Deposit geology, fluid inclusion characteristics and ore genesis of the Matoushan Cu-Au deposit in Southwest Sichuan Province
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摘要:
马头山铜金矿床位于康定—锦屏山矿集区，处于锦屏山断裂与康定—水城断裂的交汇部位，是川西南地区新发现的中型铜金矿床。矿体呈现为硫化物石英脉状，赋存于泥盆系泥质粉砂质板岩、碳酸盐化泥晶灰岩和二叠系变质玄武岩中，受断裂构造控制，矿石中硫化物矿物多见黄铁矿、斑铜矿、黄铜矿、方铅矿等。矿石中石英原生流体包裹体观测和激光拉曼光谱分析显示，马头山铜金成矿流体为H2O-CO2-NaCl体系，均一温度108.1~439.1℃，盐度3.55%~22.78% NaCleq，密度0.51~1.12 g/cm3，主成矿阶段流体包裹体具有中低温、中低盐度、低密度、富含CO2的特征。矿石中硫化物矿物δ34SV-CDT=-4.6‰~8.4‰，具有岩浆来源硫的特征，石英脉中原生流体包裹体的δD=-78.8‰~-48.7‰，δ18OH2O=-2.1‰~9.3‰，白云石的δ13CV-PDB=-5.3‰~1.7‰，δ18OV-SMOW=19.4‰~25.9‰，表明成矿流体主要为岩浆水，并有地层流体和大气水加入。综合矿床地质特征、流体包裹体特征和S、C、O、H同位素证据，认为马头山铜金矿床为中低温-岩浆热液型铜金矿床。
Abstract:The Matoushan copper-gold deposit is located in the Kangding-Jinping mountain metallogenic concentration area. It is located in the junction of the Jinping-kangding-Shuicheng fault. It is a one of medium-size copper gold deposit in Southwest Sichuan Province. Ore bodies was presented as sulfide quartz vein, which occur in Devonian carbonated mudstone limestone and Permian metamorphic basalt. They are obviously controlled by structures. Pyrite, bornite, chalcopyrite and galena are common sulfide minerals in the ore. The observation of primary fluid inclusions of quartz in the ore and Laser Raman spectroscopy analysis show that, the ore-forming fluid of Matoushan Cu-Au deposit is a system of H2O-CO2-NaCl, the average temperature of fluid inclusions ranged from 108.1 to 439.1℃, and the salinity ranged from 3.55% to 22.78% NaCleq with a density ranged of 0.51 to 1.12 g/cm3, the fluid inclusions at the major metallogenic stage has the characteristics of medium temperature, medium-low salinity, low density, and rich in CO2. The δ34SV-CDT was -4.6‰ to 8.4‰ of sulfide minerals in ores, indicating that the characteristics of S isotopic are from the magmatic; the primary fluid inclusions in quartz veins are δD=-78.8‰—-48.7‰ and δ18OH2O=-2.1‰-9.3‰, the carbon and oxygen isotopic compositions of the dolomite are δ13CV-PDB=-5.3‰-1.7‰ and δ18OV-SMOW=19.4‰-25.9‰, which indicates that the ore-forming fluid is magmatic water-mixed with meteoric water and formation fluid. Based on the geological features of ore deposit, fluid inclusions and the isotopic evidence of S, C, O and H, it can ben concluded that the Matoushan coppergold deposit belongs to the type of medium-low temperature-magmatic hydrothermal Cu-Au deposit.
