四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿.pdf

铼（Re）是一种在地壳中的丰度极低的分散元素，却是国防和航空航天领域不可或缺的关键原材料。由于其丰度很低，其超常富集成矿作用机理及过程是备受关注的重要科学问题。四川盆地西南部乐山地区的犍为-沐川-马边一带，在侏罗系地层中分布有砂岩型铼钼矿床（点）。本文以该区犍为县古匡岩矿床（点）为研究对象，对中侏罗统沙溪庙组中的含矿地层、矿化特征等进行了详细的研究，并对与铼钼富集密切相关的沥青进行了扫描电子显微镜、能谱和有机碳同位素分析。结果表明，含矿砂岩为三角洲前缘分流河道沉积环境下的产物，而非相对低能、还原的分流间湾沉积环境，并不是表生条件下氧化-还原作用富集成矿。矿床中的沥青是由来自下伏三叠系须家河组古油藏发生热裂解形成的，铼钼元素超常富集成矿与古油藏有机质具有密切的空间和成因关系。该类型矿床为铼等稀散元素超常富集成矿机理研究提供了新的研究思路和对象。关键词铼 稀散金属 有机质 超常富集 乐山 四川中文分类号P618.84 文献标识码A 文章编号0495-5331(2023)04-0734-13Hao Xuefeng,Tang Yi,Peng Yu,Pan Meng,Yang Rong,He Yang.Geological characteristics of sandstone-type rhenium-molybdenum deposits and super-enrichment mineralization in the Leshan area,southwestern Sichuan BasinJ.Geology and Exploration,2023,59(4):0734-0746.0 引言铼（Re）是一种在地壳中丰度极低的分散元素（0.510-9，黎彤和倪守斌，1990），却是国防和航空航天领域不可或缺的关键原材料。全球约83%的铼用于生产新型航天航空发动机所需的高温合金，铼具不可替代性，属于关键战略性矿产资源（John et al.，2017）。在自然界中，由于其丰度很低，超常富集形成矿床的条件极为苛刻，只有在特定条件下才能富集并独立成矿（涂光炽，2004；蒋少涌等，2019；温汉捷等，2019）。因此，寻找铼矿床以及研究其超常富集机制、成矿规律等受到人们的广泛关注（涂光炽等，2004；胡瑞忠等，2014；王登红等，2013，2016；John et al.，2017；温汉捷等，2019；翟明国等，2019）。中国铼矿产地主要分布于西藏、黑龙江、陕西、河南、湖南、辽宁、福建、江苏和湖北等省，目前查明的铼矿产地为14处，（黄凡等，2019）。由于铼多伴生于铜钼或钼等主矿种之中，其矿床类型尚无统一划分方案（杨敏之，2000；Dill，2010；John，2017；黄凡等，2019）。黄凡等（2019）综合目前已知铼矿特征，将中国铼矿床划分为：斑岩型、矽卡岩型、碳酸岩脉型、石英脉型、热液脉型、沉积砂岩型、黑色页岩型和煤系型。在四川省乐山市沐川-犍为-马边一带的侏罗纪陆相砂岩中相继发现了铜槽子等 6个铼钼矿床（点）（张金元，2014），主要分布于沙溪庙组上段砂岩之中，含矿砂体Re含量3.3634.36 g/t，平均12.05 g/t；Mo 含 量 0.35%0.42%，平 均 0.38%；Cu 含 量0.0049%0.11%，平均0.002%。铼钼矿体均为黑色doi:10.12134/j.dzykt.2023.04.004收稿日期 2022-06-27；改回日期 2023-02-12；责任编辑 宗兆建。基金项目 四川省自然科学基金项目（编号：23NSFSC0191）、四川省自然资源厅2020年省政府性投资地质勘查项目（编号：DZ202006）和国家重点研发计划项目（编号：2017YFC0602702）联合资助。第一作者 郝雪峰（1979年-），男，2000年毕业于成都理工学院地质学系，地质学专业，正高级工程师，主要从事稀有稀散资源勘查与评价研究工作。E-mail：。郝雪峰734郝雪峰等：四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿第 4 期含有机质岩屑石英砂岩，有机质主要为炭质，呈浸染状或条带状分布（张金元，2014）。