山東省平邑左莊礦區(qū)石膏礦礦層特征及其找礦標(biāo)志

展茂征

（山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì)，山東 濟(jì)南 251000）

平邑盆地蘊(yùn)藏石膏礦資源極為豐富，本文以左莊礦區(qū)石膏礦為例，擬通過(guò)詳細(xì)解剖其礦帶、礦層及礦石特征，探討其成因，分析其找礦標(biāo)志，以期為更好地指導(dǎo)山東含膏巖系的找礦方向提供參考與指導(dǎo)。

1 成礦地質(zhì)背景

左莊礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區(qū)（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）尼山－平邑?cái)嗦。á簦┢揭匕枷荩á酰┪鞑浚▓D 1）。

平邑凹陷呈NW-SE 向，其中沉積了侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)和古近紀(jì)的地層[1]。礦區(qū)內(nèi)廣被第四系覆蓋，第四系下伏為晚白堊-古近紀(jì)官莊群卞橋組地層，該組地層為單斜地層，呈NW-SE 走向，傾向NE，傾角20°～25°，局部略有變化。該組地層由下而上分為三段，即卞橋組一段、卞橋組二段、卞橋組三段，石膏礦賦存于卞橋組二段地層中[2-4]。礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，礦區(qū)構(gòu)造總體以NE 傾斜的單斜構(gòu)造為主，地層傾角一般在22°左右。礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖。

2 礦層地質(zhì)特征

根據(jù)勘探報(bào)告，礦區(qū)內(nèi)石膏礦層賦存于古近紀(jì)官莊群卞橋組中段地層中，礦層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，走向305°～320°，傾向NE，傾角20°～25°，賦存標(biāo)高在+115～ -184.9 m 之間，含礦4 層，自下而上編號(hào)為I-1、I-2、I-3、I-4。礦層呈層狀、似層狀，與頂、底板圍巖大致平行產(chǎn)出。

2.1 礦層特征

左莊礦區(qū)主要為I-1、I-2、I-3、I-4 礦層（圖2），其特征分述如下：

（1）I-1 礦層特征

礦段內(nèi)主礦層，除礦區(qū)東北部缺失外分布于整個(gè)礦區(qū)。I-1 礦層呈層狀，產(chǎn)狀43°∠20°，具分叉復(fù)合現(xiàn)象，局部由單層厚度1.73～28.28 m 的2～5 層石膏組成。礦層賦存標(biāo)高+115～ -147.0 m，長(zhǎng)802.4 m，寬609.8 m，厚度11.72～32.33 m，平均24.17 m，厚度變化系數(shù)29.3%，屬穩(wěn)定類(lèi)型。礦層品位55.58%～94.30%，平均74.59%，品位變化系數(shù)12.8%，屬均勻類(lèi)型。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

（2）I-2 礦層特征

主要分布于礦區(qū)的東南部。礦層呈層狀，產(chǎn)狀45°∠22°，賦存標(biāo)高+24.3～ -100.2 m，長(zhǎng)451 m，寬457 m。礦層由厚1.70～7.61 m 的單層石膏組成，平均厚4.60 m，厚度變化系數(shù)57.3%，屬局部較穩(wěn)定類(lèi)型。礦層品位55.98%～78.10%，平均69.98%，品位變化系數(shù)8.4%，屬均勻類(lèi)型。I-2 礦層沿走向由礦區(qū)東南部向西北部具尖滅再現(xiàn)之特點(diǎn)，礦層傾向上由淺部向深部逐漸尖滅。礦層品位沿走向由東至西逐漸降低，沿傾向變化不明顯。與I-1 礦層間距3.50～11.98 m，平均8.73 m。

