張志鵬

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610000）

目前國(guó)內(nèi)已勘探發(fā)現(xiàn)出多個(gè)大型礦床，例如儲(chǔ)層為下奧陶統(tǒng)馬家溝組的靖邊氣田，其地質(zhì)儲(chǔ)量為3377.3×108m3；儲(chǔ)層為震旦系燈影組礦體的四川盆地威遠(yuǎn)氣田，探明儲(chǔ)量約為408.6×108m3；還有這幾年取得重大突行成果破的安岳氣田磨溪區(qū)域，其儲(chǔ)層寒武系龍王廟組也是礦體儲(chǔ)層，探明儲(chǔ)量為4403.85×108m3。因此，研究礦體特征及其成因模式對(duì)礦田的勘探來(lái)說(shuō)具有很重要的意義[1-2]。

1 礦體礦物學(xué)特征

白云石含量＞50%的碳酸鹽巖，我們稱之為礦體。因?yàn)槟M自然環(huán)境的人工合成真正的、化學(xué)計(jì)量的白云石（Ca∶Mg=1∶1）至今還未成功，所以在正常沉積環(huán)境的海水中，能否直接沉淀出大量白云石至今未得到詳實(shí)的證據(jù)。白云石化作用機(jī)制很復(fù)雜，并不是一種機(jī)理所能夠概括的[3]。結(jié)構(gòu)類型通常是我們?cè)谶M(jìn)行成因分類時(shí)關(guān)注的重點(diǎn)。因?yàn)椴煌V物晶體的結(jié)構(gòu)大小及類型會(huì)反映出不同的成礦環(huán)境和成礦流體的性質(zhì)，所以我們?cè)谟^察礦體結(jié)構(gòu)時(shí)，特別要注意的是晶體大小、晶體形態(tài)以及自形程度等。通常，在較低的溫度環(huán)境下，往往能夠形成平直晶面的白云石，而且不平直的晶體邊界更加趨向于形成高溫條件下或者高度過(guò)飽和流體。完全高溫且過(guò)飽和的侵入流體等多種情況可能會(huì)造成白云石化過(guò)程中結(jié)構(gòu)的消失。

2 礦體地球化學(xué)特征

礦體的形成過(guò)程是在成礦流體中進(jìn)行水和礦石相互作用的過(guò)程。而在這個(gè)過(guò)程中，不同的元素會(huì)體現(xiàn)出不同地球化學(xué)性質(zhì)，如遷移、分餾、交換等地球化學(xué)行為。而測(cè)定樣品中的元素含量以及其組成是檢測(cè)這些地球化學(xué)行為最有效的方法。

通常在進(jìn)行成因分類時(shí)，礦體的結(jié)構(gòu)類型常常會(huì)成為我們所關(guān)注的重點(diǎn)。

不同的晶體會(huì)通過(guò)其結(jié)構(gòu)大小及晶體類型的不同來(lái)反映出礦體成礦環(huán)境以及其成巖流體性質(zhì)等特征，所以我們?cè)趯?duì)礦體結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察時(shí)，需要特別注意觀察對(duì)象晶體大小、晶體形態(tài)、自形程度等特征[6]。

2.1 礦體的碳氧同位素特征

通常情況下高溫會(huì)加快同位素分餾，16O比18O活潑性要更強(qiáng)，一般16O會(huì)優(yōu)先進(jìn)入晶體內(nèi)部，使得礦物中18O含量降低；若溶液的鹽度越高，那么該環(huán)境下形成的礦物O18含量更高。從理論上來(lái)講，當(dāng)白云石及方解石處于同位素平衡狀態(tài)中的時(shí)候，白云石的18O含量要比方解石的18O含量更多，δ13C值較低的白云石則是與陸生植物的氧化、淡水的加入以及埋藏有機(jī)質(zhì)或烴類的氧化或發(fā)酵有關(guān)。若礦體在強(qiáng)烈蒸發(fā)環(huán)境中形成，那么其就會(huì)富含18O，并且δ18O和δ13C值就會(huì)相當(dāng)集中一些，彌散度也會(huì)相應(yīng)的降低。在淡水-海水混合帶環(huán)境中，δ18O和δ13C值通常較低而且變化范圍也會(huì)較大。埋藏礦物的δ13C值呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，δ18O值與隨埋深具有負(fù)相關(guān)性，熱液礦物的δ18O值則明顯為負(fù)值[6]。

