陸茂欣 李 通 楊凡燕 向連格 汪棟剛

（寧夏回族自治區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查院）

寧夏鹽池縣石記場石膏礦位于鹽池縣青山鄉(xiāng)，東距青山鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地約6 km，行政區(qū)劃隸屬鹽池縣青山鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)地質(zhì)工作和研究程度較高，從1980—2019年，先后有建材、地礦、石油等部門分別在礦區(qū)及外圍開展過區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查、區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查、地球物理調(diào)查、石膏礦勘查工作，形成了較豐富的各類成果資料。本次工作系統(tǒng)收集了該礦區(qū)相關(guān)的地質(zhì)資料，并結(jié)合此次工作最新找礦成果及地質(zhì)認(rèn)識，對該礦區(qū)地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量及石膏礦的礦床成因等進(jìn)行了總結(jié)和分析研究，可為鹽池縣青山鄉(xiāng)石膏礦的找礦勘查提供參考和借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬于天環(huán)向斜西翼，區(qū)域上未見明顯斷裂構(gòu)造。地層總體呈南北向展布，出露的地層由老到新分別為下白堊統(tǒng)保安群羅漢洞組、 涇川組、古近系漸新統(tǒng)清水營組及第四系（圖1）。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)地層呈近水平層狀產(chǎn)出，構(gòu)造簡單。石膏礦層賦存于古近系漸新統(tǒng)清水營組（E3q）中，礦區(qū)中部僅見自然零星出露的清水營組地層，其余地段均被第四系所覆蓋，僅在礦區(qū)西北角可見季節(jié)性的湖泊沉積物。

古近系漸新統(tǒng)清水營組（E3q）巖性主要為灰黑—棕黑色泥巖、灰白色石膏巖、泥質(zhì)石膏巖、灰綠色泥巖、粉砂巖和含膏泥巖、砂巖等，屬干燥炎熱氣候條件下的湖泊相沉積。依據(jù)巖性及結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，區(qū)域上劃分為3個(gè)巖性段，礦區(qū)出露一、二巖性段。

（1）第一巖性段（E3q1）分布于整個(gè)礦區(qū)，巖性為灰黑—棕褐色泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，固結(jié)程度低，遇水易軟化。

（2）第二巖性段（E3q2）為含礦層，該段下部為灰白色塊狀石膏、泥質(zhì)石膏層，部分地段夾1～6層厚約0.10～1.89 m的灰綠色泥巖、含膏泥巖。與下伏第一巖性段泥巖顏色、巖性特征上區(qū)分明顯。中部為灰綠色泥巖、含膏泥巖層，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，固結(jié)程度低，遇水易軟化，大部分地段夾有1～5層厚0.15～1.99 m的薄層泥質(zhì)石膏和塊狀石膏。上部為灰白色塊狀石膏、泥質(zhì)石膏層，多夾有1～4層厚0.12～1.18 m的含膏泥巖。頂部為灰綠色泥巖、含膏泥巖層，厚約0～10.18 m，平均厚3.81 m，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，固結(jié)程度低，遇水易軟化，局部地段夾有數(shù)層薄層石膏、泥質(zhì)石膏。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)清水營組呈近水平層狀產(chǎn)出，中部東西向微隆起，未發(fā)現(xiàn)明顯褶皺和斷裂，屬構(gòu)造簡單地區(qū)。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

Ⅰ礦層賦存于古近系漸新統(tǒng)清水營組第二巖性段（E3q2），呈近似水平層狀產(chǎn)出，微傾向北西，分布于整個(gè)礦區(qū)。巖性主要為灰—灰白色塊狀石膏和泥質(zhì)石膏，夾少量灰綠色薄層含膏泥巖及泥巖，偶見有粉砂巖。礦層厚5.73～27.46 m，平均厚度為17.53 m，埋深為0～16.56 m，平均埋深為3.42 m。

根據(jù)鉆孔資料顯示，Ⅱ礦層賦存于古近系漸新統(tǒng)清水營組第二巖性段（E3q2）的上部，巖性為灰白色塊狀石膏和泥質(zhì)石膏，多夾有灰綠色薄層含膏泥巖及泥巖。礦層厚度為2.20 m，礦層中未見夾石情況，礦區(qū)內(nèi)零星分布，為礦區(qū)次要礦層。

