二叠纪贵州遵义次级裂谷盆地结构及其对锰矿的控制作用

时间：2020年03月13日分类：推荐论文次数：

摘要遵义锰矿不仅是在贵州发现最早的具工业价值的锰矿床，而且也是中国重要的锰资源基地之一。根据详细的二叠系茅口组龙潭组地层划分，认为黔北裂陷遵义次级裂谷盆地由3个Ⅲ级断陷盆地和2个Ⅲ级隆起组成，至少包括13个Ⅳ级断陷盆地。3个Ⅲ级断陷盆地的演化，

　　摘要遵义锰矿不仅是在贵州发现最早的具工业价值的锰矿床，而且也是中国重要的锰资源基地之一。根据详细的二叠系茅口组—龙潭组地层划分，认为黔北裂陷遵义次级裂谷盆地由3个Ⅲ级断陷盆地和2个Ⅲ级隆起组成，至少包括13个Ⅳ级断陷盆地。3个Ⅲ级断陷盆地的演化，分别控制了铜锣井—深溪、转龙庙—谢家坝、张家湾—兴隆、和尚场—五龙溪锰矿成矿亚带的形成，其中铜锣井—深溪锰矿成矿亚带位于遵义次级裂谷盆地的中心，成矿作用强烈，已发现有铜锣井、深溪、永安3个大型锰矿床。Ⅳ级断陷盆地的发育，控制了研究区内各个锰矿床的形成。研究区内同沉积断层发育，已辨别出的14条同沉积断层为深部含硅、锰质气液的上升通道，是遵义二叠系锰矿形成的关键。综上，遵义次级裂谷盆地的发育和演化，对该地区锰矿沉积具有重要的控制作用。该研究成果对寻找遵义锰矿隐伏矿床、指导整装勘查具有重要的意义。

　　关键词二叠纪遵义锰矿断陷盆地同沉积断层

盆地结构

　　相关论文范文：松辽盆地某油气井钻探施工与技术

　　摘要:该油气井位于松辽盆地东部断隆区拜泉隆起带上，由二维地震时间剖面图可见，本井将于上二叠统上部钻遇一断层，明水组以上疏松地层及不整合面，钻进中很好地做到了防漏、防塌、防斜;钻进深层较致密〜致密地层也做到了防卡、防钻具失效;进入目的层按规程也做好井控工作;钻遇裂缝时，发生井漏，施工中需做好堵漏工作。由于邻井钻探过程工程事故较多，在该井施工中做好了各种钻井预案，保障油气井的钻探施工，得到了较好的经济效益。

　　二叠纪是地质演化历史的重要时期，在全球范围内广泛发生了重要的地质事件。该时期，华南板块地处古特提斯洋东部，位于赤道低纬度地区，与华北地块和印支地块等以较深的洋盆分割(殷鸿福和吴顺宝，1999;GolonkaandFord，2001;李维波等，2015)，发生了2个重要的地质事件：一是在早二叠世，冈瓦纳大陆冰川大规模消融，导致全球海平面普遍上升，发生了晚古生代以来华南地区最大规模的海侵(颜佳新和赵坤，2002)，浅水碳酸盐岩台地沉积发育;二是随着峨眉山地幔柱的形成和上涌，中二叠世茅口期华南板块西南部发生裂解(朱洪发等，1989;Heetal.，2010)，出现明显的沉积分异。在扬子地台周边，锰矿的成矿及时空演化规律均受中国南方海盆的构造性质和成锰盆地环境演化控制(王鸿祯，1990;姚敬劬，1995;侯忠林和薛友智，1997;Roy，2006;薛友智，2012)。

　　整体上，古特提斯洋周缘的陆块均以碳酸盐岩台地沉积为主，早二叠世晚期至晚二叠世早期是该区裂陷最强烈的时期(ShengandJin，1994;Liu，1999)，板内上拱引起的地壳差异升降导致裂陷形成，在裂陷中发育大小不一的断陷盆地，均处于较深水环境中，为成矿造就了独特的构造古地理格局。该时期，锰矿的沉积中心主要有2个：一个处于板内裂陷区，以贵州遵义和云南格学的锰矿床为代表;另一个位于板块边缘洋壳化带及洋盆边缘深水斜坡，以思茅大新山和孟连澜沧的锰矿(点)带为代表(杨玉卿和冯增昭，2000;杨怀宇等，2010)。陈文一等(1984)在研究贵州中二叠世茅口期岩相古地理时，将在黔中地区出现的深色硅质泥晶灰岩沉积相带命名为“黔中台沟”，即文中研究的“黔北裂陷”。

