山東省平邑縣華玉石膏礦地質特征及其成因

韓 亮 展茂征

（山東省煤田地質局第五勘探隊，山東 濟南 251000）

山東省石膏礦資源十分豐富，現累計查明資源儲量483.34億t，其中基礎儲量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，擬通過詳細解剖其礦帶、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

華玉石膏礦區位于山東省平邑縣平邑凹陷西北部。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）之中部偏東，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，延續至古近紀以后，呈NW-SE向狹長單斜盆地，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 礦帶及礦層地質特征

礦區廣被第四系覆蓋。通過鉆探揭露，第四系下伏地層為晚白堊-古近紀官莊群卞橋組。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個含礦帶，共15層礦。下部為Ⅰ礦帶，共12層礦，為本區的主礦帶。上部為Ⅱ礦帶，含礦3層，規模較小，無開采價值。

2.1 礦帶特征

Ⅰ礦帶呈層狀展布，產狀與地層一致，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，控制最大長度2101m，最大延伸790m；賦存標高+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 礦區地質簡圖

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2101m，寬790m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標高+3.0～ -250.0m。礦層呈層狀、似層狀，沿走向和傾向都較穩定。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合現象。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42.30%，屬厚度變化較穩定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰巖、泥灰巖。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7.23%，屬含量變化均勻型（圖3）。

（2）I-4礦層特征

礦層長2101m，寬680m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標高+3.0～ -250.0m。礦層呈層狀、似層狀，沿走向和傾向都較穩定。厚度沿走向自西向東比較穩定，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合現象。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73.49%，屬厚度變化不穩定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰巖、泥灰巖。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6.83%，屬含量變化均勻型（圖3）。

（3）I-5礦層特征

礦層長2101m，寬680m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標高+3.0～ -250.0m。礦層呈層狀、似層狀，沿走向和傾向都較穩定。厚度沿走向自西向東呈變厚趨勢，沿傾向變化不明顯，局部有分枝復合現象。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46.15%，屬厚度變化較穩定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰巖、泥灰巖。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7.80%，屬含量變化均勻型（圖3）。

（4）I-12礦層特征

礦層長2101m，寬540m，走向NW326°，傾向NE，傾角19°～54°，一般在25°左右，賦存標高+3.0～ -228.86m。礦層呈層狀、似層狀，走向和傾向都較穩定。厚度沿走向自西向東變厚，沿傾向由淺至深變厚，局部不規則，有分枝復合現象。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50.30%，屬厚度變化較穩定型（圖2）。巖性以石膏、硬石膏、含膏泥巖為主，夾灰巖、泥灰巖。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-膏質泥灰巖、泥巖為主，其次為含膏-膏質粉砂巖、粉砂質泥巖、灰巖，局部見砂巖、鈣質泥巖、碳質泥巖。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 礦石物質成分

礦石礦物為石膏和硬石膏，成分較簡單。脈石礦物主要為方解石、泥質碎屑巖和粘土礦物，少量白云石、天青石、黃鐵礦和陸源碎屑礦物石英、長石、綠泥石、局部見自生石英、螢石、燧石，偶見自然硫。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%，由于其含量較低無工業價值。

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，對礦石工業利用無影響。

3.2 結構構造

礦石以變晶結構、包含狀結構、放射狀結構和板狀自形結構為主，次為纖維結構。構造以塊狀構造、浸染狀構造、條帶狀構造、似角礫狀構造、脈狀和網脈構造為主，次為斑點狀構造。

3.3 礦石類型和品級

將礦石劃分為石膏和硬石膏兩種工業類型，石膏含量大于50%的為石膏型，反之為硬石膏型。再根據其結構、構造劃分為11個自然類型。多數礦層由兩種工業類型的礦石組成。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

平邑盆地的發生、發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近東西向斷裂控制。斷裂活動強度、下陷速率對沉積盆地穩定性及沉積物質成分起控制作用，對石膏礦層發生、發展、消亡起重要控制作用。

該區在始新世-漸新世早期處于炎熱、干燥的古氣候條件，至漸新世中、晚期，古氣候逐漸變為炎熱、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 成礦環境與控礦因素

差異性同生斷層持續活動形成的鹽湖，殘余鹵水進一步蒸發、濃縮。盆地濃縮水體的不斷補給蒸發，巖沉積形成過程中，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 結論

（1）研究區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，結構以變晶、包含狀、放射狀和板狀自形為主，構造以塊狀、浸染狀、條帶狀、似角礫狀、脈狀和網脈構造為主，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）基于成礦地質背景、礦層特征、礦石化學成分、成礦環境及控礦因素分析，認為該區石膏礦成礦模式為陸相沉積蒸發巖型石膏礦。