劉軼松，康海平，徐 飛，劉天恒，梁雪健，楊孝杰

（中化地質(zhì)礦山總局吉林地質(zhì)勘查院，吉林 長春 130000）

本次研究區(qū)域地處松遼盆地西斜坡中南部的西北溝，該地區(qū)礦床是吉林省內(nèi)勘查程度較高的一個礦，屬中型規(guī)模的生物化學(xué)沉積型礦床，其礦床特征在松遼盆地西斜坡地區(qū)具有很強(qiáng)的代表性。礦床位于吉林省白城市鎮(zhèn)賚縣西北方向約30公里的西北溝-大崗村一帶。礦區(qū)面積約90余平方公里。自2007 年起，該地區(qū)及周邊進(jìn)行過多次烴氣土壤地球化學(xué)測量、鉆探及物探測井等工作[1]。

本文在礦床詳查基礎(chǔ)上，結(jié)合近年實際工作經(jīng)驗，通過對西斜坡地區(qū)典型礦床的研究，詳細(xì)分析和總結(jié)了該礦床的區(qū)域地質(zhì)特征、礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床（礦體、礦石）特征。對今后在松遼盆地西斜坡地區(qū)進(jìn)行成藏模式研究、尋找新的礦藏有一定的指導(dǎo)作用。

1 區(qū)域地質(zhì)

1.1 區(qū)域構(gòu)造和盆地演化

松遼盆地是一個中新生代的大型沉積盆地，其下為古生代的古老褶皺基底。依據(jù)中淺層構(gòu)造結(jié)合深部構(gòu)造和基底的地質(zhì)特征，松遼盆地一般可劃分為包括“北部傾沒、東北隆起、中央坳陷、西部斜坡、西南隆起和東南隆起等六個一級構(gòu)造單元分區(qū)（見圖1）；總體呈下部早期發(fā)育的“斷陷”、上部地層發(fā)育完整的“坳陷”狀的雙層結(jié)構(gòu)[2]。

松遼盆地共經(jīng)歷了熱張、裂陷、坳陷和萎縮四個演化階段。

1.1.1 熱張階段

三疊紀(jì)－早侏羅世，由于地殼隆起、巖漿噴發(fā)作用，發(fā)生了大規(guī)模的酸性巖漿巖侵入，莫霍面拱起發(fā)生熱隆張裂。后期形成斷陷。盆地西部以發(fā)生地殼破裂、火山活動為主，東部以裂陷為主，產(chǎn)生裂谷式補(bǔ)償沉積。

圖1 松遼盆地西斜坡西北溝礦區(qū)位置圖

1.1.2 裂陷階段

早白堊世早期－晚期，地幔作用使盆地繼續(xù)拉張。殼斷裂活躍，兩側(cè)開張式斷陷明顯形成裂谷。沉積物以較粗屑類復(fù)理石建造為主，形成了盆地的雛形。后期由于太平洋板塊向西擠壓，松遼盆地早期的裂谷不再開裂趨于封閉，結(jié)了松遼盆地的裂谷階段[3]。期間發(fā)生三次火山噴發(fā)－沉積旋回，形成了火石嶺、沙河子及營城組地層。

1.1.3 坳陷階段

由于松遼盆地裂陷階段的時間并不長。受東部太平洋板塊的俯沖作用，盆地不再分裂而是整體下沉，轉(zhuǎn)向坳陷期。地殼穩(wěn)定沉降伴有間歇性上升，沉降速度長期大于沉積速度，形成較大的以非補(bǔ)償沉積為主的深湖，進(jìn)人盆地發(fā)展的全盛時期。嫩江組末期的嫩江運(yùn)動，向西擠壓繼續(xù)產(chǎn)生褶皺，東部地區(qū)盆地明顯上升。形成構(gòu)造帶結(jié)束坳陷期歷史。

1.1.4 萎縮階段

晚白堊世-新近紀(jì)末期，深部地殼平穩(wěn)，受太平洋板塊俯沖的影響，盆地逐漸抬升萎縮，于晚新近紀(jì)停止演化，盆地西部形成一批淺層構(gòu)造，最終形成了現(xiàn)代湖盆景觀。

1.2 區(qū)域地層特征

松遼盆地基底為前古生界及古生界變質(zhì)-火成巖系；沉積蓋層從侏羅紀(jì)到新生代厚度11000 多米，其中的白堊系地層就有7000 多米厚。

1.2.1 基底主要為前古生界、古生界

其中：前古生界主要為花崗片麻巖和片巖類，分布于盆地中南部；下古生界主要為絹云母綠泥片巖、石英片巖和綠泥千枚巖，分布于盆地北部；上古生界主要為黑色泥質(zhì)板巖、千枚巖、大理巖和結(jié)晶灰?guī)r等，分布在盆地中部[4]。

