山东省泰安市大寺石膏矿床地质特征及成因探讨

2020-03-02王永刚WANGYonggang毛秀丽MAOXiuli王彩WANGCai

价值工程 2020年35期

王永刚WANG Yong-gang；毛秀丽MAO Xiu-li；王彩WANG Cai

（山东省鲁南地质工程勘察院（山东省地勘局第二地质大队），济宁272100）

0 引言

经过调查发现在山东省泰安市大寺石膏矿床的矿区内，只有第二矿带发育，第一矿带不在本次的研究中。探究第二矿带后发现，该矿带位于大汶口组的二段内。其中其岩性多为泥灰岩、泥岩、钙质页岩等，其中石膏矿床的顶板埋深多在47.54-182.16m，最大的厚度为44.89m。分析其中的单个工程发现，其中可以采集的矿层厚度经过累计可以达到5.52-39.41m，对矿床的平均累计计算，发现其中可采的厚度为25.67m。

1 山东省泰安市大寺石膏矿床地质特征

根据本次分析的特点能更深入地了解不同的矿层，其中一共含有7 个不同的含矿层，需要对其进行编号，才能在后期的处理和分析中更加方便，其中需要按照自上而下的顺序对其进行编号，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ进行表述，由于在矿层中可能会出现分层，为了方便分析，对于分层的问题，需要在层号后面注1、2、3……等。其所表示的就是第几个层次，本次分析中所选择的对象是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含矿层。其中这几个矿区内矿层产状与地层产状一致，倾向均为355-5°，倾角3-8°。其中矿带沿走向长1430m，沿倾向延伸1080m，分布于第4 勘查线以西，向西向北延伸至勘查登记区外，延展长度大于2000m。

1.1 Ⅱ矿层

Ⅱ矿层是本次在进行矿层分析中的重点内容之一。其地理位置位于第4 勘查线以西的Ⅰ矿层之下，具体的数据为Ⅱ矿层的埋深50.22-185.13m、厚度为2.24-14.48m，得出结论为其平均厚度为7.08m。Ⅱ矿层中的石膏分析，能发现其所得到的多为二、三级品的矿石，也会出现四级和五级品但是其数量相对较少，对矿石的类型进行分析，得到的结果是大多数的矿石都是透明石膏或者粗晶石膏，其中也含有雪花石膏和条带状石膏但是其数量较少，其中平均的品位在81.87%左右，而石膏的品位变化系数则为7.91%。Ⅱ矿层的厚度变化系数为60%，其中分析矿层厚度的趋势发现，由西向东的走向所呈现的是逐步变薄，并且其中的Ⅱ矿层沿倾向略有变化，但是该变化的规律不明显，在多数情况下对其进行分析时，能发现Ⅱ矿层中其西部和北部较厚，东部较薄，Ⅱ矿层的中部则出现了南李断层切错。在Ⅱ矿层中，能发现其具体的位置在山东省泰安市大寺石膏矿床的矿区中部，也就是ZK003-ZK004 以及ZK202-ZK203 之间，Ⅱ矿层在ZK204 也能够发现，但是其表现的则是单一矿层。Ⅱ矿层的其他部位均含有一层的夹石，其中Ⅱ矿层中的石膏，其岩性多为钙质页岩，少量泥灰岩，如果按照沿走向长对Ⅱ矿层进行分析，其得到的数据是170-1200m，而如果以沿倾向沿伸直方向进行分析则其数据是00-900m，其中Ⅱ矿层的厚度为1.16-4.24m。分别以顶、底板岩性以泥灰岩和页岩为主，并且含有少量的泥岩。

1.2 Ⅲ矿层

分析Ⅲ矿层时，首先要考虑到其处在的位置是第二主矿层，分布在山东省泰安市大寺石膏矿床的第4 勘查线以西的Ⅱ矿层之下。分析Ⅲ矿层时，需要以山东省泰安市大寺石膏矿床的矿区中南部为分析的重点，其中得出结论为第1 勘查线ZK102 孔、第0 勘查线ZK004 孔之间最厚，其厚度为10.78-10.94m，但是在Ⅲ矿层的向西、北、东方向厚度所呈现的效果为逐步减少，这是Ⅲ矿层发展的趋势。多数情况下Ⅲ矿层出现在山东省泰安市大寺石膏矿床的ZK301 钻孔附近见泥岩夹石一层，如果按照沿走向长对Ⅲ矿层进行分析，其得到的数据是230m，而如果以沿倾向沿伸直方向进行分析则其数据是180m，其中Ⅲ矿层的厚度为1.07m，并且呈透镜状产出。Ⅲ矿层中其矿区东南部第2勘查线ZK202 钻孔附近最薄，厚度为1.80m。需要对其厚度进行分析，得到的厚度变化系数为46.62%。Ⅲ矿层中的多数都是二级品和三级品的矿石，四、五级品矿石相比于Ⅱ矿层更多，但是分析其矿石的类型仍旧是以粗晶石膏和透明石膏为主。其中还会出现数量相对较少的雪花石膏以及条带状石膏。其平均的品位为78.69%，并且品位的变化系数为7.71%。Ⅲ矿层在分析之前应该考虑到其中涉及到的埋深数据以及厚度等，其埋深为62.84-196.59m，而厚度则为1.80-10.96m，Ⅲ矿层的平均厚度为6.20m，和Ⅱ矿层相同其矿层厚度会随着Ⅲ矿层的沿走向以及倾向进而产生一定的变化。分别以顶、底板岩性以泥灰岩和页岩为主，并且含有少量的泥岩。在Ⅲ矿层职工其为厚度非常稳定、并且产出的矿石质量同样十分的稳定、构造破坏程度中等的大型矿体（层）。

