王艳婷，刘彦奎，王 东，于 超

(山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250014)

【矿产资源】

泰安市大汶口石膏矿王庄矿段地质特征及成因分析

王艳婷，刘彦奎，王 东，于 超

(山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250014)

大汶口盆地为古近纪石膏矿的一个主要赋存区，王庄矿段位于大汶口盆地的东南缘，该矿床赋存于古近系官庄群大汶口组二段，属湖相沉积矿床。矿层倾角约1～5°，厚度1.82～13.96m，最大长度1 380m，最大斜深850m，矿段平均品位(CaSO4·2H2O+CaSO4)74.50%，矿石工业类型为石膏型。同时，从构造、古地理、古气候、物理化学条件和成矿物质来源方面探讨了石膏矿床的成因。

石膏矿；地质特征；成因；泰安大汶口

山东省石膏矿资源丰富，已发现早寒武世、早奥陶—中奥陶世和古近纪三个主要的石膏成矿期，其中以形成于古近纪的石膏矿石质量最好、矿床规模大[1]。大汶口盆地为古近纪石膏矿的一个主要赋存区。

大汶口盆地位于泰安市西南约25km，为位于鲁西隆起西部的南留弧形断层所控制的一个北断南超的新生代断陷盆地。石膏矿床主要赋存于古近系官庄群大汶口组二段中，分布于膏盐相区内，其平面分布形态与盆地形态相似，东至东南较为开阔，大致呈椭圆形，面积约204km2，占盆地面积的64%[2]。王庄矿段位于大汶口盆地的东南缘，属于大汶口盆地石膏矿床的一部分。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质

区域地层由老至新为新太古界泰山岩群、寒武系、奥陶系、石炭系、古近系和第四系。新太古界泰山岩群是区内的结晶基底，出露于盆地外侧，盆地内被第四系所覆盖。

盆地内断层构造相对发育，主要为NE向和NW至近EW向两组，它们不仅控制着盆地的生成和发展，而且限定和切割了盆地，详见下页图。

区域岩浆岩发育于大汶口盆地南北两侧，主要为新太古代阜平期花岗闪长岩、五台期黑云石英闪长岩和古元古代吕梁期二长花岗岩。

1.2 矿段地质

王庄矿段全区被第四系覆盖，据钻孔资料揭露，古近系官庄群大汶口组二段地层不整合于奥陶系马家沟组八陡段之上。马家沟组八陡段多为灰白色致密块状灰岩，大汶口组主要是一套以页片状泥灰岩、泥灰岩、石膏矿、泥岩、泥页岩、砂岩、粘土岩等为主的岩性组合。第四系以松散砂质粘土堆积为主，与古近系呈不整合接触。

矿段构造主要为区域性F6断层，其位于矿段东南侧，区内延伸长度500m，走向北东，倾向北西，倾角70°，落差24～79m，为正断层。

大汶口盆地地质构造示意图

矿段内通过钻探揭露未发现岩浆岩。

2 矿床地质特征

2.1 矿层特征

王庄矿段根据矿层、围岩相对关系及岩性特征进行对比，共划分出9层石膏矿，各矿层特征见下表。

矿层呈层状、似层状产出，总体走向310～355°，倾向北东，倾角1～5°左右，部分矿层有分枝复合现象。矿层埋深56.56～306.72m，产出标高33.42～-216.62m，最大长度1 380m，最大斜深850m，总厚度71.40m，单层厚度1.82～13.96m，厚度变化系数30.14%～74.54%。厚度稳定型矿层5层，较稳定型矿层4层。矿石品位(CaSO4·2H2O+CaSO4) 55.35%～93.74%，品位变化系数2.37%～13.70%，均属品位变化均匀型。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅷ矿层为主要矿层。

王庄矿段矿层基本特征

2.2 矿石特征

(1) 矿石的结构构造。

矿石常见结构有粒状变晶、斑状变晶、纤维状和包含结构。构造主要有块状、薄层状、条纹条带状、扇状和栅栉状构造。

(2) 矿石的矿物成分。

矿石的矿物成分可分为矿石矿物和脉石矿物。矿石矿物主要为石膏(53.82%～93.74%)，次为硬石膏。脉石矿物主要为粘土矿物，次为方解石，少量自然硫、黄铁矿、褐铁矿、石英。

(3) 矿石的化学成分。

矿石化学成分除SO3、CaO、H2O+等主要有益组分外，其余元素的含量均较低，对矿石质量无影响。其中，SO3单样最高含量43.83%，最低23.00%，平均34.77%；CaO单样最高含量34.88%，最低32.84%，平均34.30%；H2O+单样最高含量19.61%，最低11.26%，平均15.49%。矿石中的主要有害组分是So，它是生成有害气体H2S的主要物质来源，单样含量最高5.25%，最低0.01%，平均0.60%。

王庄矿段化学成分平均含量(%)为：SO334.77、CaO 34.30、H2O+15.49、H2O-0.00、SiO21.22、MgO 0.28、Al2O30.32、SrO 0.24、Fe2O30.06、FeO 0.068、K2O 0.072、Na2O 0.018。

2.3 矿石类型及级别

矿石自然类型主要为粗—细粒块状石膏，其次为条纹条带状石膏，局部地段见纤维状石膏和透石膏。工业类型为石膏型。

石膏级别为二级和三级。

2.4 矿层围岩与夹石

矿层围岩主要为泥灰岩、页片状泥灰岩、含膏泥灰岩、泥页岩等，其与各矿层之间的关系：①矿层围岩产状与矿层产状基本一致；②围岩随矿层厚度的增加，逐渐变薄，越到深部，变薄的趋势越明显；③围岩中多含石膏，石膏主要以条纹条带状、薄层状、透镜状或角砾状产出。

