朱猛

(山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 泰安 271000)

1 成礦地質(zhì)背景

大汶口礦區(qū)漕河崖礦段位于泰安市南偏西約27km處，行政區(qū)劃屬岱岳區(qū)滿(mǎn)莊鎮(zhèn)管轄。大地構(gòu)造位置位于華北陸塊(Ⅰ)、魯西隆起(Ⅱ)、魯中隆起區(qū)(Ⅲ)、大汶口-蒙陰斷陷(Ⅳ)西端的汶口凹陷(Ⅴ)東部。

區(qū)域地層主要發(fā)育有新太古代泰山巖群，寒武-奧陶紀(jì)長(zhǎng)清群，九龍群、馬家溝群，古近紀(jì)朱家溝組、官莊群，新近紀(jì)黃驊群及第四系(圖1)。其中，官莊群大汶口組為盆地的主要組成地層，它控制了鉀鹽、巖鹽、石膏等鹽類(lèi)礦產(chǎn)的賦存和分布。在盆地邊緣及盆地內(nèi)次級(jí)凸起上厚度較薄，次級(jí)構(gòu)造洼地中厚度較大，最大厚度3000余米。其次為官莊群朱家溝組，分布于盆地東部邊緣地帶，黃驊群明化鎮(zhèn)組和第四系分布于官莊群之上，官莊群沉積基底為馬家溝群。

盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造對(duì)礦床起著明顯的控制作用。它們?cè)谂璧爻两颠^(guò)程中的持續(xù)活動(dòng)將大汶口盆地分割成上述若干洼地，在滿(mǎn)莊-大西牛洼地，臨汶洼地、北西遙洼地均不同程度的沉積有巨厚的石膏、硬石膏礦床。東向洼地由F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4,Fg斷層分割形成并由其所圍限，由于其沉降幅度最大，形成洼地最深，近而導(dǎo)致了在沉降過(guò)程中鹵水向該洼地聚集，形成了與硬石膏巖相伴生的多層巖鹽、鈉鎂鹽和鉀鎂鹽等鹽類(lèi)沉積[1]。

1—第四系；2—古近系；3—新近系；4—奧陶系；5—寒武系；6—新太古代泰山巖群；7—斷層；8—地質(zhì)界線(xiàn)；9—礦段位置 圖1 大汶口盆地區(qū)域地質(zhì)略圖

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布于盆地北部及東部的滿(mǎn)莊、灌莊、漕河崖礦段等地，分布面積約50km2。呈巖床狀侵位于大汶口組三段內(nèi)，厚度0.19～63.33m，總體趨勢(shì)由北向南厚度逐漸變薄。巖性深部為橄欖輝綠巖，淺部漸變?yōu)楹蠙燧x綠玢巖、玄武巖，屬喜山期淺成侵入巖。

2 巖鹽礦地質(zhì)特征

2.1 礦床成因

礦段巖鹽礦是大汶口盆地鹽類(lèi)礦床的一部分，根據(jù)以往資料該鹽類(lèi)礦床屬內(nèi)陸湖相沉積。礦床的形成受區(qū)域構(gòu)造、古氣候、古地理、次級(jí)構(gòu)造洼地等因素的控制。

(1)古氣候及古地理?xiàng)l件。中生代侏羅—白堊紀(jì)已是陸相干旱氣候條件，沉積了一套以紅色碎屑巖為主的陸相地層，到新生代始新世以來(lái)，干旱氣候繼中生代進(jìn)一步發(fā)展，在這樣的條件下，流入盆地的鹵水不斷蒸發(fā)，濃度加大，鹽類(lèi)結(jié)晶析出。

晚白堊世以來(lái)，魯西地區(qū)以斷塊隆起為主，形成一系列內(nèi)陸斷陷盆地，在盆地中沉積著巨厚的官莊群。沉積區(qū)為地形相對(duì)平坦的淺水盆地，但由于受到沉降斷裂活動(dòng)的影響，造成沉降幅度大小有別的一系列沿?cái)嗔殉蚀闋罘植嫉乃樾紟r盆地和含鹽盆地。盆地內(nèi)部，在沉降構(gòu)造的作用下，形成更次一級(jí)洼地，為鹽類(lèi)礦床的沉積提供了有利的地理?xiàng)l件。

(2)鹽類(lèi)物質(zhì)來(lái)源。大汶口盆地附近只有大汶河盆地南部從東向西流過(guò)，來(lái)源頭有多個(gè)分支，其主要的有2支，一個(gè)是泰萊凹陷的大汶河，另一個(gè)是蒙陰凹陷的柴汶河，它們將凹陷周?chē)奶┥酵蛊?、新甫山凸起和蒙山凸起，這些含膏鹽沉積的寒武系、奧陶系及一些基底老變質(zhì)巖一些鹽類(lèi)物質(zhì)，沿河流源源不斷地匯集到盆地中[2]。

