楚雄盆地六苴上白垩统马头山组大村段沉积地球化学吴鹏韩润生精.docx

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楚雄盆地六苴上白垩统马头山组大村段沉积地球化学吴鹏韩润生精

第22卷第4期　　　　　　　　　　　　　　　Vol.22,No.42008年8月

MINERALRESOURCESANDGEOLOGY

Aug.,2008

楚雄盆地六苴上白垩统马头山组大村段沉积地球化学

¹

吴　鹏1,2

韩润生1,2

徐国端3

胡煜昭1,2

吴　静1

李　静

1

（1.昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;2.有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所,昆明650093;

3.中国有色金属工业协会地质矿产分会,北京100012

摘　要:

上白垩统马头山组大村段是云南楚雄盆地的主要含铜层位之一。

通过六苴ZK24401钻孔岩芯样品地球化学研究,认为大村段是半干旱-半潮湿气候条件下盆地边缘的湖泊沉积形成,沉积物距物源区较近,其沉积演化过程与物源区具有一致性。

主元素组成的w（SiO2+Al2O3+K2O+Na2O占49.64%~81.84%,n（SiO2/n（Al2O3平均值为3.65,n（Al/n（Al+Fe+Mn值为0.71~0.78,n（Si/n（Si+Al+Fe值为0.69~0.87,反映出沉积物物源以陆源为主;n（Al2O3/n（Al2O3+Fe3O3值为0.79~0.91,显示了大陆边缘沉积环境的特点;K2O/Na2O多大于1,表明物源区主要为偏酸性的花岗质岩石。

沉积旋回造成多层泥页岩中Cu、Zn、Sb等元素初始富集。

稀土总量w（2REE为104.12×10-6~181.69×10-6,n（LaN/n（YbN>1,轻重稀土分异程度较高,稀土配分模式为Eu、Ce亏损——轻稀土富集右斜型。

关键词:

沉积地球化学;上白垩统;大村段;六苴;楚雄盆地

中图分类号:

P534.53;P595　　文献标识码:

A　　文章编号:

1001-5663（200804-0326-09

　　楚雄盆地位于云南省中部,康滇地轴南延、元谋古陆西侧（图1。

盆地内分布有六苴、凹地苴、

郝家河、

图1　楚雄盆地位置及铜矿床（点分布示意图Fig.1　SketchmapshowingthelocationofChuxiong

BasinandthedistributionofCudepositsinit

1-铜矿床（点　2-市县　3-盆地边界

格衣乍、团山、大村等砂（页岩型铜矿床,矿体严格受地层控制,且具有“层楼结构”的特点[1]。

楚雄盆地找矿勘探工作始于20世纪60年代,诸

多单位[2~4]先后重点对六苴段进行了砂（页岩型铜矿床成矿规律研究。

大村段是盆地内的主要含铜层位之一,研究程度却一直较低。

近年来,随着国家危机矿山接替资源勘查项目的实施,六苴铜矿区新近施工完成了ZK24401钻孔,其深度达1306.9m,岩芯采取率99%以上,完整揭露了马头山组大村段。

本文以ZK24401钻孔沉积物记录为依据,对六苴大村段进行沉积地球化学研究。

1　马头山组大村段地质概况

马头山组（K2m由云南地质局第一区测队于1965年命名,系指介于普昌河组（K1p与江底河组

（K2j之间（表1的一套以紫红色砂岩为主的岩层[5]。

1975年,中国科学院南京地质古生物研究所将其时代归于晚白垩世[6]

。

大村段（K2md平均厚度约50m,产介形虫、叶肢

326

¹

收稿日期:

2008-04-06　作者简介:

吴鹏（1981-,男,陕西三原人,博士研究生,矿产普查与勘探专业。

基金项目:

国家危机矿山接替资源勘查项目（200453001和教育部新世纪优秀人才支持计划项目（NCET-04-917

介化石、轮藻等。

可概分为三个岩性段:

顶部薄层灰色细粒长石石英砂岩,总体以浅色为主,与上覆江底河组为连续沉积;中部黑色炭质泥岩与墨绿色泥质粉砂岩互层,总体以深色为主,偶夹薄层灰色细粒长石石英砂岩;底部以灰绿色砾岩结束,与下伏六苴段呈假整合接触关系。

