大汶口盆地漕河崖礦段巖鹽礦地質特征及巖相分布規律

朱猛

(山東省第五地質礦產勘查院,山東 泰安 271000)

1 成礦地質背景

大汶口礦區漕河崖礦段位于泰安市南偏西約27km處，行政區劃屬岱岳區滿莊鎮管轄。大地構造位置位于華北陸塊(Ⅰ)、魯西隆起(Ⅱ)、魯中隆起區(Ⅲ)、大汶口-蒙陰斷陷(Ⅳ)西端的汶口凹陷(Ⅴ)東部。

區域地層主要發育有新太古代泰山巖群，寒武-奧陶紀長清群，九龍群、馬家溝群，古近紀朱家溝組、官莊群，新近紀黃驊群及第四系(圖1)。其中，官莊群大汶口組為盆地的主要組成地層，它控制了鉀鹽、巖鹽、石膏等鹽類礦產的賦存和分布。在盆地邊緣及盆地內次級凸起上厚度較薄，次級構造洼地中厚度較大，最大厚度3000余米。其次為官莊群朱家溝組，分布于盆地東部邊緣地帶，黃驊群明化鎮組和第四系分布于官莊群之上，官莊群沉積基底為馬家溝群。

盆地內斷裂構造對礦床起著明顯的控制作用。它們在盆地沉降過程中的持續活動將大汶口盆地分割成上述若干洼地，在滿莊-大西牛洼地，臨汶洼地、北西遙洼地均不同程度的沉積有巨厚的石膏、硬石膏礦床。東向洼地由F2，F3，F4,Fg斷層分割形成并由其所圍限，由于其沉降幅度最大，形成洼地最深，近而導致了在沉降過程中鹵水向該洼地聚集，形成了與硬石膏巖相伴生的多層巖鹽、鈉鎂鹽和鉀鎂鹽等鹽類沉積[1]。

1—第四系；2—古近系；3—新近系；4—奧陶系；5—寒武系；6—新太古代泰山巖群；7—斷層；8—地質界線；9—礦段位置 圖1 大汶口盆地區域地質略圖

區內巖漿巖分布于盆地北部及東部的滿莊、灌莊、漕河崖礦段等地，分布面積約50km2。呈巖床狀侵位于大汶口組三段內，厚度0.19～63.33m，總體趨勢由北向南厚度逐漸變薄。巖性深部為橄欖輝綠巖，淺部漸變為含橄欖輝綠玢巖、玄武巖，屬喜山期淺成侵入巖。

2 巖鹽礦地質特征

2.1 礦床成因

礦段巖鹽礦是大汶口盆地鹽類礦床的一部分，根據以往資料該鹽類礦床屬內陸湖相沉積。礦床的形成受區域構造、古氣候、古地理、次級構造洼地等因素的控制。

(1)古氣候及古地理條件。中生代侏羅—白堊紀已是陸相干旱氣候條件，沉積了一套以紅色碎屑巖為主的陸相地層，到新生代始新世以來，干旱氣候繼中生代進一步發展，在這樣的條件下，流入盆地的鹵水不斷蒸發，濃度加大，鹽類結晶析出。

晚白堊世以來，魯西地區以斷塊隆起為主，形成一系列內陸斷陷盆地，在盆地中沉積著巨厚的官莊群。沉積區為地形相對平坦的淺水盆地，但由于受到沉降斷裂活動的影響，造成沉降幅度大小有別的一系列沿斷裂呈串珠狀分布的碎屑巖盆地和含鹽盆地。盆地內部，在沉降構造的作用下，形成更次一級洼地，為鹽類礦床的沉積提供了有利的地理條件。

(2)鹽類物質來源。大汶口盆地附近只有大汶河盆地南部從東向西流過，來源頭有多個分支，其主要的有2支，一個是泰萊凹陷的大汶河，另一個是蒙陰凹陷的柴汶河，它們將凹陷周圍的泰山凸起、新甫山凸起和蒙山凸起，這些含膏鹽沉積的寒武系、奧陶系及一些基底老變質巖一些鹽類物質，沿河流源源不斷地匯集到盆地中[2]。

