孫 騰， 周 豹， 石先濱， 岳永強(qiáng)， 李明龍

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034； 2.湖北省地質(zhì)局 第二地質(zhì)大隊(duì)，湖北 恩施 445000)

湖北恩施被稱(chēng)為“世界硒都”，是中國(guó)著名的富硒地區(qū)，區(qū)內(nèi)有全球唯一探明的獨(dú)立硒礦床——漁塘壩硒礦床。近年來(lái)，恩施地區(qū)富硒產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為保障富硒產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，查明硒資源的富集規(guī)律、分布情況及潛力顯得尤為重要。

富硒地層的分布控制硒資源的分布，而在所有富硒地層中，中二疊世孤峰組(P2g)的硒含礦性最好[1]。恩施東部新塘—紅土地區(qū)廣泛分布孤峰組黑色巖系，形成較高的硒地球化學(xué)背景，并伴生釩、鉬等有用元素，是重要的硒、釩、鉬成礦遠(yuǎn)景區(qū)[2-3]。湖北省地質(zhì)調(diào)查院在該區(qū)實(shí)施了《湖北省恩施市紅土溪硒釩鉬礦預(yù)查》項(xiàng)目，在孤峰組中圈定了數(shù)條富硒礦化體(Se≥100 μg/g)和釩礦體(V2O5≥0.70%)，大致查明了該區(qū)硒、釩、鉬礦資源遠(yuǎn)景。總結(jié)項(xiàng)目探槽及剖面資料，分析新塘—紅土地區(qū)孤峰組巖石中硒的富集規(guī)律，指出硒資源遠(yuǎn)景區(qū)，以期為該區(qū)硒資源的合理開(kāi)發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)地處湖北省恩施市東部新塘鄉(xiāng)和紅土鄉(xiāng)一帶。大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子陸塊區(qū)上揚(yáng)子南部被動(dòng)邊緣褶沖帶之八面山臺(tái)褶帶西部。

區(qū)內(nèi)地層除上志留統(tǒng)、下泥盆統(tǒng)缺失外，自早古生代志留系—中生代三疊系均有出露(圖1)。志留系—石炭系主要分布于研究區(qū)中部的馬尾溝峽谷，巖性以泥巖、粉砂巖、石英砂巖及白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主。二疊系在區(qū)內(nèi)分布最為廣泛，面積約占全區(qū)的67%，巖性由下到上主要為石英砂巖—泥巖(梁山組)→生物屑灰?guī)r(棲霞組、茅口組)→含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖(孤峰組)→泥質(zhì)粉砂巖夾煤線(龍?zhí)督M)→白云質(zhì)灰?guī)r夾泥巖(下窯組)→含碳硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖(大隆組)。在二疊紀(jì)晚期，研究區(qū)處于鄂川滇淺海北東部的近東西向半封閉建松淺海盆地碳硅質(zhì)巖相古地理環(huán)境[4]，沉積形成了孤峰組富含硒、釩、鉬的炭質(zhì)頁(yè)巖—含碳硅質(zhì)巖建造。下三疊統(tǒng)主要分布于新塘中部和紅土溪南東部，僅發(fā)育大冶組灰?guī)r夾泥巖建造和嘉陵江組灰?guī)r—白云質(zhì)灰?guī)r建造。

受區(qū)域上前坪背斜和花坪向斜兩條北東向褶皺影響，區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀變化較復(fù)雜，但總體上呈向北西方向緩波狀起伏的單斜構(gòu)造，發(fā)育上房向斜、天落水背斜等規(guī)模較小的北東向?qū)捑忨薨櫍瑪嗔巡簧醢l(fā)育。

前人以Se=10 μg/g為下限在研究區(qū)圈定了6處Se異常[5]，主要分布于新塘鄉(xiāng)、燈草池、紅土溪—烏鴉壩和老村等處(圖1)，Se異常范圍廣，與孤峰組分布范圍套合較好，為本區(qū)硒礦潛力評(píng)價(jià)提供了有利的化探異常信息。

圖2 研究區(qū)孤峰組厚度等值線圖Fig.2 Thickness column map of Gufeng Formation in study area1.探槽位置及孤峰組厚度；2.剖面位置及孤峰組厚度；3.厚度等值線。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)及硒礦分布圖Fig.1 Geology and selenium ore distribution map in study area1.下三疊統(tǒng)；2.上二疊統(tǒng)；3.中二疊統(tǒng)牯牛潭組；4.中二疊統(tǒng)梁山組—茅口組；5.中石炭統(tǒng)；6.中—上泥盆統(tǒng)；7.下志留統(tǒng)；8.整合地質(zhì)界線；9.平行不整合地質(zhì)界線；10.斷層；11.巖層產(chǎn)狀；12.富硒礦化體(Se≥100 μg/g)；13.探槽位置及編號(hào)；14.剖面位置及編號(hào)；15.硒水系沉積物異常(Se≥10 μg/g)。

