山東省平邑縣華玉石膏礦地質(zhì)特征及其成因

韓 亮 展茂征

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

山東省石膏礦資源十分豐富，現(xiàn)累計(jì)查明資源儲(chǔ)量483.34億t，其中基礎(chǔ)儲(chǔ)量17.62億t[1]，主要分布于大汶口盆地、平邑盆地、棗莊盆地中[1]。石膏礦的成因主要包括河湖相-沼澤相碎屑沉積型、湖盆蒸發(fā)巖型、海相沉積型[1-4]。華玉石膏礦屬于平邑盆地石膏礦，具有代表性。因此，本文以此礦為例，擬通過(guò)詳細(xì)解剖其礦帶、礦層及礦石特征，探討其成因，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

華玉石膏礦區(qū)位于山東省平邑縣平邑凹陷西北部。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┲胁科珫|，北部為蒙山凸起，南部與尼山凸起、臨沂凸起相接（圖1）。

平邑凹陷形成于中生代，延續(xù)至古近紀(jì)以后，呈NW-SE向狹長(zhǎng)單斜盆地，出露地層有中生代白堊系、新生代古近系和第四系[1]。晚白堊-古近紀(jì)官莊群地層，以蒙山斷裂為北界，呈北西向帶狀分布，巖石組合為含膏鹽的紅色、灰色山麓洪積-河湖相碎屑巖系，自下而上包括固城組、卞橋組、常路組、朱家溝組和大汶口組。

2 礦帶及礦層地質(zhì)特征

礦區(qū)廣被第四系覆蓋。通過(guò)鉆探揭露，第四系下伏地層為晚白堊-古近紀(jì)官莊群卞橋組。該組為一單斜地層，呈NW～SE走向，傾向NE25°～73°，傾角19°～45°。石膏礦賦存于卞橋組二段地層中，呈NW～SE向分布，將其分為2個(gè)含礦帶，共15層礦。下部為Ⅰ礦帶，共12層礦，為本區(qū)的主礦帶。上部為Ⅱ礦帶，含礦3層，規(guī)模較小，無(wú)開(kāi)采價(jià)值。

2.1 礦帶特征

Ⅰ礦帶呈層狀展布，產(chǎn)狀與地層一致，總體走向326°，傾向NE，傾角在19～54°之間，平均30°左右。在12層礦中，控制最大長(zhǎng)度2101m，最大延伸790m；賦存標(biāo)高+3.0～ -250.0m；最大礦層厚度20.32m，最小2.35m；礦層最高品位72.48%，最低品位61.80%。

Ⅱ礦帶呈層狀與地層產(chǎn)狀一致，傾角25～28°。與上下地層呈整合接觸，為隱伏礦層。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.2 礦層特征

Ⅰ礦帶以Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅰ-5、Ⅰ-12為主要礦層，其特征分述如下：

（1）I-2礦層特征

礦層長(zhǎng)2101m，寬790m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標(biāo)高+3.0～ -250.0m。礦層呈層狀、似層狀，沿走向和傾向都較穩(wěn)定。厚度沿走向自西向東變薄，沿傾向由淺至深變厚，沿走向和傾向有分枝復(fù)合現(xiàn)象。礦層單工程最大厚度19.43m，最小3.83m，平均10.85m，厚度變化系數(shù)42.30%，屬厚度變化較穩(wěn)定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰?guī)r、泥灰?guī)r。礦層單工程最高品位76.22%，最低59.67%，平均69.53%，組分變化系數(shù)7.23%，屬含量變化均勻型（圖3）。

（2）I-4礦層特征

礦層長(zhǎng)2101m，寬680m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標(biāo)高+3.0～ -250.0m。礦層呈層狀、似層狀，沿走向和傾向都較穩(wěn)定。厚度沿走向自西向東比較穩(wěn)定，在3勘探線變薄，沿傾向變化不明顯，沿走向和傾向皆有分枝復(fù)合現(xiàn)象。礦層單工程最大厚度30.46m，最小2.92m，平均9.45m，厚度變化系數(shù)73.49%，屬厚度變化不穩(wěn)定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰?guī)r、泥灰?guī)r。礦層單工程最高品位76.54%，最低61.40%，平均68.22%，組分變化系數(shù)6.83%，屬含量變化均勻型（圖3）。

（3）I-5礦層特征

礦層長(zhǎng)2101m，寬680m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標(biāo)高+3.0～ -250.0m。礦層呈層狀、似層狀，沿走向和傾向都較穩(wěn)定。厚度沿走向自西向東呈變厚趨勢(shì)，沿傾向變化不明顯，局部有分枝復(fù)合現(xiàn)象。礦層單工程最大厚度24.48m，最小4.15m，平均13.00m，厚度變化系數(shù)46.15%，屬厚度變化較穩(wěn)定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰?guī)r、泥灰?guī)r。礦層單工程最高品位79.52%，最低57.72%，平均 67.31%，組分變化系數(shù)7.80%，屬含量變化均勻型（圖3）。

（4）I-12礦層特征

礦層長(zhǎng)2101m，寬540m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標(biāo)高+3.0～ -228.86m。礦層呈層狀、似層狀，走向和傾向都較穩(wěn)定。厚度沿走向自西向東變厚，沿傾向由淺至深變厚，局部不規(guī)則，有分枝復(fù)合現(xiàn)象。礦層單工程最大厚度33.25m，最小2.03m，平均20.32m，厚度變化系數(shù)50.30%，屬厚度變化較穩(wěn)定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰?guī)r、泥灰?guī)r。礦層單工程最高品位79.13%，最低55.43%，平均 68.29%，石膏組分變化系數(shù)為8.45%，屬含量變化均勻型（圖3）。