2.2 蒸發巖建造地質特征

盆地內大汶口組二段中部為一個完整的含鹽鹵水淡化-濃縮-淡化沉積旋回。根據區域劃分的5個巖性段，蒸發巖為中間的3個巖性段，其特征為：

鹽下膏層段:覆于雜色泥巖段之上，主要巖性為青灰色硬石膏巖、泥灰巖、白云質泥灰巖，硬石膏巖多呈條帶狀、薄層狀與泥灰巖，泥巖互層產出。

含鹽段:覆于鹽下膏層段之上，主要由硬石膏巖、泥灰巖和巖鹽互層產出；巖鹽層上部多夾雜鹵石、硬石膏紋層、條帶或薄層，該段是盆地內蒸發巖主要濃縮階段。

鹽上膏層段:覆于含鹽段之上，主要巖性為硬石膏巖、泥灰巖、偶含有油頁巖和自然硫，上覆巖性為膏上泥灰巖段。

2.3 巖鹽礦層特征

該礦段共利用10個鉆孔，控制巖鹽礦層24層，控制礦層沿走向最大長度3500m，沿傾向最大寬度3480m。

巖鹽礦層賦存于大汶口組二段地層中，礦層產狀305°～345°∠5.5°～10°，與賦礦地層基本一致。礦層頂板埋深671.20～878.22m，底板埋深687.85～1147.10m。單礦層厚度0.40～14.72m，單孔累計厚度3.50～142.08m，平均厚度56.81m。礦層厚度變化系數7%～87%，其中，有1層為87%，屬厚度不穩定型；有5層為41%～67%，屬厚度較穩定型，有18層為7%～39%，屬厚度穩定型。NaCl平均品位65.36%～99.34%，品位變化系數1%～10%，屬品位均勻型(表1)。24層巖鹽礦層在垂向上呈相互平行狀，平面上呈相互疊加狀。與區域礦層對比，該區缺少第14,18,20層3個巖鹽礦。

礦段內24層礦，底部的1～2礦層和中上部的11～13礦層分布于北部，礦層呈西北部厚，東南部薄；底部的3礦層、4礦層、10礦層和中上部的15～22礦層分布于礦段的西北部邊緣，礦層西北部厚，東南部薄；23～24礦層分布于西北部，礦層呈西北部厚，東南部薄；25～27礦層位于含鹽礦帶上部，僅分布于礦段西北角。根據礦層的分布特點，說明該礦段內巖鹽蒸發沉積中心是不斷變化的，先期由北部逐漸向西南移動，后向全區擴展，再逐漸向西北收縮。呈現出盆地內巖鹽礦床形成時期含鹽鹵水的規模由大到小、由小到大、再由大到小的特點。

3 礦石特征

3.1 礦石質量

巖鹽礦石礦物種類以氯化物石鹽為主，其次為硬石膏、雜鹵石等硫酸鹽礦物及少量粘土礦物。

(1)石鹽(NaC1)：淡棕色、深褐灰色、少量無色，半透明-透明。中粒、中粗粒、中細粒結構。粒度以0.1～0.5cm的中粗晶具多，約占60%左右；0.1～0.3cm的細晶者次之，約占30%左右；大于1cm的巨晶者約占5%～10%。集合體多呈塊狀，少量與硬石膏、雜鹵石呈薄層狀互層，常含泥灰質條紋或條帶。

表1 大汶口礦區漕河崖礦段巖鹽礦礦層綜合特征

(2)硬石膏(CaSO4)：作為鹽層中的雜質礦物，硬石膏多呈8～50cm薄層或呈條紋條帶狀賦存，常和雜鹵石、泥灰質條紋條帶互層產出。在石鹽礦物中，常有硬石膏呈包體狀、鱗片狀、柱狀產于石鹽晶隙之間。

(3)雜鹵石[K2MgCa2(SO4)4·2H2O]：雜鹵石在鹽層中的產出形態有的呈條紋條帶狀與硬石膏互層產出，有的呈薄層狀、條帶狀單獨形成夾層，與鹽層接觸界線一般比較平直，個別呈褶皺狀。