1.2.2 沉積蓋層

主要是侏羅系、白堊系地層，以細(xì)碎屑巖為主，局部富含葉肢介和介形蟲化石。自下而上分為泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組、大安組、泰康組及局部的第四系松散砂躒石堆積層，與成礦有關(guān)的區(qū)域地層簡表如下（表1）：

表1 松遼盆地與成礦有關(guān)的地層簡表

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地層特征

2.1.1 儲層特征

巖性特征：西北溝礦床儲層主要為姚家組二三段（K2y2-3），巖性主要以灰綠色泥巖、粉細(xì)砂巖為主，下部含紅綠色砂質(zhì)泥巖，層理不發(fā)育，滴酸起泡。

孔滲特征：含礦層孔隙度一般在10.47%～34.17%之間，平均孔隙度為22.27%。滲透率一般在（21.9～2460）×10-3μm2之 間，平 均 滲 透 率 為671.3×10-3μm2，為Ⅰ-Ⅱ類高孔高滲儲層。

分布特征：姚家組地層在西北溝地區(qū)均有分布，其中二三段厚度80m 以上。產(chǎn)狀與西斜坡整體一致，傾向南東，傾角2-3 度，其普遍存在的粉細(xì)砂巖，為礦床的形成提供了良好的存儲空間。

2.1.2 蓋層特征

松遼盆地西斜坡廣泛分布有厚層的嫩江組地層（K2n），西北溝礦區(qū)上部的嫩江組蓋層主要為嫩一段（K2n1）和嫩二段（K2n2）。其中嫩江組二段為厚層灰-灰黑色泥巖（含大量葉支介和介形蟲化石），嫩江組一段以灰-灰黑色泥巖加薄層灰色粉砂巖為主。嫩江組地層在西斜坡地區(qū)厚度50～100間，屬區(qū)域蓋層，在礦物的封閉和保存中起到關(guān)鍵作用。

2.1.3 運(yùn)移特征

西部斜坡區(qū)地層自西向東傾斜，呈平緩的區(qū)域性單斜構(gòu)造，斷層不發(fā)育。自盆地中部坳陷區(qū)深部向西、向上進(jìn)入西斜坡緩坡帶期間，不整合面和斷裂起到重要的輸導(dǎo)作用；直至在西部斜坡邊緣出露至地表過程中，隨著斷裂減少，儲層物性好的砂體及局部斷層發(fā)育的地區(qū)成為礦物輸送的主要通道。

2.2 礦層沉積相特征

區(qū)域成礦與其沉積相有著密切的關(guān)系，西北溝礦區(qū)共識別出了2 種沉積相，4 種亞相以及11 種微相。儲層主要位于三角洲前緣部位。砂層孔隙度和和滲透率好，在空間上其厚度平面上局部分布較好、縱向上向東南逐漸加深。

2.3 礦區(qū)構(gòu)造特征

礦區(qū)地處松遼盆地西斜坡超覆帶，構(gòu)造不發(fā)育，據(jù)古構(gòu)造恢復(fù)資料顯示礦區(qū)存在低洼地勢（古地貌），影響了地層沉積，因此地層局部存在低幅度構(gòu)造，是礦物儲藏的主要圈閉類型（見圖2）。深部自西南至北東方向有一條深大斷裂帶（坦途至白城），沒有影響該地區(qū)地質(zhì)礦物的賦存。

圖2 礦區(qū)低幅構(gòu)造（古地貌）示意圖

3 礦床地質(zhì)

3.1 礦體特征

西北溝礦床共見一個含砂層位，賦存于上白堊統(tǒng)姚家組二、三段的粉細(xì)砂巖中，呈層狀產(chǎn)出，走向北東，傾向東南，傾角為2°～3°。礦層內(nèi)共有10 個礦體，平面上以長圓形為主，部分呈“Z、V、工字”等形狀，單層呈板狀、透鏡狀為主（見圖3、圖4）。

其中7、9、10 號礦體為主要礦體（甜點(diǎn)），具體特征如下。7 號礦體：呈長軸近東西向的“O”字型展布，分布范圍長度2 千余米，寬1 千余米，面積近2 平方公里，厚度3m 到10m 間，平均厚度6 米多。礦層品位最高9.66%，最低4.37%，平均7.73%。9 號礦體：平面上呈似“工”字型分布，分布范圍長近5 千余米，寬4 千余米，面積有13 平方公里，厚度3 到20 米不等，平均厚度近8m。礦層品位最高19.07%，最低4.18%，平均9.37%。10 號礦體：平面上呈似“V”字型分布，分布范圍長6 公里，寬4 公里，面積近11平方公里，厚度3m 到8m 間不等，平均厚近5m。礦層品位最高22.03%，最低3.96%，平均9.03%，主要礦體資源儲量（122b+333）占比見圖5。

