內蒙古烏蘭呼都格石膏礦床地質特征及成因淺析

張明宇

摘 要：石膏在建筑、陶瓷、工藝美術、精密鑄造、食品衛生等方面具有廣泛的用途。我國石膏資源非常豐富，主要分布在華東、華北、中南、西北、西南等區域。烏蘭呼都格石膏礦床，位于內蒙古自治區中西部，賦存于古近系中始新統阿山頭組灰黑色泥巖中，石膏礦層與泥巖為不等厚的互層出現。通過對該區礦床成因分析與研究，對周邊及以后的工作具有十分重要的參考價值。

關鍵詞：石膏礦 地質概況 礦體地質特征 礦床成因探討

中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0010-02

烏蘭呼都格石膏礦位于內蒙古自治區四子王旗衛境蘇木境內，屬內蒙古高原、草原低山丘陵區，地形起伏不大，地勢較平坦，局部為小的干湖。該區處在重要的石膏、天青石等非金屬成礦帶上。

1 地質概況

1.1 區域地質背景

烏蘭呼都格石膏礦區大地構造位于新華夏構造系第三沉降帶西緣，內蒙古弧形褶皺帶與巨型緯向構造系陰山—天山構造帶中段亞帶和連接地帶，屬中蒙地槽索倫山槽向斜的一部分。區域地層從老到新主要有古生界二疊系、新生界古近系及第四系，區域構造簡單，古近系巖層產狀近于水平，區域邊緣出露有早二疊世——更新世基性——中性——酸性火山巖、華力西晚期侵入巖，分布面積較小。

1.2 礦區地質

1.2.1 地層

該礦區出露地層較為簡單，地表基本為第四系，下伏古近系中始新統阿山頭組，局部有風化石膏露頭。層位由上至下為：

上覆第四系下更新統。

……假整合……

（1）黃綠色泥巖（E2a6）：泥巖呈黃綠色，泥質結構，具細層理構造，內含少量的灰色泥巖薄層，局部含石膏結核及晶粒。

（2）石膏礦層（I礦層）：由白色透明半透明石膏晶體組成，晶體間夾雜泥質。

（3）黃綠色泥巖（E2a5）：泥巖呈黃綠色，泥質結構，具細層理構造。

（4）石膏礦層（II礦層）：由白色透明半透明石膏晶體組成，晶體間夾雜泥質。

（5）灰黑色泥巖（E2a4）：泥巖呈灰黑色，泥質結構，具細層理構造，偶見石膏晶粒。

（6）石膏礦層（III礦層）：泥質含量相對較少，含雪化狀石膏透鏡體。

（7）灰黑色泥巖（E2a3）：泥巖呈灰黑色，泥質結構，具細層理構造，局部含少量石膏結核。

（8）石膏礦層（Ⅳ礦層）：泥質含量相對較少，含雪花狀石膏透鏡體。

（9）灰黑色、黑色等雜色泥巖（E2a2）：細層理構造明顯。

（10）石膏礦層（Ⅴ礦層）：泥質含量相對較多，含雪化狀石膏透鏡體。

（11）黑色、磚紅色等雜色泥巖、粉砂巖（E2a1）：細層理構造明顯，局部夾淺黃色、灰黑色泥巖薄層。

1.2.2 構造

該區構造簡單，阿山頭組地層產狀近水平，難以量出傾角，但根據礦區內階地、大溝和干湖的分布情況，表明了該區新構造運動的表現形式。

1.2.3 巖漿巖

區內東北部見少量巖漿巖出露，主要為早二疊世的英安巖及華力西晚期的細粒閃長巖，分布面積較小。

2 礦床地質特征

2.1 礦體地質

烏蘭呼都格石膏礦床，賦存于古近系中始新統阿山頭組泥巖中，分布面積大于16 km2，呈層狀產出，且從整個礦區來看，很大范圍均被第四紀松散層所覆蓋，地貌表現為剝蝕平臺。區內共發現6層石膏礦體，其中Ⅳ號礦體為主要礦體。

以Ⅳ號礦體為例，礦體賦存面積約16.86 km2，賦存標高944.44～969.16 m，呈層狀產出，厚度在2.00～10.00 m之間，平均厚度為5.71 m，厚度變化系數37.36%，埋深1～43.80 m，圍巖為灰黑色泥巖。礦體平均品位（CaSO4·2H2O）65.93%，品位變化系數6.77%。探求Ⅳ號礦體探求礦體333+（334）？資源量19 566.98萬t。

2.2 礦石質量及礦石類型

2.2.1 礦石礦物成份及結構、構造

綜合鏡下鑒定結果，礦石主要由石膏（CaSO4·2H2O）晶體、泥晶方解石及粘土礦物組成，個別含少量石英砂屑。礦石主要為晶粒自形結構（以巨晶結構為主，少量中-粗晶結構），塊狀、厚層狀構造。

石膏：多呈1～4 mm的板狀或柱狀晶體，無色透明，石膏晶體常呈燕尾雙晶，互相鑲入生長構成晶族。晶體間含泥晶方解石及粘土礦物（呈細粉碎屑狀），石膏含量85%～97%之間（鏡下目測）。經鑒定基本全為二水石膏，未見硬石膏。

