盆地地区中奥陶统湄潭组富有机质地质结构演化相对较高，主要处于高成熟和过成熟阶段早期。

本次研究选取了矿产地质结构剖面样品进行了饱和烃色谱特征分析，测试结果表明， OEP 值为于0.829，无明显的奇偶优势，表明矿体演化程度较高。Pr/Ph 比值为0.478，显示出较强的植烷优势，指示其形成于缺氧、具有一定盐度的还原环境。

6 结论

（1）四川盆地中奥陶统湄潭组矿产结构发展主要为为浅海陆棚过渡带灰绿- 灰色泥页岩体，烃源岩体厚度变化较大。

（2）四川盆地地区中奥陶统湄潭组潜在矿产资源有机质丰度高，整体上为较差烃源岩体；有机质类型属过渡型，以Ⅰ—Ⅱ1 型为主；有机质热演化程度较高，均达到了高成熟阶段，部分已进入过成熟早期甚至过成熟晚期阶段。

（3）色谱分析显示，受埋深影响，沥青演化程度较高。同时反映了烃源岩体沉积时，可能处于地质结构发展的强还原沉积环境。