廣東三水紅盆石膏礦床地質特征研究

李夢霞，王潤婷，李雪

（成都理工大學地球科學院， 四川成都 610059）

1 盆地概況

三水紅層盆地分布面積約2500km2，為一近于南北向的長軸向斜。盆地內廣為第四紀松散沉積物覆蓋，白堊系和第三系由老到新依次向盆地軸心作平緩傾斜。盆地內次級的褶皺多為兩翼近乎對稱的短軸的褶曲見圖1。

2 礦床地質

2.1 地層、巖性

礦區(qū)處在盆地西緣，為一傾向160°、傾角3°～6°的緩傾斜之單斜構造。被揭露的地層，自下而上劃分為Ea、Eb、Ec三層。

Ea：紫紅色砂礫巖、礫巖，厚度大于92m。Eb：為主要含礦層，分為E1b和E2b兩層。

（1）E1b：下部系紫紅色與灰紫色交替的粉砂質鈣質泥巖，厚93m～163m，局部含團塊狀結核硬石膏。上部為暗紫色與灰紫色交互的含粉砂質鈣質泥巖，厚80m，夾十四個工業(yè)膏組。

圖1 三水盆地地質構造略圖

（2）E2b：下部為主要含礦層，系暗紫色與深灰色交互的粘土質鈣質泥巖。層理清晰，單層厚0.5m～2m不等。巖石結構致密，顆粒細小，主要由粘土質組成，含量76%～93%,方解石5%～20%，其次是微量的石英、黃鐵礦等，厚91m，夾十八個工業(yè)育組。其下以一層灰黑色具條帶狀構造之泥巖為標志與E1b區(qū)分。上部是暗紫與深灰色交替的粘土巖類，厚34m。

圖2 廣東三水紅層盆地柱狀圖

Ec：紫紅色、淺灰色和灰黑色交互的長石-石英砂巖、粘土巖夾薄層油頁巖，總厚度170m見圖2。

2.2 礦體(層)

礦體(層)，又稱工業(yè)膏組。已探明礦體共32個，這些礦體中除個別地段以單一的礦層形式存在外，大部分則在一定范圍內(間距以2.2m為限)呈膏層的組合形式構成。傾向南東，傾角3°～6°,從鉆孔揭露礦體的連續(xù)性來看，32個礦體中，15、17、20號為層狀；8、16、19、21號和29號呈似層狀；其它為透鏡狀或層間夾層形式出現(xiàn)。

礦體厚度一般0.5m～1m，但是主要礦體厚度相當穩(wěn)定。在垂深45m～200m范圍內成群密集出現(xiàn)，含礦間隔適于分層采掘。主要礦體的平均品位見表1。

表1 主要礦體平均品位表 /%

2.3 礦石類型及其特征

礦區(qū)內可見三種礦石類型，即石膏(包括異種普通石膏、泥質和硬石膏、纖維石膏），普-硬石膏（混合類型）和硬石膏。這些礦石，隨著埋藏深度不同，各剖面線間具有明顯的分帶性見圖3。石膏一般埋藏-150m以上；普-硬石膏在-150m～180m之間；硬石膏則在-180m以下。

（1）石膏

①纖維石膏：多為薄層狀，般可見30層～60層，單層厚2cm～4cm，最厚0.13m，部分沿裂隙充填，呈脈狀和網(wǎng)脈狀。礦石通常為白色成稍帶淺紅色，半透明，硬度低，以纖維狀構造、絲絹光澤和具對稱生長水線(又稱縫合線)為其特征。

②泥質石膏：灰-深灰色，呈土狀，質松,微結晶者斷口可見玻璃光譯，單層厚0.2m～0.5m不等，品位不穩(wěn)定。

圖3 各剖面間礦石類型與標高關系

③普通石膏：為構成工業(yè)礦體的主要礦石，多呈似層狀產(chǎn)出，單層厚0.4m～0.8m，最厚1.60m。礦石中質地較純者為白色，半透明，一般稍具肉紅色，條痕白色，致密塊狀、板狀、鱗片狀集合體。具玻璃光澤和絲絹光澤，化學成分僅次于纖維石膏，含0.3%～1.0%的鍶元素和微量的MgO、Al2O3等。