曹志敏等（2002）对乐山地区铼钼矿床（点）进行了研究，认为它是一种新类型矿床沉积砂岩型铼钼（锇）矿，铼赋存于辉钼矿之中，未发现任何热液活动的迹象或构造活动影响，属同生沉积的产物；张如柏等（1981）认为含铼的辉钼矿是由同生沉积过程中形成的胶硫钼矿经成岩作用失水而成，即成矿元素Mo源于沉积时的有机质吸附作用；张金元（2014）认为矿体形成于河道砂体之中；沐川县等四幅1 5万区域地质调查报告认为，矿体沉积于湖泊三角洲前缘分流河道间湾水动力条件相对较弱的还原-硫化水体中，受沉积岩相古地理和氧化还原条件的综合控制。总之，前人根据含矿岩石为富含有机质的砂岩以及沉积环境分析，认为铼钼矿为同生沉积阶段的产物，受相对还原的沉积环境所控制，其富集成矿与沉积作用密切相关。最近，在开展四川盆地及周边中生代陆相沉积建造中铼、钼等稀有稀散元素资源富集规律调查中，发现前人所谓矿石中有机质实际上主要是呈条带状或浸染状分布的黑色沥青。为进一步分析该区砂岩型铼钼矿的成矿作用，特别是铼的超常富集机理，本文以乐山地区犍为县古匡岩矿床（点）为重点研究对象，对该处含矿砂岩岩相及矿化特征做了进一步详细研究，分析了含矿砂岩的沉积环境，确定了与成矿作用具有密切关系的有机质的类型，对比了铼元素含量与含沥青条带矿石的关系及成因联系，提出了对乐山地区铼钼砂岩型矿床成矿作用的新认识，有助于认识铼等分散元素超常富集机理以及地质找矿。1 矿床（点）地质特征乐山地区沐川-犍为-马边一带的砂岩型铼钼矿分布区位于四川前陆盆地西南侧（图1a），主要分布中侏罗统沙溪庙组（J2s）、上侏罗统遂宁组（J3sn）、蓬莱镇组（J3p）以及下白垩统夹关组（K1j）地层。除夹关组为砖红色砂岩外，侏罗系各组地层均为紫红色砂、泥岩及互层。构造主要以褶皱为主，断裂构造不发育（图 1b）。目前在该地区共发现 6个矿床（点），为铜槽子、绿茵坨、一把伞、铁山埂、响水洞和古匡岩（图 1b，张金元等，2014），均受浅色砂岩控制，以中侏罗统沙溪庙组上段（J2s2）砂岩为主。沙溪庙组上段（J2s2）岩性为黄灰、灰绿色砂岩与紫红-暗紫红色粉砂质泥岩、含钙质结核粉砂质泥岩不等厚互层，厚484669 m。古匡岩矿床（点）位于犍为县以南约10 km的九井乡古匡岩，矿化体赋存于中侏罗统沙溪庙组上段（J2s2）灰黄、灰白色厚大砂岩的下部。目前发现有2个矿化段（图1c），呈透镜状、似层状产于砂体下部，由黑色含沥青条带砂岩组成，矿化体产状与砂体产状一致。号矿化体，出露于古匡岩南西砂岩形成的陡崖下，断续延长200 m，厚0.033.11 m，Re含量1.806.20 g/t，平均2.65 g/t；Mo含量0.007%0.21%，平 均 0.0095%；Cu 含 量 0.0039%0.10%，平 均0.0058%。号矿化体，出露于古匡岩北东砂岩形成的陡崖下，断续延伸长300 m，厚0.210.80 m，Re含量 1.08 26.2 g/t，平均 7.79 g/t，Mo 含量 0.008%0.37%，平均0.16%；Cu含量0.0023%0.0070%，平均0.0036%。矿石类型为黑色含沥青条带（或团块）砂岩，矿石矿物为辉铜矿、斑铜矿、辉钼矿及次生孔雀石等。2 样品的采集与测试本次研究的矿石样品采自犍为古匡岩矿床（点）的含矿层剖面（探槽）上，赋矿地层的样品采自矿床（点）南西约8 km外的沙溪庙组地层剖面上。古匡岩矿床（点）上的样品，按照分层及矿石类型采集了含沥青条带砂岩等样品，挑选代表性样品制样，开展了含沥青矿石的矿相学、元素含量、扫描电镜-能谱（SEM-EDS）以及沥青红外光谱、碳同位素组成等分析测试。赋矿地层沙溪庙组的样品，按分层采集砂岩、泥岩样品，分析元素含量。将含沥青条带的矿石样品在钨钢研钵中捣碎后，截取-40-20目的颗粒，在双目镜下挑选结构致密、具较强玻璃光泽的沥青颗粒，然后用分析纯无水乙醇反复冲洗，烘干后磨细到200目备用。矿（岩）石样品送成都综合岩矿测试中心分析测试，Cu、Mo采用硝酸、盐酸、高氯酸、氢氟酸四酸溶矿，ICP-MS测定，Re采用氧化镁半熔，阳离子交换树脂过滤，ICP-MS测定。扫描电镜-能谱（SEM-EDS）分析在西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室完成。扫描电镜仪器为蔡司公司的 Sigma300，放大倍数 101000 k，分辨率1.2 nm15 kV、2.2 nm1 kV；能谱分析仪器为英国OXFORD公司的X-MAXN20，加速电压 30 kV，束斑小于 0.2 m，元素分析范围Be4Cf98。