圖2 主力礦層平均厚度沿走向變化曲線特征

2.3 礦層圍巖特征

礦層圍巖以含膏-膏質(zhì)泥灰?guī)r、泥巖為主，其次為含膏-膏質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰?guī)r，局部見(jiàn)砂巖、鈣質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖。圍巖普遍含礦，與礦層均為整合接觸。

圖3 主力礦層平均品位沿走向變化特征

3 礦石特征

3.1 礦石物質(zhì)成分

礦石礦物為石膏和硬石膏，成分較簡(jiǎn)單。脈石礦物主要為方解石、泥質(zhì)碎屑巖和粘土礦物，少量白云石、天青石、黃鐵礦和陸源碎屑礦物石英、長(zhǎng)石、綠泥石、局部見(jiàn)自生石英、螢石、燧石，偶見(jiàn)自然硫。礦石中石膏含量1.67%～91.73%，硬石膏含量0～88.76%。

有益組分主要為CaO、SO3、H2O+。礦石品位一般在62.59%～73.29%之間，礦層平均品位最高為73.29%，最低為62.59%，一般在66%～70%之間。I礦帶12層礦平均品位69.14%。礦石中伴生有益元素主要為Sr，其含量為0.37%～1.10%，由于其含量較低無(wú)工業(yè)價(jià)值。

礦石中有害組分為K2O和Na2O。其中，K2O含量為0.03%～0.47%，Na2O為0.03%～0.13%，含量甚低，對(duì)礦石工業(yè)利用無(wú)影響。

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石以變晶結(jié)構(gòu)、包含狀結(jié)構(gòu)、放射狀結(jié)構(gòu)和板狀自形結(jié)構(gòu)為主，次為纖維結(jié)構(gòu)。構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、似角礫狀構(gòu)造、脈狀和網(wǎng)脈構(gòu)造為主，次為斑點(diǎn)狀構(gòu)造。

3.3 礦石類型和品級(jí)

將礦石劃分為石膏和硬石膏兩種工業(yè)類型，石膏含量大于50%的為石膏型，反之為硬石膏型。再根據(jù)其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造劃分為11個(gè)自然類型。多數(shù)礦層由兩種工業(yè)類型的礦石組成。礦層淺部均以石膏型為主，深部則以硬石膏型為主，兩種類型礦石的轉(zhuǎn)變深度約在180～210m之間。其中Ⅰ-12、Ⅰ-11、Ⅰ-10礦層為石膏型，Ⅰ-9、Ⅰ-8、Ⅰ-7礦層為石膏、硬石膏混合型，Ⅰ-6、Ⅰ-5、Ⅰ-4、Ⅰ-3礦層為硬石膏型，Ⅰ-2、Ⅰ-1礦層為石膏型。

4 礦床成因

4.1 古地理及古氣候條件

平邑盆地的發(fā)生、發(fā)展及演化主要受蒙山斷裂控制。該斷裂為同沉積型斷裂。近東西向斷陷盆受南北兩側(cè)近東西向斷裂控制。斷裂活動(dòng)強(qiáng)度、下陷速率對(duì)沉積盆地穩(wěn)定性及沉積物質(zhì)成分起控制作用，對(duì)石膏礦層發(fā)生、發(fā)展、消亡起重要控制作用。

該區(qū)在始新世-漸新世早期處于炎熱、干燥的古氣候條件，至漸新世中、晚期，古氣候逐漸變?yōu)檠谉?、干燥與暖濕相間的氣候條件。炎熱、干燥的氣候條件有利于石膏等鹽類礦床的形成。

4.2 成礦環(huán)境與控礦因素

差異性同生斷層持續(xù)活動(dòng)形成的鹽湖，殘余鹵水進(jìn)一步蒸發(fā)、濃縮。盆地濃縮水體的不斷補(bǔ)給蒸發(fā)，巖沉積形成過(guò)程中，由于成鹽鹵水不斷的濃縮，在不同階段形成不同的巖相，致使水體持續(xù)濃縮到鉀鹽的沉積階段，形成膏鹽、石鹽、鈉鎂鹽、鉀鎂鹽巖相較完整的沉積序列。在含鹽巖系上、下有膏巖層沉積組合。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)存在兩條石膏礦礦帶、15層礦層、四層主力礦層。

（2）礦石礦物為石膏和硬石膏，結(jié)構(gòu)以變晶、包含狀、放射狀和板狀自形為主，構(gòu)造以塊狀、浸染狀、條帶狀、似角礫狀、脈狀和網(wǎng)脈構(gòu)造為主，礦石有益成分以CaO、SO3、H2O+為主。

（3）淺部礦層均以石膏型為主，深部則以硬石膏型為主。其中Ⅰ-12、Ⅰ-11、Ⅰ-10礦層為石膏型，Ⅰ-9、Ⅰ-8、Ⅰ-7礦層為石膏、硬石膏混合型，Ⅰ-6、Ⅰ-5、Ⅰ-4、Ⅰ-3礦層為硬石膏型，Ⅰ-2、Ⅰ-1礦層為石膏型。

（4）基于成礦地質(zhì)背景、礦層特征、礦石化學(xué)成分、成礦環(huán)境及控礦因素分析，認(rèn)為該區(qū)石膏礦成礦模式為陸相沉積蒸發(fā)巖型石膏礦。