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        內(nèi)蒙古烏蘭呼都格石膏礦床地質(zhì)特征及成因淺析

        2017-06-07 20:41:41張明宇
        關(guān)鍵詞:灰黑色石膏礦礦層

        張明宇

        摘 要:石膏在建筑、陶瓷、工藝美術(shù)、精密鑄造、食品衛(wèi)生等方面具有廣泛的用途。我國(guó)石膏資源非常豐富,主要分布在華東、華北、中南、西北、西南等區(qū)域。烏蘭呼都格石膏礦床,位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部,賦存于古近系中始新統(tǒng)阿山頭組灰黑色泥巖中,石膏礦層與泥巖為不等厚的互層出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)該區(qū)礦床成因分析與研究,對(duì)周邊及以后的工作具有十分重要的參考價(jià)值。

        關(guān)鍵詞:石膏礦 地質(zhì)概況 礦體地質(zhì)特征 礦床成因探討

        中圖分類號(hào):P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)03(b)-0010-02

        烏蘭呼都格石膏礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗衛(wèi)境蘇木境內(nèi),屬內(nèi)蒙古高原、草原低山丘陵區(qū),地形起伏不大,地勢(shì)較平坦,局部為小的干湖。該區(qū)處在重要的石膏、天青石等非金屬成礦帶上。

        1 地質(zhì)概況

        1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

        烏蘭呼都格石膏礦區(qū)大地構(gòu)造位于新華夏構(gòu)造系第三沉降帶西緣,內(nèi)蒙古弧形褶皺帶與巨型緯向構(gòu)造系陰山—天山構(gòu)造帶中段亞帶和連接地帶,屬中蒙地槽索倫山槽向斜的一部分。區(qū)域地層從老到新主要有古生界二疊系、新生界古近系及第四系,區(qū)域構(gòu)造簡(jiǎn)單,古近系巖層產(chǎn)狀近于水平,區(qū)域邊緣出露有早二疊世——更新世基性——中性——酸性火山巖、華力西晚期侵入巖,分布面積較小。

        1.2 礦區(qū)地質(zhì)

        1.2.1 地層

        該礦區(qū)出露地層較為簡(jiǎn)單,地表基本為第四系,下伏古近系中始新統(tǒng)阿山頭組,局部有風(fēng)化石膏露頭。層位由上至下為:

        上覆第四系下更新統(tǒng)。

        ……假整合……

        (1)黃綠色泥巖(E2a6):泥巖呈黃綠色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),具細(xì)層理構(gòu)造,內(nèi)含少量的灰色泥巖薄層,局部含石膏結(jié)核及晶粒。

        (2)石膏礦層(I礦層):由白色透明半透明石膏晶體組成,晶體間夾雜泥質(zhì)。

        (3)黃綠色泥巖(E2a5):泥巖呈黃綠色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),具細(xì)層理構(gòu)造。

        (4)石膏礦層(II礦層):由白色透明半透明石膏晶體組成,晶體間夾雜泥質(zhì)。

        (5)灰黑色泥巖(E2a4):泥巖呈灰黑色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),具細(xì)層理構(gòu)造,偶見(jiàn)石膏晶粒。

        (6)石膏礦層(III礦層):泥質(zhì)含量相對(duì)較少,含雪化狀石膏透鏡體。

        (7)灰黑色泥巖(E2a3):泥巖呈灰黑色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),具細(xì)層理構(gòu)造,局部含少量石膏結(jié)核。

        (8)石膏礦層(Ⅳ礦層):泥質(zhì)含量相對(duì)較少,含雪花狀石膏透鏡體。

        (9)灰黑色、黑色等雜色泥巖(E2a2):細(xì)層理構(gòu)造明顯。

        (10)石膏礦層(Ⅴ礦層):泥質(zhì)含量相對(duì)較多,含雪化狀石膏透鏡體。

        (11)黑色、磚紅色等雜色泥巖、粉砂巖(E2a1):細(xì)層理構(gòu)造明顯,局部夾淺黃色、灰黑色泥巖薄層。

        1.2.2 構(gòu)造

        該區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單,阿山頭組地層產(chǎn)狀近水平,難以量出傾角,但根據(jù)礦區(qū)內(nèi)階地、大溝和干湖的分布情況,表明了該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式。

        1.2.3 巖漿巖

        區(qū)內(nèi)東北部見(jiàn)少量巖漿巖出露,主要為早二疊世的英安巖及華力西晚期的細(xì)粒閃長(zhǎng)巖,分布面積較小。

        2 礦床地質(zhì)特征

        2.1 礦體地質(zhì)

