广东三水红盆石膏矿床地质特征研究

李梦霞，王润婷，李雪

（成都理工大学地球科学院， 四川成都 610059）

1 盆地概况

三水红层盆地分布面积约2500km2，为一近于南北向的长轴向斜。盆地内广为第四纪松散沉积物覆盖，白垩系和第三系由老到新依次向盆地轴心作平缓倾斜。盆地内次级的褶皱多为两翼近乎对称的短轴的褶曲见图1。

2 矿床地质

2.1 地层、岩性

矿区处在盆地西缘，为一倾向160°、倾角3°～6°的缓倾斜之单斜构造。被揭露的地层，自下而上划分为Ea、Eb、Ec三层。

Ea：紫红色砂砾岩、砾岩，厚度大于92m。Eb：为主要含矿层，分为E1b和E2b两层。

（1）E1b：下部系紫红色与灰紫色交替的粉砂质钙质泥岩，厚93m～163m，局部含团块状结核硬石膏。上部为暗紫色与灰紫色交互的含粉砂质钙质泥岩，厚80m，夹十四个工业膏组。

图1 三水盆地地质构造略图

（2）E2b：下部为主要含矿层，系暗紫色与深灰色交互的粘土质钙质泥岩。层理清晰，单层厚0.5m～2m不等。岩石结构致密，颗粒细小，主要由粘土质组成，含量76%～93%,方解石5%～20%，其次是微量的石英、黄铁矿等，厚91m，夹十八个工业育组。其下以一层灰黑色具条带状构造之泥岩为标志与E1b区分。上部是暗紫与深灰色交替的粘土岩类，厚34m。

图2 广东三水红层盆地柱状图

Ec：紫红色、浅灰色和灰黑色交互的长石-石英砂岩、粘土岩夹薄层油页岩，总厚度170m见图2。

2.2 矿体(层)

矿体(层)，又称工业膏组。已探明矿体共32个，这些矿体中除个别地段以单一的矿层形式存在外，大部分则在一定范围内(间距以2.2m为限)呈膏层的组合形式构成。倾向南东，倾角3°～6°,从钻孔揭露矿体的连续性来看，32个矿体中，15、17、20号为层状；8、16、19、21号和29号呈似层状；其它为透镜状或层间夹层形式出现。

矿体厚度一般0.5m～1m，但是主要矿体厚度相当稳定。在垂深45m～200m范围内成群密集出现，含矿间隔适于分层采掘。主要矿体的平均品位见表1。

表1 主要矿体平均品位表 /%

2.3 矿石类型及其特征

矿区内可见三种矿石类型，即石膏(包括异种普通石膏、泥质和硬石膏、纤维石膏），普-硬石膏（混合类型）和硬石膏。这些矿石，随着埋藏深度不同，各剖面线间具有明显的分带性见图3。石膏一般埋藏-150m以上；普-硬石膏在-150m～180m之间；硬石膏则在-180m以下。

（1）石膏

①纤维石膏：多为薄层状，般可见30层～60层，单层厚2cm～4cm，最厚0.13m，部分沿裂隙充填，呈脉状和网脉状。矿石通常为白色成稍带浅红色，半透明，硬度低，以纤维状构造、丝绢光泽和具对称生长水线(又称缝合线)为其特征。

②泥质石膏：灰-深灰色，呈土状，质松,微结晶者断口可见玻璃光译，单层厚0.2m～0.5m不等，品位不稳定。

图3 各剖面间矿石类型与标高关系

③普通石膏：为构成工业矿体的主要矿石，多呈似层状产出，单层厚0.4m～0.8m，最厚1.60m。矿石中质地较纯者为白色，半透明，一般稍具肉红色，条痕白色，致密块状、板状、鳞片状集合体。具玻璃光泽和丝绢光泽，化学成分仅次于纤维石膏，含0.3%～1.0%的锶元素和微量的MgO、Al2O3等。

（2）普-硬石膏：这种石膏系由普通石膏和硬石膏构成，称为混合类型或过渡类型。这种矿石是石膏(CaSO4·2H2O)脱水未毕，或硬石膏(CaSO4)水化生成。因此，其物理性质介于二水石膏与硬石膏之间，标准的矿石，其品位中CaSO4·2H2O和CaSO4几乎各占其半，评价时需将计算出CaSO4·2H2O和CaSO4的各别含量之和来衡量。

（3）硬石膏：常与普通石膏和混合类型的矿石构成同层异矿产出，自然状态下普遍含少许的水分，硬度大，白色或带浅蓝色大理石状结晶。

3 关于成矿作用问题

矿区位于红层盆地西缘，从地理上为北江与西江汇合处。盆地边缘出露碎屑岩类和碳酸盐类岩石，含矿围岩系整套红色与灰色交互之钙质泥岩。底部(Ea)是巨厚层砂砾岩，下第三系红层总厚度在1000m以上。构成矿床的普通石膏，厚度虽然不大，但层位相当稳定。其下有硬石膏，其上则分布着大量的薄层状和脉状纤维石膏。这些现象似可认为在老第三纪后期，大陆盆地已被红色岩系(Ea)所沉积。由于风化剥蚀与侵蚀作用的不断进行，重新出现了新的、但范围较小的零星盆地。这些然地及早期遗留下来的盆地受地壳运动的影响，曾一度下降，形成这样或那样的泻湖，这些泻湖内含有大量的硫化物，长期与水中的碳酸盐类作用，形成所谓膏源溶液，这些育源溶液受地区性的炎热干燥气候的影响，导致湖中水的蒸发量超过经沙洲之类的流入量和大气降雨量，使含水硫酸钙溶液的浓度逐渐增高，当溶液浓度提高到一定的程度，则开始结晶沉积石膏，形成石膏矿床。

硬石膏在矿区分布颇广，然而尚不能单独构成矿床，而且位在-180m标高以下，呈团块状结核者屠多。我们认为并非属原生沉积，而是承受上伏岩层巨大压力的影响使石膏(CaSO4·2H2O)脱水而成，这种成生与纤维石膏经地下水的不断作用，溶取膏质再沉积于岩石层间和各种形态的裂缝形成，同属次生作用。同时由于演变的不断进行，一部分尚未完成脱水状态，而呈普一硬石膏之过渡类型矿石存在。

地质作用的持续性和继承性，在沉积石膏后，盆地又渐回升，但仍不适于大发植物的生长环境，且水面平静，含有机质的缘故，在膏矿上伏岩层(Ec)沉积了薄层油页岩，尔后已是淡水湖泊相的产物。必须指出，曾经有些同志认为普通石音系原生硬石膏水化作用生成的，即按下式吸收水分形成石膏：CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O。那么，必然导致体积显著膨胀,因而将引起岩层发生督皱和石膏层的许多复杂的破坏。根据地质勘探中的大量实际资料，这种现象是很不明显的。

从岩性来看，工业膏组常赋存在暗紫色与灰色交互层中之灰色层内，岩石结构致密，颗粒细小，说明氧化和还原不断进行，主要工业矿体在灰色层中，证明还原条件更为有利。这对寻找类似矿床，具有实际参考意义。