湖南省漣源市島石—渡頭塘石膏礦床地質(zhì)特征及賦存規(guī)律

(湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì) 湖南 株洲 412000)

一、地質(zhì)背景

漣源市島石-渡頭塘石膏礦區(qū)位于漣邵煤田的漣源含煤區(qū)，區(qū)域地層出露較全，由新到老依次為第四系(Q)、白堊系(K)、三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)、二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組(P2ch)、龍?zhí)督M(P2l)，二疊系下統(tǒng)茅口組(P1m)、棲霞組(P1q)、中上石炭統(tǒng)壺天群(C2+3)、下石炭統(tǒng)梓門橋組(C1z)、測(cè)水組(C1c)、石磴子組(C1s)以及前泥盆系地層。

調(diào)查區(qū)處于漣源凹陷區(qū)中部的隔檔式褶皺帶的橋頭河向斜，該向斜為一軸向呈北東～南西的不對(duì)稱向斜，向斜東南翼傾角30°左右，西北翼傾角45°左右。次一級(jí)褶曲較發(fā)育，軸向長(zhǎng)約40Km,平均寬約14.7Km,面積590.6km2。向斜兩翼沿走向斷裂發(fā)育，表現(xiàn)為順層滑動(dòng)，同時(shí)伴有飛來峰構(gòu)造。

調(diào)查區(qū)內(nèi)無巖漿巖出露。

二、石膏礦床地質(zhì)特征

梓門橋組中下部含石膏礦層2-4層次，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ石膏可采，乳白色，中厚層狀，呈晶細(xì)粒結(jié)構(gòu)，次為纖維狀結(jié)構(gòu)，油脂光澤，質(zhì)純，中夾泥質(zhì)夾矸薄層，多為硬石膏，次為含水石膏，石膏層主要用于水泥緩凝劑和H2SO4制造，并可以農(nóng)用。石膏層主要特征如下：

1.Ⅰ石膏層：乳白色，薄～中厚層狀，真絲絹光澤，纖維狀，粒狀結(jié)構(gòu)，如(圖2-1)，夾透鏡狀含泥灰?guī)r，Ⅰ石膏層距梓門橋組頂部32.00～96.00m，一般厚58m，Ⅰ～Ⅱ石膏層間距10.00～20.00m，一般厚16.00m。

2.Ⅱ石膏層：淺灰～灰白色，中厚層狀，油脂光澤，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，質(zhì)較純，間夾薄層含泥灰?guī)r，顯示水平層理，Ⅱ～Ⅲ石膏層間距12～25m，一般厚20m。

3.Ⅲ石膏層：乳白色，半透明，塊狀構(gòu)造，具油脂光澤，夾深灰色，薄層狀含泥灰?guī)r，顯示緩波狀～皺紋狀層理，頂板為中厚層含泥灰?guī)r，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，底板為泥質(zhì)灰?guī)r，緩波狀層理，細(xì)～隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，Ⅲ～Ⅳ石膏層間距11～27m，一般厚16m。

4.Ⅳ石膏層：乳白～白色，半透明，中厚層狀，粒狀結(jié)構(gòu)，夾透鏡狀含泥灰?guī)r，呈脈狀，透鏡狀層理，頂板為中厚層泥質(zhì)灰?guī)r，緩波狀層理，細(xì)晶～隱晶質(zhì)，底板為中厚層含泥灰?guī)r，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部含黃鐵礦結(jié)核，Ⅳ石膏層距梓門橋組底部11～37m，一般厚20m。

本次施工的鉆孔與收集的鉆孔資料所見到梓門橋組中下部Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ石膏層，平均真厚度為1.60～3.48m，厚度可采，質(zhì)較純，具工業(yè)品位。石膏的化驗(yàn)結(jié)果見表：

石膏層工業(yè)分析成果表

三、石膏層賦存規(guī)律

(一)梓門橋組沉積環(huán)境與石膏礦成礦模式

梓門橋組位于石炭系下統(tǒng)上部，為一套碳酸鹽巖沉積。主要沉積環(huán)境為潮上帶、潮間帶、潮下帶沉積。潮下帶為陸盆瀉湖低能環(huán)境，主要巖性組合為一些灰-灰黑色含泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r。含腕足、珊瑚、海百合莖等動(dòng)物化石。潮間帶為潮下帶到潮上帶的過渡帶，為薄層紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r。潮上帶為位于平均高潮面以上的地帶，大部分時(shí)間暴露水面。由于氣候干旱，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，使潮上帶地下水強(qiáng)烈濃縮形成高濃度鹵水，高濃度鹵水在同生或準(zhǔn)同生階段與原先沉積的碳酸鹽巖物質(zhì)發(fā)生交代作用形成石膏。地殼的升降變化使潮上帶、潮間帶交替重復(fù)，這就使梓門橋組下部形成了多層石膏。潮上帶持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、交代作用強(qiáng)烈可以形成厚石膏層，反之形成薄層石膏。

(二)主要可采石膏層賦存規(guī)律與后期構(gòu)造改造

調(diào)查區(qū)早石炭世梓門橋組的石膏層總厚度變化在0-9米之間，平均3.5米，石膏層主要形成于潮上帶環(huán)境。實(shí)際上，漣源盆地的漣源聚煤中心同樣也是梓門橋組地層沉積中心。

漣源梓門橋組沉積中心受沉積環(huán)境控制，石膏帶的展布還要遭受后期構(gòu)造改造。調(diào)查區(qū)自印支期以來經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，不僅形成了目前的蓋層構(gòu)造格架，對(duì)石膏層厚度變化及石膏層結(jié)構(gòu)變化均有很大影響。印支期南東向北西的順層推覆構(gòu)造在局部使石膏層頂、底板間發(fā)生順層滑動(dòng)，作為軟弱層的石膏層成了順層滑動(dòng)構(gòu)造的破碎帶而成包狀、條帶狀。重力滑動(dòng)構(gòu)造對(duì)石膏層產(chǎn)生了進(jìn)一步的破壞作用。這種破壞作用主要表現(xiàn)在重力滑動(dòng)構(gòu)造的后緣拉伸變薄或缺失及張性斷裂導(dǎo)水性導(dǎo)致石膏淋蝕。

綜上所述，島石-渡頭塘石膏礦主要賦存于石炭系下統(tǒng)上部梓門橋組，為一套碳酸鹽巖沉積。主要沉積環(huán)境為潮上帶、潮間帶、潮下帶沉積。石膏礦主要形成于潮上帶環(huán)境。潮上帶持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、交代作用強(qiáng)烈可以形成厚石膏層，反之形成薄層石膏。