735地质与勘探2023 年沥青红外光谱分析在西南科技大学分析测试中心完成，采用溴化钾压片法，分析仪器为 FT-IR5700 型傅里叶变换红外光谱分析仪，测试范围为 2254000 cm-1。有机碳同位素在国家地质测试中心使用 Finngan MAT252 质谱仪分析完成，执行标准为 SY/T5238-2008，采用 PDB 标准，误差小于0.1。3 含矿岩层的组成、矿化特征及沉积环境古匡岩矿床（点）含矿岩层为沙溪庙组上段（J2s2）靠近下部的灰白色、黄灰色厚层-块状岩屑石英砂岩，砂岩层厚约14余米，沿走向厚度有一定的变化，但延伸较为稳定，在地貌上形成陡崖，标志明显。3.1 含矿层及矿体组成含矿层及矿体组成本次研究对古匡岩北东号矿体下部进行了探槽揭露，其中-上部砂岩形成陡崖，出露良好，且为自然风化面，沉积构造呈现清晰（图2）。根据岩性、沉积构造、矿化特征的变化进行了分层。含矿砂岩分层列述如下（表1、图3）。图1 四川盆地西部大地构造图（a）、乐山铼矿区域地质（b）和古匡岩矿床（点）地质简图（c）（据张金元，2014修改）Fig.1 Geotectonic map of western Sichuan Basin（a），geological map of rhenium deposits in the Leshan area（b）and geological map of the Gukuangyan deposit（spot）（c）（modified from Zhang，2014）1-第四系；2-白垩系；3-中侏罗统沙溪庙组上段；4-上侏罗统遂宁组；5-侏罗系；6-三叠系；7-二叠系；8-褶皱；9-断裂；10-地质界线；11-含砂矿体；12-砂体；13-矿床（点）1-Quaternary；2-Cretaceous；3-upper section of Middle Jurassic Shaximiao Formation；4-Upper Jurassic Suining Formation；5-Jurassic；6-Triassic；7-Permian；8-folds；9-faults；10-geological boundary；11-sand-bearing orebody；12-sand bodies；13-deposits（spots）736郝雪峰等：四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿第 4 期图2 古匡岩铼钼矿床（点）含矿岩层野外照片Fig.2 Field photos of the ore-bearing strata in the Gukuangyan rhenium-molybdenum deposit（spot）a-含矿砂岩整体特征；b-（1）层岩屑石英砂岩中的条纹状、星点状沥青；c-（3）层底部泥砾中的沥青团块；d-（38）层砂岩中的槽状交错层理；e-（10）层中沿层理面分布的细小植物化石碎片及白云母；f-（711）层含沥青条带具槽状交错层理和平行层理的砂岩和具板状交错层理砂岩a-overall characteristics of ore-bearing sandstone；b-striped and stellate bitumen in lithic quartz sandstone of the 1st layer；c-bitumen clumps in pebbles at the bottom of the 3rd layer；d-trough cross bedding in sandstones from the 3rd to the 8th layers；e-tiny plant fossil fragments and muscovite distributed along the bedding plane in the 10th layer；f-bitumen-bearing strips with trough cross bedding and parallel bedding sandstone，and with planar cross bedding sandstone from the 7th to the 11th layers表1 犍为古匡岩矿床（点）含矿砂岩特征表Table 1 Characteristics of ore-bearing sandstone in the Gukuangyan deposit（spot），Qianwei area1514131211紫红色粉砂质泥岩含矿砂岩层（114层）灰黄-灰白色细粒岩屑石英砂岩，平行层理发育灰黄色具平行层理细粒岩屑石英砂岩灰黄色具平行层理含黑色沥青条带细粒岩屑石英砂岩。