（2）普-硬石膏：這種石膏系由普通石膏和硬石膏構成，稱為混合類型或過渡類型。這種礦石是石膏(CaSO4·2H2O)脫水未畢，或硬石膏(CaSO4)水化生成。因此，其物理性質介于二水石膏與硬石膏之間，標準的礦石，其品位中CaSO4·2H2O和CaSO4幾乎各占其半，評價時需將計算出CaSO4·2H2O和CaSO4的各別含量之和來衡量。

（3）硬石膏：常與普通石膏和混合類型的礦石構成同層異礦產(chǎn)出，自然狀態(tài)下普遍含少許的水分，硬度大，白色或帶淺藍色大理石狀結晶。

3 關于成礦作用問題

礦區(qū)位于紅層盆地西緣，從地理上為北江與西江匯合處。盆地邊緣出露碎屑巖類和碳酸鹽類巖石，含礦圍巖系整套紅色與灰色交互之鈣質泥巖。底部(Ea)是巨厚層砂礫巖，下第三系紅層總厚度在1000m以上。構成礦床的普通石膏，厚度雖然不大，但層位相當穩(wěn)定。其下有硬石膏，其上則分布著大量的薄層狀和脈狀纖維石膏。這些現(xiàn)象似可認為在老第三紀后期，大陸盆地已被紅色巖系(Ea)所沉積。由于風化剝蝕與侵蝕作用的不斷進行，重新出現(xiàn)了新的、但范圍較小的零星盆地。這些然地及早期遺留下來的盆地受地殼運動的影響，曾一度下降，形成這樣或那樣的瀉湖，這些瀉湖內含有大量的硫化物，長期與水中的碳酸鹽類作用，形成所謂膏源溶液，這些育源溶液受地區(qū)性的炎熱干燥氣候的影響，導致湖中水的蒸發(fā)量超過經(jīng)沙洲之類的流入量和大氣降雨量，使含水硫酸鈣溶液的濃度逐漸增高，當溶液濃度提高到一定的程度，則開始結晶沉積石膏，形成石膏礦床。

硬石膏在礦區(qū)分布頗廣，然而尚不能單獨構成礦床，而且位在-180m標高以下，呈團塊狀結核者屠多。我們認為并非屬原生沉積，而是承受上伏巖層巨大壓力的影響使石膏(CaSO4·2H2O)脫水而成，這種成生與纖維石膏經(jīng)地下水的不斷作用，溶取膏質再沉積于巖石層間和各種形態(tài)的裂縫形成，同屬次生作用。同時由于演變的不斷進行，一部分尚未完成脫水狀態(tài)，而呈普一硬石膏之過渡類型礦石存在。

地質作用的持續(xù)性和繼承性，在沉積石膏后，盆地又漸回升，但仍不適于大發(fā)植物的生長環(huán)境，且水面平靜，含有機質的緣故，在膏礦上伏巖層(Ec)沉積了薄層油頁巖，爾后已是淡水湖泊相的產(chǎn)物。必須指出，曾經(jīng)有些同志認為普通石音系原生硬石膏水化作用生成的，即按下式吸收水分形成石膏：CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O。那么，必然導致體積顯著膨脹,因而將引起巖層發(fā)生督皺和石膏層的許多復雜的破壞。根據(jù)地質勘探中的大量實際資料，這種現(xiàn)象是很不明顯的。

從巖性來看，工業(yè)膏組常賦存在暗紫色與灰色交互層中之灰色層內，巖石結構致密，顆粒細小，說明氧化和還原不斷進行，主要工業(yè)礦體在灰色層中，證明還原條件更為有利。這對尋找類似礦床，具有實際參考意義。