3.2 礦石自然類型及特征

根據(jù)礦石的宏觀特征，將礦石分為塊狀石膏、泥質(zhì)石膏、砂質(zhì)石膏3種自然類型，再結(jié)合巖礦鑒定微觀礦物成分、含量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，將塊狀石膏細(xì)分為5小類。

3.2.1 塊狀石膏

塊狀石膏為礦區(qū)主要礦石類型之一，見于施工鉆孔及采坑中，3個(gè)礦層內(nèi)均有分布，呈灰白色，板狀、片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石膏+硬石膏含量一般在80%以上；黏土礦物含量較少，為1%～15%，呈網(wǎng)紋狀、條紋狀分布，其它礦物成份微量。

根據(jù)鏡下鑒定微觀結(jié)構(gòu)特征不同，將其分為5類。

（1）細(xì)晶石膏巖。該類石膏巖為細(xì)晶結(jié)構(gòu)（圖2），巖石主要由石膏組成，含少量碳酸鹽礦物、金屬礦物、黏土礦物及鐵質(zhì)。各物質(zhì)含量：石膏為96%～98%；碳酸鹽礦物為1%～2%；金屬礦物微量；黏土礦物為1%～2%、鐵質(zhì)為1%～2%。石膏呈不規(guī)則粒狀，粒徑以0.1～0.7 mm的細(xì)晶為主，顆粒邊界不清，普遍呈參差狀或縫合線狀結(jié)合。碳酸鹽礦物呈不規(guī)則細(xì)粒狀，粒徑＜0.01 mm，大多分布于巖石微裂隙中，少量零星散布于石膏顆粒中。金屬礦物呈不規(guī)則粒狀，粒徑＜0.03 mm，零星可見。黏土礦物及鐵質(zhì)呈隱晶狀集合體，大多分布于巖石微裂隙中，少量零星散布于石膏表面，顯褐黃色。

（2）中細(xì)晶石膏巖。該類石膏巖為中細(xì)晶結(jié)構(gòu)（圖3），巖石主要由石膏組成，含少量硬石膏、碳酸鹽礦物、黏土礦物及鐵質(zhì)。一般各物質(zhì)含量：石膏、硬石膏（極少量）含量為97%～98%，碳酸鹽礦物含量為1%～2%，黏土礦物含量＜1%，鐵質(zhì)微量。石膏呈板柱狀及不規(guī)則粒狀，粒徑＜4.6 mm，顆粒間呈緊密狀結(jié)合，極少量顆粒局部脫水變?yōu)橛彩唷?/p>

（3）中粗晶石膏巖。該類石膏巖為中粗晶結(jié)構(gòu)（圖4），巖石主要由石膏組成，含少量硬石膏、碳酸鹽礦物、黏土礦物及鐵質(zhì)。一般各物質(zhì)含量：石膏、硬石膏（極少）為96%～98%；碳酸鹽礦物為1%～2%；黏土礦物為1%～2%；鐵質(zhì)微量。石膏呈不規(guī)則粒狀，粒徑以2.2～10 mm的中粗晶為主，顆粒邊界不清，普遍呈參差狀或縫合線狀結(jié)合，少數(shù)顆粒局部脫水變?yōu)橛彩?。碳酸鹽礦物呈細(xì)粒狀不均勻散布。黏土礦物呈隱晶狀集合體不均勻散布于石膏表面或分布于巖石微裂隙處。鐵質(zhì)呈塵點(diǎn)狀，零星可見。

（4）巨晶石膏巖。該類石膏巖為巨晶結(jié)構(gòu)（圖5），巖石主要由石膏組成，含少量硬石膏、碳酸鹽礦物、黏土礦物及鐵質(zhì)。各物質(zhì)含量：石膏、硬石膏（極少量）含量為97%～98%，碳酸鹽礦物＜1%，黏土礦物為1%～2%；鐵質(zhì)微量。石膏呈板柱狀，顆粒粗大，2.5×10倍鏡下視距內(nèi)一般只見1～2顆石膏晶體，粒徑＞20 mm，碳酸鹽礦物呈不規(guī)則粒狀及細(xì)粒狀集合體零星散布于石膏晶體微裂隙處。黏土礦物呈隱晶狀集合體大多包裹于石膏晶體表面，少量順晶體微裂隙聚集分布。鐵質(zhì)呈塵點(diǎn)狀，局部可見。

