遼西下河套石膏礦地質(zhì)特征及找礦方向探討

柳忠杰

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004 ）

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【其 他】

遼西下河套石膏礦地質(zhì)特征及找礦方向探討

柳忠杰

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004 ）

【摘 要】本文詳細介紹了遼西下河套石膏礦床地質(zhì)特征，總結(jié)了主要找礦標(biāo)志，為進一步在遼西地區(qū)尋找石膏礦床指明了方向。

【關(guān)鍵詞】海相沉積礦床；地質(zhì)特征；找礦方向；下河套石膏礦

下河套石膏礦是在2010年普查找礦中發(fā)現(xiàn)的，該礦床賦存于下寒武統(tǒng)毛莊組地層中。本次勘查工作首次在遼西地區(qū)毛莊組地層中發(fā)現(xiàn)石膏工業(yè)礦體，這是繼遼陽地區(qū)堿廠組、饅頭組發(fā)現(xiàn)石膏礦床之后，遼寧總隊在石膏找礦勘查工作中的又一次重大突破。該成果的取得進一步豐富了石膏礦床成礦理論，對遼西地區(qū)石膏找礦勘查有重要的指導(dǎo)意義。

本文在詳細研究礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該礦床成因，并歸納了主要找礦標(biāo)志，為進一步在遼西地區(qū)尋找石膏礦床指明了方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦床大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ）燕山臺褶帶（Ⅱ）遼西臺陷（Ⅲ）朝陽穹褶斷束（Ⅳ）的南半部［1］。

區(qū)域內(nèi)最古老的基底為太古界建平群，蓋層為上元古界震旦系，古生界寒武系，下、中奧陶統(tǒng)，中、上石炭統(tǒng)，二疊系，中生界下、中三疊統(tǒng)，侏羅系、白堊系地層呈角度不整合覆于其上，地層發(fā)育完整。

區(qū)域北北東—北東向構(gòu)造發(fā)育，主要褶皺構(gòu)造有南營子—野豬溝傾伏向斜，次為崔家溝背斜。斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

巖漿巖不發(fā)育。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

2.1.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為第四系，中奧陶統(tǒng)馬家溝組，下奧陶統(tǒng)亮甲山組及冶里組，上寒武統(tǒng)鳳山組、長山組和崮山組，中寒武統(tǒng)張夏組和徐莊組，下寒武統(tǒng)毛莊組、饅頭組和老莊戶組。含膏地層為下寒武統(tǒng)毛莊組。

2.1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于南營子—野豬溝向斜盆地中部南東翼，地層呈單斜產(chǎn)出。走向NE30°，傾角25°。地層產(chǎn)狀十分穩(wěn)定。