1.3 Ⅳ矿层

Ⅳ矿层属于这个的第三主矿层，其具体的位置分布于第4 勘查线以西的Ⅲ矿层之下。其中具体的数据信息为埋深70.05-205.14m，厚度3.51-9.42m，平均厚度6.22m，厚度变化系数为42.01%。矿层厚度沿走向和倾向略有变化，以矿区中部第2 勘查线ZK201-ZK204、第1 勘查线ZK101-ZK102 之间较厚，其中ZK102 钻孔中累计厚度为9.42m。

Ⅳ矿层中的多数都是二级品和三级品的矿石，四、五级品矿石相比于Ⅱ矿层更多，但是分析其矿石的类型仍旧是以粗晶石膏和透明石膏为主。其中还会出现数量相对较少的雪花石膏以及条带状石膏。

2 山东省泰安市大寺石膏矿床地质成因探讨

2.1 成矿作用机制

石膏其自身有非常多优良的性能，因而石膏与水泥、石灰并列为当今三大胶凝材料，在建筑业得到了非常广泛的应用。从地区的分布角度看，以山东石膏矿最多，占全国储量的65%。分析矿床的形成，其是由于干燥和湿润交替变化的气候条件下，其气候处于潮湿的状态、水量丰富，会带来大量成矿物质；由于气候干燥时，湖水蒸发浓缩，石膏沉淀。本矿区共求得（332+334）类石膏矿石资源量6871.6万t，平均品位80.95%。分析山东省泰安市大寺石膏矿床的地质特征以及其成因探析时，应考虑到其成矿的作用机制，可以将其分为以下几点：第一，沉积成岩成矿作用。由于在山东省泰安市大寺石膏矿床古气候的原因，湖水出现了强烈蒸发的现象，导致湖水中的含盐量在不断增大，而溶解度较小的碳酸盐首先会出现沉积，而随着湖水进一步的演化，碳酸盐的沉积数量也越来越多，相对于溶解度相对于较高的硫酸盐，也会由于湖水的盐化进而形成沉淀，其所形成的就是石膏（CaSO4+2H2O）。在生成最初的沉淀沉积成矿后，由于时代的改变、环境的改变，可能会出现埋深增大、环境温度升高等一系列的物理化学条件。在这一阶段下，石膏脱水就会变成硬石膏（CaSO4）。第二，后生成矿作用。所谓后生成矿是随着地壳在不断运动而出现的，由于地壳再次抬升，硬石膏矿在不断减小，而在这一阶段由于古气候的影响会导致温度降低，部分硬石膏又可再次水化成为石膏，那么在山东省泰安市大寺石膏矿床中的硬石膏多为后生成矿作用变化而产生的，根据现阶段存在的石膏对其进行分析，特别是浅部的石膏，大多数都是由于这样的原因而形成的。无论是成盐或是后生成矿的作用阶段，石膏和硬石膏都可以相互转化，其体积也会随着转化的过程进而增大或减小，多数情况下其增大减小的几率在30-60%，这会引起矿层和周围岩石的挤压，出现变形等情况，但是这种情况在矿床中的出现并不明显。由于在生成和转化的过程中，随着溶液出现会导致部分离子产生被带出或者是被带入的情况，进而不断的生成新的石膏和硬石膏。第三，表生成矿作用。表生成矿作用是由于在矿层临地表的大半部分都已经被淋湿掉，并且形成了地表风化带，风化带中的石膏经过了淋滤作用后会在风化带以下重新聚集成矿石的矿层。靠近风化带部位的石膏质量较高。如果在风化带内见到了纤维石膏脉形成，那么该石膏脉是没有任何的工业价值的。

2.2 矿床成因

分析矿床成因则需要考虑到由于湖水经过了浓缩，变成了卤水，并且进入了封闭或是半封闭的集层构造中，其矿盆地在相对较为干旱的气候条件下，盐湖中的卤水就会再一次地被蒸发、被浓缩，进而使得其盐度越来越高，首先就会析出大量的石膏，然而随着卤水矿化程度的不断增加，溶液组分的变化也会不断的析出少量的硬石膏，进而形成了原生成沉积的石膏和硬石膏，而在温度的改变以及深度范围内越来越大时，部分成岩阶段可以保留下来，经过固结作用，进而形成了石膏矿层和硬石膏，矿层部分会根据温度以及压力的变化进而脱水成为次生硬石膏，两种石膏相互交替。