沥青条带宽0.51 cm，该层沿走向延伸约4.5 m尖灭。Re品位10.67 g/t灰黄色具平行层理细粒岩屑石英砂岩0.5014.198.290.4800.221.13层号岩性及特征厚度（m）737地质与勘探2023 年109876543210灰黄色具板状交错层理细粒岩屑石英砂岩。沿层理面分布有细小植物化石碎片及白云母灰黄色（风化面呈浅褐黄色）具平行层理含黑色沥青条带细粒岩屑石英砂岩。沥青条带顺平行层理细层分布，宽0.51 cm。Re品位26.2 g/t灰黄色（风化面呈浅褐黄色）具槽状交错层理细粒岩屑石英砂岩。向两侧尖灭灰黄色（风化面为褐黄色）具槽状交错层理含黑色沥青条带细粒岩屑石英砂岩。槽状交错层理层系厚1020 cm，沥青条带宽23 cm，沿槽底断续分布。Re品位1.56 g/t灰黄色具槽状交错层理细-中粒岩屑石英砂岩。槽状交错层理层系厚1015 cm，沿细层分布有少量黑色沥青条带灰黄色（风化面呈褐黄色）具槽状交错层理含黑色沥青条带细粒岩屑石英砂岩。槽状交错层理层系厚1520 cm，长约35 m，沥青条带宽0.51 cm，沿细层分布，延伸可达3 m左右，局部沥青条带密集分布，宽度可达5 cm。局部可见顺层分布的黄铁矿结核，大小12 cm，与沥青条带共生。Re品位14.8 g/t灰黄色（风化面呈褐黄色）具槽状交错层理含黑色沥青条带细粒岩屑石英砂岩。槽状交错层理层系厚1030 cm，长度约25 m，在槽状交错层理下部（槽底）分布黑色沥青条带，条带宽度25 mm，延伸可达2.5 m，上部为砂岩中含星点状黑色沥青。Re品位1.9 4.46 g/t灰黄色具槽状交错层理细粒岩屑石英砂岩。该层底部为呈透镜状分布的含黑色沥青条带、团块的泥砾层，透镜体长80 cm，厚15 cm。底部Re品位1.08 g/t灰白色（风化面褐黄色）含黑色沥青团块、条带含泥砾细-中粒岩屑石英砂岩。沿裂隙充填的沥青条带宽度一般12 mm，部分可达5 mm，长1020 cm，沥青团块充填于含泥砾之间，呈不规则状，大小23 cm灰褐灰色含条纹状、星点状黑色沥青中粒岩屑石英砂岩。该层呈透镜状分布，向两侧尖灭，与下伏泥岩接触面呈波状起伏，为冲刷接触。沥青条纹宽12 mm，顺细层断续分布，星点状沥青分布于砂岩颗粒之间冲刷接触青灰色泥岩夹少量紫红色泥岩团块0.280.2100.380.311.050.220.300.860.260.200.50层号岩性及特征厚度（m）古匡岩矿床（点）含矿砂岩层总体岩性为灰白色、黄灰色厚层-块状岩屑石英砂岩，底部为含黑色沥青团块、条带的含泥砾细-中粒岩屑石英砂岩；下部-中部以具槽状交错层理细粒岩屑石英砂岩为主，夹具平行层理、板状交错层理细粒岩屑石英砂岩。在槽状交错层理的下部发育顺层理分布的条带状沥青，平行层理中亦分布有条带状沥青，构成了矿化体；中部-上部主要为具平行层理的岩屑石英砂岩。3.2 矿化特征矿化特征在古匡岩矿床（点）含矿砂体中，铼、钼等成矿元素在垂向及侧向上变化较大，单个矿体在侧向上常常延伸数米至十余米，具尖灭再现特征；在垂向上厚度较薄，一般在2030 cm左右。铼钼矿化有一个显著的特点，即矿化与沥青条带的分布具有一致性，矿石类型主要为具槽状交错层理、平行层理的含沥青条带的砂岩，少量为具沥青条带、团块的含砾砂岩，Re含量变化较大，为1.0826.2 g/t（图3）。这一矿石的宏观特征表明，铼、钼的成矿作用与有机质（沥青）具有明显的空间关系，亦或具有密切的成因关系。对各层Re、Mo、Cu等元素含量的相关性分析表明，Re-Mo含量之间具有极显著的正相关关系（R=0.885，P0.01，n=19），Re-Cu 含量之间不具有相关性（R=0.219，n=19）。结合矿石组成特征，推测铼元素可能一部分以类质同象的形式分布于辉钼矿之中，一部分或被有机质（沥青）所吸附。3.3 岩相及沉积环境分析岩相及沉积环境分析根据含矿层岩石组成、沉积构造等特征，可划分出5个岩相。（1）中粒岩屑石英砂岩相：分布于剖面第1层，呈透镜状向两侧尖灭，顺细层断续分布有条纹状沥青，砂岩颗粒之间分布星点状沥青（图2b）。（2）含泥砾细-中粒岩屑石英砂岩相：分布于剖面第2层以及第3层底部，均呈透镜状产出。