礦區(qū)內(nèi)未見斷裂構(gòu)造。

2.1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖。

2.2 含膏帶巖石組合特征

（1）徐莊組（∈2x），厚97.66m。

③層深灰色厚層白云巖。該層頂部夾少量灰黑色薄層粉砂巖。厚度41.83m。

②層灰色、灰紫色中厚夾薄層白云質(zhì)粉砂巖。厚度18.89m。

①層紫紅色泥巖。石膏礦化普遍發(fā)育，厚度36.94m。

（2）毛莊組（∈1mz），石膏礦化普遍發(fā)育，厚69.82m。

⑥層灰色、紫灰色白云質(zhì)灰?guī)r。厚度2.90m。

⑤層Ⅰ膏層：灰色白云質(zhì)硬石膏。厚度2.275m。

④層紫紅色白云質(zhì)泥巖。厚度48.88m。

③層紫紅色、暗紫色粉砂巖。厚度12.22m。

②層Ⅱ膏層：灰色、灰白色石膏、硬石膏。厚度2.39m。

①層灰黑色泥質(zhì)白云巖。厚度3.24m。

（3）饅頭組（∈1m）：石膏礦化普遍發(fā)育，厚46.90m。

⑥層灰色厚層白云巖。厚度7.95m。

⑤層紫紅色白云質(zhì)泥巖。厚度7.93m。

④層黃灰色中厚層白云巖。厚度5.14m。

③層紫紅色白云質(zhì)泥巖。厚度14.91m。

②層同生角礫狀白云質(zhì)泥巖。厚度1.75m。

①層紫紅色白云質(zhì)泥巖。厚度9.22m。

2.3 礦體特征

根據(jù)普查區(qū)石膏和硬石膏層產(chǎn)出層序，由上至下劃分為兩個膏層，既Ⅰ膏層和Ⅱ膏層，分別介紹如下。

2.3.1 Ⅰ膏層

Ⅰ膏層呈層狀賦存于毛莊組頂部⑥層灰色、紫灰色白云質(zhì)灰?guī)r之下，底板為紫紅色白云質(zhì)泥巖。礦體沿走向延長2 076m，沿傾向延深600m。膏層產(chǎn)狀與頂?shù)装鍑鷰r產(chǎn)狀一致，礦體厚度2.13～2.18m，石膏含量66.16%～77.57%。呈單斜產(chǎn)出，走向為NE30°，傾向NW，傾角25°。礦體埋深412.61～555.87m。

2.3.2 Ⅱ膏層

Ⅱ膏層呈層狀賦存于毛莊組底部③層紫紅色、暗紫色粉砂巖之下，底板為灰黑色泥質(zhì)白云巖。礦體沿走向延長2 076m，沿傾向延深600m。膏層產(chǎn)狀與頂?shù)装鍑鷰r產(chǎn)狀一致，礦體厚度2.16～2.36m，石膏含量55.10%～65.63%。呈單斜產(chǎn)出，走向為NE30°，傾向NW，傾角25°。礦體埋深462.16～618.27m，距Ⅰ膏層48.30～61.10m。

2.4 礦石質(zhì)量

2.4.1 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

礦石常見原生結(jié)構(gòu)有：葉片狀結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)。

礦石原生構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造。

2.4.2 礦石礦物組成

礦石有用礦物成分為石膏和硬石膏，雜質(zhì)礦物主要有白云石、方解石、粘土礦物等。

（1）石膏（CaSO4·2H2O）：灰白、青灰色，晶質(zhì)塊狀，硬度2，指甲能刻動。鏡下觀察：無色透明，負突起低，具不明顯糙面，常見晶形有鱗片狀、纖維狀、柱狀、粒狀及不規(guī)則狀。

（2）硬石膏（CaSO4）：灰白或青灰色，晶質(zhì)塊狀，半透明，硬度3.5。鏡下觀察：無色透明，正突起中度，截面呈板狀、粒狀、柱狀、不規(guī)則粒狀。

（3）白云石［CaMg（CO3）］和方解石（CaCO3）：呈微細粒狀與石膏或硬石膏混生或呈微細層與石膏、硬石膏交互產(chǎn)出。鏡下觀察：無色透明，呈他形不規(guī)則粒狀，粒度0.016～0.048mm。

（4）粘土礦物：為礦石中雜質(zhì)，經(jīng)差熱分析，均為水云母。

2.5 礦石自然類型

礦石自然類型主要為硬石膏、石膏，少量脈膏。

（1）硬石膏：青灰色，巖心表面呈白色。晶質(zhì)，塊狀，半透明?？梢姷V物順層排列組成微層理。硬度3.5。硬石膏含量達70%以上。含少量石膏、碳酸鹽、粘土質(zhì)等。

（2）石膏：青灰色。晶質(zhì)，塊狀，半透明。質(zhì)軟，硬度2。

（3）脈膏：乳白色，纖維狀結(jié)構(gòu)，呈脈狀分布，主要礦物有石膏，次要礦物有白云石。石膏以細脈狀充填于層間或裂隙中，局部形成不規(guī)則細脈狀及團塊狀，脈寬一般為2～15mm，系硬石膏經(jīng)水化作用形成，廣泛分布于石膏礦體上下圍巖中。

2.6 礦層圍巖

Ⅰ膏層頂板，巖性灰色、紫灰色白云質(zhì)灰?guī)r，與下伏膏層界線清晰。巖石主要礦物成分為方解石65%，次為白云石25%，另有少量石膏、硬石膏、石英等。巖石為粉晶砂屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。層厚2.90～3.30m。

Ⅰ膏層底板，巖性為紫紅色白云質(zhì)泥巖，巖石主要礦物組成為水云母類礦物，次為白云石、氧化鐵及纖維石膏，另有少量石英、斜長石和赤鐵礦。巖石為隱晶泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。層厚43.43～48.88m。該層內(nèi)纖維石膏發(fā)育，呈微薄層狀或脈狀，順層面或沿節(jié)理、裂隙分布，也有呈團塊狀的石膏出現(xiàn)。纖膏單層厚一般為2～15mm，最大可達4cm。纖膏層間距0.2～0.8m不等。石膏純凈。

