山東省平邑左莊礦區石膏礦礦層特征及其找礦標志

展茂征

（山東省煤田地質局第五勘探隊，山東 濟南 251000）

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

1 成礦地質背景

左莊礦區大地構造位置位于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）尼山－平邑斷隆（Ⅳ）平邑凹陷（Ⅴ）西部（圖 1）。

平邑凹陷呈NW-SE 向，其中沉積了侏羅紀、白堊紀和古近紀的地層[1]。礦區內廣被第四系覆蓋，第四系下伏為晚白堊-古近紀官莊群卞橋組地層，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]。礦區構造簡單，礦區構造總體以NE 傾斜的單斜構造為主，地層傾角一般在22°左右。礦區內未發現巖漿巖。

2 礦層地質特征

根據勘探報告，礦區內石膏礦層賦存于古近紀官莊群卞橋組中段地層中，礦層產狀與地層產狀一致，走向305°～320°，傾向NE，傾角20°～25°，賦存標高在+115～ -184.9 m 之間，含礦4 層，自下而上編號為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出。

2.1 礦層特征

左莊礦區主要為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

礦段內主礦層，除礦區東北部缺失外分布于整個礦區。I-1 礦層呈層狀，產狀43°∠20°，具分叉復合現象，局部由單層厚度1.73～28.28 m 的2～5 層石膏組成。礦層賦存標高+115～ -147.0 m，長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29.3%，屬穩定類型。礦層品位55.58%～94.30%，平均74.59%，品位變化系數12.8%，屬均勻類型。

圖1 礦區地質簡圖

（2）I-2 礦層特征

主要分布于礦區的東南部。礦層呈層狀，產狀45°∠22°，賦存標高+24.3～ -100.2 m，長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57.3%，屬局部較穩定類型。礦層品位55.98%～78.10%，平均69.98%，品位變化系數8.4%，屬均勻類型。I-2 礦層沿走向由礦區東南部向西北部具尖滅再現之特點，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

分布于礦區的北部。礦層呈層狀，產狀43°∠20°，具分叉復合現象，由單層厚度1.30～5.05 m 的1～3 層石膏組成，長789.4 m，寬381.4 m，賦存標高+86.2～ -105.8 m。厚度2.00～6.35 m，平均3.93 m，厚度變化系數41.3%，屬較穩定類型。礦層品位55.58%～86.66%，平均66.77%，品位變化系數12.6%，屬均勻類型。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。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。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，產狀43°∠20°。工程控制最大延長1 163.9 m，延深200 m，賦存標高+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59.6%，屬較穩定類型。礦層品位62.90%～94.12%，平均72.35%，品位變化系數18.0%，屬均勻類型。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～膏質泥巖、泥灰巖為主，其次為含膏～膏質粉砂巖、粉砂質泥巖、灰巖、鈣質泥巖。總的變化規律是：在垂向上與含礦建造有關，以泥巖為主，局部見砂巖及泥灰巖；橫向上，淺部泥巖、砂巖較多，深部泥灰巖、灰巖增多。

2.3 礦層夾石特征

礦區內礦層夾石巖性主要為含膏泥巖、膏質泥巖組成，通過取樣結果顯示，夾石品位為22.08%～54.64%，故多數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%，礦石品位和礦石類型有關，一般纖維膏、塊狀石膏品位較高，泥質石膏等較低。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 結構構造

主要有他形～半自形粒狀變晶結構（圖3），其次為鱗片變晶結構、纖維狀結構等，局部見放射狀結構、板狀自形晶結構。各礦層結構差異不大，各礦層都以半自形～他形粒狀變晶結構為主，局部鱗片變晶結構、放射狀結構和板狀自形晶結構，纖維狀結構相對較多。

圖3 粒狀變晶結構（石膏呈等粒狀）

3.3 礦石類型和品級

根據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類型。礦層淺部均以石膏型為主，深部則以硬石膏型為主。

4 礦床成因及找礦標志

以往區域地質工作確定礦床屬內陸湖相沉積礦床。石膏礦床形成受鹽類物質來源、古氣候、古地理環境、沉積時的物理化學過程等因素的控制。

4.1 大地構造環境

平邑盆地北界的蒙山斷裂，為一長期活動的斷裂，控制了盆地的發展，形成了一個半封閉的湖盆，湖盆的不斷下降，接受和容納了包括成礦物質的大量沉積物，盆地中的次級構造控制著鹵水的遷移。因此，構造不僅對礦床的形成提供了空間，也控制了礦床的產出層位和規模。

4.2 鹽類物質來源

鹽類物質來源可能與以下幾方面有關：

（1）盆地周圍隆起的古陸區

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

（2）湖盆內外大量的生物碎屑，為成礦提供了大量的（主要為Ca2+）物質來源。

（3）深部鹵水攜帶成礦物質沿蒙山斷裂上升進入湖盆也可能是物質來源的一方面。

4.3 古氣候環境

石膏礦屬蒸發鹽類礦床，其形成離不開炎熱干旱氣候，礦帶中的紅色、褐色巖石就是干旱氣候的有利證據。干旱氣候持續階段愈長，石膏沉積愈厚。如果濕潤氣候與干旱氣候頻繁交替，就會形成條帶狀石膏。

4.4 成巖期及成巖期后石膏的轉化

沉淀的石膏顆粒細小，結晶程度差，與水的結合能力很小，成巖過程中，易失去水分變成纖狀、鱗片狀硬石膏。硬石膏經水化重結晶，形成含結晶水的石膏，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 找礦標志

（1）地貌

礦帶與其頂、底板灰巖在地貌上有明顯差異，礦帶易風化呈相對負地形，沿走向呈凹槽狀。

（2）標志層

礦帶頂部灰巖～泥灰巖帶，層位穩定，特征明顯，以灰～灰黑色為主，其向連續紅色層過渡的位置，可視為礦帶的開始。底板灰巖、泥灰巖呈灰～藍灰色，他的連續出現標志著礦帶的結束。

（3）次生灰巖

石膏直接風化而成的次生灰巖，具白色粉砂泥狀方解石，地表呈次圓、不規則礫、姜狀結石等，具多孔構造，原始層理不清，鏡下常見石膏菱板狀假象等特征，可作為找礦的直接標志。

5 結論

本文通過左莊石膏礦地質特征、成因探討及找礦標志，得出以下結論：

（1）左莊礦區含礦四層，其中I-1礦層為主礦層。

（2）礦石礦物為石膏和硬石膏，結構以他形～半自形粒狀變晶結構為主。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物質來源、古氣候、古地理環境、沉積時的物理化學過程等因素的控制，確定礦床屬內陸湖相沉積礦床。