（3）I-3 礦層特征

分布于礦區(qū)的北部。礦層呈層狀，產(chǎn)狀43°∠20°，具分叉復(fù)合現(xiàn)象，由單層厚度1.30～5.05 m 的1～3 層石膏組成，長(zhǎng)789.4 m，寬381.4 m，賦存標(biāo)高+86.2～ -105.8 m。厚度2.00～6.35 m，平均3.93 m，厚度變化系數(shù)41.3%，屬較穩(wěn)定類(lèi)型。礦層品位55.58%～86.66%，平均66.77%，品位變化系數(shù)12.6%，屬均勻類(lèi)型。I-3 礦層沿走向由東至西逐漸變薄，沿傾向略有增厚之趨勢(shì)。礦層品位沿走向變化不明顯，沿傾向由南至北略有降低之趨勢(shì)。與I-2礦層間距8.88～27.50 m，平均15.25 m。

（4）I-4 礦層特征

礦層呈層狀，產(chǎn)狀43°∠20°。工程控制最大延長(zhǎng)1 163.9 m，延深200 m，賦存標(biāo)高+90.3～-79.2 m。礦層由厚1.40～6.60 m 的單層石膏組成，平均厚3.61 m，厚度變化系數(shù)59.6%，屬較穩(wěn)定類(lèi)型。礦層品位62.90%～94.12%，平均72.35%，品位變化系數(shù)18.0%，屬均勻類(lèi)型。礦層總體自西北向東南逐漸變薄，沿傾向變化不明顯。礦層品位沿走向自礦區(qū)中部向兩端逐漸增高，沿傾向變化不明顯。礦層品位走向上由西至東逐漸變低，沿傾向變化不明顯。與I-3 礦層間距5.55～11.44 m，平均8.48 m。

2.2 礦層圍巖特征

礦層圍巖以含膏～膏質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r為主，其次為含膏～膏質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖?？偟淖兓?guī)律是：在垂向上與含礦建造有關(guān)，以泥巖為主，局部見(jiàn)砂巖及泥灰?guī)r；橫向上，淺部泥巖、砂巖較多，深部泥灰?guī)r、灰?guī)r增多。

2.3 礦層夾石特征

礦區(qū)內(nèi)礦層夾石巖性主要為含膏泥巖、膏質(zhì)泥巖組成，通過(guò)取樣結(jié)果顯示，夾石品位為22.08%～54.64%，故多數(shù)夾石系礦石貧化所致。

3 礦石特征

3.1 礦石礦物成分

礦石礦物主要為石膏、硬石膏。礦石中石膏的含量一般為40.87%～85.9%，硬石膏的含量為0～34.39%。

礦石的化學(xué)組分主要為SO3、CaO、H2O+、MgO、AL2O3、Fe2O3及酸不溶物等。其中組成CaSO4·2H2O 和CaSO4的化學(xué)成分為礦石的主要有益組分。礦石平均品位69.73%，礦石品位和礦石類(lèi)型有關(guān)，一般纖維膏、塊狀石膏品位較高，泥質(zhì)石膏等較低。礦石中CaO 含量平均33.36%，SO3含量平均34.08%，H2O+含量平均12.86%。

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

主要有他形～半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)（圖3），其次為鱗片變晶結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)等，局部見(jiàn)放射狀結(jié)構(gòu)、板狀自形晶結(jié)構(gòu)。各礦層結(jié)構(gòu)差異不大，各礦層都以半自形～他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，局部鱗片變晶結(jié)構(gòu)、放射狀結(jié)構(gòu)和板狀自形晶結(jié)構(gòu)，纖維狀結(jié)構(gòu)相對(duì)較多。

圖3 粒狀變晶結(jié)構(gòu)（石膏呈等粒狀）

3.3 礦石類(lèi)型和品級(jí)

根據(jù)石膏和硬石膏的含量，將礦石劃分為石膏和硬石膏兩種工業(yè)類(lèi)型。礦層淺部均以石膏型為主，深部則以硬石膏型為主。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

以往區(qū)域地質(zhì)工作確定礦床屬內(nèi)陸湖相沉積礦床。石膏礦床形成受鹽類(lèi)物質(zhì)來(lái)源、古氣候、古地理環(huán)境、沉積時(shí)的物理化學(xué)過(guò)程等因素的控制。

