山东省平邑左庄矿区石膏矿矿层特征及其找矿标志

展茂征

（山东省煤田地质局第五勘探队，山东 济南 251000）

平邑盆地蕴藏石膏矿资源极为丰富，本文以左庄矿区石膏矿为例，拟通过详细解剖其矿带、矿层及矿石特征，探讨其成因，分析其找矿标志，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

左庄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）西部（图 1）。

平邑凹陷呈NW-SE 向，其中沉积了侏罗纪、白垩纪和古近纪的地层[1]。矿区内广被第四系覆盖，第四系下伏为晚白垩-古近纪官庄群卞桥组地层，该组地层为单斜地层，呈NW-SE 走向，倾向NE，倾角20°～25°，局部略有变化。该组地层由下而上分为三段，即卞桥组一段、卞桥组二段、卞桥组三段，石膏矿赋存于卞桥组二段地层中[2-4]。矿区构造简单，矿区构造总体以NE 倾斜的单斜构造为主，地层倾角一般在22°左右。矿区内未发现岩浆岩。

2 矿层地质特征

根据勘探报告，矿区内石膏矿层赋存于古近纪官庄群卞桥组中段地层中，矿层产状与地层产状一致，走向305°～320°，倾向NE，倾角20°～25°，赋存标高在+115～ -184.9 m 之间，含矿4 层，自下而上编号为I-1、I-2、I-3、I-4。矿层呈层状、似层状，与顶、底板围岩大致平行产出。

2.1 矿层特征

左庄矿区主要为I-1、I-2、I-3、I-4 矿层（图2），其特征分述如下：

（1）I-1 矿层特征

矿段内主矿层，除矿区东北部缺失外分布于整个矿区。I-1 矿层呈层状，产状43°∠20°，具分叉复合现象，局部由单层厚度1.73～28.28 m 的2～5 层石膏组成。矿层赋存标高+115～ -147.0 m，长802.4 m，宽609.8 m，厚度11.72～32.33 m，平均24.17 m，厚度变化系数29.3%，属稳定类型。矿层品位55.58%～94.30%，平均74.59%，品位变化系数12.8%，属均匀类型。

图1 矿区地质简图

（2）I-2 矿层特征

主要分布于矿区的东南部。矿层呈层状，产状45°∠22°，赋存标高+24.3～ -100.2 m，长451 m，宽457 m。矿层由厚1.70～7.61 m 的单层石膏组成，平均厚4.60 m，厚度变化系数57.3%，属局部较稳定类型。矿层品位55.98%～78.10%，平均69.98%，品位变化系数8.4%，属均匀类型。I-2 矿层沿走向由矿区东南部向西北部具尖灭再现之特点，矿层倾向上由浅部向深部逐渐尖灭。矿层品位沿走向由东至西逐渐降低，沿倾向变化不明显。与I-1 矿层间距3.50～11.98 m，平均8.73 m。

（3）I-3 矿层特征

分布于矿区的北部。矿层呈层状，产状43°∠20°，具分叉复合现象，由单层厚度1.30～5.05 m 的1～3 层石膏组成，长789.4 m，宽381.4 m，赋存标高+86.2～ -105.8 m。厚度2.00～6.35 m，平均3.93 m，厚度变化系数41.3%，属较稳定类型。矿层品位55.58%～86.66%，平均66.77%，品位变化系数12.6%，属均匀类型。I-3 矿层沿走向由东至西逐渐变薄，沿倾向略有增厚之趋势。矿层品位沿走向变化不明显，沿倾向由南至北略有降低之趋势。与I-2矿层间距8.88～27.50 m，平均15.25 m。

（4）I-4 矿层特征

矿层呈层状，产状43°∠20°。工程控制最大延长1 163.9 m，延深200 m，赋存标高+90.3～-79.2 m。矿层由厚1.40～6.60 m 的单层石膏组成，平均厚3.61 m，厚度变化系数59.6%，属较稳定类型。矿层品位62.90%～94.12%，平均72.35%，品位变化系数18.0%，属均匀类型。矿层总体自西北向东南逐渐变薄，沿倾向变化不明显。矿层品位沿走向自矿区中部向两端逐渐增高，沿倾向变化不明显。矿层品位走向上由西至东逐渐变低，沿倾向变化不明显。与I-3 矿层间距5.55～11.44 m，平均8.48 m。

2.2 矿层围岩特征

矿层围岩以含膏～膏质泥岩、泥灰岩为主，其次为含膏～膏质粉砂岩、粉砂质泥岩、灰岩、钙质泥岩。总的变化规律是：在垂向上与含矿建造有关，以泥岩为主，局部见砂岩及泥灰岩；横向上，浅部泥岩、砂岩较多，深部泥灰岩、灰岩增多。