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Keywords:
- fluid inclusions /
- stable isotopes /
- hydrothermal liquid /
- Matoushan /
- Cu-Au deposit /
- Mianning /
- geological survey engineering
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1. 引言
松辽盆地科学钻探工程以调查松辽盆地深部能源、建立松辽盆地深部地层结构剖面、寻求白垩纪气候变化地质证据、研发深部探测技术为主要目标，是中国大陆获得ICDP资助的第三个国际大陆科学钻探工程（王成善等，2008；王璞珺等，2017；侯贺晟等，2018）。该工程计划通过“两井四孔”获取完整的白垩纪陆相沉积记录。作为工程的主体钻孔，松科二井是全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻井，已钻至盆地基底。松科二井于2014年4月13日正式开钻，历时4年多，采集到了全面且优质的测井资料，获得了地下7018.0 m的原位、连续、高分辨率的地球物理参数，可建立松辽盆地内深度范围最大、参数最全的测井岩石物理剖面；同时，该井完成钻井取心进尺4279.73 m，获得岩心总长4134.81 m，取心收获率96.61%，丰富的取心资料为开展岩石物理学特征研究提供了条件（Zhu et al., 2018）。
松科二井钻遇两套火成岩地层，一套位于营城组，另一套位于火石岭组。营城组火成岩是天然气勘探开发的重点层位，例如徐深气田营城组发育的火成岩储层分布范围广、物性好、产能高（门广田等，2014）。在岩石物理研究与测井分析方面，前人针对营城组火成岩开展了大量工作，取得了丰硕的研究成果（黄布宙等，2001；蔡先华等，2002；潘保芝等，2007），然而火石岭组尚未进行此方面的研究。因此，本文综合利用测井和地质录井等资料，开展松科二井东孔火石岭组火成岩地层岩石物理学研究，分析电阻率、密度、声波速度及声波阻抗等参数特征；同时通过实验室岩心核磁共振测试，对不同岩性储层的孔隙结构进行分析，为探寻地下深部资源提供支持。
2. 地质背景
松辽盆地现今位于中国东北部，在晚白垩世位于欧亚大陆东部，是世界上发育时间最长的陆相盆地，同时保存了完整的白垩系陆相沉积记录（Wang et al., 2013b）。松辽盆地的构造演化主要经历了晚侏罗世热隆张裂，早白垩世伸展断陷，中—早白垩世热沉降拗陷和晚白垩世构造反转四个阶段。三叠系到晚侏罗系时期为构造演化中的隆起阶段，受燕山运动的影响，发生了大规模的断块式升降运动；盆地西部的生长断裂活动强烈，东部的生长断裂活动较弱，断裂活动为该时期的主要特征，并且岩浆活动强烈，伴有火山喷发（胡望水等，2005；Zhu et.al., 2016）。根据盆地的性质和盖层的区域地质特征，松辽盆地可划分为6个一级构造单元，分别为中央坳陷、西部斜坡、西南隆起、东南隆起、东北隆起和北部倾没区（高有峰等，2008）。
松科二井(125°21'47.03'' E, 46°14'26.89'' N)位于松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷带宋站鼻状构造带。徐家围子断陷带西侧紧靠中央古隆起，宋站、杏山和薄荷台3个凹陷中心也由宋站和丰乐两个低隆起相分隔，东侧与朝阳沟、尚家隆起带过渡，具有三凹两隆的断陷格局（殷进垠，2002）。宋站鼻状构造是长期发育的由北东向南西方向倾没的鼻状构造，西部与汪家屯构造相邻（高有峰等，2009）。根据区域地层特征、邻井钻探结果和已有的地质录井及测井资料，该孔钻遇的地层自下而上依次为：基底、火石岭组（J3h）、沙河子组（K1sh）、营城组（K1yc）、登娄库组（K1d）、泉头组（K2q）、青山口（K2qn）、姚家组（K2y）、嫩江组（K2n）、四方台组和明水组（K2s-m）（图 1）。关于火石岭组的地层年代归属问题，一些学者认为该地层横跨上侏罗统—下白垩统，也有一些学者认为应当归于侏罗系或下白垩统（顾知微等，1982；孙革等，2000；黄清华等，2011；瞿雪姣等，2014；）。本文将火石岭组归于侏罗系进行研究。
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图 1 “松辽盆地大陆深部科学钻探”井位及松辽盆地纵剖面图（据Wang et al., 2013a）松科二井中的黄色层段为取心层段，红色条带代表油层, T02-5表示地震反射层位Figure 1. Borehole distribution of deep continental scientific drilling engineering and structural cross section across the central part of the Songliao Basin based on regional seismic analyses (after Wang et al., 2013a)The yellow bar in SK-2 borehole is coring interval. The red regions indicate oil reservoirs. T02-5 is seismic horizons火石岭组沉积体系主要为冲积扇，处于断陷盆地形成初期，湖盆水体较浅，主要形成砂砾岩、砂岩及火成岩等储层。在断陷时期，沉积物其中一个重要特征是火山岩、火山碎屑岩发育（王璞珺，2015）。结合地质录井和钻井取心资料，火石岭组地层发育的岩性主要为火成岩、少量沉积岩与浅变质沉积岩等。