夹石单层厚度一般1～5m，最大6.95m。夹石厚度一般随矿层厚度的增加而增加，矿层薄则夹石少或无。

3 矿床成因分析

大汶口盆地石膏矿床的形成主要与构造、古气候、古地理、物理化学及物质来源等因素有关。

3.1 构造条件

盐类矿床的生成严格受构造控制。构造运动除控制成盐盆地外，还控制着盐类矿床的形成和演化、盐类物质的来源以及盐类矿床形成后的保存和破坏[3]。大汶口盆地是在燕山运动末期形成的凹陷基础上，经喜山运动逐渐形成的半封闭的湖盆，湖盆的不断下降，接受和容纳了包括成矿物质在内的大量沉积物。区域上NW、NE向断裂构造切割了盆地，形成了次一级的构造断块，控制着卤水的迁移。

3.2 古地理条件

大汶口盆地位于太古代形成的高山和古生代形成的丘陵之间，呈北陡南缓，东高西低的箕形。高山成为海洋季风的阻挡屏障，使高山后面的深盆成为干热季风区，从而有利于盆地水域向咸化方向发展，有利于盐类的沉积[4]。

3.3 古气候条件

盐类矿床是成盐盆地中的含盐水体经强烈蒸发沉积而成。石膏与钙泥质岩石组成的条纹条带状构造以及颜色由棕褐色→灰色→灰白色相间的岩系变化反映了气候干燥→湿润的交替变化。湿润气候时，水量丰富，带来大量成矿物质；干燥气候时，湖水蒸发浓缩，当湖盆中的蒸发量大于降水量和地表水流量时，湖盆中的水质经强烈蒸发，成矿物质沉淀。

3.4 物理化学条件

影响石膏、硬石膏形成和转化的物理化学条件有温度、压力、盐度、pH值、Eh值、氧逸度、水逸度等。在沉积阶段时，主要形成石膏。原生沉积成矿后，在盆地下沉和温度升高的条件下，石膏脱水变为硬石膏。

3.5 成矿物质来源

(1) 大汶口盆地位于汶蒙盆带的最西端，汶蒙盆带湖盆自东向西逐渐下降对盐类物质向大汶口盆地迁移创造了条件。蒙阴盆地和汶东盆地成为大汶口盆地盐类来源的预备盆地，预备盆地中卤水内盐类物质来源以陆源为主。但汶东盆地大汶口组中段有孔虫及钙质砂岩中海绿石等证据，推断水盆内可能有海水的补给[1]。

(2) 大汶口盆地东邻新甫山凸起，南邻蒙山凸起，由基底古老变质岩系构成的蚀源区长期遭受风化剥蚀，使大量的盐类成矿物质(Ca2+、Na+、K+等)随地表循环水体，源源不断地汇集到盆地中。

(3) 大汶口盆地南侧和东侧大面积分布的寒武—奥陶纪地层中有石膏矿层存在[5]，石膏经过长期的风化淋滤作用，会随水流呈离子状态进入湖盆重新成矿。在盆地边部的大汶口组内粗碎屑组分中含有较多寒武—奥陶纪灰岩砾石，就表明了寒武—奥陶纪中膏盐物质经过风化溶蚀后进入古近纪盆地。

(4) 盆地周围大量植物死亡后，随季节性流水进入湖盆，同时湖盆水体中浮游生物、藻类等死亡后也沉入湖底，这些有机物腐烂后，在还原环境下形成大量H2S气体，H2S气体在氧化条件下形成SO42-，最后与Ca2+结合成矿。

4 结语

经过对大汶口盆地王庄矿段石膏矿床地质特征及矿床成因分析，得出以下结论：

(1) 石膏矿层产状与地层产状一致，受控于盆地的形态。

(2) 盆地的发生、发展及演化受断裂构造的控制。盆地内的次级构造对卤水的聚集、保存、成矿起到重要作用。

(3) 石膏矿床是以陆源湖相沉积为主，经后生脱水、水化、交代等多成因多期次形成的。

[1]孔庆友，张天祯，于雪峰，等.山东矿床[M].济南：山东省科学技术出版社，2006.

[2]王自具，李强，李宗成.山东省泰安市大汶口盆地石膏矿资源潜力评价矿产品需求预测及开发建议[J].山东国土资源，2003，19 (5)：23-25.

[3]关绍增，江宗龙，魏东岩，等.中国板块构造与盐类矿产[J].化工矿产地质，1996，18(2)：73-81.

[4]袁见齐，蔡克勤.盐类矿床成因理论的新发展[J].地球科学，1981，14(1)：197-205.

[5]薛平.华北中奥陶世石膏矿床的某些成矿规律研究[J].建材地质，1985(4)：28-33.

Geological Features and Genesis of Wangzhuang Ore Section in Dawenkou Gypsum Mine in Tai'an City

WANG Yan-ting, WANG Dong, YU Chao, LIU Yan-kui
(No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Jinan 250014, China)

Dawenkou gypsum is a major region of Paleogene gypsum mine. Wangzhuang ore section is located in southeast margin of Dawenkou basin. This deposit occurs in second section of Dawenkou formation in Paleogene Guanzhuang group, belongs to lacustrine sedimentary deposits. Inclination of ore strata is about 1～5°. The thickness is 1.82～13.96m. The maximum length is 1 380m. The maximum oblique depth is 850m. The average grade is 74.50%. Through study on the structure of ancient geography, ancient climate, physist and chemistry and ore-forming material sources, origin of gypsum deposits are analyzed.

gypsum mine; geological features; ginesis; Tai'an Dawenkou

P578.72

A

1007-9386(2014)05-0042-03

2014-05-12