山東平邑盆地上冶石膏礦床地質特征及成因探討

蘭 君

（山東省第五地質礦產勘查院，山東 泰安 271000）

隨著我國經濟的快速發展，石膏越來越廣泛地應用于社會各個領域，市場前景廣闊。石膏不僅用作建筑材料、制造水泥，而且在農藥、造紙、油漆、橡膠、醫藥等行業都有廣泛的用途。我國石膏產量居世界第三位，已探明資源量8.9×107萬t。山東省平邑盆地石膏礦床是我國重要石膏礦床之一，資源量豐富。上冶石膏礦床屬于平邑盆地石膏礦床的一部分，處在盆地中東部，具有極大的經濟價值。

1 成礦地質背景

上冶石膏礦床在大地構造位置上地處魯西地塊、魯中隆起區東部、平邑凹陷中東部。上冶次級凹陷形成于中生代，延續至古近紀以后，呈NW－SE向狹長單斜盆地，北部為蒙山凸起，南部與尼山凸起相接。

區內出露地層主要為白堊紀青山群、古近紀官莊群固城組、卞橋組、常路組和第四紀等，卞橋組控制著石膏礦產的賦存分布。斷裂構造在盆地沉降過程中將平邑盆地切割成若干洼地，洼地內沉積了豐富的厚層石膏、硬石膏礦床，對礦床有較為明顯的控制作用[1]。

2 礦區地質概況

2.1 地層

礦區出露地層由老至新依次為白堊紀青山群(K1Q)、古近紀官莊群固城組(K2g)、卞橋組(K2E1b)、常路組(K2E1c)和第四系臨沂組(Qhl )。官莊群在區內主要沿蒙山斷層呈條帶狀分布于平邑凹陷中，巖石厚度變化較大，相變明顯，卞橋組(K2E1b)主要為一套湖相碎屑巖—碳酸鹽巖—蒸發巖建造。據巖性、巖相特征將該段分為三個巖性段，其中二段(K2E1b

2)：主要分布于礦區中部，為礦區內含膏巖帶，巖性組合為石膏、硬石膏、含膏(泥)灰巖、泥巖，主礦層集中于本段中、下部。平邑盆地地質構造示意圖，見下圖。

2.2 巖漿巖

礦區內僅發育新太古代晚期嶧山序列龜蒙頂單元(Ar3γ δYg)片麻狀中粒含黑云花崗閃長巖，主要分布于礦段東北部，對石膏礦層沒有構成大的破壞和影響。

平邑盆地地質構造簡略示意圖

2.3 構造

本礦區構造除地層呈單斜構造產出外，斷層構造發育，大小斷層有7條。除蒙山斷層為燕山期的產物外，其余斷層均形成于喜山期，均為成礦期后斷層，對礦層有不同程度的破壞和影響，蒙山斷層對上冶次級凹陷的展布有重要影響。

3 礦床地質特征

3.1 礦帶特征

礦床位于平邑盆地石膏礦田的東南延伸部位，礦層賦存于古近紀官莊群卞橋組二段中。呈單斜層狀產出，走向290°，傾向北東，傾角21～34°。工程控制礦層長度1 500m，埋深5～430m，見礦最大厚度41.84m，石膏品位多在55%～75%，為一埋藏較淺的中型石膏礦床。

Ⅰ礦帶共分為5個礦層，礦帶最大厚度149.82m，礦層厚度6.83～36.12m，平均厚度4.12～11.71m。該礦帶礦層分布范圍較廣，厚度較大，工業意義較好。Ⅱ礦帶共分為4個礦層，分布較為穩定，最大厚度為12.79m，礦層厚度1.36～8.26m，礦層連續性較好。其中Ⅰ-1～Ⅰ-5五個礦層礦石量占總資源量的72.58%，是該石膏礦床的主要礦層[2]。