大村段主要分布于大姚、姚安、牟定一带,在龙街至昙华寺一带夹多层黑色炭质油页岩,在大姚六苴至大村一带含铜、石膏等矿产。

大村铜矿床就赋存于大村段浅色岩层中,矿床分布面积大、厚度

小,矿体呈宽带状产出,长7km,宽1.4km。

矿体沿长

轴方向稳定,沿短轴方向变化较大。

2　大村段岩石及沉积岩相特征

ZK24401钻孔完整揭露上白垩统（K2,从新到老依次为江底河组（K2j、马头山组（K2m。

马头山组又分为大村段（K2md和六苴段（K2ml。

其中,大村段厚度40.59m（见表1。

表1　ZK24401钻孔揭露地层划分柱状图

Table1　StratigraphicdividingcolumnsrevealedbyZK24401

系统组段

厚度（m白垩系

上统（K2

江底河组（K2j未见顶马头山组（K2m

大村段（K2md

40.59六苴段（K2ml

上亚段（K2ml315.59中亚段（K2ml246.40下亚段（K2ml1

28.72下统（K1

普昌河组（K1p

未见底

图2　ZK24401钻孔岩芯照片

Fig.2　PhotographsofZK24401drilledcore

1-灰黑色泥岩中浸染状黄铁矿　2-黑色炭质页岩中顺层黄铜矿脉　3-K2md砾岩与K2ml3

泥岩界线

图3　薄片镜下显微特征2.5×10（+

Fig.3　Microscopicalcharacteristicsofthinsection2.5×10（+

1-灰色细砂岩（样品C-1045　2-墨绿色泥质粉砂岩（样品C-1044　3-深黑色炭质页岩（样品C-1043

327

　　大村段以深色泥岩、泥质粉砂岩及浅色细砂岩为主,多为钙质胶结,具水平层理,沿层富含石膏、黄铁矿及黄铜矿（图2。

岩石按颜色、岩性不同分为四类:

灰色细砂岩（a,灰黑色泥岩-灰绿色泥质粉砂岩（b,黑色炭质泥岩（c,灰绿色砾岩（d。

以此为依据将大村段划分13层,从老到新呈现出d-cbca-cbca-cbca的变化规律,沉积旋回的特点明显。

1.1　灰色细砂岩（图3¹

碎屑成分以石英为主,次为长石,少量岩屑、白云母等,偶见白钛矿和磁铁矿。

其中石英多呈次棱角状,沿碎屑边缘被方解石和硬石膏不同程度交代,偶见残

留次生加大边;长石以正长石为主,少量斜长石,可见

绢云母化、泥化;岩屑为少量石英岩屑和泥晶灰岩岩屑等。

碎屑颗粒多呈线、点状接触,硬石膏和方解石先后充填粒间孔。

砂状结构,硅质胶结,胶结类型为孔隙式。

1.2　灰黑色泥岩-墨绿色泥质粉砂岩（图3º

石英碎屑、泥质和白云石分布不均,局部集中形成水平层状泥质泥晶白云岩薄层和云质粉砂岩薄层。

泥晶白云石均为他形,粉晶白云石强烈交代石英粉砂等,泥质含量较少。

偶见溶孔被碳酸盐矿物、硬石膏和

硅质充填。

图4　马头山组大村段ZK24401钻孔沉积相剖面图

Fig.4　ProfilesketchshowingthesedimentaryphaseoftheDacunMember

intheMatoushanFormationinZK24401drillinghole

1-页岩　2-泥岩　3-泥质粉砂岩　4-细砂岩　5-砾岩　6-石膏　7-水平层理　8-粒序层理

328

1.3　深黑色炭质页岩（图3»

岩石具水平层理构造,部分泥质及泥晶方解石局部集中成层,近平行分布形成水平层理。

泥质多呈云雾状分布,被有机质轻度浸染,多见炭屑,局部见溶孔被磁铁矿、方解石充填。

1.4　灰绿色砾岩

主要由粗粒碎屑和砾石组成,砾石成分主要为石英岩、中酸性喷出岩、燧石岩、石英砂岩和泥晶灰岩。

最大砾径数十毫米,分选较差,磨圆较好,多数砾石均呈椭圆形或卵圆形,砾状结构。

填隙物主要为中细粒石英、长石碎屑及石英岩屑、燧石岩屑、少量硬石膏和方解石胶结物,基底式胶结。

大村段（K2md沉积相剖面如图4所示。

顶部以灰色细砂岩（K2md结束、紫红色泥质粉砂岩（K2j出现为K2md与K2j分界标志;底部以砾岩（K2md结束、灰绿色粉砂岩（K2ml3出现为K2md与K2ml分界标志。