3. 岩性划分及测井、地震响应特征
研究区火石岭组时期断裂活动强烈，形成大量火山岩及火山碎屑岩，其上覆地层沙河子组主要发育暗色泥岩和砂砾岩，下伏基底主要由中深程度变质岩及花岗岩组成（吴福元等，2000；裴福萍等，2008）。本文以前人给出的火石岭组分层标志为参考（朱德丰等，2007），利用测井资料对松科二井东孔火石岭组顶底界进行划分，其顶界为5720.4 m、底界为6242.4 m，总厚度为522.0 m。
3.1 岩性划分依据
根据岩心观察与岩屑录井资料，松科二井东孔火石岭组地层发育火山岩、复成分砾岩和泥岩（图 2）。其中，火山岩主要有灰绿、杂色安山岩，深灰绿、杂色安山质火山角砾岩，深灰色安山玄武岩及深灰色凝灰岩；杂色复成分砾岩主要岩石成分为花岗岩、安山岩和板岩等；泥岩类主要为灰黑色凝灰质泥岩、灰黑色粉砂质泥岩和黑色泥岩互层。结合丰富的测井资料，可以作为火石岭组地层岩性划分的依据。
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图 2 火石岭组地层典型岩心照片a—黑色凝灰质泥岩（顶面）；b—黑色凝灰质泥岩（侧面）；c—杂色火山角砾岩（顶面）；d—杂色火山角砾岩（侧面）；e—杂色安山质角砾岩（顶面）；f—杂色安山质角砾岩（侧面）Figure 2. Typical core photographs in Huoshiling Formationa-Black tuff mudstone (top); b-Black tuff mudstone (lateral); c-Variegated volcanic breccia (top); d- Variegated volcanic breccia (lateral); e-Variegated andesite breccia (top); f-Variegated andesite breccia (lateral)3.2 测井岩性识别与划分
由于井眼扩径会影响测井测量值，在统计不同岩性地层测井响应特征结果之前需要对井眼扩径层段的测井资料进行校正。其中自然伽马（GR）校正采用井眼校正图版，密度（DEN）校正采用重构技术公式：
(1) 式中：ρ为重构密度曲线，单位为g/cm3；C1、C2分别为矿物1、矿物2含量体积；Vsh为泥质含量体积；POR为有效孔隙度；ρ1、ρ2分别为矿物1、矿物2骨架密度，单位为g/cm3；ρsh为泥岩骨架密度，单位为g/cm3；ρf为流体密度，单位为g/cm3。井眼校正后，泥岩处自然伽马明显上升，有利于储层识别和泥质含量的准确计算；同时在井眼扩径处，原始密度曲线数值较低，与校正后密度值差别较大，密度校正效果较明显，而在井段井眼正常处，校正后曲线与原始曲线差别不大（图 3）。
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图 3 松科二井火石岭组测井响应特征图Figure 3. Logging response characteristics in the Huoshiling Formation通过常规测井曲线与钻孔取心资料的对比分析，结合录井岩屑描述资料，选择对各类岩性反应敏感的测井曲线如自然伽马、深侧向电阻率（Rd）、声波时差（AC）、密度及中子（CNL）进行岩性识别。录井显示火石岭组地层岩性复杂，只依靠常规测井曲线无法完全准确识别，故根据地质描述将主要矿物相似的岩性合并后分类，主要分为安山岩类（安山岩、安山质火山角砾岩、安山玄武岩）、凝灰岩类（沉凝灰岩、凝灰岩、角砾凝灰岩）、凝灰质泥岩类（凝灰质泥岩、粉砂质泥岩、泥岩）、以及复成分砾岩。不同岩性的测井值统计如图 4所示。
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图 4 不同岩性地层测井响应统计结果图a—岩性与自然伽马的关系；b—岩性与电阻率的关系；c—岩性与声波时差的关系；d—岩性与密度的关系Figure 4. Statistical results of log response in different lithologic formationsa-Relationship between lithology and GR; b-Relationship between lithology and Rd; c-Relationship between lithology and AC; d-Relationship between lithology and DEN根据统计分析结果，凝灰质泥岩的自然伽马平均值最高（137.60 API），深侧向电阻率较低（391.89 Ω·m）；安山岩自然伽马平均值最低（62.36 API），深侧向电阻率最高（2449.91 Ω·m）；凝灰岩自然伽马平均值（90.70 API）仅次于凝灰质泥岩，电阻率与凝灰质泥岩接近；复成分砾岩自然伽马值较低，深侧向电阻率值较高，测井响应特征与安山岩接近（表 1）。自然伽马和深侧向电阻率能够有效区分沉积岩和火山岩，密度和声波时差对各岩性的区分度不高，难以从单一的岩石物理参数识别岩性。
表 1 测井岩石物理参数统计Table 1. Statistics of petrophysics characteristics by log data