2 孤峰組巖性特征

孤峰組為研究區(qū)硒含礦巖系，為一套形成于半封閉淺海盆地環(huán)境的黑色炭質(zhì)頁(yè)巖—含碳硅質(zhì)巖建造，與上覆上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M灰白色粘土巖平行不整合接觸，與下伏中二疊統(tǒng)茅口組含燧石結(jié)核灰?guī)r整合過(guò)渡。綜合探槽對(duì)孤峰組的揭露情況，區(qū)內(nèi)孤峰組為碳硅質(zhì)頁(yè)巖—碳硅質(zhì)巖基本層序型，按巖性組合特征可劃分為3個(gè)巖性層，由下到上描述如下：

(1) 含碳硅質(zhì)巖夾灰?guī)r層(SQ1)?；液谏　袑訝詈脊栀|(zhì)巖偶夾灰色中層狀灰?guī)r、灰?guī)r透鏡體。含碳硅質(zhì)巖具水平層理，單層厚度為5～25 cm，層間偶夾灰?guī)r，以中層狀為主，厚度10～30 cm。在紅土鄉(xiāng)東南部，可見(jiàn)灰?guī)r夾層呈透鏡體狀斷續(xù)分布。該巖性層厚0～5.62 m，僅見(jiàn)于紅土地區(qū)，在新塘片區(qū)不發(fā)育。

(2) 含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖層(SQ2)。灰黑色薄層狀含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖。含碳硅質(zhì)巖與炭質(zhì)頁(yè)巖呈不等厚互層狀產(chǎn)出，形成韻律層。含碳硅質(zhì)巖具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，單層厚度2～8 cm，發(fā)育水平層理。炭質(zhì)頁(yè)巖層厚度一般為0.5～4 cm，在中上部局部可達(dá)8 cm，具紋層狀構(gòu)造及水平層理。在紅土鄉(xiāng)西南一帶，含碳硅質(zhì)巖中發(fā)育1～2層厚2～4 cm的半暗腐泥煤。該巖性層常發(fā)育菊石化石，厚6.05～16.29 m。

(3) 炭質(zhì)頁(yè)巖層(SQ3)?；液谏抠|(zhì)頁(yè)巖、碳硅質(zhì)頁(yè)巖、薄層狀炭質(zhì)泥巖，水平層理發(fā)育，含星點(diǎn)狀、紋層狀和少量結(jié)核狀黃鐵礦，偶含深灰色硅質(zhì)結(jié)核。紅土地區(qū)普遍見(jiàn)該巖性層中下部夾白云質(zhì)灰?guī)r或泥晶灰?guī)r，一般呈透鏡體狀、中層狀產(chǎn)出，單層厚20～40 cm。該巖性層厚0.50～22.83 m。

3 孤峰組空間分布特征

孤峰組出露良好，在新塘地區(qū)主要沿馬尾溝沿岸、清江沿岸和新塘—老林坪呈環(huán)狀出露，在紅土地區(qū)主要沿三岔溪—紅土鄉(xiāng)—烏鴉壩和漂水巖—阮家坪—上魚(yú)塘呈啞鈴狀出露。根據(jù)現(xiàn)有探槽及剖面資料，恢復(fù)和繪制孤峰組厚度等值線圖(圖2)，顯示孤峰組厚度為7.46～37.69 m，總體上具西薄東厚的分布特征。由探槽XTC1→XTC6→HTC2→HTC5，揭露孤峰組厚度為10.49 m→15.37 m→26.23 m→33.04 m，由西往東逐漸增厚(圖3)。孤峰組在老林坪、大坪、紅土鄉(xiāng)西南一帶最薄，為7.46～8.33 m，構(gòu)成三個(gè)相對(duì)隆起區(qū)；在東部水田壩—阮家坪一帶最厚，為30.08～37.69 m，構(gòu)成北西向展布的相對(duì)凹陷區(qū)。

