內(nèi)蒙古烏蘭呼都格石膏礦床地質(zhì)特征及成因淺析

張明宇

摘 要：石膏在建筑、陶瓷、工藝美術、精密鑄造、食品衛(wèi)生等方面具有廣泛的用途。我國石膏資源非常豐富，主要分布在華東、華北、中南、西北、西南等區(qū)域。烏蘭呼都格石膏礦床，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部，賦存于古近系中始新統(tǒng)阿山頭組灰黑色泥巖中，石膏礦層與泥巖為不等厚的互層出現(xiàn)。通過對該區(qū)礦床成因分析與研究，對周邊及以后的工作具有十分重要的參考價值。

關鍵詞：石膏礦 地質(zhì)概況 礦體地質(zhì)特征 礦床成因探討

中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0010-02

烏蘭呼都格石膏礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗衛(wèi)境蘇木境內(nèi)，屬內(nèi)蒙古高原、草原低山丘陵區(qū)，地形起伏不大，地勢較平坦，局部為小的干湖。該區(qū)處在重要的石膏、天青石等非金屬成礦帶上。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

烏蘭呼都格石膏礦區(qū)大地構(gòu)造位于新華夏構(gòu)造系第三沉降帶西緣，內(nèi)蒙古弧形褶皺帶與巨型緯向構(gòu)造系陰山—天山構(gòu)造帶中段亞帶和連接地帶，屬中蒙地槽索倫山槽向斜的一部分。區(qū)域地層從老到新主要有古生界二疊系、新生界古近系及第四系，區(qū)域構(gòu)造簡單，古近系巖層產(chǎn)狀近于水平，區(qū)域邊緣出露有早二疊世——更新世基性——中性——酸性火山巖、華力西晚期侵入巖，分布面積較小。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)

1.2.1 地層

該礦區(qū)出露地層較為簡單，地表基本為第四系，下伏古近系中始新統(tǒng)阿山頭組，局部有風化石膏露頭。層位由上至下為：

上覆第四系下更新統(tǒng)。

……假整合……

（1）黃綠色泥巖（E2a6）：泥巖呈黃綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具細層理構(gòu)造，內(nèi)含少量的灰色泥巖薄層，局部含石膏結(jié)核及晶粒。

（2）石膏礦層（I礦層）：由白色透明半透明石膏晶體組成，晶體間夾雜泥質(zhì)。

（3）黃綠色泥巖（E2a5）：泥巖呈黃綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具細層理構(gòu)造。

（4）石膏礦層（II礦層）：由白色透明半透明石膏晶體組成，晶體間夾雜泥質(zhì)。

（5）灰黑色泥巖（E2a4）：泥巖呈灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具細層理構(gòu)造，偶見石膏晶粒。

（6）石膏礦層（III礦層）：泥質(zhì)含量相對較少，含雪化狀石膏透鏡體。

（7）灰黑色泥巖（E2a3）：泥巖呈灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，具細層理構(gòu)造，局部含少量石膏結(jié)核。

（8）石膏礦層（Ⅳ礦層）：泥質(zhì)含量相對較少，含雪花狀石膏透鏡體。

（9）灰黑色、黑色等雜色泥巖（E2a2）：細層理構(gòu)造明顯。

（10）石膏礦層（Ⅴ礦層）：泥質(zhì)含量相對較多，含雪化狀石膏透鏡體。

（11）黑色、磚紅色等雜色泥巖、粉砂巖（E2a1）：細層理構(gòu)造明顯，局部夾淺黃色、灰黑色泥巖薄層。

1.2.2 構(gòu)造

該區(qū)構(gòu)造簡單，阿山頭組地層產(chǎn)狀近水平，難以量出傾角，但根據(jù)礦區(qū)內(nèi)階地、大溝和干湖的分布情況，表明了該區(qū)新構(gòu)造運動的表現(xiàn)形式。

1.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)東北部見少量巖漿巖出露，主要為早二疊世的英安巖及華力西晚期的細粒閃長巖，分布面積較小。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體地質(zhì)