目前划分岩性有多种方法，而交会图法是划分复杂岩性最直观、有效的方法，通过不同岩性在交会图上分布的区域不同，可以看到不同岩性岩石物理参数范围的界限。交会图分析结果表明（图 5），自然伽马能够有效区分出凝灰质泥岩，深侧向电阻率能够区分出安山岩；将自然伽马和密度、电阻率及光电吸收截面指数（PE）配合均能有效区分凝灰质泥岩、凝灰岩和安山岩，其中凝灰岩的自然伽马位于凝灰质泥岩和安山岩之间。自然伽马-光电吸收截面指数以及声波时差-中子能够将安山岩和复成分砾岩区分，复成分砾岩光电吸收截面指数值分布在9~ 12 b/e，中子值分布在1%~4%。综上所述，利用火石岭组测井资料划分出4类岩性，其中凝灰质泥岩类厚度为155.66 m，凝灰岩类厚度为70.34 m，安山岩类厚度为204.42 m，复成分砾岩厚度为90.68 m，岩性划分结果与录井岩性具有较高符合率。
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图 5 火石岭组地层岩性识别交会图Figure 5. Lithologic identification cross plot in the Huoshiling Formation3.3 火石岭组地层测井响应特征
火石岭组地层厚度较薄且岩性复杂，整个地层的测井响应特征变化较剧烈。火石岭组上部地层主要发育凝灰岩、角砾凝灰岩和凝灰质泥岩等，自然伽马曲线值整体较高，自然电位曲线（SP）基线向负方向偏移，井径曲线（CAL）较大，电阻率值整体偏低且曲线形态以低幅齿形平直状为主，密度、中子、声波时差曲线整体保持稳定，光电吸收截面指数曲线变化幅度较明显。火石岭组下部地层主要发育安山岩、复成分砾岩和集块熔岩等，自然伽马曲线值较低，自然电位曲线基线向正方向偏移，井径曲线值较小，电阻率较高且曲线形态以高幅齿形为主，密度、中子、声波时差以及光电吸收截面指数曲线保持稳定。根据火山岩岩相与测井曲线之间的对应关系，结合前人对松辽盆地火山岩的研究成果（郭振华等，2006），可知火石岭组上部火成岩以爆发相为主，主要发育凝灰岩，下部以为喷溢相为主，主要发育安山岩（图 3）。
3.4 火石岭组地层地震响应特征
火石岭组地层整体层厚较小，主要为火山-沉积间层，从声波速度测井曲线上可以观察到与沙河子组底部存在明显的速度突变，因此火石岭组顶界面在地震剖面上（图 6）表现为清晰强反射，而其内部则表现为蚯蚓状弱反射，整体反射振幅弱且横向连续性差，在靠近松科二井的区域可隐约追踪断续层状反射，在远离该孔的陡坡带的反射则相对杂乱，根据前人总结（徐淑娟等，2016），可能对应不同的岩相。图 6虚线框内为火石岭组地层地震响应特征，可以看出火石岭组底界面波组杂乱，难以追踪，相对上覆沙河子组地层而言，整体反射连续性相对较差，但稍优于下伏基底，这也是区分火石岭组与下伏基底地层的主要地震响应特征。同时，可以观察到，本段地层构造形态与上覆沙河子组地层相似，反映出从火石岭组到沙河子组地层具有一定的构造继承性。
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图 6 松科二井沙河子组底部至基底地震响应Figure 6. Seismic response characteristics through the bottom of Shahezi Formation to the basement in SK-2e4. 岩石物理学特征分析
基于松科二井火石岭组地层丰富的测井与岩心资料，通过松科二井火石岭组地层与营城组地层岩石物理性质对比、与徐家围子断陷营城组岩石物理性质对比，同时对火石岭组储层物性特征及孔隙结构进行分析，综合研究松科二井火石岭组地层的岩石物理学特征。
4.1 岩石物理性质
松科二井火石岭组地层岩性复杂，特别是发育的火成岩非均质性较强，岩石物性参数变化范围较大。不同岩性地层的岩石物理性质受岩石的矿物成分、结构、致密程度、孔缝发育程度、孔隙类型以及孔隙流体性质等多种因素影响。火石岭组地层岩石电阻率变化范围非常大，下部安山岩和复成分砾岩致密、坚硬，电阻率均值高于2000.0 Ω·m，上部凝灰岩电阻率则比较低，均值小于400.0 Ω·m，凝灰质泥岩电阻率最低，在一定程度上电阻率能够反映岩性的变化。在火成岩地层中，声波时差以安山岩最低，范围在165.11~190.75 µs/m；凝灰岩略高，范围在151.33~308.85 µs/m，声波时差受岩石孔隙类型和孔隙流体性质的影响较大。岩石密度主要受岩石矿物成分、孔隙以及地层压力等影响，火石岭组地层各岩石密度值无较大差异。纵波速度及阻抗以安山岩和复成分砾岩为最高，凝灰岩最低。
各岩性地层电阻率、密度、声波时差、纵横波速度及阻抗之间的关系能够反映火石岭组地层岩石物理参数的变化规律。各类岩性电阻率和声波时差之间的相关性较差，凝灰质泥岩的波速、波阻抗与密度之间相关性优于火成岩，复成分砾岩纵横波速度及阻抗相关性最好（图 7）。随着岩石埋藏深度的增加，受到的压实作用越强，速度也在不断增大，符合实际地层速度的变化规律。
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图 7 火石岭组地层各岩石物性参数之间的关系Figure 7. Relationship between physical parameters of rocks in the Huoshiling Formation本文将松科二井火石岭组与研究区营城组火成岩地层对比，来阐述不同层位火成岩岩石物理特征差异。松辽盆地徐家围子断陷营城组深度分布范围为2965.0~3089.0 m，主要发育安山岩、凝灰岩和流纹岩等，其中安山岩电阻率为248.01~1145.52 Ω·m，密度为2.60~2.71 g/cm3，凝灰岩电阻率为5.62~65.50 Ω·m，密度为2.52~2.62 g/cm3（宫旭东，2002）；松科二井营城组深度为2966.0~3342.0 m，主要发育凝灰岩、流纹岩和集块熔岩等，其中凝灰岩电阻率均值约为12.0 Ω·m，密度为2.47 g/cm3（张淑霞等，2018）。火石岭组火成岩地层以中基性火山喷发为主，自下而上碱质含量逐渐增加，通过营城组和火石岭组钻遇的火成岩岩石物理性质的对比分析，火石岭组发育的安山岩和凝灰岩电阻率远高于营城组，密度无明显区别，造成这种差异的原因可能是营城组和火石岭组是由多期火山喷发形成，不同期次火成岩接触关系复杂，从而影响火成岩的岩石物理特征。