泥砾含10%40%，分选差，大小0.52 cm，磨圆为次圆-次棱角状。含泥砾砂岩中有沿裂隙、或泥砾之间充填的沥青（图2c）。（3）具槽状交错层理细粒岩屑石英砂岩相：分布于剖面第3层8层，槽状交错层理层系厚1030 cm，长度约25 m，顺槽状交错层理分布有条带状沥青，一般分布于槽状交错层理的槽底部（图2d、f）。（4）具平行层理细粒岩屑石英砂岩相：分布于剖面第9层、1114层，其中第9层、第12层顺平行层理密集发育多条黑色沥青条带（图2f）。（5）具板状交错层理细粒岩屑石英砂岩相：分布于剖面第10层，沿层理面分布有细小植物化石碎续表1Continued Table 1738郝雪峰等：四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿第 4 期片及白云母（图2f）。该剖面上，由下而上岩相组合及变化表现为：下部主要发育大型的槽状交错层理，向上发育平行层理，局部有板状交错层理发育，底部砂岩、含泥砾砂岩与下伏泥岩接触面呈波状起伏，表现为冲刷接触关系，且呈透镜状分布。因此，从岩相以及相序组合、垂向变化看，古匡岩含矿砂体为河道高能环境下的沉积。犍为一带中侏罗统沙溪庙组为黄灰、灰绿色厚层-巨厚层细粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩与紫红-暗紫红色中-薄层泥岩、粉砂质泥岩、含钙质结核粉砂质泥岩不等厚互层，砂岩中发育斜层理、平行层理，泥岩、粉砂质泥岩中发育水平层理，其主体的沉积环境为浅湖、滨湖，局部发育湖泊三角洲沉积体系。结合整个沙溪庙组的岩相组合，认为古匡岩含矿砂体为湖泊三角洲分流河道沉积，未表现出相对低能的、还原的分流间湾沉积环境。4 沥青与金属矿物特征4.1 沥青的红外光谱特征沥青的红外光谱特征古匡岩矿床（点）沥青的红外光谱图详见图4。图3 犍为古匡岩矿床（点）铼等元素含量变化图Fig.3 Content changes of rhenium and other elements in the Gukuangyan deposit（spot），Qianwei area739地质与勘探2023 年图4 沥青红外吸收光谱Fig.4 Infrared absorption spectrum of bitumen由沥青红外光谱图可知，在3428 cm-1附近出现的中等强度特征峰，为缔合态-OH伸缩振动；2973 cm-1附近出现的非常弱的吸收峰为饱和烷烃-CH3反对称伸缩振动，2923 cm-1附近出现的较弱吸收峰为饱和烷烃-CH2反对称伸缩振动，可判断出饱和烃的存在；1612 cm-1、1621 cm-1附近出现的吸收峰为苯环骨架结构和C=O键的振动，可判断出芳香族化合物的存在；1384 cm-1附近出现的较弱吸收峰为甲基对称变角振动；1045 cm-1附近出现的中等强度特征峰为芳香亚砜S=O伸缩振动；879603 cm-1附件的出现的弱特征峰为苯环CH面外振动吸收峰。样品的红外光谱图与理论分析的石油沥青红外光谱特征基本相符（边岩庆和陶文，2010；李炜光等，2012）。4.2 沥青与金属矿物的产出特征沥青与金属矿物的产出特征对矿石样品进行了光片观察鉴定，矿石矿物氧化较严重，可见较多的针铁矿、赤铁矿，以及少量的辉铜矿、斑铜矿、辉钼矿、黄铁矿等，矿物颗粒细小，一般在0.020.1 mm，金属矿物集中分布于沥青之中或呈分散状分布于碎屑颗粒之间。通过扫描电镜能够更清晰地观察到金属矿物与沥青之间的关系，矿石的扫描电镜背散射图像见图5。图5 古匡岩铼钼矿床沥青与金属矿物特征（背散射图像）Fig.5 Characteristics of bitumen and metal minerals from the Gukuangyan rhenium-molybdenum deposit（BSE images）Bit-沥青；Cha-辉铜矿；Bor-斑铜矿；Mol-辉钼矿Bit-bitumen；Cha-chalcocite；Bor-bornite；Mol-molybdenite740郝雪峰等：四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿第 4 期从图5可以看出，辉铜矿、斑铜矿、辉钼矿等呈半自形-他形粒状结构分布于沥青之中或碎屑颗粒之间（图5a、b），或呈细脉状分布于沥青之中（图5b），并可见辉铜矿、辉钼矿内部含沥青细脉（图5c、d），且内部包裹了细小的沥青颗粒（图5c）。