　　台沟相带内的岩性特征和生物组合特征都比较稳定，主要为深色层状硅质岩、硅质灰岩，生物化石较为贫乏，以放射虫和菊石为主，在垂向上与碳酸盐沉积出现明显的相变(陈文一等，2003)，并发育较多的含锰沉积，还发育富燧石结核的黑灰色灰岩沉积。在规模上，“黔中台沟”相带宽度不大，相变明显，宽25～35ikm，长300ikm左右;在空间分布上，以遵义、水城最为发育，向西沿织金、黔西地区延伸至云南境内，大致呈勾状展布。在黔中台沟有2个成锰中心，其中较大的1个位于遵义一带(刘平等，2008)。

　　关于研究区的锰质来源，也有多种观点：(1)来自玄武岩和底板硅质岩“白泥塘层”的风化产物(刘巽锋等，2001);(2)来自海底火山喷发产物(刘平等，2008);(3)来自海底热液喷流产物(杨瑞东等，2009，2018;刘志臣等，2015);(4)来自幔壳深部流体喷溢产物(刘志臣等，2018)。综上，黔北裂陷的形成改变了贵州地区中二叠世的古地理格局，沉积相在纵向上和空间分布上均发生明显分异，在时间上与峨眉山地幔柱隆升有较1—侏罗系;2—三叠系中统;3—三叠系下统;4—二叠系上统;5—二叠系中统;6—奥陶系;7—寒武系;8—含锰建造;9—硅化岩建造;10—生物灰岩建造;11—黏土岩;12—凝灰岩;13—灰岩;14—碳硅质灰岩;15—生物碎屑灰岩;16—硅化岩;17—燧石条带灰岩;18—煤层;19—地名，Fig.1GeologicalmapandcomprehensivestratigraphiccolumnoftheMiddlePermianinZunyiarea，GuizhouProvince好的耦合关系(何卫红等，2014)。

　　拉张伸展的区域构造背景，是碳酸盐岩台地演化的重要前提，而持续的构造活动导致裂陷不断扩张，同沉积断裂发育，对其演化产生了重要影响。贵州遵义地区的锰矿，就是在这一构造背景和环境下形成的。黔北裂陷的演化对遵义锰矿沉积具有重要的控制作用(刘志臣等，2016)，其中遵义锰矿与铜仁大塘坡锰矿均具有裂谷(裂陷)盆地控矿的特征，也与“内生外成”的古天然气渗漏沉积型锰矿成矿理论相似(周琦等，2007，2013，2016)。前人从未针对遵义锰矿开展过盆地演化和盆地结构研究，因此，开展遵义地区的黔北裂陷盆地结构划分和研究，对寻找遵义锰矿隐伏矿床、指导整装勘查具有重要的意义(刘志臣等，2017)。

　　1岩性特征

　　贵州遵义地区黔北裂陷的地垒和地堑中的中二叠统茅口组(P2m)岩性组合存在差异。根据岩性组合特征，茅口组可划分为3段：一段(P2m1)在全区岩性无变化，均为生物灰岩建造;二段(P2m2)分为2种类型，一是碳硅质岩建造，习称“白泥塘层”，二是含燧石结核灰岩建造;三段(P2m3)分为3种类型，一是生物碎屑灰岩建造，二是含锰建造，三是硅化岩、硅质岩建造。

　　1.1茅口组一段

　　为黔北裂陷盆地的底板，属碳酸盐岩台地正常沉积。岩性主要为灰色、浅灰色厚层至块状生物碎屑灰岩，夹泥质条带灰岩，偶夹白云质灰岩及燧石条带、团块，具少量波状—透镜状层理，富产!、腕足类、珊瑚、有孔虫、藻等化石。厚度较为稳定，一般厚110im左右。与栖霞组呈整合接触。