（5）不等晶石膏。該類石膏巖為不等晶結(jié)構(gòu)（圖6），巖石主要由石膏組成，含少量硬石膏、碳酸鹽礦物、黏土礦物及鐵質(zhì)。各物質(zhì)含量：石膏、硬石膏（少量）為96%～98%，碳酸鹽礦物為1%～2%，黏土礦物為1%～2%；鐵質(zhì)微量。石膏呈板柱狀及不規(guī)則粒狀，大小不一，粒徑范圍可在0.8～22 mm，顆粒邊界普遍不清，顆粒間呈緊密狀結(jié)合，少量顆粒局部脫水變?yōu)橛彩?。碳酸鹽礦物呈不規(guī)則粒狀及細(xì)粒狀集合體不均勻散布于石膏間隙中。黏土礦物呈隱晶狀集合體不均勻散布于石膏表面，使其局部略顯渾濁。鐵質(zhì)呈塵點(diǎn)狀，零星可見。

以上各類型石膏以不等晶石膏巖和中細(xì)晶石膏巖為主。

3.2.2 泥質(zhì)石膏

泥質(zhì)石膏為勘探區(qū)主要礦石類型之一（圖7），見于施工鉆孔及采坑中，3個(gè)礦層內(nèi)均有分布。呈深灰色—灰白色，纖維狀、片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份為片狀石膏、纖維石膏，含量一般為55%～80%，黏土礦物呈團(tuán)塊狀、薄層狀充填，含量為10%～35%，其它礦物成份微量。

鏡下特征：巖石由石膏、方解石、石英、泥質(zhì)及金屬礦物組成。石膏呈不規(guī)則粒狀，顆粒間普遍呈緊密狀結(jié)合，邊界大多不甚清楚。方解石呈不規(guī)則粒狀及細(xì)粒狀集合體，粒徑大多＜0.004 mm，少數(shù)在0.01～0.35 mm，普遍呈團(tuán)塊狀或不規(guī)則脈狀集合體分布于石膏顆粒間隙中，少量不均勻散布。石英呈次棱角狀，粒徑為0.02～0.15 mm，無色透明，具一級灰干涉色，不均勻散布于方解石集合體中。泥質(zhì)呈隱晶狀集合體大多散布于泥晶方解石中，少量零星散布于石膏表面，使巖石局部略顯渾濁。金屬礦物呈不規(guī)則粒狀，粒徑＜0.04 mm，零星可見。石膏含量約為85%，方解石為5%～10%，石英為1%～2%，泥質(zhì)為3%～4%，金屬礦物微量。

3.2.3 砂質(zhì)石膏

砂質(zhì)石膏為勘探區(qū)次要礦石類型（圖8），見于施工鉆孔及采坑中。呈深灰色—灰白色，纖維狀、片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份為片狀石膏、纖維石膏，含量一般為55%～80%，砂質(zhì)礦物呈團(tuán)塊狀、薄層狀充填，含量為10%～35%，其它礦物成份微量。

鏡下特征：巖石由碎屑物及膠結(jié)物組成。碎屑物以石英及長石為主，含少量巖屑、綠簾石及金屬礦物，各礦物呈混雜無序狀分布，粒徑以0.06～0.49 mm的中細(xì)粒為主，個(gè)別顆粒可達(dá)0.6 mm。石英呈次棱角—次圓狀，無色透明，具一級灰干涉色，顆粒較大者可見明顯波狀消光；長石呈棱角狀，不同程度土化、絹云母化，由斜長石及堿性長石組成；巖屑呈渾圓狀，其成分為硅質(zhì)巖，不均勻散布于巖石中；綠簾石呈他形粒狀，粒徑＜0.12 mm，零星散布；金屬礦物呈不規(guī)則粒狀，粒徑＜0.08 mm，零星可見。膠結(jié)物以石膏為主，含少量碳酸鹽礦物及黏土礦物。石膏呈不規(guī)則連晶狀略均勻充填于碎屑物間隙中，使巖石整體呈現(xiàn)基底式膠結(jié)；碳酸鹽礦物呈不規(guī)則粒狀及細(xì)粒狀集合體，粒徑＜0.1 mm，零星可見；黏土礦物呈塵點(diǎn)狀略均勻散布于石膏晶體表面，使其略顯渾濁。