沉積礦物中的氧同位素主要反映的是介質(zhì)的溫度和鹽度，在某種程度上對(duì)溫度更為敏感。而鍶同位素則基本上與溫度無(wú)關(guān)，它主要是受介質(zhì)氧化還原條件的控制，即δ13C的富集程度會(huì)隨鍶原子氧化程度的增加而增強(qiáng)，所以，δ13C的偏負(fù)程度是環(huán)境閉塞程度以及還原強(qiáng)度的重要標(biāo)志。另外有機(jī)質(zhì)演化過(guò)程會(huì)對(duì)鍶同位素也有一定影響，在有機(jī)質(zhì)的不同演化階段，進(jìn)入流體中的13C或12C的量也會(huì)不同，也將引起δ13C值變化。

2.2 礦體的鍶同位素特征

鍶同位素可以作為判定沉積古環(huán)境的有效且重要的標(biāo)志，所研究礦物中鍶穩(wěn)定同位素在成巖過(guò)程當(dāng)中會(huì)隨著地質(zhì)時(shí)代的不斷演化不斷發(fā)生流失，通過(guò)鍶元素的含量我們往往能夠判斷出碳酸鹽巖的類型與其沉積發(fā)育的環(huán)境之間的相互關(guān)系。

在成巖作用過(guò)程中，鍶穩(wěn)定同位素組成隨鍶同位素含量的變化而發(fā)生改變，前人認(rèn)為地質(zhì)歷史時(shí)期中的海水鍶穩(wěn)定同位素組成是與時(shí)間有關(guān)的函數(shù)。Sr同位素組成主要是受殼源以及幔源控制，所以我們可以通過(guò)分析碳酸鹽巖中鍶穩(wěn)定同位素的組成及其含量特征來(lái)識(shí)別出成巖流體的來(lái)源以及碳酸鹽巖的成因。

2.3 礦體中微量元素地球化學(xué)特征

我們對(duì)礦體中微量元素進(jìn)行測(cè)試分析時(shí)通常使用的元素有K、Na、Fe、Sr、Mn等，這幾類微量元素在成礦環(huán)境以及其成礦流體性質(zhì)分析研究當(dāng)中具有非常好的效果。其中微量元素Fe/Mn的比值被業(yè)內(nèi)稱之為近岸指數(shù)，近岸指標(biāo)可用于判斷礦體的成礦流體鹽度[4]。

由于Sr和Ba元素在表生帶的地球化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出很明顯的差異，學(xué)者們一般用Sr/Ba的值去研究礦物沉積環(huán)境差異性，當(dāng)Sr/Ba比值為20～50時(shí)就能夠表明該地區(qū)礦物沉積環(huán)境是干旱區(qū)域。

此外，Sr元素的富集程度通常還與高鹽度息息相關(guān)，所以過(guò)去學(xué)者們常用Sr含量來(lái)對(duì)潮坪或?yàn)a湖沉積環(huán)境進(jìn)行識(shí)別。但如果將Na、K、Fe等元素考慮進(jìn)來(lái)，則這種判斷就會(huì)更為準(zhǔn)確。

2.4 礦物中多種元素地球化學(xué)特征

所謂稀土元素（REE）就是指元素周期表第三副族中的鑭系元素和與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近的釔元素和鈧元素等十七個(gè)元素。盡管它們的化學(xué)性質(zhì)以及物理性質(zhì)都很相似，但是它們中某些元素在一些礦物中可以發(fā)生相應(yīng)程度的分溜。

