襄汾县矿产资源「古交东曲矿」

山西省襄汾县浪泉石膏矿床成矿条件浅析

山西省石膏矿主要分布

摘要：本文详细介绍了襄汾县浪泉石膏矿的矿体特征、构造特征、石膏类型，并划分其矿床类型，并从地层条件、构造条件、岩相古地理控矿条件、古气候条件、沉积环境多角度分析本矿床的形成机理。

关键词：硬石膏、成矿地质背景、沉积交代、赋存层位、萨勃哈相、鸡笼铁丝状石膏、沉积旋回、控矿因素、海进--海退。

一、绪论

石膏、硬石膏矿床按成矿作用可分为热液交代型矿床、沉积型矿床、风化型矿床3大类。我省目前开采的主要是沉积型石膏矿床。沉积型石膏矿床又分为海积碳酸盐岩建造石膏石膏矿床、湖积碎屑岩建造石膏矿床、湖盐类建造石膏矿床等3个亚型。

海积碳酸盐岩建造石膏矿床:本类矿床含膏岩系赋存于中奥陶统，主要由海相的灰岩、白云岩及其过渡类型的岩石组成，夹有不同成因的角砾岩。

内陆湖积碎屑岩建造石膏矿:该类矿床主要分布于平陆县平坡地一带古近系内陆裂谷断陷盆地中，含膏岩系为碎屑岩建造，矿石为二水石膏，并常含纤膏夹层为其特点。

湖积盐类建造石膏矿床:本类矿床乃产于一些蒸发作用强烈的干旱地区的内陆洼地，我省的运城盐湖即是此类矿床。石膏含于第四系下更新世运城湖淤层，分布面积广，石膏矿中的石膏为片状，以3～5厘米的厚度呈条带赋存与黄色粘土岩中。本类型均未形成有价值的工业矿床。

浪泉石膏矿床作为临汾地区较为典型的海积碳酸盐岩建造蒸发沉积型矿床，本文详细从矿体特征、构造特征、石膏类型着手，划分了矿床类型，并从地层条件、构造条件、岩相古地理控矿条件、古气候条件、沉积环境多角度分析本矿床的形成机理。

二、石膏基本情况

石膏是二水硫酸钙，化学式为CaS04·2H20，有时混有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、NaCl等杂质，并常有粘土有机质等机械混入物。硬石膏是无水硫酸钙，化学式为CaSO4，理论成分为CaO 41.2%，SO3 58.8%。两种石膏常伴生产出，它们在地质作用中是可以互相转化的。

石膏属单斜晶系，晶体板状或柱状，合体一般为纤维状、叶片状、针状、致密块状、粒状等。晶体常呈白色，因杂质而成灰、红、褐色，一般不透明。解理面呈玻璃光泽或珍珠光泽，纤维石膏呈丝绢光泽。硬度2，比重2.3。性脆，粉末具有粗糙感。溶于盐酸，微溶于水。加热到80℃以上开始失水成熟石膏。

石膏的用途广泛：①作水泥缓凝剂。②作建筑用的石膏预制品。③作各种模型和石膏装饰品的原料。④作造纸、油漆的凝结剂。⑤作土壤改良剂与肥料。⑥高纯石膏可用于作药片的稀释剂⑦透明的石膏晶体可作光学工业原料。

三、襄汾浪泉石膏矿床特征

1、矿体特征

襄汾县浪泉石膏矿床矿体主要赋存层位有4个，即马家沟组2段的“两薄”中、马家沟组3段(主膏层)及4段。勘查区内共圈出36个矿体。其中13号、14号矿体资源量达千万吨以上，它们占全区总资源量的90%以上。

13号矿体为本区的主要矿体，赋存标高在588～820m间。该矿体形态为厚大的层状体，由于后期断裂构造和膏溶构造的破坏，使其复杂化。从剖面图上看，矿体虽有幅度不大的波状起伏，但总体产状为倾向130°左右，倾角5～16°。矿体走向延长2400m，倾向延深2300m，单工程最厚45.25m，最薄4.08m，平均厚度20.89m，厚度变化系数51.29%，属中等变化范围。矿体中白云岩夹石较少，据统计夹石率为12.16%，矿体中单层石膏品位多为75～85%，属富矿石，但由于小于剔除厚度的夹石混入，相应地降低了石膏的品位，矿体工业矿石平均品位为72.81%，矿体品位变化系数5.23%，沿层较为均匀。

本区石膏矿石工业类型属碳酸盐石膏—硬石膏矿。其矿物成分以普通石膏为主，硬石膏含量一般2～5％，局部达半数以上，含白云石、方解石5～15%，并含少量粘土矿物。矿石化学成分CaSO4·2H2O，含量一般65～85%，CaSO4含量5%以下，局部达70%。

