山东平邑盆地上冶石膏矿床地质特征及成因探讨

兰 君

（山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 271000）

随着我国经济的快速发展，石膏越来越广泛地应用于社会各个领域，市场前景广阔。石膏不仅用作建筑材料、制造水泥，而且在农药、造纸、油漆、橡胶、医药等行业都有广泛的用途。我国石膏产量居世界第三位，已探明资源量8.9×107万t。山东省平邑盆地石膏矿床是我国重要石膏矿床之一，资源量丰富。上冶石膏矿床属于平邑盆地石膏矿床的一部分，处在盆地中东部，具有极大的经济价值。

1 成矿地质背景

上冶石膏矿床在大地构造位置上地处鲁西地块、鲁中隆起区东部、平邑凹陷中东部。上冶次级凹陷形成于中生代，延续至古近纪以后，呈NW－SE向狭长单斜盆地，北部为蒙山凸起，南部与尼山凸起相接。

区内出露地层主要为白垩纪青山群、古近纪官庄群固城组、卞桥组、常路组和第四纪等，卞桥组控制着石膏矿产的赋存分布。断裂构造在盆地沉降过程中将平邑盆地切割成若干洼地，洼地内沉积了丰富的厚层石膏、硬石膏矿床，对矿床有较为明显的控制作用[1]。

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区出露地层由老至新依次为白垩纪青山群(K1Q)、古近纪官庄群固城组(K2g)、卞桥组(K2E1b)、常路组(K2E1c)和第四系临沂组(Qhl )。官庄群在区内主要沿蒙山断层呈条带状分布于平邑凹陷中，岩石厚度变化较大，相变明显，卞桥组(K2E1b)主要为一套湖相碎屑岩—碳酸盐岩—蒸发岩建造。据岩性、岩相特征将该段分为三个岩性段，其中二段(K2E1b

2)：主要分布于矿区中部，为矿区内含膏岩带，岩性组合为石膏、硬石膏、含膏(泥)灰岩、泥岩，主矿层集中于本段中、下部。平邑盆地地质构造示意图，见下图。

2.2 岩浆岩

矿区内仅发育新太古代晚期峄山序列龟蒙顶单元(Ar3γ δYg)片麻状中粒含黑云花岗闪长岩，主要分布于矿段东北部，对石膏矿层没有构成大的破坏和影响。

平邑盆地地质构造简略示意图

2.3 构造

本矿区构造除地层呈单斜构造产出外，断层构造发育，大小断层有7条。除蒙山断层为燕山期的产物外，其余断层均形成于喜山期，均为成矿期后断层，对矿层有不同程度的破坏和影响，蒙山断层对上冶次级凹陷的展布有重要影响。

3 矿床地质特征

3.1 矿带特征

矿床位于平邑盆地石膏矿田的东南延伸部位，矿层赋存于古近纪官庄群卞桥组二段中。呈单斜层状产出，走向290°，倾向北东，倾角21～34°。工程控制矿层长度1 500m，埋深5～430m，见矿最大厚度41.84m，石膏品位多在55%～75%，为一埋藏较浅的中型石膏矿床。

Ⅰ矿带共分为5个矿层，矿带最大厚度149.82m，矿层厚度6.83～36.12m，平均厚度4.12～11.71m。该矿带矿层分布范围较广，厚度较大，工业意义较好。Ⅱ矿带共分为4个矿层，分布较为稳定，最大厚度为12.79m，矿层厚度1.36～8.26m，矿层连续性较好。其中Ⅰ-1～Ⅰ-5五个矿层矿石量占总资源量的72.58%，是该石膏矿床的主要矿层[2]。

3.2 矿层特征

矿层走向290°，倾向北东，倾角21～34°，与赋矿地层产状一致，多有分枝复合特征。工程控制矿层面积1.05km2，产出标高5.0～430m。矿层厚度1.36～29.22m，变化系数5.23%～47.78%，一般15%～25%，属厚度变化较稳定型。矿石品位50.26%～89.58%，变化系数3.65%～51.22%，一般17%～29%，属品位变化均匀型。

3.3 矿石质量

(1) 矿物组成。

矿石矿物为石膏和硬石膏。脉石矿物主要为方解石、粘土矿物、白云石、天青石、石英、黄铁矿，局部见陆源碎屑矿物石英、斜长石、绿泥石等[3-6]。

(2) 矿石化学成分及其变化规律。矿石的化学成分见表1、表2。

表1 组合分析一览(%)

表2 矿石化学全分析(%)

(3) 矿石的主要有益组分。

CaSO4·2H2O和CaSO4为矿石的主要有益组分，其含量之和为矿石品位。矿石品位一般60%～70%，最高87.47%(单样)。矿层平均品位最高72.71%，最低56.27%，一般55%～65%，矿层平均品位情况见表3。矿层品位变化系数一般0～13.08%，Ⅰ矿层最大，Ⅵ矿层最小。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。

(4) 矿石中的有害组分及伴生有益组分。

矿石中主要有害组分为K2O和Na2O，其中K2O含量为0.22%～0.70%，Na2O含量为0.10%～0.16%，含量极低，对矿石的工业利用无影响和破坏。

矿石中的伴生有益组分有Sr和S，其中Sr含量为0.48%～1.51%，S含量为0.003%～0.005%，均无工业利用价值。

(5) 结构、构造。

矿石中原生沉积结构已不多见，出现各种变晶结构和包含状结构，其次为纤维状结构，个别为放射状结构、扇状、柱状、板状自形结构。矿石的构造主要为块状构造和浸染状构造，其次为条带状构造、脉状和网脉状，局部有致密块状构造和薄层状构造。

表3 矿层品位情况一览(%)

(6) 矿石类型、品级。

矿石自然类型可划分为6类，分别为块状石膏—硬石膏、钙泥质石膏—硬石膏、泥质石膏—硬石膏、条带状石膏、纤维状石膏、泥质石膏质硬石膏。矿石品级可分为二级、三级、四级。其中，以三、四级为主，占总矿石量的85.61%。

4 矿床成因

(1) 古构造条件。

平邑凹陷盆地的演化严格受蒙山断裂控制。石膏成矿期蒙山断裂长时间持续活动，为矿床形成发展提供了空间和时间，断裂活动的阶段性、同期异地的差异性以及盆内次级凹陷的控制，为卤水聚集、保存、富集乃至成矿物质沉淀提供了必要条件，使含膏岩系带状沿蒙山断裂的走向展布，且形成了以上冶、卞桥、柏林为中心的次级凹陷[2]。

(2) 古气候、古地理环境。

平邑盆地石膏成矿期有周边盆地的卤水补给，处于盆地内东部的上冶，中部的卞桥，西部的柏林次级凹陷，为湖盆膨大部位，膏岩富集。盆地内部在构造作用下，形成次一级沉积洼地，为矿床沉积提供了容矿空间。

(3) 成矿物质来源。

平邑盆地上冶次级凹陷由老变质岩系基底及含石膏盐沉积的寒武系、奥陶系沉积盖层组成，岩石富含Na+、K+、Ca2+、Mg2+、S2-、CO32-等。古地层中的膏岩可溶解、运移到上冶凹陷中直接成矿。硫化物在氧化环境条件下形成SO42-，进入盆地与Ca2+结合形成石膏矿。

(4) 理化条件。

适宜的温压、盐度、酸碱度、氧逸度，使得卤水中成矿离子沉淀，形成矿体。沉积成矿后，随盆地下降、埋深增大等环境条件改变，石膏脱水形成硬石膏[7]。

综上，上冶石膏矿床成因类型属内陆湖相沉积矿床。