稀土元素通常不受基本成礦作用的影響，稀土元素的含量在成礦過(guò)程中只發(fā)生較為微小的變化。因?yàn)樗芯康V體中多種元素是屬于過(guò)渡類型元素，金屬性強(qiáng)，所以沉積礦物中多種元素的分布和配分模式就可以為物質(zhì)來(lái)源提供證明信息。

許多沉積礦物，特別是太古代以后的沉積礦物都發(fā)現(xiàn)了Eu的負(fù)異常特征，這是因?yàn)镋u2+在沉積作用體系中比其他的礦物元素更加容易被水溶液帶走，所以Eu2+在長(zhǎng)期的開(kāi)發(fā)環(huán)境下，含量就會(huì)不斷地減少[1-3]。

3 礦體成因模式

目前被業(yè)內(nèi)大多數(shù)的地質(zhì)學(xué)家以及學(xué)者所認(rèn)同的礦體成因模式包括：蒸發(fā)泵（蒸發(fā)排水）模式、滲透（回流）模式和埋藏礦體化模式，近年來(lái)的礦山地質(zhì)構(gòu)造熱液模式同樣也引起了地質(zhì)學(xué)家們的普遍關(guān)注[6]。

（1）蒸發(fā)泵模式：該模式下的地質(zhì)作用是因?yàn)槌鄙蠋У某练e物高鹽度孔隙水以及高M(jìn)g/Ca比值鹵水的交代作用所形成的

（2）回流滲透模式：潮上帶環(huán)境下所形成的高鎂粒間水對(duì)表面的沉積物或沉積礦化作用完成后，若仍然有富余，就會(huì)因?yàn)槠浔戎剌^大，而隨著重力的作用下向下進(jìn)行回流滲透運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其回流經(jīng)過(guò)下伏的沉積物時(shí)，沉積物局部的Mg/Ca比值就會(huì)發(fā)生較大程度得變化，這樣就創(chuàng)造了礦化作用的條件，從而就會(huì)形成礦體。

（3）埋藏礦化模式：當(dāng)前，大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家和學(xué)者認(rèn)為其是一系列的持續(xù)礦化過(guò)程的疊加，礦化的加強(qiáng)和自我調(diào)整所形成的礦化模式。埋藏礦化模式中的正二價(jià)鎂離子來(lái)源與粘土礦物轉(zhuǎn)化、深部鹽類礦物的溶解以及早期白云石、早期海相孔隙水等因素息息相關(guān)，埋藏礦體化模式成礦流體驅(qū)動(dòng)力則是主要為水動(dòng)力。

（4）構(gòu)浩熱液礦化模式：這里模式發(fā)育于地底較深部位，熱液上涌并進(jìn)入碳酸鹽沉積物中，然后受構(gòu)造作用影響，使得灰?guī)r發(fā)生了礦體化，另外白云石則發(fā)生過(guò)度白云石化或重結(jié)晶從而形成大量的馬鞍狀白云石。通常情況下構(gòu)造熱液礦體化模式會(huì)受斷層的控制，并且熱液作用下重結(jié)晶礦體一般還會(huì)發(fā)育豐富晶間孔。

4 結(jié)論

礦體的礦物學(xué)特征分析和成礦作用研究是對(duì)礦體成因進(jìn)行研究的重要基礎(chǔ)，礦物學(xué)研究的內(nèi)容主要包括礦物成分、結(jié)構(gòu)、組分、填隙物和填隙物與顆粒間的關(guān)系，礦體成礦作用是在成礦流體中進(jìn)行沉積作用的過(guò)程，我們可以通過(guò)研究礦體的多種元素特征、鍶同位素、微量元素、稀土元素等來(lái)更好的對(duì)其成因模式進(jìn)行探討?？偨Y(jié)出目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)可的礦體成因模式有蒸發(fā)泵模式、混合水模式、埋藏礦體化模式、滲透回流模式以及構(gòu)造熱液礦體化模式。