4.3 沥青的组分沥青的组分在扫描电镜下采用X射线能谱对沥青的成分进行了分析。结果表明（表2），沥青主要由C、O组成，占96%以上，S含量小于1%。除此之外，沥青中Mo元素含有较高，在个别点位中也检出了一定量的Re、Cu等成矿元素，指示沥青可能与有机流体、成矿热液混合，随着成矿作用的进行，使得有机质包含、吸附了部分成矿元素。表2 沥青X射线能谱测试结果（%）Table 2 Results of X-ray energy spectra of bitumen 样点GK-4-1GK-4-2GK-6-1GK-6-2C82.8584.2184.6581.03O13.5014.1313.7016.52S0.770.410.490.30Mo0.980.560.821.37Cu1.22Fe0.40.170.130.67Pb0.280.240.200.09Re0.19Os0.09total100100100100注：表示未检出；测试单位：西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室；测试时间：2022年3月。4.4 有机碳同位素特征有机碳同位素特征古匡岩矿床（点）3件沥青样品的有机碳同位素在-23.9-23.0，平均值为-23.4。有机碳同位素组成可以作为表征烃类母质来源的重要参数，四川盆地内不同时代地层中沥青的碳同位素组成存在显著的差异（蔡勋育等，2006；田兴旺等，2013），总的趋势是随着时代的变新，有机碳同位素组成偏重。本区沥青的有机碳同位素组成与晚三叠世须家河组（T3xj）沥青的碳同位素组成（-24.38-22.97）基 本 一 致（蔡 勋 育 等，2006），揭示了沙溪庙组含矿砂岩中的沥青可能来源于晚三叠世须家河组。5 赋矿地层中铼等成矿元素的含量为探讨沉积地层中铼等稀散元素的含量与成矿作用的关系，在古匡岩矿床（点）外围沙溪庙组地层剖面上采集了 15 件样品，其中砂岩 9 件，泥岩 6件。剖面上未见矿化现象以及黑色沥青或其他有机质，分析了Cu、Mo、Re等元素的含量，分析结果见（表3）。表3 沙溪庙组铼等元素分析结果Table 3 Analysis of rhenium and other elements in the Shaximiao Formation样号MYM03-1H1MYM03-2H1MYM03-9H1MYM03-10H1MYM03-10H2MYM03-11H1MYM03-12H2MYM03-14H1MYM03-20H1MYM03-21H1MYM03-27H1MYM03-29H1MYM03-30H1MYM03-31H1MYM03-32H1岩性砂岩砂岩泥岩砂岩砂岩砂岩泥岩泥岩泥岩泥岩砂岩砂岩泥岩砂岩砂岩Cu（10-6）2124.424.514.342.58.218.12916.843.728.831.625.516.136.3Mo（10-6）0.8111.290.760.6643.080.3940.791.020.580.9280.6040.7730.9370.5970.766Re（10-9）0.250.240.470.540.260.270.140.120.450.480.200.130.190.130.15注：测试单位：成都综合岩矿测试中心；测试时间；2022年4月。结果表明，砂岩中 Cu 含量 8.210-642.510-6，平 均 24.810-6；Mo 含 量 0.3910-63.0810-6，平 均 0.9910-6；Re 含 量 0.1310-90.5410-9，平均0.2410-9，分别是大陆上地壳（Taylor and 741地质与勘探2023 年McLennan，1995）含量的 0.99、0.67、0.60。泥岩中Cu 含量 16.810-643.710-6，平均 26.310-6；Mo含量 0.5810-61.0210-6，平均 0.8410-6；Re 含量0.1210-90.4810-9，平均0.3110-9，分别是大陆上地壳含量的1.05、0.56、0.77。这表明，除Cu元素与大陆上地壳含量基本相同外，Mo、Re等元素的含量均低于大陆上地壳的丰度。6 讨论分散元素在地壳中含量极低，其超常富集机制是人们关注的重大科学问题之一。查明其形成过程与成矿机理，才能更好地进行相关资源的勘查与开发（温汉捷，2019）。