Ⅱ膏層頂板，巖性為紫紅色、暗紫色粉砂巖，與下伏膏層界線清晰。巖石呈粉砂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由碎屑80%，填隙物20%組成。碎屑為棱角狀，粒徑為0.05mm±，由石英、長石、云母等組成。填隙物為鐵質(zhì)、鈣質(zhì)等。該層內(nèi)纖維石膏發(fā)育。

Ⅱ膏層底板，巖性為灰黑色泥質(zhì)白云巖，與上覆礦層界線呈漸變過渡關(guān)系。巖石呈微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物組成為白云石，次為粘土質(zhì)、氧化鐵和少量石膏。該層石膏礦化較強，石膏呈團塊狀、星點狀產(chǎn)出，纖膏則呈層狀或脈狀出現(xiàn)，含膏量可達10%。

3 礦床成因及找礦方向

3.1 礦床成因及找礦標(biāo)志

綜上所述，本石膏礦床應(yīng)屬濱海的潮坪瀉湖相碎屑巖—碳酸鹽巖建造中的石膏、硬石膏海相沉積礦床［2］。

找礦標(biāo)志：

（1）含膏地層（毛莊組）較發(fā)育，要具有一定的厚度，含膏地層厚度一般在60m以上。

（2）膏層賦存于固定的地層層位，區(qū)內(nèi)所見膏層均賦存于毛莊組頂?shù)撞康貙又小?/p>

（3）膏層在地表風(fēng)化后形成次生白云質(zhì)灰?guī)r（灰黃色蜂窩狀，質(zhì)輕），可作為直接找礦標(biāo)志。

（4）地表指相礦物：石膏、硬石膏、天青石、白云石與紅層及石鹽假晶出現(xiàn)，也是石膏找礦的重要線索。

（5）石膏礦床還需要有良好的保存條件，如：要有蓋層、構(gòu)造不發(fā)育、埋藏要有一定深度。

3.2 找礦方向探討

綜合分析整個遼西地區(qū)大地構(gòu)造及早、中寒武世巖相古地理特征，認為以下4個沉積盆地可作為今后石膏找礦遠景區(qū)。

依據(jù)各遠景區(qū)找礦潛力的大小排序為：①凌源野豬溝—南營子向斜盆地；②喀左中三家子盆地；③喀左羊角溝樓子山盆地；④南票盆地。

其中凌源野豬溝—南營子向斜盆地成礦條件最為優(yōu)越，找礦潛力巨大。該盆地沉積面積大，地層發(fā)育齊全。紅層厚度大，近150m，且纖膏細脈發(fā)育。饅頭組、毛莊組、徐莊組都具備形成石膏礦床的地質(zhì)條件。

該盆地內(nèi)下河套石膏礦已探明資源量1 000萬t以上，礦床規(guī)模達中型。

該盆地地層呈單斜產(chǎn)出，傾角25°。地層產(chǎn)狀十分穩(wěn)定。斷裂構(gòu)造不發(fā)育，且含膏層位頂板有幾十米厚的隔水層—泥巖。以上各項對石膏的保存及開發(fā)利用均較有利。而且地表找礦標(biāo)志明顯，從下河套至老莊戶一帶，沿含膏帶走向發(fā)育厚度為0.5～2.50m、灰黃色蜂窩狀次生白云質(zhì)灰?guī)r，系石膏層在地表風(fēng)化溶蝕后的產(chǎn)物。

其他盆地也都具備形成石膏礦床的地質(zhì)條件，只是地質(zhì)工作程度較低，目前尚無深部工程驗證。

【參考文獻】

［1］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1989：708-709，723.

［2］薛武.我國石膏礦產(chǎn)時空分布概況及成礦特點初探［J］.建材地質(zhì)，1986（4）：32-33.

Geological Features and Prospecting Direction of Gypsum Mine in the Xiahetao of Western Liaoning

LIU Zhong-jie
（Liaoning Branch of China National Geologic Exploration Center of Building Materials Industry， Shenyang 110004， China）

Abstract:This paper introduces the geological features of gypsum mine in Xiahetao of western Liaoning in detail， and sums up the main prospecting signs， that points out direction for further searching gypsum mine in the western part of Liaoning.

Key words:marine deposit mine； geological features； prospecting direction； gypsum mine in the Xiahetao

【中圖分類號】P619.261

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1007-9386（2016）02-0054-03

【收稿日期】2015-11-03