矿石自然类型主要为鸡笼铁丝状石膏和块状石膏，间夹纹层石膏、叠层石石膏、鲕状石膏、肠状石膏和脉状石膏薄层等，不同类型的矿石，在横向上往往呈渐变过渡关系。矿层顶板为白云岩，局部为膏溶角砾岩（白云质泥灰岩），底板为白云岩或泥灰岩。该矿体共求得（331 332 333）矿石资源量7788.59万吨，占勘查区查明总资源量的72.93%。

2、构造特征

区内断层对该区的石膏矿床的连续性影响不大，另外由膏盐性质所引起的特殊构造，在本矿区还产生了一些特殊的构造形迹。主要是因为石膏具有以下特征：①受构造应力作用后的可塑性；②遇水后的易溶性。③石膏—硬石膏转化过程中，吸水和脱水，体积相应膨胀或收缩38%的特性，造成局部岩层断开。

膏溶：石膏与硬石膏的溶度，在40℃时达到最大值，随着CO2的参与溶度会大大增加。

石膏的溶解会产生两种不同的结果，其一是硫酸盐岩被水溶液溶解并被带走，不溶物质残留下来，夹层及上覆岩层坍塌陷落，堆在一起，形成膏溶角砾岩；其二是硫酸盐岩的SO4-2被水溶液中CO3-2交代置换，发生脱膏化，形成次生石灰岩。在矿区内两种情况均有发生。

3、石膏类型

根据矿物成分、结构、构造及沉积特征，本区石膏主要类型为：交代型，其次为沉积型和充填型。

交代型石膏：该区发育的瘤状石膏、叠层石石膏、鸡笼铁丝状石膏是典型的萨勃哈相交代成因的石膏，即在潮坪环境萨勃哈相成岩过程中交代碳酸盐岩、鲕粒和藻叠层石碳酸盐岩而形成的。如：瘤状石膏中石膏呈瘤状或团块状交代白云岩，接触界线清晰而不规则；鸡笼铁丝状石膏中沿层理常过渡为致密块状石膏，镜下鉴定，不等粒花岗变晶结构，成分为石膏和白云石。

沉积型石膏：纹层状石膏，呈灰白色层状，由白色石膏和暗色白云岩组成黑白相间的毫米级纹层；竹叶状石膏，白色石膏呈扁平砾状顺层平行排列，褐灰色泥质白云岩胶结，矿区不多见。

充填型—脉状石膏：脉状石膏系指次生白色纤维状石膏呈脉状、网脉状充填于暗灰色白云岩和泥灰岩的裂隙中，脉体与围岩界线清晰，在白云岩和泥灰岩中常夹有具毫米级纹层状构造的石膏薄层。

四、矿床类型划定

山西省襄汾县浪泉石膏矿区属于萨勃哈相蒸发沉积交代石膏矿床，根据矿床矿层所在层位，主要矿层在中奥陶统马家沟组三段。

作为萨勃哈相沉积特征的是：

①泥云岩中具有石盐假晶和干缩纹等暴露相标志。

②具有镶嵌结构的鲕状石膏—潮间沉积的鲕粒灰泥，在潮上带成岩中石膏化。

③竹叶状石膏，系石膏薄层暴露地表后，在干旱炎热气候条件下，浓缩龟裂，后被暴风吹来的灰泥胶结起来，形成这种扁平砾状石膏。

④保留于石膏层中的聚环柱状藻和穹状藻叠层石，说明是潮间沉积潮上石膏化。

⑤白云岩—石膏—泥云岩三韵素组成的韵律垂向变化和现代潮坪沉积颇为相似。

⑥大量存在的鸡笼铁丝状石膏、瘤状石膏和叠层石石膏，是潮上环境成岩作用下石膏化生成的。

其形成机理：

沉积型石膏是指潮坪环境浅盆浅水中形成的。据本区厚大的石膏体，表明水体还是比较深大的。这种浅盆与海隔绝，只有特大的海潮泛滥，才得以补给海水。在干旱炎热的气候条件下，经强烈蒸发，被浓缩干涸，相继沉积了碳酸盐岩泥和石膏。由于季节性的变化，周期性的海水补给—蒸发，就形成了纹层状构造和韵律性明显的岩石组合。

交代型石膏，系在潮上带萨勃哈成岩过程中通过蒸发泵作用，石膏交代碳酸盐岩而生成的。这种交代作用不单对潮间带沉积的灰泥、鲕粒灰泥和藻叠层石灰泥石膏化，而且对长期暴露地表的浅盆浅水浓缩干涸而沉积的灰泥和纹层状石膏的暗层（灰泥）石膏化。这也就是在纹层状石膏中见到的鸡笼铁丝状石膏，和在鸡笼铁丝状石膏中见纹层状石膏残迹的原因。依据石膏发育的剖面结构，膏层的空间展布，石膏的结构、构造以及地球化学特征，表明本区石膏一部分潮坪浅盆浅水沉积的，一部分是潮间沉积、潮上成岩作用石膏化形成的，二者常共生在一起。在侧向上和垂向上互相过渡。因此，本区石膏形成的环境既不同于传统的沙洲—泻湖相模式，也不能简单地完全套用萨勃哈成膏模式。