烏蘭呼都格石膏礦床，賦存于古近系中始新統(tǒng)阿山頭組泥巖中，分布面積大于16 km2，呈層狀產(chǎn)出，且從整個礦區(qū)來看，很大范圍均被第四紀松散層所覆蓋，地貌表現(xiàn)為剝蝕平臺。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6層石膏礦體，其中Ⅳ號礦體為主要礦體。

以Ⅳ號礦體為例，礦體賦存面積約16.86 km2，賦存標高944.44～969.16 m，呈層狀產(chǎn)出，厚度在2.00～10.00 m之間，平均厚度為5.71 m，厚度變化系數(shù)37.36%，埋深1～43.80 m，圍巖為灰黑色泥巖。礦體平均品位（CaSO4·2H2O）65.93%，品位變化系數(shù)6.77%。探求Ⅳ號礦體探求礦體333+（334）？資源量19 566.98萬t。

2.2 礦石質(zhì)量及礦石類型

2.2.1 礦石礦物成份及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

綜合鏡下鑒定結(jié)果，礦石主要由石膏（CaSO4·2H2O）晶體、泥晶方解石及粘土礦物組成，個別含少量石英砂屑。礦石主要為晶粒自形結(jié)構(gòu)（以巨晶結(jié)構(gòu)為主，少量中-粗晶結(jié)構(gòu)），塊狀、厚層狀構(gòu)造。

石膏：多呈1～4 mm的板狀或柱狀晶體，無色透明，石膏晶體常呈燕尾雙晶，互相鑲?cè)肷L構(gòu)成晶族。晶體間含泥晶方解石及粘土礦物（呈細粉碎屑狀），石膏含量85%～97%之間（鏡下目測）。經(jīng)鑒定基本全為二水石膏，未見硬石膏。

泥晶方解石：<0.005 mm，顯微粒狀高級白干涉色，含量為1%～2%不等，最高可達12%。

粘土礦物：<0.005 mm，顯微鱗狀一級灰干涉色，個別含量達12%，一般<5%。

石英（砂屑）：0.8～1.5 mm（少數(shù)為粉砂），棱角—次棱角狀，含量少于1%。

2.2.2 化學成分

經(jīng)地表及鉆孔中的化學取樣并經(jīng)基本分析，結(jié)合6層礦體的各主要成分含量，得出本石膏礦床礦石主要成分化學分析結(jié)果為CaO：平均含量23.47%，SO3平均含量30.31%，H2O+平均含量13.77。根據(jù)石膏品位計算公式 CaSO4·2H2O%=4.78H2O+%，計算出CaSO4·2H2O的平均含量為65.86%。

2.3 礦層圍巖與夾石

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6層石膏礦體，主要賦存于灰黑色及灰黑色為主的雜色泥巖中，普遍含有石膏結(jié)核及石膏晶粒。礦層中含有泥巖夾層，以灰黑色泥巖為主，與石膏多呈互層，連續(xù)性不穩(wěn)定。鏡下鑒定結(jié)果為：

雜色泥巖：含礫泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石角礫為石膏，呈棱角狀-次棱角狀，礫徑2～20 mm。碎粒為石膏和方解石，粒徑一般0.2～2 mm，呈碎粒狀。被泥質(zhì)、鈣質(zhì)及石英膠結(jié)起來，鈣質(zhì)中可見塵點狀方解石，石英有硅質(zhì)重結(jié)晶生成。

3 礦床成因探討

礦區(qū)內(nèi)幾乎所有泥巖層內(nèi)均含石膏，石膏與泥巖密切共生。泥巖的顏色一般較淺，說明當時的沉積環(huán)境是集水的古盆地。由于當時的水量和其礦化度的變化情況不同，而造成今日的礦層特點。從上述礦床特征也可看出，礦層之生成原始地形條件也為一集水的古盆地，由于盆地內(nèi)含有大量的硫酸鹽溶液，在氣候干燥的條件下，其蒸發(fā)量大于淡水流入量，其發(fā)展的結(jié)果，礦化水之濃度漸增高到一定程度時，即可形成礦床。現(xiàn)據(jù)區(qū)域和礦區(qū)沉積特征將該礦床成因過程簡述如下：