乐山地区分布有多个砂岩型铼钼矿床（点），犍为古匡岩矿床（点）是其中具有代表性的矿床（点）之一，在对其含矿地层、矿化特征的分析研究基础上，对其超常富集成矿机制、成矿过程进行了讨论。6.1 是否为表生条件下氧化是否为表生条件下氧化-还原作用富集成矿还原作用富集成矿古匡岩铼钼矿床（点）赋存于中侏罗统沙溪庙组上段具槽状交错层理的砂岩之中，矿石中富含有机质，无明显热液蚀变现象。这些特征很容易让人们用铼在表生条件下氧化-还原作用过程来解释其超常富集的成矿作用。表生条件下，由氧化向还原环境的转换可能是铼富集成矿的重要机制（温汉捷等，2019），在表生氧化条件下，铼可以快速被氧化为可溶态的 ReO4-，并随河流带入到海洋和湖泊之中（Helz and Dolor，2012），在还原环境下 RO4-还原形成铼的硫化物或者络合物而沉淀（Morford et al.，2012；Sheen et al.，2018），ReO4-经过硫醇化作用导致的Fe-Mo-Re-S共沉淀是铼在富有机质岩系中富集的主要原因（Helz and Dolor，2012）。上述研究表明，在古匡岩矿床（点）含矿砂岩中发现了沥青，而不是以前认为的炭质，含沥青的砂岩构成了主要的矿石类型，铼钼的成矿作用与沥青具有密切的关系；含矿砂体为湖泊三角洲分流河道沉积，而非相对低能、还原的分流间湾沉积环境。另外，赋矿地层沙溪庙组除Cu元素与大陆上地壳含量基本相同外，Mo、Re等元素的含量均低于大陆上地壳的丰度。因此，可以说明该地区铼钼矿床的形成没有沉积作用的初始富集，其成矿作用也就不是表生作用下元素初始富集，再经历改造的沉积-改造富集成矿的。6.2 铼矿的形成与古油藏有关铼矿的形成与古油藏有关在所调查的乐山地区铼钼矿（点）中均发现了沥青，其成矿作用与沥青具有明显的空间关系，含沥青的砂岩构成了主要的矿石类型。天然沥青是一种与油气有关的固体有机质，可以由储层中的古油藏等经热演化、气体脱沥青化、水洗或生物降解作用形成，含矿层中沥青的存在表明在成矿过程中有古油气藏的存在。这些宏观地质现象促使人们对该地区铼钼矿床（点）的形成机制，以及铼等分散元素超常富集成矿的机理和过程进行思考。20世纪70年代以来，油气与矿产资源勘查揭示出沉积盆地中金属、非金属矿产的形成与油气的生成、演化和成藏具有密切的内在联系（庄汉平和卢家烂，1996；顾雪祥等，2010）。金属矿床与油气藏在空间上常常密切共生/伴生，特别是碳酸盐岩建造中的密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床（Spirakis et al.，1993；Lee et al.，2000），砂页岩中的铜、铀矿产（Sun et al.，2000；张复新，2005），黑色页岩中的金属硫 化 物 矿 床 等（Broadbent et al.，1998；Mossman，1999），在这些金属矿床中常与大量油气热演化形成的残余沥青质和烃类有机质共生或伴生。在古匡岩铼钼矿床（点）矿石中条带状、细脉状沥青及团块状沥青发育，沥青或包裹了金属矿物，或金属矿物包裹细小的沥青颗粒，或沥青沿金属矿物裂隙充填交代（图 5），两者在空间上关系密切。而且沥青中含有较高的Mo、Re等成矿元素，Re含量可达 52.610-6273.110-6（与国家地质实验测试中心李超私人通信），表明沥青与铜矿物、辉钼矿等为同一阶段的产物。沥青可能是与有机流体及成矿热液混合，随着成矿作用的进行，使得有机质包含、吸附了部分成矿元素。这些特征均表明成矿作用过程与古油藏中石油的裂解有关，铼等元素超常富集的成矿作用与古油藏形成演化具有密切联系，属于与有机质有成因联系的金属矿床（庄汉平和卢家烂，1996）。6.3 铼矿床的形成过程铼矿床的形成过程上述分析表明，乐山地区铼钼矿床的形成与古油藏具有密切的关系，属于与有机质有成因联系的金属矿床。这类矿床的形成过程中“源”、“运”、“储”是制约金属成矿与油气成藏耦合关系的核心环节（顾雪祥等，2007，2010）。沥青有机碳同位素为-24.38-22.97，与晚三叠世须家河组沥青的碳同位素组成基本一致（蔡勋育等，2006），揭示了沙溪庙组含矿砂岩中的沥青可能来源于晚三叠世须家河组（T3xj）。晚三叠世须742郝雪峰等：四川盆地西南部乐山地区砂岩型铼钼矿地质特征及超常富集成矿第 4 期家河组广泛分布于包括乐山在内的四川盆地广大地区，乐山地区厚度478.42 804.9 m，其岩性主要为黄灰、灰色岩屑石英砂岩、深灰色泥质粉砂岩与灰黑色钙质含粉砂质泥岩、深灰-灰黑色炭质页岩不等厚多韵律互层，局部夹有劣质煤线，有机质丰度高，是好的烃源岩（李延钧等，2010；赵双丰等，2015）。