孤峰組厚度差異主要體現(xiàn)在SQ3巖性層厚度上。SQ3巖性層厚度差別較大，在新塘地區(qū)為0.65～6.65 m，在紅土地區(qū)主要為7.20～22.83 m，在紅土鄉(xiāng)西南由HTC7、HTC10揭露的SQ3巖性層厚度僅0.5 m左右。SQ2巖性層厚度較穩(wěn)定，在新塘地區(qū)為5.46～14.01 m，在紅土地區(qū)為7.94～16.29 m，差別不大。而SQ1巖性層僅在紅土地區(qū)發(fā)育，在水田壩—阮家坪一帶可見(jiàn)其厚度為0～5.62 m，表明在紅土東部地區(qū)孤峰組下部逐漸出現(xiàn)含碳硅質(zhì)巖夾碳酸鹽巖巖性，反映出沉積環(huán)境由半封閉局限海盆硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖亞相向局限潮下硅質(zhì)巖夾碳酸鹽巖亞相的過(guò)渡。

圖3 孤峰組巖性及Se含量對(duì)比圖Fig.3 Comparison diagram of lithology and Se content of Gufeng Formation1.粘土巖；2.炭質(zhì)頁(yè)巖；3.含碳硅質(zhì)巖；4.白云質(zhì)灰?guī)r；5.生物屑灰?guī)r；6.含硅質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r；7.巖性層厚度。

4 孤峰組巖石硒的富集規(guī)律

4.1 硒的含礦性

Se含量數(shù)據(jù)來(lái)源于探槽刻槽樣分析結(jié)果，統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)孤峰組巖石Se含量為0.8～789.8 μg/g，平均為49.0 μg/g，是地殼平均含量(0.05 μg/g)的近1 000倍[6]。其中新塘地區(qū)孤峰組巖石Se含量為2.0～494.6 μg/g，平均為72.8 μg/g；紅土地區(qū)孤峰組巖石Se含量為0.8～789.8 μg/g，平均為35.2 μg/g，總體上新塘地區(qū)的Se含礦性好于紅土地區(qū)。Se含量最高值為789.8 μg/g，出現(xiàn)在紅土鄉(xiāng)西南一帶，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該區(qū)居民有出現(xiàn)指甲脫落等硒中毒癥狀，反映出該地段孤峰組巖石具有極高的硒含量。孤峰組巖石的高硒背景也是造成研究區(qū)表層土壤硒含量均值高達(dá)1.49 μg/g，是全國(guó)均值7.2倍的主要因素[7]。

孤峰組SQ3巖性層Se含量為0.8～155.0 μg/g，平均13.3 μg/g；伴生V2O50.013%～0.287%，平均0.123%；Mo 0.000 1%～0.006%，平均0.000 8%。為SQ2巖性層Se含量1.7～789.8 μg/g，平均65.7 μg/g；伴生V2O50.021%～0.905%，平均0.364%；Mo 0.000 6%～0.077 4%，平均0.007 6%。SQ1巖性層Se含量為5.8～73.0 μg/g，平均為25.5 μg/g；伴生V2O5、Mo含量低。硒的富集受地層層位的控制，三個(gè)巖性層的礦化不均勻，以SQ2巖性層含礦性最好，硒、釩礦化均在SQ2巖性層富集。

孤峰組巖石Se含量垂向變化曲線顯示，Se主要在SQ2巖性層中部—上部富集，少量跨入SQ3巖性層底部(圖3)。對(duì)于SQ2巖性層中的炭質(zhì)頁(yè)巖和含碳硅質(zhì)巖，研究將同一刻槽樣的兩種巖性分別取樣分析，發(fā)現(xiàn)炭質(zhì)頁(yè)巖中Se、V、Mo含量分別是含碳硅質(zhì)巖的0.6～4.1倍、1.1～10.4倍、0.6～8.2倍，平均為2.5、4.2、3.8倍，說(shuō)明硒的富集也受巖性的控制，炭質(zhì)頁(yè)巖相對(duì)于含碳硅質(zhì)巖，Se更加富集。

4.2 富硒礦化體特征

本次研究將品位在硒克拉克值2 000倍以上、工業(yè)指標(biāo)以下即100 μg/g≤Se≤800 μg/g的硒礦化體稱(chēng)為富硒礦化體。通過(guò)探槽工程控制，在研究區(qū)圈定了7個(gè)富硒礦化體，主要分布于新塘、山花嘴和紅土溪一帶，構(gòu)成三個(gè)主要的硒礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