为了勘探深部油气资源，前人利用地球物理手段对松辽盆地深部构造及地层结构开展了大量研究工作。利用近垂直反射地震法研究盆地深部地层结构，反演出盆地内地壳平均纵波速度；不同震相反演得到的纵波速度有一定差异，根据震相到时资料，确定了盆地基底二维速度结构（杨宝俊等，2003；李英康等，2014）。徐家围子断陷电阻率反演结果显示，深度2.0~6.0 km的三叠系、侏罗系和下白垩统沉积地层电阻率明显增大，断陷构造比较明显（刘殿秘等，2007；刘财等，2011）。松辽盆地沉积岩密度低于中基性火成岩，高于酸性火成岩，利用剩余密度反演重力异常能够判断盆地基底的埋深和起伏情况（王玉华等，2008）。以往工作中由于缺少深井资料的约束，反演具有一定难度。松科二井是松辽盆地内最深的一口井，提供了准确的速度、密度以及电阻率等参数，这些岩石物理参数信息可以提高地球物理反演精度，为研究盆地深部构造与地层结构提供有力的支撑。
4.2 储层物性特征
4.2.1 储层划分
松科二井火石岭组埋藏深度大，地层温度高，同时由于板块运动造成强烈的火山岩浆活动，地层岩性十分复杂，纵向上非均质性强，岩石的孔隙度受到诸多因素的影响。采用密度和补偿中子曲线交会计算地层的孔隙度可知，研究井段内地层孔隙度在7.0%以内；利用孔隙度、束缚水饱和度等参数，采用TIMUR公式计算渗透率可知，本段地层渗透率在0.1~1.0 mD（表 2）。根据《石油天然气储量计算规范》 (DZ/T0217—2005)储层孔隙度分类标准，结合前人关于松辽盆地火成岩的勘探开发经验（王璞珺，2015），对本段地层凝灰岩、安山岩等火成岩储层进行孔隙度和渗透率分级，划分为低孔（孔隙度小于3.0%）、中孔（孔隙度介于3.0%~7.0%）及低渗（渗透率小于0.1 mD）、中渗（渗透率介于0.1~1.0 mD）。
表 2 火石岭组地层各岩性储层物性参数平均值分布范围Table 2. Distribution of physical parameters of various reservoirs in the Huoshiling Formation
通过对各类储层的物性特征作统计分析知，凝灰岩的孔隙度和渗透率最大达到6.31%和0.72 mD，同时平均孔隙度和渗透率最大，分别为3.40%和0.32 mD；复成分砾岩的平均孔隙度略大于安山岩（表 2）。本段共出现5处气测异常，分别为5834.0~ 5837.0 m、5873.0~5875.0 m、5923.0~5924.0 m、6044.0~6045.0 m及6103.0~6104.0 m，其中前三处井段出现的气测异常，对应的岩性分别为凝灰岩、角砾凝灰岩和凝灰岩，后两处对应的岩性为安山岩。常规双侧向电阻率测井资料显示凝灰岩储层深浅侧向电阻率曲线有较大的幅度差，表明凝灰岩储层有少量裂缝发育。结合表 2各类储层的物性参数变化范围，凝灰岩储层物性特征相对较好。
根据测井岩性划分的结果，火石岭组泥岩类累计厚度达到155.66 m，其中凝灰质泥岩厚度为106.06 m，粉砂质泥岩厚度为3.24 m，暗色泥岩厚度为46.36 m。松科二井位于徐家围子断陷洼槽带，结合以往对松辽盆地烃源岩生烃潜力的评价资料（王杰，2006），认为断陷深部洼槽带富含有机质的地层有机质丰度高，处于高成熟—过成熟的热演化阶段，为深部能源勘探提供了物质基础。
4.2.2 储层孔隙结构特征分析
为了研究火石岭组各储层孔隙结构特征，开展了核磁共振测试工作，在中国地质大学（北京）测井实验室采用苏州纽迈岩心核磁共振分析与成像系统完成。实验室核磁共振测试能够有效评价储层的孔隙结构，得到岩心的孔径分布和孔喉分布，同时T2分布谱能够反映地层岩石的孔隙大小、数量及其分布规律。采用低场核磁实验用来测试岩心样品的横向弛豫时间T2，横向弛豫信号M(t)的数学表达式如下：
(2) 其中，Ai表示样品中第i种成分的信号强度，总信号的大小是所有成分产生信号大小的总和，T2i表示样品中第i种成分的横向弛豫时间，A0为噪声的信号。核磁共振实验数据处理中采用回波反演确定观测的磁化矢量的T2分布，利用矩阵的形式重写改写上述数学表达式（2）
(3) 其中，Yn×1=(y1, y2, …, yn)T表示检测到的横向弛豫信号，Am×1=(A1, A2, …, Am)T表示样品中质子分布的密度函数，T2j是预先设定好的弛豫时间常数。在T2反演中有：
(4) ti（i=1, 2, …, n）是第i个回波时间，ti=i×TE，TE即回波时间。
松科二井火石岭组地层共取心132件，根据岩性分布特点，选取了20块不同岩样分别在饱水状态和烘干状态下进行核磁共振实验，其中包括凝灰岩8块，安山岩9块，复成分砾岩3块。一般来讲，就核磁共振T2弛豫时间谱而言，T2时间小于1 ms的孔隙属于微孔，介于1~10 ms的孔隙属于小孔，10~100 ms的孔隙属于中孔，100~1000 ms的孔隙属于大孔，大于1000 ms的孔隙属于洞（高树生等，2016）。本段地层不同岩性的核磁共振T2谱分布图显示（图 8），对火成岩储层而言，凝灰岩孔隙度累计值最大，T2弛豫时间主要分布在0.1~5 ms，其次分布在5~ 500 ms，表明凝灰岩储层以微孔和小孔为主，有少量中孔和大孔发育；安山岩T2谱分布图具备双峰特征，且左峰孔隙度分量大于右峰，表明微孔和小孔占比较大，其次为中孔，孔隙分布不均。相比较而言，复成分砾岩孔隙度累积值最小，微孔和中孔较发育。各岩性储层孔径分布占比最大的都为0.001~1 μm（图 9）；结合本段地层各类岩性孔喉r分布平均值（表 3），孔喉分布占比最大的都为0~0.1 μm，表明主要发育微小孔喉和小孔喉，含少量中孔喉，具备一定的渗流能力。