因此，该区沙溪庙组含矿砂岩中的沥青可能是须家河组油气迁移演化的产物，推测铼钼等成矿物质来源于须家河组。目前，虽然缺少四川盆地晚三叠世须家河组中铼等稀散元素含量的资料，但是须家河组为一套以河流-三角洲环境沉积为主的含煤岩系，富含有机质的含煤岩系是分散元素富集的重要地层（陶琰等，2019；廖仁强等，2019），因此可以推测须家河组提供了铼等成矿物质，为矿床形成的“源”。研究表明，某些富含有机质和金属元素的沉积地层可能是油气及某些金属矿床的共同源岩，构成了所谓的“双源层”（涂光炽，1988；傅家谟等，1990）。在富含金属和有机质的沉积物埋藏成岩过程中，金属元素与油气可以同时排出，孔隙流体携带大量金属元素，向成矿有利的地层迁移（顾雪祥等，2010，2013），即成矿过程中的“运”。沙溪庙组是在四川盆地重要的含油气层系之一，其中物性较好的砂岩是良好的储层，须家河组是沙溪庙组的主力烃源（王东燕等，2010；段文燊，2021）。因此，来源于须家河组中的富含铼等成矿元素的油气流体储存于沙溪庙组砂岩之中，构成了成矿过程的“储”。喜马拉雅期四川盆地大幅隆升，使得乐山地区沙溪庙组出露于地表，油气藏遭受破坏，气态烃和轻质油逸散失，剩下油气裂解的沥青。在这一过程中，油气藏内有机与无机组分之间的平衡也随之被打破，金属元素发生沉淀富集形成矿床（庄汉平和卢家烂，1996；顾雪祥等，2010）。在黔东地区的许多汞（金）以及右江盆地中的部分微细浸染型金矿床，也被认为可能与古油藏的破坏降解直接相关（Zhuang et al.，1999；李葆华等，2013）。对古匡岩矿床（点）沥青的Re-Os同位素测年结果表明，4件样品的模式年龄为14.435.5 Ma（未发表资料），这从一个侧面也可以说明铼钼矿床的形成可能与古油藏破坏直接相关。7 结论（1）沙溪庙组含矿砂岩中出现大量沥青条带，发育大型槽状交错层理、平行层理，沉积环境为三角洲前缘分流河道，而非相对低能的、还原的分流间湾沉积环境；赋矿地层沙溪庙组铼等成矿元素含量低，这些特征表明其不是表生条件下氧化-还原作用富集成矿的。（2）矿石类型为含沥青条带的砂岩，沥青与金属矿物紧密共生，且沥青有很高的Re含量，表明沥青与铜矿物、辉钼矿等为同一阶段的产物，铼等元素超常富集的成矿作用与古油藏形成演化具有密切联系，属于与有机质有成因联系的金属矿床。（3）沥青有机碳同位素组成指示沙溪庙组含矿砂岩中的沥青可能来源于晚三叠世须家河组含煤岩系，须家河组可能是油气及铼钼金属矿床的共同源岩；沙溪庙组砂岩构成了良好的储层，形成含铼钼金属的古油藏；在喜马拉雅期，沙溪庙组出露于地表，油气藏遭受破坏，金属元素发生沉淀富集形成矿床。注释成都理工大学.2019.马边县幅、沐川县幅、靛兰坝幅、新市镇幅1 5万区域地质调查报告 R.ReferencesBian Yanqing，Tao Wen.2010.The molecular structure changes of resin and asphaltene during the degradation of crude oilJ.Journal of Yangtze University（Nature Science Edition），7（1）：177-179（in Chinese with English abstract）.Broadbent G C，Myers R E，Wright J V.1998.Geology and origin of shale-hosted Zn-Pb-Ag mineralization at the Century deposit，northwest Queensland，Australia J.Economic Geology，93（8）：1264-1294.Cai Xunyu，Zhu Yangming，Huang Renchun.2006.Geochemical behaviors and origin of reservoir bitumen in Puguang gas pool J.Oil and Gas Geology，27（3）：340-347（in Chinese with 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