五、矿床成因浅析

⒈ 石膏矿形成的地层条件

中奥陶世沉积石膏矿都赋存在一定的层位中，严格受地层的控制。主要分布面马家沟组一段、马家沟组三段、马家沟组五段三个层位。

⒉ 石膏矿形成的构造条件

中、上奥陶世的古构造决定了成膏盆地的形成和演化；而中生代以来的构造运动又决定了石膏的保存、埋藏和开采条件。构造控矿因素主要表现在以下两个方面：

⑴成膏盆地周围被隆起所包围，中部为一宽缓的构造凹陷，并通过隆起间或隆起内的低凹处，作为水通道与周围外海相通，当地壳下沉速度较快时，盆地内与外海水体通畅，海水淡化，生物繁盛，沉积了灰岩、当盆地抬升或沉降速度减慢，沉积盆地则处于半封闭一封闭状态，此时就沉积了白云岩和石膏。

⑵构造运动的脉动性与石膏矿层的多层性，中奥陶世总体处于稳定下沉状态，但其中有三次较明显的振荡使地壳抬升，或地壳沉降速度小于沉积速度，构成了三个海侵一海退Ⅰ级沉积旋回，依次出现了马家沟组一段、马家沟组三段，马家沟组五段三个主要含膏岩段，它们分别位于各旋回的海退阶段，地壳的次一级振荡同样控制了次级沉积旋回及石膏的富集层位与韵律，总之地壳运动的脉动性，导至了地层的旋回和韵律的出现以及石膏矿层的多层性。由于其间为连续沉积，使石膏得以保存。直至奥陶世以后，地台全面抬升为陆，几经仓桑，至使部分地区石膏遭到剥蚀。

⒊ 岩相古地理控矿条件

山西整个中、上奥陶世的沉积可分为四个向上变浅的碳酸盐岩沉积旋回。每一完整的旋回由下部的潮下带开始，向上过渡为潮间带，顶部以潮上带结束。潮上带又可分为潮上坪碳酸盐相、潮上盐池相及萨勃哈相。石膏沉积在每一旋回上部潮上带的潮上盐池相区及萨勃哈相区，受岩相的明显控制，潮下带及潮间带一般不产石膏。

马家沟一、三、五段三个主要含膏岩段是在周边还有一系列隆起围限与外海相隔的封闭浅海盆地中沉积的，它们是在间歇性抬升面积较大的局限海基础上发展起来的。封闭浅海盆地中的石膏，主要发育于陆缘相区的潮坪一泻湖相带中。此相带的展布是受水下隆起带边缘的局部凹地控制，即与厚度趋势而正残值区基本一致，海退阶段，由于海盆面积缩小和蒸发作用，海水不断浓缩，白云岩开始沉积，并加速了成膏过程；因为沉积是在相对封闭、静滞、低能的水体中进行的，此时水体可能有垂直分带、下浓上淡、浓缩的卤水就集中在坳陷带中局部凹地内，至一定浓度就沉积了石膏，凹地的进一步抬升，就形成了萨勃哈成岩交代成因的石膏。不同层位中有利成膏的岩相区在一个地区往往重迭出现，即所谓继承性。如临汾地区的某些矿点常有多个层位的石膏矿同时存在。总的来看这些有利成膏的岩相区主要集中在汾河流域。

⒋ 古气候条件

山西中、上奥陶世时，位于古北纬15°左右，属亚热带气候，有利于石膏的形成，之所以主要发展到石膏一硬石膏阶段，除水体成分外，可能与古温度、湿度有关，特别是湿度大了就限制了盐度继续增高。局部地段出现硬石膏、钙芒硝、石盐、泻利盐等。

⒌ 沉积环境

含膏岩层中的薄层泥云岩、云泥岩及泥灰岩层面上,往往能见到泥裂及石盐假晶, 有时还发育着乌眼构造, 迭层藻被石膏交代的现象也屡见不鲜, 这都说明成膏环境是一个干燥炎热的潮上环境。从石膏矿石的结构分析,又可进一步划分为两种亚环境。临汾地区马家沟三段的石膏,其矿石类型有瘤状石膏、肠状石膏、鸡笼铁丝状石膏、藻迭层石膏及白云质鲕粒石膏等,通过显微镜或肉眼观察可见其中有交代残留的白云质和藻丝、藻斑,有的还见交代残留的鲕粒,这表明是萨勃哈环境中交代形成的。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。