富硒礦化體主要賦存于孤峰組含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖巖性層(SQ2)中—上部，但在紅土溪一帶的炭質(zhì)頁(yè)巖層(SQ3)底部也可圈出。富硒礦化體呈似層狀、透鏡體狀，產(chǎn)狀與地層一致，頂板為炭質(zhì)頁(yè)巖或含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖，底板為含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖，需以品位來(lái)區(qū)分。富硒礦化體地表出露長(zhǎng)度0.9～9 km，厚度2.73～8.46 m，Se品位133.7～340.5 μg/g，伴生V2O50.164%～0.839%、Mo 0.002 1%～0.023 3%。礦石的礦物成分以非金屬礦物為主，主要由玉髓(石英)、炭質(zhì)、水云母組成；金屬礦物含量不到1%，主要為黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵鉀礬以及含硒黃鐵礦、硒鐵銅礦等。

通過(guò)圈定富硒礦化體，初步查明了研究區(qū)巖石硒資源的分布特征及其潛力，將為硒資源的合理開(kāi)發(fā)利用提供地質(zhì)依據(jù)[8]。此外，在研究區(qū)孤峰組含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖巖性層(SQ2)中部中圈定了4個(gè)釩礦體，分布范圍與富硒礦化體相似但出露更長(zhǎng)，產(chǎn)出層位一般略高于富硒礦化體或部分重合。釩礦體呈似層狀，露頭長(zhǎng)度>2 km，厚度1.04～3.65 m，V2O5品位0.702%～0.905%，具中型釩礦床規(guī)模的資源潛力，可綜合利用。

4.3 硒的富集機(jī)制

綜合前人對(duì)恩施地區(qū)硒礦礦物學(xué)、巖石地球化學(xué)等研究成果及本次獲得的新證據(jù)，簡(jiǎn)單探討區(qū)內(nèi)孤峰組巖石硒的富集機(jī)制。

統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)孤峰組巖石V/(V+Ni)的比值在0.71～0.99之間，指示孤峰期沉積水體環(huán)境總體為極度缺氧至硫化的還原環(huán)境[9-10]。石先濱通過(guò)富硒層位上下火山事件層鋯石U-Pb年齡限定區(qū)域硒礦的成礦時(shí)限為265.1—260.0 Ma[11]。在此期間，由火山事件引起的熱水沉積作用與生物沉積作用的共同影響[12-17]，來(lái)自古陸的陸源碎屑物、來(lái)自生物遺體的有機(jī)物等逐漸結(jié)合，在半封閉的建松淺海滯留盆地中沉積形成了孤峰組富含有機(jī)碳的含碳硅質(zhì)巖—炭質(zhì)頁(yè)巖建造，而此時(shí)主要來(lái)自深源的Se則以有機(jī)結(jié)合態(tài)被炭質(zhì)吸附，或形成少量硒硫化物，甚至形成自然硒而逐漸富集[18]。

層序地層研究表明，孤峰組沉積時(shí)相對(duì)海平面高度與巖石Se含量、Ni/Co比值具有相關(guān)性[19]，Ni/Co比值越大，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)海水的深度越大。以研究區(qū)HPM4為例，孤峰組巖石的Se、S含量與Ni/Co比值變化相協(xié)調(diào)(圖4)，且SQ2巖性層中—上部Ni/Co比值高達(dá)65～180，V/(V+Ni)比值為0.93～0.96，說(shuō)明孤峰組SQ2巖性層中—上部形成時(shí)期水體更加趨于硫化還原環(huán)境，這可能是造成Se在SQ2巖性層中—上部更加富集并形成富硒礦化體的原因。

圖4 孤峰組巖石Se、S含量與Ni/Co比值關(guān)系圖Fig.4 Comparison diagram of Se content,S content andNi/Co ratio in rocks of Gufeng Formation1.粘土巖；2.炭質(zhì)頁(yè)巖；3.含碳硅質(zhì)巖4.生物屑灰?guī)r；5.含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r。

5 總結(jié)

(1) 孤峰組由上向下分炭質(zhì)頁(yè)巖層、含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖層、含碳硅質(zhì)巖夾灰?guī)r層3個(gè)巖性層。硒的富集受地層層位、巖性和沉積水體還原環(huán)境的控制。區(qū)內(nèi)孤峰組巖石的Se含量為0.8～789.8 μg/g，以含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖層含礦性最好。Se主要富集于該巖性層的中—上部，可能與其沉積時(shí)處于更加還原的硫化水體環(huán)境有關(guān)。

(2) 以Se≥100 μg/g為指標(biāo)，在孤峰組含碳硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖層中圈定了7個(gè)富硒礦化體，指明研究區(qū)新塘、山花嘴、紅土溪三個(gè)地段具有良好的巖石硒資源潛力。