3.3 圍巖自然類型及特征

清水營組巖性主要為黃綠—磚紅色長石砂巖、灰黑—棕黑色泥巖、灰白色石膏巖及泥質(zhì)石膏巖、灰綠色泥巖、粉砂巖和含膏泥巖、砂巖，屬干燥炎熱氣候條件下的湖泊相沉積，其中長石砂巖及泥巖為礦區(qū)含礦圍巖。

3.3.1 砂巖

礦區(qū)砂巖多為黃綠色、磚紅色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖9）。鏡下特征：中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，基底式膠結(jié)。巖石由碎屑物及膠結(jié)物組成。碎屑物以石英及長石為主，含少量巖屑、綠簾石及金屬礦物，各礦物呈混雜無序狀分布，粒徑以0.06～0.49 mm的中細(xì)粒為主，個(gè)別顆粒可達(dá)0.6 mm。石英呈次棱角—次圓狀，無色透明，具一級灰干涉色，顆粒較大者可見5×10正交偏光明顯波狀消光；長石呈棱角狀，不同程度土化、絹云母化，由斜長石及堿性長石組成；巖屑呈渾圓狀，其成分為硅質(zhì)巖，不均勻散布于巖石中；綠簾石呈他形粒狀，粒徑＜0.12 mm，零星散布；金屬礦物呈不規(guī)則粒狀，粒徑＜0.08 mm，零星可見。

3.3.2 泥巖

礦區(qū)泥巖為灰黑色、棕褐色、灰綠色（圖10、圖11），泥質(zhì)膠結(jié)，固結(jié)程度低，遇水易軟化。故在薄片制作過程中，泥質(zhì)極易流失，鏡下僅見少量殘余泥質(zhì)呈隱晶狀集合體混合分布于方解石或石膏中，使礦物整體略顯渾濁。

4 礦床成因

石記場石膏礦為內(nèi)陸湖盆相沉積礦床。內(nèi)陸湖盆石膏的化學(xué)沉積作用主要受湖盆內(nèi)水動(dòng)力和水化學(xué)因素控制。只有內(nèi)陸湖盆動(dòng)力條件較為穩(wěn)定，而內(nèi)陸湖盆地內(nèi)鹵水達(dá)到過飽和并有SO42-持續(xù)補(bǔ)充的條件下，才能形成石膏。此外，內(nèi)陸湖盆的形成，受到斷裂構(gòu)造控制，只有內(nèi)陸湖盆逐漸加深，使湖盆中心區(qū)域所搬運(yùn)沉積的粗碎屑物質(zhì)不斷減少，而細(xì)碎屑物質(zhì)不斷下沉，此時(shí)湖盆進(jìn)入結(jié)晶碎屑沉積的階段，最終才能形成石膏礦層［1］。

石記場石膏礦礦石的自然類型為塊狀石膏、泥質(zhì)石膏、砂質(zhì)石膏3類。前者較后兩者礦石品位明顯偏高。塊狀石膏的形成是內(nèi)陸湖盆水動(dòng)力環(huán)境、水化學(xué)條件持續(xù)穩(wěn)定，過飽和鹵水接近真溶液的情況下結(jié)晶沉積形成的。泥質(zhì)石膏和砂質(zhì)石膏則是在內(nèi)陸湖盆水動(dòng)力環(huán)境和水化學(xué)條件較為動(dòng)蕩的情況下，由于陸源碎屑物質(zhì)經(jīng)常伴隨流水進(jìn)入湖盆，使過飽和鹵水變成一種懸濁溶液，陸源碎屑物質(zhì)包含有一定數(shù)量的泥、鈣質(zhì)礦物懸浮物質(zhì)，甚至還含有中、粗粒的碎屑物質(zhì)，其與石膏晶體共同沉積形成的。

當(dāng)水動(dòng)力條件動(dòng)蕩時(shí)，陸源碎屑物大量進(jìn)入湖盆，此時(shí)碎屑物質(zhì)的沉積速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)晶碎屑物石膏等的沉積速度，中、粗粒的碎屑物質(zhì)率先沉積，從而形成了含膏細(xì)砂巖；而后細(xì)粒的碎屑物質(zhì)泥、鈣質(zhì)礦物沉積，形成了含膏泥巖。