大村段下伏的厚层状紫红色泥岩（K2ml3以及上覆杂色泥岩（K2j均反映了干旱气候条件下的滨湖沉积特征;大村段（K2md沉积介于K2ml3与K2j之间,其灰色细砂岩反映了半干旱-半潮湿环境下浅湖沉积特征;深色泥岩、泥质粉砂岩及浅色细砂岩韵律交替,反映湖水多次进退的半深湖-深湖沉积特征;底部复成分砾岩垂向上具砾石含量向上减少、粒度变细的趋势,具扇体特征。

大村段从下至上,石膏产出由条带状变为斑点状,反映水体蒸发量逐渐增加,气候趋向干燥,由半深湖-深湖相向浅湖蒸发相过渡特征。

研究认为该区在晚白垩世大村段沉积期经历了较长的湖泊相沉积。

3　地球化学特征

沉积盆地同其相应物源通过沉积物相互关联,一定的盆地通常接受特定源区的碎屑供应[7],因此盆地内的陆源碎屑在很大程度上反映了物源的特征[8]。

砂（页岩的地球化学组成与其沉积盆地的物质来源之间组存着很好的对应关系[9~11]。

依据六苴大村段岩芯样品进行地球化学研究,恢复其沉积环境及物质来源。

3.1　主量元素地球化学

大村段岩石的主要化学组成（表2为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO,沿层多赋存有纹层状、稀疏浸染状黄铁矿,因此,二价铁也是其重要组成部分。

表2　大村段主量元素含量表

Table2　MajorelementscontentoftheDacunMemberwB/%-2样品号岩性SiO2TiO2Al2O3Fe3O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5BaO烧失量合量XSC-1041灰黑色泥岩54.400.7214.232.433.060.064.306.701.682.850.150.048.5699.1702C-26灰黑色泥岩35.950.419.532.591.250.113.2821.491.722.440.130.0219.8898.8102C-24墨绿色泥质粉砂岩45.890.4010.430.972.820.083.6215.161.522.430.110.4414.9098.7702C-23墨绿色泥质粉砂岩43.450.5414.581.843.170.117.0011.541.163.530.140.0512.4099.51XSC-1043深黑色炭质泥岩45.000.7514.403.681.080.104.9711.541.822.380.150.0414.10100.02XSC-1044墨绿色泥质粉砂岩45.100.6714.661.853.430.095.4411.280.803.420.140.0413.0099.92XSC-1045灰白色细砂岩51.050.4810.961.192.010.063.0212.821.472.550.100.1513.1799.03XSC-1046墨绿色泥质粉砂岩38.850.5811.532.871.300.114.0318.791.692.120.120.0217.8099.8202C-27灰绿色砾岩64.550.336.801.071.520.061.2410.471.691.960.100.068.8898.74XSC-1047灰绿色砾岩68.650.509.431.312.100.051.796.772.451.310.090.074.5099.03XSC-1048灰绿色砾岩53.450.519.751.061.660.072.1513.611.902.130.150.0813.4099.92　　测试单位:

西北有色地研院测试中心,采用化学分析方法。

　　n（SiO2/n（Al2O3是区分岩石物源的重要标志[12]。

Taylor等（1985[13]提出陆壳源n（SiO2/n（Al2O3值为3.6,与此比值接近的岩石其物源应以陆源为主;Murray（1990,1994[14]用n（Al2O3/n（Al2O3+Fe2O3值来确定岩石的沉积大地构造环境,其比值0.6~0.9时为大陆边缘环境,0.4~0.7时为远洋深海环境,0.1~0.4时为洋脊海岭环境。