　　1.2茅口组二段

　　由于分布位置不同，存在岩性差异，研究区内可分为2种类型。1)碳硅质灰岩建造。分布范围遍布整个黔北裂陷中。岩性主要为深灰色薄层含碳质的硅质灰岩，夹含硅质灰岩，局部为含硅质灰岩夹硅质岩条带和含燧石结核透镜体，顶部硅质和锰的含量逐渐增多。化石以放射虫、海绵骨针为代表，腕足类、瓣鳃类、介形虫化石产于下部。厚度一般为43～68im，平均52im。与下伏茅口组一段灰岩呈整合接触。2)含燧石结核灰岩建造。分布于黔北裂陷外围，属台地正常沉积。在黔北—黔中地区，主要为灰黑色、深灰色中厚层燧石灰岩，夹深灰色泥晶灰岩和含生物碎屑灰岩。含!、腕足类、珊瑚和双壳类化石等。一般厚60～140im，平均70im。与下伏茅口组一段灰岩呈整合接触。

　　1.3茅口组三段

　　因分布位置不同存在岩性差异，研究区内可分为3种类型。1)生物碎屑灰岩建造。分布于黔北裂陷盆地外围以及Ⅱ级断陷盆地和Ⅰ级断陷盆地之间。岩性主要为浅灰色夹灰色厚层块状生物碎屑灰岩，富产!、腕足类、珊瑚、瓣鳃类等化石。一般厚40～50im。与下伏茅口组二段呈整合接触。2)硅化岩建造。分布于黔北裂陷盆地中的地垒地段，有硅化岩的地方无锰矿分布。硅质含量70%～95%，在遵义龙坪、西坪和南坪地区为纯硅质岩，局部硅质含量为99%，达到粉石英矿级别。一般厚30～50im，与下伏茅口组二段呈整合接触。值得注意的是，在同沉积断层附近，主要为角砾状硅化岩(刘志臣等，2013)。3)含锰建造。主要为一套含锰岩系，局部变为黏土质建造或含锰铁建造。含锰岩系主要由浅灰色、灰绿色、暗灰色至灰黑色含黄铁矿的黏土岩、碳酸锰矿石及粉砂质泥岩组成。以龙坪一带为界，以西的西部矿段为含锰建造，以东的东部矿段为含锰铁建造和含锰建造，两者的岩性及其组合存在一定差异。含矿岩系一般厚1.96～5.95im，锰矿层产于含矿岩系的中下部，与下伏地层之间隔有0.5～28icm厚的凝灰岩。与下伏茅口组二段硅质灰岩接触，上覆地层为龙潭组C1煤层(线)。

　　研究区二叠系茅口组岩性组合中，最为典型的是硅质岩组合，这种组合是特殊地质背景下的产物。二叠纪，在特提斯地区存在一个持续发育的超级热水体系，可提供大量的硅质来源(Maynard，2003;肖传桃等，2009;Zengetal.，2011)。在黔北裂陷盆地的演化过程中，深部富含硅的气液流体，先后沿同沉积断裂喷出，形成不同期次的硅质岩：(1)富硅热液在沉积断裂及上升流的作用下被带到裂陷盆地中，在深水台盆的还原—弱还原环境下形成硅质软泥，并在成岩阶段变成硅质岩;(2)硅质热液分散在碳酸盐沉积物中，处于弱氧化—氧化环境下，在成岩过程中发生分异，硅质进一步向适宜SiO2形成的偏酸性环境中迁移、沉积、富集，并交代碳酸盐沉积物形成硅化岩(杨海生等，2003;周新平等，2009;姚旭等，2013);(3)富锰热水流体喷溢后沉积并富集成矿(Murray，1994;Maynard，2010;BernhardandOlaf，2012)。

　　2遵义次级裂谷盆地结构及同沉积断层

　　2.1遵义次级裂谷盆地结构

　　黔北裂陷(Ⅰ级裂谷盆地)分别在贵州水城、遵义一带沿同沉积断裂带再次发生断陷，自北东往南西方向为遵义和水城2个Ⅱ级次级裂谷盆地。根据遵义次级裂谷盆地内部同沉积断层的分布及其对沉积环境和锰矿控制的特征，发现遵义次级裂谷盆地由深溪—八里、龙坪—兴隆、团溪—尚稽3个Ⅲ级断陷盆地(地堑)和喇叭—南北、西坪—苟江隆起2个Ⅲ级隆起(地垒)组成。进一步分析发现，这3个Ⅲ级断陷盆地(地堑)均由一系列的Ⅳ级断陷盆地(地堑)和隆起(地垒)等地质单元组成。