3.2 礦層特征

礦層走向290°，傾向北東，傾角21～34°，與賦礦地層產狀一致，多有分枝復合特征。工程控制礦層面積1.05km2，產出標高5.0～430m。礦層厚度1.36～29.22m，變化系數5.23%～47.78%，一般15%～25%，屬厚度變化較穩定型。礦石品位50.26%～89.58%，變化系數3.65%～51.22%，一般17%～29%，屬品位變化均勻型。

3.3 礦石質量

(1) 礦物組成。

礦石礦物為石膏和硬石膏。脈石礦物主要為方解石、粘土礦物、白云石、天青石、石英、黃鐵礦，局部見陸源碎屑礦物石英、斜長石、綠泥石等[3-6]。

(2) 礦石化學成分及其變化規律。礦石的化學成分見表1、表2。

表1 組合分析一覽(%)

表2 礦石化學全分析(%)

(3) 礦石的主要有益組分。

CaSO4·2H2O和CaSO4為礦石的主要有益組分，其含量之和為礦石品位。礦石品位一般60%～70%，最高87.47%(單樣)。礦層平均品位最高72.71%，最低56.27%，一般55%～65%，礦層平均品位情況見表3。礦層品位變化系數一般0～13.08%，Ⅰ礦層最大，Ⅵ礦層最小。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。

(4) 礦石中的有害組分及伴生有益組分。

礦石中主要有害組分為K2O和Na2O，其中K2O含量為0.22%～0.70%，Na2O含量為0.10%～0.16%，含量極低，對礦石的工業利用無影響和破壞。

礦石中的伴生有益組分有Sr和S，其中Sr含量為0.48%～1.51%，S含量為0.003%～0.005%，均無工業利用價值。

(5) 結構、構造。

礦石中原生沉積結構已不多見，出現各種變晶結構和包含狀結構，其次為纖維狀結構，個別為放射狀結構、扇狀、柱狀、板狀自形結構。礦石的構造主要為塊狀構造和浸染狀構造，其次為條帶狀構造、脈狀和網脈狀，局部有致密塊狀構造和薄層狀構造。

表3 礦層品位情況一覽(%)

(6) 礦石類型、品級。

礦石自然類型可劃分為6類，分別為塊狀石膏—硬石膏、鈣泥質石膏—硬石膏、泥質石膏—硬石膏、條帶狀石膏、纖維狀石膏、泥質石膏質硬石膏。礦石品級可分為二級、三級、四級。其中，以三、四級為主，占總礦石量的85.61%。

4 礦床成因

(1) 古構造條件。

平邑凹陷盆地的演化嚴格受蒙山斷裂控制。石膏成礦期蒙山斷裂長時間持續活動，為礦床形成發展提供了空間和時間，斷裂活動的階段性、同期異地的差異性以及盆內次級凹陷的控制，為鹵水聚集、保存、富集乃至成礦物質沉淀提供了必要條件，使含膏巖系帶狀沿蒙山斷裂的走向展布，且形成了以上冶、卞橋、柏林為中心的次級凹陷[2]。

(2) 古氣候、古地理環境。

平邑盆地石膏成礦期有周邊盆地的鹵水補給，處于盆地內東部的上冶，中部的卞橋，西部的柏林次級凹陷，為湖盆膨大部位，膏巖富集。盆地內部在構造作用下，形成次一級沉積洼地，為礦床沉積提供了容礦空間。

(3) 成礦物質來源。

平邑盆地上冶次級凹陷由老變質巖系基底及含石膏鹽沉積的寒武系、奧陶系沉積蓋層組成，巖石富含Na+、K+、Ca2+、Mg2+、S2-、CO32-等。古地層中的膏巖可溶解、運移到上冶凹陷中直接成礦。硫化物在氧化環境條件下形成SO42-，進入盆地與Ca2+結合形成石膏礦。

(4) 理化條件。

適宜的溫壓、鹽度、酸堿度、氧逸度，使得鹵水中成礦離子沉淀，形成礦體。沉積成礦后，隨盆地下降、埋深增大等環境條件改變，石膏脫水形成硬石膏[7]。

綜上，上冶石膏礦床成因類型屬內陸湖相沉積礦床。