大村段砂、泥岩主元素组成的w（SiO2+Al2O3+K2O+Na2O为49.64%~81.84%,n（SiO2/n（Al2O3值为2.98~4.66,平均值为3.65;n（Al/n（Al+Fe+Mn值为0.71~0.78;n（Si/n（Si+Al+Fe值为0.69~0.87,反映其物源以陆源为主。

n（Al2O3/n（Al2O3+Fe2O3值为0.79~0.91,显示了大陆边缘沉积环境特点（表3。

329

表3　大村段主量元素比值

Table3　RatiosofmajorelementsintheDacunMember

样品号岩性SiO2/

Al2O3

Al/

（Al+Fe+Mn

Si/

（Si+Al+Fe

Al2O3/

（Al2O3+Fe2O3

Fe2O3/

FeO

K2O/Na2O

XSC-1041灰黑色泥岩3.820.720.730.850.791.7002C-26灰黑色泥岩3.770.710.730.792.081.4202C-24墨绿色泥质粉砂岩4.400.730.760.910.341.6002C-23墨绿色泥质粉砂岩2.980.740.690.890.583.05XSC-1043深黑色炭质泥岩3.130.750.700.803.411.31XSC-1044墨绿色泥质粉砂岩3.080.730.690.890.544.24XSC-1045灰白色细砂岩4.660.770.780.900.591.74XSC-1046墨绿色泥质粉砂岩3.370.730.710.802.211.2602C-27灰绿色砾岩9.500.720.870.860.701.16XSC-1047灰绿色砾岩7.280.730.840.880.630.53XSC-1048灰绿色砾岩5.480.780.810.900.641.12　　测试单位:

西北有色地研院测试中心,采用化学分析方法。

　　深黑色炭质泥岩Na2O含量显著增高,而K2O含量较低,与大村段其它岩石相比,其n（K2O/n（Na2O最低。

这是由于蒸发量大于补给量时,可使湖水中钠的含量增高;砂（页岩中钾的含量由干燥地区到潮湿地区下降[15]。

反映了深黑色炭质泥岩沉积阶段具有潮湿环境下的静水深湖沉积特点。

深色岩石n（SiO2/n（Al2O3平均值为3.51,浅色岩石n（SiO2/n（Al2O3平均值为6.73,反映了深色岩石成熟度低[16],物源为陆源;灰色细砂岩成熟度高,物源除陆源外,还可能有生物和热水作用的参与。

Fe2O3/FeO值在黑色岩石中明显高于灰色细砂岩与灰绿色砾岩,反映大村段黑色岩石的沉积环境为还原性质,且沉积过程中氧化环境与还原环境相互交替。

样品的碱金属含量较高,w（K2O+Na2O为3.7%~4.6%,平均值为4.09%,且K2O/Na2O多大于1,平均为1.74,明显具有富钾的特征,反映岩石中的长石以钾长石为主,也表明物源区主要为偏酸性的花岗质岩石[16]。

3.2　微量元素地球化学

Tyson等（1991[17],Jones等（1994[18],Wignall（1994[19]将盆地水体性质进行划分,给出区别它们沉积环境的微量元素地球化学标志:

如n（V/n（V+Ni值在0.83~0.57时为缺氧环境,0.57~0.46时为弱氧化环境,而小于0.46时为氧化环境等。

大村段岩石中的n（V/n（V+Ni和n（Ni/n（Co均值为0.73和2.51,反映了缺氧的沉积环境。

通过与陆壳元素含量值（Taylor,1985[13]对比（表4,大村段Mo、Sr、Cu、Pb、Zn、Sb等元素平均含量较高,均为富集元素,其中Cu、Pb含量值达到陆壳值的3倍。

Co、Ni、V、Cr为亏损元素。

总体上具有亲铜元素富集,亲铁、亲石元素亏损的特点,对应于缺氧沉积环境的特点。

微量元素含量变化在不同岩石中略有差异（图5,表现为Cu含量在大村段底部的砾岩和页岩中较高,在该段上部泥质粉砂岩、细砂岩中较低,反映了富Cu沉积物距物源区较近,Cu在水下扇、深湖等缺氧环境中沉淀,沉积-成岩作用的地球化学分异对Cu富集有重要影响;Cu、Sb、Zn在多层页岩中强烈富集,显示了沉积旋回造成成矿元素初始富集。