　　2.2同沉积断层

　　同沉积断层主要发育于裂谷拉张构造环境，是与沉积、火山、流体和成矿作用同时发生、持续进行的一种特殊构造型式，具正断层性质。研究区同沉积断层主要有3种判别标志：(1)带状展布的角砾状硅质岩、硅化岩组成的沉积岩相突变带，指示了同沉积断裂的存在;(2)锰矿石特殊的喷流沉积构造分布区，指示了同沉积断裂的位置;(3)地层厚度的突变带，指示了同沉积断裂的位置，如研究区中含锰岩系、茅口组二段以及龙潭组的地层厚度均出现了突变，在有的区域两侧，地层厚度相差很大，甚至缺失含锰岩系。

　　3与锰成矿的关系

　　3.1遵义次级裂谷盆地结构与锰成矿

　　茅口晚期，遵义次级裂谷盆地(Ⅱ级)进一步裂解，形成了深溪—八里、龙坪—兴隆和团溪—尚稽3个北西—南东向的Ⅲ级断陷(地堑)盆地。在3个Ⅲ级断陷盆地中，有规律地分布着菱锰矿带、铁锰矿带、含锰黏土岩带等，它们分别控制了铜锣井—深溪锰矿、蒜叶沟—高山锰矿与和尚场—龙溪锰矿3个成矿亚带的形成。其中，在铜锣井—深溪锰矿成矿亚带中，锰矿的成矿作用最强烈、品位最富，且形成的锰矿资源量最多，目前，已发现了3个大型锰矿床、4个中型锰矿床和多个小型锰矿床。该带是遵义次级裂谷盆地的裂陷中心，是遵义锰矿成矿带的主体。

　　通过对裂谷盆地中代表性的钻孔和剖面对比分析，可进一步识别和划分出约13个Ⅳ级断陷(地堑)盆地。研究区的锰矿床均分布在Ⅳ级盆地中，至少可形成13个锰矿床，即1个Ⅳ级断陷(地堑)盆地控制形成1个锰矿床。另外，在3个Ⅲ级断陷(地堑)盆地之间为喇叭—南北、西坪—苟江2个Ⅲ级隆起(地垒)，隆起中缺失含锰岩系，无锰矿分布，但出现白色、灰白色的硅化岩，边缘为角砾状硅质岩。因此，遵义次级裂谷盆地结构控制了锰矿带的分布，锰矿在断陷(地堑)盆地中沉积成矿，在隆起(地垒)区则无锰矿分布。

　　3.2同沉积断层与锰成矿

　　同沉积断层不仅控制了盆地的空间展布、几何形态，还可作为锰质气液活动、运移、传输的通道和枢纽，沟通深部的岩石圈断裂带或壳幔韧性剪切带(Roy，2006;蔡学林等，2008)。周琦等(2016)认为，中国著名的南华纪锰矿是由于同沉积断层沟通了岩石圈断裂带或壳幔韧性剪切带，导致壳幔深部的气液与锰质通过同沉积断层上升，当上升到断陷(地堑)盆地底部时沉积成矿，因此，同沉积断层是沟通南华纪锰矿成矿系统中地内子系统与表层子系统的关键。

　　4结论

　　1)通过对贵州遵义次级裂谷盆地二叠系茅口组的系统研究，共划分出3个Ⅲ级断陷(地堑)盆地、2个Ⅲ级隆起(地垒)和13个Ⅳ级断陷(地堑)盆地，判"出14条茅口中晚期的同沉积断层。2)贵州遵义次级裂谷盆地(Ⅱ级)控制锰矿成矿带分布，Ⅲ级断陷(地堑)盆地控制锰矿成矿亚带分布，Ⅳ断陷(地堑)盆地控制锰矿床分布。贵州遵义次级裂谷盆地中共识别和划分出约13个Ⅳ级断陷(地堑)盆地，推测至少可形成13个锰矿床。3)锰矿的形成与同沉积断层活动关系密切，其中深部富锰富硅的气液系统由同沉积断层沟通，同时不同级别的同沉积断层控制着相应级别断陷盆地的形成。

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