該區(qū)受喜馬拉雅運動的影響，山間盆地持續(xù)下沉，盆地內(nèi)接受來源于周圍二疊系海相地層被化學風化的物質(zhì)進行堆積，盆地內(nèi)形成了部分泥巖，在形成泥巖過程中，有礦化水的加入形成泥巖夾雜石膏層。盆地進一步發(fā)展，沉積不均勻，盆地凹凸不平。在盆地逐漸下沉過程中，一度氣候比較濕潤，盆地內(nèi)聚集了大量大氣層中的水，形成湖泊。

在湖水匯集的過程中，地表水從陸地上帶來了大量的沉積物質(zhì)，隨水一同流入硫酸鹽型的鹽湖內(nèi)，由于化學風化作用的影響，盆湖內(nèi)的半沉積物質(zhì)，變成了Fe、K、Na、Mg、Cu、Sr等復雜的化學溶液，之后由于鹽湖內(nèi)聚集了多量的化學溶液，在氣候炎熱干旱的條件下，其蒸發(fā)量大于淡水流入量，水不斷蒸發(fā)，當湖水之礦化度提高到3.5倍時，其中CaO和SO3借助于水的作用，而逐漸形成了CaSO4·2H2O，進行緩慢的沉淀。在其沉淀過程中，一些難溶物質(zhì)呈懸浮狀態(tài)，在礦化度提高到一定程度時變成了固體一同與石膏堆積下來，形成了今日的石膏層內(nèi)夾雜之泥巖。

由于湖盆聚集了大量的沉積物質(zhì)，增加了湖底的垂直壓力，從而使湖盆逐漸下沉，也就很容易形成了泥巖的覆蓋層。若當時隨之湖泊的下沉，礦化水又不斷的補給，而成礦條件又是間斷的，這樣可以造成石膏與泥巖的互層，或者形成厚度較大的礦石自然類型不均一的幾個礦層，如該礦區(qū)的小柱狀石膏與細粒狀石膏互層，在石膏沉淀的初期，湖水底面多為易變的粘土質(zhì)，受水的影響，湖泊底部在一定的厚度內(nèi)保持軟泥狀態(tài)，而且含礦化水，但礦化度不一定均勻，當上覆礦化水形成石膏蓋層的過程中或以后，賦存于湖底軟泥內(nèi)的礦化水，受元素親合力的影響，可形成石膏結(jié)核與夾雜石膏的泥巖層。

若在石膏堆積呈膠體狀態(tài)時，加入了泥質(zhì)，礦可成部分混合。這種生成的紊繁過程，亦就復雜了礦體與圍巖的界限。在該礦區(qū)內(nèi)靠近礦層之頂?shù)装鍑鷰r內(nèi)往往具備上述特點，此外在石膏層古地形的湖濱部分，由于當時礦化水較淺，時有時無，因而使礦體的邊緣多為泥巖夾雜石膏層過渡到圍巖尖滅。當?shù)V區(qū)內(nèi)的礦層形成之后，受區(qū)域構(gòu)造運動的影響，山間盆地逐漸縮小，地殼受斷裂影響局部上升，故新近系在礦區(qū)沒有沉積。后來因近代的地殼上升運動的影響，石膏層出露于地表。局部地段由于受地表水的作用，礦層重新變?yōu)榈V化水，沿節(jié)理充填形成了大板狀石膏，呈板狀及條狀產(chǎn)出。

綜合上述礦床特點，該礦床成因類型應屬于內(nèi)陸蒸發(fā)盆地內(nèi)湖相沉積石膏礦礦床及局部裂隙充填次生石膏礦床。

4 結(jié)語

通過對石膏礦體特征的了解，以及對石膏礦成因的分析，建立了沉積型石膏礦床的找礦及勘查模型，對周邊石膏礦床及尋找其它大型—超大型湖相沉積型礦床具有十分重要的指導與借鑒意義。

參考文獻

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