4.1 巖相古地理

石記場石膏礦形成于內(nèi)陸坳陷盆地的沉積環(huán)境中，含膏地層中石膏、硬石膏等指相礦物的出現(xiàn)，反映出普遍干旱古氣候條件［2］。

石記場石膏礦賦存于古近系漸新統(tǒng)清水營組，屬早漸新世紅層，上部為紅色碎屑巖建造，中下部為灰色蒸發(fā)石膏巖建造—紅色碎屑建造。區(qū)內(nèi)缺失古生代之前地層。早白堊世以前，為大型坳餡盆地，沉積了巨厚的陸相碎屑巖含煤、含油建造。早白堊世后期，晚期燕山運(yùn)動(dòng)使該區(qū)產(chǎn)生輕微褶皺，盆地開始隆起，一直到漸新世后才局部坳陷，構(gòu)成孤立小盆地，形成諸多內(nèi)陸湖。在主要成鹽期，構(gòu)造地貌反差不大，地殼活動(dòng)逐漸變?nèi)?，由于每個(gè)盆地基底構(gòu)造活動(dòng)的差異性而導(dǎo)致盆地沉降幅度及速度也不同。其中，沉降幅度較大且沉降速度較慢的盆地為膏鹽的沉積提供了有利條件，沉積了陸相紅色含膏巖建造。反之，沉降幅度較小且沉降速度較快的盆地則不利于膏巖的沉積，形成紅色碎屑巖建造［3-5］。

4.2 成礦物質(zhì)來源

礦區(qū)沉積盆地中的膏鹽物質(zhì)，主要來自周圍出露的古石膏風(fēng)化殼，也有老地層巖石風(fēng)化分解后的礦物碎屑。由于該區(qū)域古地層僅有中生代沉積地層，無巖漿巖及火山物質(zhì)補(bǔ)給，故礦石組分單一。

4.3 氣候條件

形成膏鹽的必要?dú)夂驐l件是干旱或極端干旱，水的蒸發(fā)量遠(yuǎn)超過補(bǔ)給量，水體才能濃縮，使膏鹽達(dá)到過飽和而發(fā)生沉淀。

湖盆中的水主要依靠自然降水與地下水補(bǔ)充，地下潛水經(jīng)過松散的或半固結(jié)的碳酸鹽沉積物中的毛細(xì)管上升不斷補(bǔ)充湖盆。在強(qiáng)烈蒸發(fā)的作用下，水的補(bǔ)給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蒸發(fā)量，并不斷被蒸發(fā)濃縮，鹽類濃度漸增。陸源碎屑物和碳酸鹽、膏鹽類沉積物交替產(chǎn)出組成旋回，膏鹽層在各相應(yīng)階段形成，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，鹵水中的硫酸根離子將交代碳酸鹽沉積物而形成石膏［6-7］。

4.4 保存條件

膏鹽類礦床形成以后，受構(gòu)造、氣候、水文等條件影響，特別是地表水的滲入造成的溶解作用，可能會使膏鹽層遭受后期破壞。石記場石膏礦層的頂板為泥巖、含膏泥巖，說明當(dāng)時(shí)構(gòu)造活動(dòng)較為頻繁，水動(dòng)力、水化學(xué)條件在時(shí)間、空間上變化較大，從而導(dǎo)致碎屑物質(zhì)沉積與結(jié)晶碎屑物質(zhì)沉積交替起主導(dǎo)作用，并相互伴隨，形成含泥石膏層，覆蓋于石膏礦層上部。

礦區(qū)近地表礦層平均埋深為3.68 m左右，其上為含膏泥巖、泥巖層，是良好的隔水層，淋濾作用、水化作用對礦體的影響較小，使礦層得到了較好的保存條件。

5 結(jié)論

石記場石膏礦賦礦地層為漸新世清水營組，為1套蒸發(fā)石膏巖建造—紅色碎屑建造。礦床形成于內(nèi)陸坳餡盆地的湖泊中，礦床類型為以細(xì)碎屑巖為主的含石膏的礦床。成礦物質(zhì)來源于周圍出露的古石膏風(fēng)化殼及老地層巖石風(fēng)化分解后的礦物碎屑。該礦床分布廣，厚度大，儲量豐富，且保存良好，是具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。通過對礦區(qū)巖礦石特征、巖相古地理、成礦物質(zhì)來源及氣候條件綜合分析認(rèn)為，石記場石膏礦床類型為內(nèi)陸蒸發(fā)湖盆沉積型。