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图 8 饱水状态下各岩类的核磁共振T2谱分布图Figure 8. Nuclear magnetic resonance T2 distribution of different lithologic types in saturated state表 3 火石岭组地层各类岩性孔喉分布平均值Table 3. Average distribution of pore throat of different lithologic types in the Huoshiling Formation
综合研究表明，火石岭组各储层整体具备低孔低渗的特点，凝灰岩孔隙度大于安山岩，主要发育微小孔喉和小孔喉，孔喉由小到大相对连续均匀分布，具备一定的渗流能力；火成岩储层多孔介质主要由数量较多的微小孔隙构成，其次为小孔和中孔，含有极少量的大孔，小孔和中孔是火成岩储层主要的储集空间。复成分砾岩孔隙度最小，主要发育微小孔和中孔，中孔占比小于火成岩储层。由此判断火石岭组各储层孔隙度较小，渗透率较低，但凝灰岩储层物性特征相对较好，小孔和中孔较发育，表明该套火成岩储层具备一定的油气资源勘探潜力。此外，松科二井动态温度测井资料表明井底7018.0 m温度达241.0℃，初步预测火石岭地层温度在205.0~220.0℃，且发育的火成岩储层致密、物性特征较差，符合干热岩储层特性，表明该孔火石岭组邻近区域的火成岩地层具有地热开发利用价值，相关研究工作正在开展之中。
5. 结论
基于松科二井火石岭组常规测井资料，结合实验室核磁共振特性分析，对本段地层的岩石物理学特征进行了研究，得到以下结论：
（1）利用测井与地质录井资料划分出4类岩性，包括凝灰岩、安山岩、凝灰质泥岩和复成分砾岩；自然伽马和电阻率曲线对于识别凝灰质泥岩与安山岩较为有效，而声波时差和中子曲线对划分凝灰岩和复成分砾岩较为有效。
（2）该井段上部火成岩以爆发相为主，发育的凝灰岩具有低电阻率、高声波时差的特点，下部火成岩以喷溢相为主，发育的安山岩具有高电阻率、低声波时差的特点；凝灰质泥岩电阻率最低，复成分砾岩与安山岩岩石物理特征类似。测井获得的电阻率、速度、密度等参数，为研究松辽盆地深部构造与地层结构提供了有力支撑。
（3）储层物性和孔隙结构分析表明，凝灰岩是该井段相对有利的储层。该井段火成岩总体表现为低孔低渗的特点，但凝灰岩物性特征相对较好、小孔和中孔发育、孔隙度最大达6.31%，因此认为火石岭组火成岩地层仍具有一定的油气勘探潜力。
致谢: 笔者在流体包裹体测温和成分测定过程中，得到核工业北京地质研究院地质矿产研究所的老师大力支持，审稿专家及责任编辑对论文提出了宝贵的修改意见，在此表示衷心的感谢。 -
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图 1 马头山铜金矿床区域地质图（据地质局，2016➊改绘）
1—第四系；2—上三叠统白果湾组；3—中三叠统白山组；4—中三叠统岩塘组上段；5—中三叠统岩塘组下段；6—中二叠统峨眉山玄武岩下段；7—下二叠统；8—上石炭统；9—中下泥盆统；10—燕山期钾长花岗岩；11—燕山期黑云母花岗岩；12—印支期花岗岩；13—印支期石英闪长岩；14—石英脉；15—霏细岩脉；16—辉绿岩脉；17—云煌岩脉；18—超基性岩脉；19—地质界线；20—正断层；21—逆断层；22—性质不明断层；23—平推断层；24—铅锌\铅矿化点及编号；25—铜\多金属矿化点及编号；26—钼矿点/矿床及编号；27—铜金/金矿化点及编号；28—马头山矿床
Figure 1. Regional geological map of the Matoushan Cu-Au deposit (modified from Sichuan Bureau of Geology for Nuclear Industry, 2016➊)
1-Quaternary; 2-Upper Triassic baiguowan formation; 3-Middle Triassic baishan formation; 4-Upper member of middle Triassic yantang formation; 5-Lower member of middle Triassic yantang formation; 6-Lower member of middle Permian emeishan basalt formation; 7- Lower Permian; 8- Upper Carboniferous; 9- Middle- lower Devonian; 10- Yanshanian K- feldspar granite; 11-Yanshanian biotite granite; 12-Indosinian granite; 13-Indosinian quartz diorite; 14-Quartz vein; 15-Felsite vein; 16-Dolerite vein; 17-Fraidronite vein; 18-Ultrabasic rocks vein; 19-Geological boundary; 20-Normal fault; 21-Strike fault; 22-Unidentified fault; 23-Blatt fault; 24-Pb-Zn/Pb mineralization and number; 25-Cu\polymetal mineralization and number; 26-Mo mineralization\Mo deposit and number; 27-Cu-Au/Au mineralization and number; 28-Matoushan deposit
