山东省平邑县华玉石膏矿地质特征及其成因

韩 亮 展茂征

（山东省煤田地质局第五勘探队，山东 济南 251000）

山东省石膏矿资源十分丰富，现累计查明资源储量483.34亿t，其中基础储量17.62亿t[1]，主要分布于大汶口盆地、平邑盆地、枣庄盆地中[1]。石膏矿的成因主要包括河湖相-沼泽相碎屑沉积型、湖盆蒸发岩型、海相沉积型[1-4]。华玉石膏矿属于平邑盆地石膏矿，具有代表性。因此，本文以此矿为例，拟通过详细解剖其矿带、矿层及矿石特征，探讨其成因，以期为更好地指导山东含膏岩系的找矿方向提供参考与指导。

1 成矿地质背景

华玉石膏矿区位于山东省平邑县平邑凹陷西北部。矿区大地构造位置位于华北板块（Ⅰ）鲁西隆起区（Ⅱ）鲁中隆起（Ⅲ）尼山-平邑断隆（Ⅳ）平邑凹陷（Ⅴ）之中部偏东，北部为蒙山凸起，南部与尼山凸起、临沂凸起相接（图1）。

平邑凹陷形成于中生代，延续至古近纪以后，呈NW-SE向狭长单斜盆地，出露地层有中生代白垩系、新生代古近系和第四系[1]。晚白垩-古近纪官庄群地层，以蒙山断裂为北界，呈北西向带状分布，岩石组合为含膏盐的红色、灰色山麓洪积-河湖相碎屑岩系，自下而上包括固城组、卞桥组、常路组、朱家沟组和大汶口组。

2 矿带及矿层地质特征

矿区广被第四系覆盖。通过钻探揭露，第四系下伏地层为晚白垩-古近纪官庄群卞桥组。该组为一单斜地层，呈NW～SE走向，倾向NE25°～73°，倾角19°～45°。石膏矿赋存于卞桥组二段地层中，呈NW～SE向分布，将其分为2个含矿带，共15层矿。下部为Ⅰ矿带，共12层矿，为本区的主矿带。上部为Ⅱ矿带，含矿3层，规模较小，无开采价值。

2.1 矿带特征

Ⅰ矿带呈层状展布，产状与地层一致，总体走向326°，倾向NE，倾角在19～54°之间，平均30°左右。在12层矿中，控制最大长度2101m，最大延伸790m；赋存标高+3.0～ -250.0m；最大矿层厚度20.32m，最小2.35m；矿层最高品位72.48%，最低品位61.80%。

Ⅱ矿带呈层状与地层产状一致，倾角25～28°。与上下地层呈整合接触，为隐伏矿层。

图1 矿区地质简图

2.2 矿层特征

Ⅰ矿带以Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅰ-5、Ⅰ-12为主要矿层，其特征分述如下：

（1）I-2矿层特征

矿层长2101m，宽790m，走向NW326°，倾向NE，倾角19°～54°，一般在25°左右，赋存标高+3.0～ -250.0m。矿层呈层状、似层状，沿走向和倾向都较稳定。厚度沿走向自西向东变薄，沿倾向由浅至深变厚，沿走向和倾向有分枝复合现象。矿层单工程最大厚度19.43m，最小3.83m，平均10.85m，厚度变化系数42.30%，属厚度变化较稳定型（图2）。岩性以石膏、硬石膏、含膏泥岩为主，夹灰岩、泥灰岩。矿层单工程最高品位76.22%，最低59.67%，平均69.53%，组分变化系数7.23%，属含量变化均匀型（图3）。

（2）I-4矿层特征

矿层长2101m，宽680m，走向NW326°，倾向NE，倾角19°～54°，一般在25°左右，赋存标高+3.0～ -250.0m。矿层呈层状、似层状，沿走向和倾向都较稳定。厚度沿走向自西向东比较稳定，在3勘探线变薄，沿倾向变化不明显，沿走向和倾向皆有分枝复合现象。矿层单工程最大厚度30.46m，最小2.92m，平均9.45m，厚度变化系数73.49%，属厚度变化不稳定型（图2）。岩性以石膏、硬石膏、含膏泥岩为主，夹灰岩、泥灰岩。矿层单工程最高品位76.54%，最低61.40%，平均68.22%，组分变化系数6.83%，属含量变化均匀型（图3）。

（3）I-5矿层特征

矿层长2101m，宽680m，走向NW326°，倾向NE，倾角19°～54°，一般在25°左右，赋存标高+3.0～ -250.0m。矿层呈层状、似层状，沿走向和倾向都较稳定。厚度沿走向自西向东呈变厚趋势，沿倾向变化不明显，局部有分枝复合现象。矿层单工程最大厚度24.48m，最小4.15m，平均13.00m，厚度变化系数46.15%，属厚度变化较稳定型（图2）。岩性以石膏、硬石膏、含膏泥岩为主，夹灰岩、泥灰岩。矿层单工程最高品位79.52%，最低57.72%，平均 67.31%，组分变化系数7.80%，属含量变化均匀型（图3）。