2.3 矿层夹石特征

矿区内矿层夹石岩性主要为含膏泥岩、膏质泥岩组成，通过取样结果显示，夹石品位为22.08%～54.64%，故多数夹石系矿石贫化所致。

3 矿石特征

3.1 矿石矿物成分

矿石矿物主要为石膏、硬石膏。矿石中石膏的含量一般为40.87%～85.9%，硬石膏的含量为0～34.39%。

矿石的化学组分主要为SO3、CaO、H2O+、MgO、AL2O3、Fe2O3及酸不溶物等。其中组成CaSO4·2H2O 和CaSO4的化学成分为矿石的主要有益组分。矿石平均品位69.73%，矿石品位和矿石类型有关，一般纤维膏、块状石膏品位较高，泥质石膏等较低。矿石中CaO 含量平均33.36%，SO3含量平均34.08%，H2O+含量平均12.86%。

3.2 结构构造

主要有他形～半自形粒状变晶结构（图3），其次为鳞片变晶结构、纤维状结构等，局部见放射状结构、板状自形晶结构。各矿层结构差异不大，各矿层都以半自形～他形粒状变晶结构为主，局部鳞片变晶结构、放射状结构和板状自形晶结构，纤维状结构相对较多。

图3 粒状变晶结构（石膏呈等粒状）

3.3 矿石类型和品级

根据石膏和硬石膏的含量，将矿石划分为石膏和硬石膏两种工业类型。矿层浅部均以石膏型为主，深部则以硬石膏型为主。

4 矿床成因及找矿标志

以往区域地质工作确定矿床属内陆湖相沉积矿床。石膏矿床形成受盐类物质来源、古气候、古地理环境、沉积时的物理化学过程等因素的控制。

4.1 大地构造环境

平邑盆地北界的蒙山断裂，为一长期活动的断裂，控制了盆地的发展，形成了一个半封闭的湖盆，湖盆的不断下降，接受和容纳了包括成矿物质的大量沉积物，盆地中的次级构造控制着卤水的迁移。因此，构造不仅对矿床的形成提供了空间，也控制了矿床的产出层位和规模。

4.2 盐类物质来源

盐类物质来源可能与以下几方面有关：

（1）盆地周围隆起的古陆区

盆地以北为太古代老结晶基底的花岗岩、闪长岩等，以南为古生代、中生代的海相地层，隆起区岩石风化后，其化学成分随水流进入湖盆为成矿提供了大量的和Ca2+。

（2）湖盆内外大量的生物碎屑，为成矿提供了大量的（主要为Ca2+）物质来源。

（3）深部卤水携带成矿物质沿蒙山断裂上升进入湖盆也可能是物质来源的一方面。

4.3 古气候环境

石膏矿属蒸发盐类矿床，其形成离不开炎热干旱气候，矿带中的红色、褐色岩石就是干旱气候的有利证据。干旱气候持续阶段愈长，石膏沉积愈厚。如果湿润气候与干旱气候频繁交替，就会形成条带状石膏。

4.4 成岩期及成岩期后石膏的转化

沉淀的石膏颗粒细小，结晶程度差，与水的结合能力很小，成岩过程中，易失去水分变成纤状、鳞片状硬石膏。硬石膏经水化重结晶，形成含结晶水的石膏，晶体粒径增大，自形程度提高，于是硬石膏便留在石膏矿层中，偏光镜下呈被“交代”侵蚀状残留在石膏矿物中。

4.5 找矿标志

（1）地貌

矿带与其顶、底板灰岩在地貌上有明显差异，矿带易风化呈相对负地形，沿走向呈凹槽状。

（2）标志层

矿带顶部灰岩～泥灰岩带，层位稳定，特征明显，以灰～灰黑色为主，其向连续红色层过渡的位置，可视为矿带的开始。底板灰岩、泥灰岩呈灰～蓝灰色，他的连续出现标志着矿带的结束。

（3）次生灰岩

石膏直接风化而成的次生灰岩，具白色粉砂泥状方解石，地表呈次圆、不规则砾、姜状结石等，具多孔构造，原始层理不清，镜下常见石膏菱板状假象等特征，可作为找矿的直接标志。

5 结论

本文通过左庄石膏矿地质特征、成因探讨及找矿标志，得出以下结论：

（1）左庄矿区含矿四层，其中I-1矿层为主矿层。

（2）矿石矿物为石膏和硬石膏，结构以他形～半自形粒状变晶结构为主。浅部矿层均以石膏型为主，深部则以硬石膏型为主。

（3）石膏矿床形成受盐类物质来源、古气候、古地理环境、沉积时的物理化学过程等因素的控制，确定矿床属内陆湖相沉积矿床。