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图 2 马头山铜金矿床地质简图(a)与Ⅰ矿段17号(b)、21号(c)勘探线剖面图（据地质局，2016➊改绘）
1—中三叠统；2—中二叠统上—下段；3—中二叠统下段；4—下二叠统上段；5—下二叠统上—下段；6—下二叠统下段；7—中下泥盆统上段；8—中下泥盆统中段；9—中下泥盆统下段；10—断裂；11—矿脉
Figure 2. Geological map of the Matoushan deposit and 17, 21 Section of exploration line of Ⅰ ore body in Matoushan Cu-Au deposit (modified after Sichuan Bureau of Geology for Nuclear Industry, 2016➊)
1−Middle Triassic; 2−Upper-lower member of middle Permian; 3−Lower member of middle Permian; 4−Upper member of lower Permian; 5−Upper-lower member of lower Permian; 6−Lower member of lower Permian; 7−Upper member of middle-lower Devonian; 8−Middle member of middle-lower Devonian; 9−Lower member of middle-lower Devonian; 10−Fault; 11− Ore body
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图 3 马头山铜金矿床典型矿石手标本及镜下照片
a—黝铜矿黄铜矿化强钠长石化板岩，粒柱变晶结构，板状构造；b—黄铜矿黄铁矿化弱碳酸盐化凝灰岩, 变余凝灰结构，块状构造；c—黄铁矿化碳酸盐化板岩，变余泥质结构，板状构造；d—含黝铜矿黄铜矿黄铁矿构造角砾岩，压碎角砾结构；e—浸染状硫化矿石；f—石英脉矿石
Figure 3. Photograph and micrograph of the typical ore from Matoushan Cu-Au deposit
a−tetrahedrite and chalcopyrite mineralized mightily albitization slate, granular columnar blastic texture, slaty structure; b−chalcopyrite and pyrite mineralized weakly carbonated tuff, blastotuff texture, massive structure; c−pyrite mineralized carbonated slate, pelitic texture, slaty structure; d− tectonic breccia containing tetrahedrite chalcopyrite and pyrite, cataclastic brecciated texture; e−disseminated sulfide ore; f−quartz vein ore
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图 4 马头山铜金矿床中矿物交生关系显微照片
a—黄铁矿被黄铜矿包嵌或交代；b—黄铁矿被黝铜矿交代；c—黄铁矿被方铅矿交代；d—辉铜矿被斑铜矿交代；e—黄铜矿被方铅矿包围交代；f—黄铜矿被铜蓝、褐铁矿交代成残余或假象；g—斑铜矿被蓝辉铜矿交代；h—辉铜矿被斑铜矿和铜蓝交代；i—氧化中生成蓝铜矿；Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿；Cc—辉铜矿；Td—黝铜矿；Gn—方铅矿；Bn—斑铜矿；Cv—铜蓝；Dg—蓝辉铜矿；Az—蓝铜矿；Lm—褐铁矿
Figure 4. Micrograph of the intergenetic relationship of the minerals in Matoushan Cu-Au deposit