泥晶方解石：<0.005 mm，顯微粒狀高級白干涉色，含量為1%～2%不等，最高可達12%。

粘土礦物：<0.005 mm，顯微鱗狀一級灰干涉色，個別含量達12%，一般<5%。

石英（砂屑）：0.8～1.5 mm（少數為粉砂），棱角—次棱角狀，含量少于1%。

2.2.2 化學成分

經地表及鉆孔中的化學取樣并經基本分析，結合6層礦體的各主要成分含量，得出本石膏礦床礦石主要成分化學分析結果為CaO：平均含量23.47%，SO3平均含量30.31%，H2O+平均含量13.77。根據石膏品位計算公式 CaSO4·2H2O%=4.78H2O+%，計算出CaSO4·2H2O的平均含量為65.86%。

2.3 礦層圍巖與夾石

區內共發現6層石膏礦體，主要賦存于灰黑色及灰黑色為主的雜色泥巖中，普遍含有石膏結核及石膏晶粒。礦層中含有泥巖夾層，以灰黑色泥巖為主，與石膏多呈互層，連續性不穩定。鏡下鑒定結果為：

雜色泥巖：含礫泥質結構、塊狀構造。巖石角礫為石膏，呈棱角狀-次棱角狀，礫徑2～20 mm。碎粒為石膏和方解石，粒徑一般0.2～2 mm，呈碎粒狀。被泥質、鈣質及石英膠結起來，鈣質中可見塵點狀方解石，石英有硅質重結晶生成。

3 礦床成因探討

礦區內幾乎所有泥巖層內均含石膏，石膏與泥巖密切共生。泥巖的顏色一般較淺，說明當時的沉積環境是集水的古盆地。由于當時的水量和其礦化度的變化情況不同，而造成今日的礦層特點。從上述礦床特征也可看出，礦層之生成原始地形條件也為一集水的古盆地，由于盆地內含有大量的硫酸鹽溶液，在氣候干燥的條件下，其蒸發量大于淡水流入量，其發展的結果，礦化水之濃度漸增高到一定程度時，即可形成礦床。現據區域和礦區沉積特征將該礦床成因過程簡述如下：

該區受喜馬拉雅運動的影響，山間盆地持續下沉，盆地內接受來源于周圍二疊系海相地層被化學風化的物質進行堆積，盆地內形成了部分泥巖，在形成泥巖過程中，有礦化水的加入形成泥巖夾雜石膏層。盆地進一步發展，沉積不均勻，盆地凹凸不平。在盆地逐漸下沉過程中，一度氣候比較濕潤，盆地內聚集了大量大氣層中的水，形成湖泊。

在湖水匯集的過程中，地表水從陸地上帶來了大量的沉積物質，隨水一同流入硫酸鹽型的鹽湖內，由于化學風化作用的影響，盆湖內的半沉積物質，變成了Fe、K、Na、Mg、Cu、Sr等復雜的化學溶液，之后由于鹽湖內聚集了多量的化學溶液，在氣候炎熱干旱的條件下，其蒸發量大于淡水流入量，水不斷蒸發，當湖水之礦化度提高到3.5倍時，其中CaO和SO3借助于水的作用，而逐漸形成了CaSO4·2H2O，進行緩慢的沉淀。在其沉淀過程中，一些難溶物質呈懸浮狀態，在礦化度提高到一定程度時變成了固體一同與石膏堆積下來，形成了今日的石膏層內夾雜之泥巖。

由于湖盆聚集了大量的沉積物質，增加了湖底的垂直壓力，從而使湖盆逐漸下沉，也就很容易形成了泥巖的覆蓋層。若當時隨之湖泊的下沉，礦化水又不斷的補給，而成礦條件又是間斷的，這樣可以造成石膏與泥巖的互層，或者形成厚度較大的礦石自然類型不均一的幾個礦層，如該礦區的小柱狀石膏與細粒狀石膏互層，在石膏沉淀的初期，湖水底面多為易變的粘土質，受水的影響，湖泊底部在一定的厚度內保持軟泥狀態，而且含礦化水，但礦化度不一定均勻，當上覆礦化水形成石膏蓋層的過程中或以后，賦存于湖底軟泥內的礦化水，受元素親合力的影響，可形成石膏結核與夾雜石膏的泥巖層。

若在石膏堆積呈膠體狀態時，加入了泥質，礦可成部分混合。這種生成的紊繁過程，亦就復雜了礦體與圍巖的界限。在該礦區內靠近礦層之頂底板圍巖內往往具備上述特點，此外在石膏層古地形的湖濱部分，由于當時礦化水較淺，時有時無，因而使礦體的邊緣多為泥巖夾雜石膏層過渡到圍巖尖滅。當礦區內的礦層形成之后，受區域構造運動的影響，山間盆地逐漸縮小，地殼受斷裂影響局部上升，故新近系在礦區沒有沉積。后來因近代的地殼上升運動的影響，石膏層出露于地表。局部地段由于受地表水的作用，礦層重新變為礦化水，沿節理充填形成了大板狀石膏，呈板狀及條狀產出。

綜合上述礦床特點，該礦床成因類型應屬于內陸蒸發盆地內湖相沉積石膏礦礦床及局部裂隙充填次生石膏礦床。

4 結語

通過對石膏礦體特征的了解，以及對石膏礦成因的分析，建立了沉積型石膏礦床的找礦及勘查模型，對周邊石膏礦床及尋找其它大型—超大型湖相沉積型礦床具有十分重要的指導與借鑒意義。

參考文獻

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