（4）I-12矿层特征

矿层长2101m，宽540m，走向NW326°，倾向NE，倾角19°～54°，一般在25°左右，赋存标高+3.0～ -228.86m。矿层呈层状、似层状，走向和倾向都较稳定。厚度沿走向自西向东变厚，沿倾向由浅至深变厚，局部不规则，有分枝复合现象。矿层单工程最大厚度33.25m，最小2.03m，平均20.32m，厚度变化系数50.30%，属厚度变化较稳定型（图2）。岩性以石膏、硬石膏、含膏泥岩为主，夹灰岩、泥灰岩。矿层单工程最高品位79.13%，最低55.43%，平均 68.29%，石膏组分变化系数为8.45%，属含量变化均匀型（图3）。

图2 主力矿层平均厚度沿走向变化曲线特征

2.3 矿层围岩特征

矿层围岩以含膏-膏质泥灰岩、泥岩为主，其次为含膏-膏质粉砂岩、粉砂质泥岩、灰岩，局部见砂岩、钙质泥岩、碳质泥岩。围岩普遍含矿，与矿层均为整合接触。

图3 主力矿层平均品位沿走向变化特征

3 矿石特征

3.1 矿石物质成分

矿石矿物为石膏和硬石膏，成分较简单。脉石矿物主要为方解石、泥质碎屑岩和粘土矿物，少量白云石、天青石、黄铁矿和陆源碎屑矿物石英、长石、绿泥石、局部见自生石英、萤石、燧石，偶见自然硫。矿石中石膏含量1.67%～91.73%，硬石膏含量0～88.76%。

有益组分主要为CaO、SO3、H2O+。矿石品位一般在62.59%～73.29%之间，矿层平均品位最高为73.29%，最低为62.59%，一般在66%～70%之间。I矿带12层矿平均品位69.14%。矿石中伴生有益元素主要为Sr，其含量为0.37%～1.10%，由于其含量较低无工业价值。

矿石中有害组分为K2O和Na2O。其中，K2O含量为0.03%～0.47%，Na2O为0.03%～0.13%，含量甚低，对矿石工业利用无影响。

3.2 结构构造

矿石以变晶结构、包含状结构、放射状结构和板状自形结构为主，次为纤维结构。构造以块状构造、浸染状构造、条带状构造、似角砾状构造、脉状和网脉构造为主，次为斑点状构造。

3.3 矿石类型和品级

将矿石划分为石膏和硬石膏两种工业类型，石膏含量大于50%的为石膏型，反之为硬石膏型。再根据其结构、构造划分为11个自然类型。多数矿层由两种工业类型的矿石组成。矿层浅部均以石膏型为主，深部则以硬石膏型为主，两种类型矿石的转变深度约在180～210m之间。其中Ⅰ-12、Ⅰ-11、Ⅰ-10矿层为石膏型，Ⅰ-9、Ⅰ-8、Ⅰ-7矿层为石膏、硬石膏混合型，Ⅰ-6、Ⅰ-5、Ⅰ-4、Ⅰ-3矿层为硬石膏型，Ⅰ-2、Ⅰ-1矿层为石膏型。

4 矿床成因

4.1 古地理及古气候条件

平邑盆地的发生、发展及演化主要受蒙山断裂控制。该断裂为同沉积型断裂。近东西向断陷盆受南北两侧近东西向断裂控制。断裂活动强度、下陷速率对沉积盆地稳定性及沉积物质成分起控制作用，对石膏矿层发生、发展、消亡起重要控制作用。

该区在始新世-渐新世早期处于炎热、干燥的古气候条件，至渐新世中、晚期，古气候逐渐变为炎热、干燥与暖湿相间的气候条件。炎热、干燥的气候条件有利于石膏等盐类矿床的形成。

4.2 成矿环境与控矿因素

差异性同生断层持续活动形成的盐湖，残余卤水进一步蒸发、浓缩。盆地浓缩水体的不断补给蒸发，岩沉积形成过程中，由于成盐卤水不断的浓缩，在不同阶段形成不同的岩相，致使水体持续浓缩到钾盐的沉积阶段，形成膏盐、石盐、钠镁盐、钾镁盐岩相较完整的沉积序列。在含盐岩系上、下有膏岩层沉积组合。

5 结论

（1）研究区存在两条石膏矿矿带、15层矿层、四层主力矿层。

（2）矿石矿物为石膏和硬石膏，结构以变晶、包含状、放射状和板状自形为主，构造以块状、浸染状、条带状、似角砾状、脉状和网脉构造为主，矿石有益成分以CaO、SO3、H2O+为主。

（3）浅部矿层均以石膏型为主，深部则以硬石膏型为主。其中Ⅰ-12、Ⅰ-11、Ⅰ-10矿层为石膏型，Ⅰ-9、Ⅰ-8、Ⅰ-7矿层为石膏、硬石膏混合型，Ⅰ-6、Ⅰ-5、Ⅰ-4、Ⅰ-3矿层为硬石膏型，Ⅰ-2、Ⅰ-1矿层为石膏型。

（4）基于成矿地质背景、矿层特征、矿石化学成分、成矿环境及控矿因素分析，认为该区石膏矿成矿模式为陆相沉积蒸发岩型石膏矿。