a-pyrite is embedded or metasomatized by chalcopyrite; b-pyrite is metasomatized by tetrahedrite; c-pyrite is metasomatized by galena; dchalcocite is metasomatized by bornite; e-chalcopyrite bounding and metasomatized by galena; f-chalcopyrite is metasomatized by covellite and limonite into residual or pseudomorph; g-bornite is metasomatized by digenite; h-chalcocite is metasomatized by bornite and covellite; i-azurite was generated in oxidation; Py—Pyrite; Ccp—Chalcopyrite; Cc—Chalcocite; Td—Tetrahedrite; Gn—Galena; Bn—Bornite; Cv—Covellite; Dg— Digenite; Az—Azurite; Lm—Limonite
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图 5 马头山铜金矿床成矿期、成矿段及矿物组合
Figure 5. The metallogenic period, metallogenic stages and mineral assemblages of the Matoushan Cu-Au deposit
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图 6 马头山铜金矿床热液期不同阶段流体包裹体镜下照片
Figure 6. Microphotographs of fluid inclusions at different stages of the hydrothermal period of the Matoushan Cu-Au deposit
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图 7 马头山铜金矿床热液期S1—S3阶段流体包裹体均一温度、盐度和密度直方图
Figure 7. Histogram of homogenization temperature, salinity and density of fluid inclusions in the S1—S3 stage of the hydrothermal period of the Matoushan Cu-Au deposit
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图 8 马头山铜金矿床流体包裹体激光拉曼图谱
Figure 8. Laser Raman atlas of fluid inclusions of the Matoushan Cu-Au deposit
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图 9 马头山矿床δD− δ18O H2O同位素组成图（底图据仲文斌等，2017）
Figure 9. Plot of δD− δ18O H2O isotopes form of the Matoushan deposit (after Zhang Wenbin et al., 2017)
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图 10 马头山矿床δ13CV-PDB−δ18OV-SMOW图解（底图据仲文斌等，2017）
Figure 10. Plot of δ13CV-PDB−δ18OV-SMOW isotopes form of the Matoushan deposit (after Zhong Wenbin et al., 2017)
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图 11 马头山铜金矿床硫同位素组成（底图据胡太平等，2017）
Figure 11. Plot of δ34S isotopes form of the Matoushan Cu-Au deposit (after Hu Taiping et al., 2017)
表 2 马头山铜金矿床中主要矿体基本特征
Table 2 The basic features of the ore body in the Matoushan Cu-Au deposit
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表 3 马头山铜金矿床热液期不同阶段的原生流体包裹体测温结果
Table 3 Thermometric result of fluid inclusions for different stages of the hydrothermal period of the Matoushan Cu-Au deposit
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表 5 马头山铜金矿床碳、氧同位素组成（‰）
Table 5 The carbon and oxygen isotopes of the Matoushan Cu-Au deposit (‰)
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表 6 马头山铜金矿床氢、氧同位素组成（‰）
Table 6 The hydrogen and oxygen isotopes of the Matoushan Cu-Au deposit (‰)
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