4.1 大地構(gòu)造環(huán)境

平邑盆地北界的蒙山斷裂，為一長(zhǎng)期活動(dòng)的斷裂，控制了盆地的發(fā)展，形成了一個(gè)半封閉的湖盆，湖盆的不斷下降，接受和容納了包括成礦物質(zhì)的大量沉積物，盆地中的次級(jí)構(gòu)造控制著鹵水的遷移。因此，構(gòu)造不僅對(duì)礦床的形成提供了空間，也控制了礦床的產(chǎn)出層位和規(guī)模。

4.2 鹽類(lèi)物質(zhì)來(lái)源

鹽類(lèi)物質(zhì)來(lái)源可能與以下幾方面有關(guān)：

（1）盆地周?chē)∑鸬墓抨憛^(qū)

盆地以北為太古代老結(jié)晶基底的花崗巖、閃長(zhǎng)巖等，以南為古生代、中生代的海相地層，隆起區(qū)巖石風(fēng)化后，其化學(xué)成分隨水流進(jìn)入湖盆為成礦提供了大量的和Ca2+。

（2）湖盆內(nèi)外大量的生物碎屑，為成礦提供了大量的（主要為Ca2+）物質(zhì)來(lái)源。

（3）深部鹵水?dāng)y帶成礦物質(zhì)沿蒙山斷裂上升進(jìn)入湖盆也可能是物質(zhì)來(lái)源的一方面。

4.3 古氣候環(huán)境

石膏礦屬蒸發(fā)鹽類(lèi)礦床，其形成離不開(kāi)炎熱干旱氣候，礦帶中的紅色、褐色巖石就是干旱氣候的有利證據(jù)。干旱氣候持續(xù)階段愈長(zhǎng)，石膏沉積愈厚。如果濕潤(rùn)氣候與干旱氣候頻繁交替，就會(huì)形成條帶狀石膏。

4.4 成巖期及成巖期后石膏的轉(zhuǎn)化

沉淀的石膏顆粒細(xì)小，結(jié)晶程度差，與水的結(jié)合能力很小，成巖過(guò)程中，易失去水分變成纖狀、鱗片狀硬石膏。硬石膏經(jīng)水化重結(jié)晶，形成含結(jié)晶水的石膏，晶體粒徑增大，自形程度提高，于是硬石膏便留在石膏礦層中，偏光鏡下呈被“交代”侵蝕狀殘留在石膏礦物中。

4.5 找礦標(biāo)志

（1）地貌

礦帶與其頂、底板灰?guī)r在地貌上有明顯差異，礦帶易風(fēng)化呈相對(duì)負(fù)地形，沿走向呈凹槽狀。

（2）標(biāo)志層

礦帶頂部灰?guī)r～泥灰?guī)r帶，層位穩(wěn)定，特征明顯，以灰～灰黑色為主，其向連續(xù)紅色層過(guò)渡的位置，可視為礦帶的開(kāi)始。底板灰?guī)r、泥灰?guī)r呈灰～藍(lán)灰色，他的連續(xù)出現(xiàn)標(biāo)志著礦帶的結(jié)束。

（3）次生灰?guī)r

石膏直接風(fēng)化而成的次生灰?guī)r，具白色粉砂泥狀方解石，地表呈次圓、不規(guī)則礫、姜狀結(jié)石等，具多孔構(gòu)造，原始層理不清，鏡下常見(jiàn)石膏菱板狀假象等特征，可作為找礦的直接標(biāo)志。

5 結(jié)論

本文通過(guò)左莊石膏礦地質(zhì)特征、成因探討及找礦標(biāo)志，得出以下結(jié)論：

（1）左莊礦區(qū)含礦四層，其中I-1礦層為主礦層。

（2）礦石礦物為石膏和硬石膏，結(jié)構(gòu)以他形～半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主。淺部礦層均以石膏型為主，深部則以硬石膏型為主。

（3）石膏礦床形成受鹽類(lèi)物質(zhì)來(lái)源、古氣候、古地理環(huán)境、沉積時(shí)的物理化學(xué)過(guò)程等因素的控制，確定礦床屬內(nèi)陸湖相沉積礦床。