        烏蘭呼都格石膏礦床,賦存于古近系中始新統(tǒng)阿山頭組泥巖中,分布面積大于16 km2,呈層狀產(chǎn)出,且從整個(gè)礦區(qū)來(lái)看,很大范圍均被第四紀(jì)松散層所覆蓋,地貌表現(xiàn)為剝蝕平臺(tái)。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6層石膏礦體,其中Ⅳ號(hào)礦體為主要礦體。

        以Ⅳ號(hào)礦體為例,礦體賦存面積約16.86 km2,賦存標(biāo)高944.44~969.16 m,呈層狀產(chǎn)出,厚度在2.00~10.00 m之間,平均厚度為5.71 m,厚度變化系數(shù)37.36%,埋深1~43.80 m,圍巖為灰黑色泥巖。礦體平均品位(CaSO4·2H2O)65.93%,品位變化系數(shù)6.77%。探求Ⅳ號(hào)礦體探求礦體333+(334)?資源量19 566.98萬(wàn)t。

        2.2 礦石質(zhì)量及礦石類型

        2.2.1 礦石礦物成份及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

        綜合鏡下鑒定結(jié)果,礦石主要由石膏(CaSO4·2H2O)晶體、泥晶方解石及粘土礦物組成,個(gè)別含少量石英砂屑。礦石主要為晶粒自形結(jié)構(gòu)(以巨晶結(jié)構(gòu)為主,少量中-粗晶結(jié)構(gòu)),塊狀、厚層狀構(gòu)造。

        石膏:多呈1~4 mm的板狀或柱狀晶體,無(wú)色透明,石膏晶體常呈燕尾雙晶,互相鑲?cè)肷L(zhǎng)構(gòu)成晶族。晶體間含泥晶方解石及粘土礦物(呈細(xì)粉碎屑狀),石膏含量85%~97%之間(鏡下目測(cè))。經(jīng)鑒定基本全為二水石膏,未見(jiàn)硬石膏。

        泥晶方解石:<0.005 mm,顯微粒狀高級(jí)白干涉色,含量為1%~2%不等,最高可達(dá)12%。

        粘土礦物:<0.005 mm,顯微鱗狀一級(jí)灰干涉色,個(gè)別含量達(dá)12%,一般<5%。

        石英(砂屑):0.8~1.5 mm(少數(shù)為粉砂),棱角—次棱角狀,含量少于1%。

        2.2.2 化學(xué)成分

        經(jīng)地表及鉆孔中的化學(xué)取樣并經(jīng)基本分析,結(jié)合6層礦體的各主要成分含量,得出本石膏礦床礦石主要成分化學(xué)分析結(jié)果為CaO:平均含量23.47%,SO3平均含量30.31%,H2O+平均含量13.77。根據(jù)石膏品位計(jì)算公式 CaSO4·2H2O%=4.78H2O+%,計(jì)算出CaSO4·2H2O的平均含量為65.86%。

        2.3 礦層圍巖與夾石

        區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6層石膏礦體,主要賦存于灰黑色及灰黑色為主的雜色泥巖中,普遍含有石膏結(jié)核及石膏晶粒。礦層中含有泥巖夾層,以灰黑色泥巖為主,與石膏多呈互層,連續(xù)性不穩(wěn)定。鏡下鑒定結(jié)果為:

        雜色泥巖:含礫泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石角礫為石膏,呈棱角狀-次棱角狀,礫徑2~20 mm。碎粒為石膏和方解石,粒徑一般0.2~2 mm,呈碎粒狀。被泥質(zhì)、鈣質(zhì)及石英膠結(jié)起來(lái),鈣質(zhì)中可見(jiàn)塵點(diǎn)狀方解石,石英有硅質(zhì)重結(jié)晶生成。

        3 礦床成因探討

        礦區(qū)內(nèi)幾乎所有泥巖層內(nèi)均含石膏,石膏與泥巖密切共生。泥巖的顏色一般較淺,說(shuō)明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境是集水的古盆地。由于當(dāng)時(shí)的水量和其礦化度的變化情況不同,而造成今日的礦層特點(diǎn)。從上述礦床特征也可看出,礦層之生成原始地形條件也為一集水的古盆地,由于盆地內(nèi)含有大量的硫酸鹽溶液,在氣候干燥的條件下,其蒸發(fā)量大于淡水流入量,其發(fā)展的結(jié)果,礦化水之濃度漸增高到一定程度時(shí),即可形成礦床?,F(xiàn)據(jù)區(qū)域和礦區(qū)沉積特征將該礦床成因過(guò)程簡(jiǎn)述如下:

        該區(qū)受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的影響,山間盆地持續(xù)下沉,盆地內(nèi)接受來(lái)源于周圍二疊系海相地層被化學(xué)風(fēng)化的物質(zhì)進(jìn)行堆積,盆地內(nèi)形成了部分泥巖,在形成泥巖過(guò)程中,有礦化水的加入形成泥巖夾雜石膏層。盆地進(jìn)一步發(fā)展,沉積不均勻,盆地凹凸不平。在盆地逐漸下沉過(guò)程中,一度氣候比較濕潤(rùn),盆地內(nèi)聚集了大量大氣層中的水,形成湖泊。

        在湖水匯集的過(guò)程中,地表水從陸地上帶來(lái)了大量的沉積物質(zhì),隨水一同流入硫酸鹽型的鹽湖內(nèi),由于化學(xué)風(fēng)化作用的影響,盆湖內(nèi)的半沉積物質(zhì),變成了Fe、K、Na、Mg、Cu、Sr等復(fù)雜的化學(xué)溶液,之后由于鹽湖內(nèi)聚集了多量的化學(xué)溶液,在氣候炎熱干旱的條件下,其蒸發(fā)量大于淡水流入量,水不斷蒸發(fā),當(dāng)湖水之礦化度提高到3.5倍時(shí),其中CaO和SO3借助于水的作用,而逐漸形成了CaSO4·2H2O,進(jìn)行緩慢的沉淀。在其沉淀過(guò)程中,一些難溶物質(zhì)呈懸浮狀態(tài),在礦化度提高到一定程度時(shí)變成了固體一同與石膏堆積下來(lái),形成了今日的石膏層內(nèi)夾雜之泥巖。

        由于湖盆聚集了大量的沉積物質(zhì),增加了湖底的垂直壓力,從而使湖盆逐漸下沉,也就很容易形成了泥巖的覆蓋層。若當(dāng)時(shí)隨之湖泊的下沉,礦化水又不斷的補(bǔ)給,而成礦條件又是間斷的,這樣可以造成石膏與泥巖的互層,或者形成厚度較大的礦石自然類型不均一的幾個(gè)礦層,如該礦區(qū)的小柱狀石膏與細(xì)粒狀石膏互層,在石膏沉淀的初期,湖水底面多為易變的粘土質(zhì),受水的影響,湖泊底部在一定的厚度內(nèi)保持軟泥狀態(tài),而且含礦化水,但礦化度不一定均勻,當(dāng)上覆礦化水形成石膏蓋層的過(guò)程中或以后,賦存于湖底軟泥內(nèi)的礦化水,受元素親合力的影響,可形成石膏結(jié)核與夾雜石膏的泥巖層。

        若在石膏堆積呈膠體狀態(tài)時(shí),加入了泥質(zhì),礦可成部分混合。這種生成的紊繁過(guò)程,亦就復(fù)雜了礦體與圍巖的界限。在該礦區(qū)內(nèi)靠近礦層之頂?shù)装鍑鷰r內(nèi)往往具備上述特點(diǎn),此外在石膏層古地形的湖濱部分,由于當(dāng)時(shí)礦化水較淺,時(shí)有時(shí)無(wú),因而使礦體的邊緣多為泥巖夾雜石膏層過(guò)渡到圍巖尖滅。當(dāng)?shù)V區(qū)內(nèi)的礦層形成之后,受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,山間盆地逐漸縮小,地殼受斷裂影響局部上升,故新近系在礦區(qū)沒(méi)有沉積。后來(lái)因近代的地殼上升運(yùn)動(dòng)的影響,石膏層出露于地表。局部地段由于受地表水的作用,礦層重新變?yōu)榈V化水,沿節(jié)理充填形成了大板狀石膏,呈板狀及條狀產(chǎn)出。

        綜合上述礦床特點(diǎn),該礦床成因類型應(yīng)屬于內(nèi)陸蒸發(fā)盆地內(nèi)湖相沉積石膏礦礦床及局部裂隙充填次生石膏礦床。

        4 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)石膏礦體特征的了解,以及對(duì)石膏礦成因的分析,建立了沉積型石膏礦床的找礦及勘查模型,對(duì)周邊石膏礦床及尋找其它大型—超大型湖相沉積型礦床具有十分重要的指導(dǎo)與借鑒意義。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1991.

        [2] 吳占元.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布盟四子王旗乃麻代石膏礦礦床勘探報(bào)告[R].內(nèi)蒙地質(zhì)局207地質(zhì)隊(duì),1961.

        [3] 王鵬,趙紅瑞,梁景利.內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗木哈爾音烏素石膏礦預(yù)查報(bào)告[R].內(nèi)蒙古有色地質(zhì)礦業(yè)有限公司,2013.

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