圖3 西北溝10 個礦體長寬統(tǒng)計示意圖

圖4 西北溝10 個礦體平均厚度和品位統(tǒng)計示意圖

圖5 主要礦體資源儲量（122b+333）占比示意圖

西北溝礦層由西北方向向東南方向逐漸加深。中部和南部的礦層厚而連續(xù)，東西向的局部減薄至尖滅，北部較淺、間隔大，局部減薄至尖滅。賦礦圍巖為以暗色、雜色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主的三角洲前緣的分流間灣泥巖和前三角洲泥等。夾層主要為遠(yuǎn)砂壩砂體及席狀砂砂體內(nèi)的薄層泥巖，具有分布較為分散的特點(diǎn)。因此，礦層的圍巖及夾層均具有非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。

3.2 礦石特征

3.2.1 物質(zhì)成分

礦區(qū)礦石主要由砂、礦物質(zhì)、粘土和水組成，其中砂主要是指儲層中的粉細(xì)砂巖，以碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造為主。其中碎屑顆粒主要為石英、長石、少量巖屑、生物碎屑及少量中細(xì)粒狀暗色礦物；多為硅質(zhì)膠結(jié)，次棱角狀，分選中等。填隙物主要為隱晶質(zhì)鈣質(zhì)膠結(jié)物。雜基為少量的粘土礦物，以蒙脫石為主。

3.2.2 結(jié)構(gòu)特征

礦石儲集空間以粒間孔、粒內(nèi)溶孔為主，還有少量原生粒間孔隙和裂縫。其微觀結(jié)構(gòu)呈砂粒外包一層水膜，該種結(jié)構(gòu)模型有利于地質(zhì)礦物從砂粒中提取。

3.2.3 物理特征

粒度：地質(zhì)礦物的粒度較為均一，同種巖性的分選和磨圓較好，大多成巖作用較弱，呈松散砂狀，少數(shù)成致密塊狀。

密度：通過對一千多件礦石樣品進(jìn)行的密度（體積質(zhì)量）測量，礦石密度為1.83t/m3～1.90t/m3間。隨著礦石品位的增加，密度呈現(xiàn)降低之勢。

孔滲：礦物賦存最好地區(qū)（北部試采區(qū)）礦石的孔隙度在20%～25%之間，滲透率1000×10-3μm2左右。

3.2.4 化學(xué)特征

品位：通過對礦區(qū)近800 件品進(jìn)行統(tǒng)計：礦石品位在3%～5%的約占40%；礦石品位5%～10%的接近50%；礦石品位＞10%的占10%以上。

3.2.5 開采加工方法

礦區(qū)曾通過蒸汽吞吐結(jié)合N-Solv 的方法進(jìn)行試采獲得成功。

3.3 地質(zhì)礦物特征

經(jīng)統(tǒng)計，礦區(qū)地質(zhì)礦物的主要特征指標(biāo)如下：

3.3.1 物理性質(zhì)

地質(zhì)礦物一般呈黑褐色，地層中蘊(yùn)藏液體的密度0.98t/m3，實驗室測得50℃時地層中液體密度為0.9156g/cm3，凝固點(diǎn)15℃，析蠟點(diǎn)35℃，蠟熔點(diǎn)-37℃～38℃。

3.3.2 化學(xué)性質(zhì)

本次研究的礦層中有機(jī)元素及其含量分別為氮（N）0.27%、炭（C）83.68%、氫（H）12.28%、氧（O）2.71%，H/C 原子比為1.76、O/C 原子比為0.02。14 種元素光譜半定量檢測結(jié)果表明：銅、鉛、錳、鎳四種元素的含量較高。

4 結(jié)論

（1）西北溝礦床的烴源巖來自于齊家古龍坳陷；姚家組二三段（K2y2-3）為西北溝地區(qū)礦床的主要儲層，屬Ⅰ-Ⅱ類高孔高滲儲層；嫩江組地層（K2n）中厚層的灰黑色泥巖為蓋層；不整合面和斷裂是主要的運(yùn)輸通道。

（2）礦區(qū)礦層內(nèi)共有10 個礦體，其中7、9、10 號礦體為主要礦體（甜點(diǎn)），整體向東南方向逐漸加深，中南部厚、東西向減薄至尖滅。

（3）西北溝礦床作為西斜坡勘查程度最高的礦床，是松遼盆地具有代表性的礦床，其礦床成藏模式屬淺部簡單斜坡型礦床。礦床特點(diǎn)是“層數(shù)多而薄”，主力儲層在姚家組二三段。

（4）礦區(qū)的自然類型為砂巖型。