Sr、Pb、Mo含量在浅色砂岩中升高,在泥岩中降低;而Co、W、Mn含量以及n（V/n（V+Ni、n（V/n（Cr在浅色砂岩中降低,在泥岩中升高。

Krejei-Graf（1964[20]和Dill（1986[21]提出岩石中n（V/n（Cr降低则趋向于氧化环境。

大村段浅色砂岩n（V/n（V+Ni、n（V/n（Cr较深色岩石降低,反映水体变浅,向氧化环境过渡,显示浅湖沉积阶段气候干燥、水体蒸发强烈。

浅色砂岩继承了物源区浅色矿物Sr、Pb、Mo含量高,Mn、Co含量低的特点,反映物源区为偏酸性的花岗质岩石。

330

表4　ZK24401钻孔中大村段部分微量元素含量及比值Table4　ContentandratiosofsometraceelementsoftheDacunMemberinZK24401drillinghole　w（B/10样品号XSC-104102C-2602C-2402C-23XSC-1043XSC-1044XSC-1045XSC-104602C-27XSC-1047XSC-1048平均值陆壳V146767512419313471114407298104230Cr9064212711793908058425667185Ni474015173232384534304734105Co22161925171211157.7121315.029Mo1.5160.68.71.61.3152.51.41.71.35.01.0Cu4585010199711436345191122820375Pb1534162116153614191717208.0Zn8313277107601928811054556313380Sn3.62.51.82.33.01.62.21.21.61.82.52.22.5Sb0.60.30.20.24.00.40.41.40.20.40.30.70.2W1.71.21.11.41.41.81.12.50.91.22.11.01.0Mn4978866428327887234538794354135516451400Sr3042918723476486002328285620618930713V/（V+Ni0.760.650.830.880.860.810.650.720.540.700.680.73（Taylor,1985V/Cr1.621.193.494.651.651.430.791.430.681.711.761.85-6Ni/Co2.132.600.790.701.912.583.313.094.442.543.512.51　　分析单位:

西北有色地研院测试中心,采用ICP-MS分析。

图5　ZK24401钻孔大村段不同岩石中微量元素蛛网图Fig.5　TraceelementsspiderchartofdifferentrocksfromtheDacunMemberinZK24401drillinghole1-细砂岩　2-泥质粉砂岩　3-泥岩　4-页岩　5-砾岩图6　大村段不同岩石微量元素R型聚类谱系图（64件样品,19个元素Fig.6　R-ypeclusteringhierarchicalgraphoftraceeletmentsintheDacunMember（64samplesand19elements　　补充其它钻孔中大村段岩石样品共64件,对微量元素进行R型聚类分析（图6,进一步确定微量元素相关关系。

当距离系数为0.95时,得到Cu-AgHg,Co-Sn-Nb,Pb-Sb-As-Mo-Cd,Zn-VNi-U-Mn及W-Ta-Ti等元素组合。

在R=0.7时,Cu与Hg密切相关。

Cu-Ag-Hg多对应于Cu富集位置,Pb-Sb-As-Mo-Cd多位于Cu富集位置附近,对寻找铜矿体具有指示意义。

大村段元素组合多样性反映其物源区沉积物沉积分异作用强烈。

3.3　稀土元素地球化学大村段岩石稀土元素含量如表5所示。

稀土总量（2REE为104.12×10-6～181.69×10-6（表6。

n（Sm/n（Nd和n（Eu/n（Sm平均值为0.23和0.18～0.28,与俄罗斯地台和大陆、半大陆值相近（0.23和0.18～0.22;n（LaN/n（YbN均值为8.8,与俄罗斯地台（8.9（Ronovetal.,1974[22]相似。

Gdn（N/n（YbN均值为1.54（1.44～1.64,反映轻稀土富集而重稀土呈平缓型曲线（McLennan,1989[23];2Ce均值为0.86（0.81～0.90,与Murray（1990,1994提出的大陆边缘岩石比值（0.9～1.3接近;陆壳、岩石圈n（Y/n（Ho值平均为31,略高于页岩、（25～28,McLennan,1989[23],与海水范围（44～75,Bauetal.,1996相差甚远。

Wright（1989提出还原的界限,大于此值为Ceanom为-0.1时代表氧化、331[24][25][14]

表5　ZK24401钻孔中大村段稀土元素含量Table5　REEcontentsoftheDacunMemberi