(4)粘土質礦物：主要分布于巖石裂隙內或石鹽、硬石膏晶粒間及石鹽解理縫中，褐灰色，星散狀。

3.2 礦石類型

根據礦石顏色、礦物成分、結構、構造及成因類型，將礦石按工業類型劃分2類。

(1)石鹽礦石：常呈灰白色、淺煙灰色，中粗粒結構為主，其次為細粒結構，局部巨晶狀，塊狀為主、局部薄層狀構造。礦物成分以石鹽為主，其品位NaC1一般在86%～95%。

(2)含雜質石鹽礦石：主要顏色有淺棕、淡茶、褐黃等色，中粗粒結構，細粒次之，薄層狀、條帶狀構造。礦物成分以石鹽為主，NaC1品位50%～90%，一般大于70%。

3.3 礦石的化學組分

4 巖相區分布特征

4.1 盆地巖相區分布特征

盆地內蒸發巖在水平方向上由外向內可劃分為4個相區(圖2)[3]。

1—膏巖相區；2—石鹽相區；3—鈉鎂鹽相區；4—鉀鎂鹽相區；5—巖相區邊界線；6—礦段位置 圖2 大汶口盆地蒸發沉積巖相示意圖

(1)膏巖相區(Ⅰ):呈近圓狀，東、南、北三面比較開闊，西側相對狹窄，反映了在靠近南留弧形斷裂處盆地坡度較大的特點，膏巖相區分布面積約180km2。

(2)石鹽相區(Ⅱ)：位于膏巖相區內側，垂向上夾于上下膏巖段之間。在平面上呈蠶繭狀，長軸方向為NWW向，長約11.5km ,寬3～5km，分布面積約39.63km2,在含鹽系內夾硬石膏和泥灰巖等淡化層。

(3)鈉鎂鹽相區(Ⅲ)：位于石鹽相區內側，垂向上分布在巖鹽段的上部。總體形態呈橢圓狀，長軸方向近EW向，長約7km，寬2.5～3.5km，分布面積約20km2。

(4)鉀鎂鹽相區(Ⅳ)[4]：位于鈉鎂鹽相區內側，垂向上夾于鈉鎂鹽層中，單孔見礦，推測長軸方向近EW向，分布面積約3km2。

4.2 礦段內巖相區變化

依據施工鉆孔見巖鹽礦厚度情況，與外圍以往施工鉆孔對比，推算出石鹽相區向北擴大1km，鈉鎂鹽相區向北擴展1km，石鹽相區擴大3.17km2。

5 結論

根據對礦段內的地質特征、成礦規律和沉積環境等條件分析[5]，認為：

(1)巖鹽礦層不僅僅局限于分布在F2，F3和F43個斷層的切割的范圍內，在F3斷層北部應有巖鹽礦層賦存。

(2)該礦段內巖鹽沉積中心和范圍隨沉積外部環境是不斷變化的，沉積中心先由北部逐漸向西南移動，再后逐漸向西北收縮，沉積范圍隨著沉積中心不斷擴大，后因沉積盆地范圍逐漸縮小。

(3)在前人對大汶口盆地認識資料的基礎上，重新劃分了石鹽巖相區，對大汶口盆地巖鹽礦床范圍進行了劃分補充。

參考文獻：

[1] 胡圣君，閻建新，武仁鳴.山東大汶口盆地東向鹽礦簡介[J]. 中國井礦鹽，1990，(5)：13-15.

[2] 秦守萍，高明波，朱國慶，等.泰安汶口盆地吳家新莊石膏礦地質特征及成因分析[J].山東國土資源，2008，24(4)：25-28.

[3] 朱忠德.山東大汶口鹽礦鹽類沉積的韻律特征和沉積階段[J]. 礦床地質，1988，7(1)：87-96.

[4] 李鐘模.山東大汶口盆地蒸發巖特征及成鉀規律[J]. 鹽湖研究，1994，2(2)：1-10.

[5] 孫和風, 彭文緒, 周心懷.渤海海域萊州灣凹陷鹽構造成因探討[J].大地構造與成礦學,2009,(33):352-358.