2.2 蒸發(fā)巖建造地質(zhì)特征

盆地內(nèi)大汶口組二段中部為一個(gè)完整的含鹽鹵水淡化-濃縮-淡化沉積旋回。根據(jù)區(qū)域劃分的5個(gè)巖性段，蒸發(fā)巖為中間的3個(gè)巖性段，其特征為：

鹽下膏層段:覆于雜色泥巖段之上，主要巖性為青灰色硬石膏巖、泥灰?guī)r、白云質(zhì)泥灰?guī)r，硬石膏巖多呈條帶狀、薄層狀與泥灰?guī)r，泥巖互層產(chǎn)出。

含鹽段:覆于鹽下膏層段之上，主要由硬石膏巖、泥灰?guī)r和巖鹽互層產(chǎn)出；巖鹽層上部多夾雜鹵石、硬石膏紋層、條帶或薄層，該段是盆地內(nèi)蒸發(fā)巖主要濃縮階段。

鹽上膏層段:覆于含鹽段之上，主要巖性為硬石膏巖、泥灰?guī)r、偶含有油頁(yè)巖和自然硫，上覆巖性為膏上泥灰?guī)r段。

2.3 巖鹽礦層特征

該礦段共利用10個(gè)鉆孔，控制巖鹽礦層24層，控制礦層沿走向最大長(zhǎng)度3500m，沿傾向最大寬度3480m。

巖鹽礦層賦存于大汶口組二段地層中，礦層產(chǎn)狀305°～345°∠5.5°～10°，與賦礦地層基本一致。礦層頂板埋深671.20～878.22m，底板埋深687.85～1147.10m。單礦層厚度0.40～14.72m，單孔累計(jì)厚度3.50～142.08m，平均厚度56.81m。礦層厚度變化系數(shù)7%～87%，其中，有1層為87%，屬厚度不穩(wěn)定型；有5層為41%～67%，屬厚度較穩(wěn)定型，有18層為7%～39%，屬厚度穩(wěn)定型。NaCl平均品位65.36%～99.34%，品位變化系數(shù)1%～10%，屬品位均勻型(表1)。24層巖鹽礦層在垂向上呈相互平行狀，平面上呈相互疊加狀。與區(qū)域礦層對(duì)比，該區(qū)缺少第14,18,20層3個(gè)巖鹽礦。

礦段內(nèi)24層礦，底部的1～2礦層和中上部的11～13礦層分布于北部，礦層呈西北部厚，東南部??；底部的3礦層、4礦層、10礦層和中上部的15～22礦層分布于礦段的西北部邊緣，礦層西北部厚，東南部薄；23～24礦層分布于西北部，礦層呈西北部厚，東南部?。?5～27礦層位于含鹽礦帶上部，僅分布于礦段西北角。根據(jù)礦層的分布特點(diǎn)，說(shuō)明該礦段內(nèi)巖鹽蒸發(fā)沉積中心是不斷變化的，先期由北部逐漸向西南移動(dòng)，后向全區(qū)擴(kuò)展，再逐漸向西北收縮。呈現(xiàn)出盆地內(nèi)巖鹽礦床形成時(shí)期含鹽鹵水的規(guī)模由大到小、由小到大、再由大到小的特點(diǎn)。

3 礦石特征

3.1 礦石質(zhì)量

巖鹽礦石礦物種類(lèi)以氯化物石鹽為主，其次為硬石膏、雜鹵石等硫酸鹽礦物及少量粘土礦物。

(1)石鹽(NaC1)：淡棕色、深褐灰色、少量無(wú)色，半透明-透明。中粒、中粗粒、中細(xì)粒結(jié)構(gòu)。粒度以0.1～0.5cm的中粗晶具多，約占60%左右；0.1～0.3cm的細(xì)晶者次之，約占30%左右；大于1cm的巨晶者約占5%～10%。集合體多呈塊狀，少量與硬石膏、雜鹵石呈薄層狀互層，常含泥灰質(zhì)條紋或條帶。

表1 大汶口礦區(qū)漕河崖礦段巖鹽礦礦層綜合特征

(2)硬石膏(CaSO4)：作為鹽層中的雜質(zhì)礦物，硬石膏多呈8～50cm薄層或呈條紋條帶狀賦存，常和雜鹵石、泥灰質(zhì)條紋條帶互層產(chǎn)出。在石鹽礦物中，常有硬石膏呈包體狀、鱗片狀、柱狀產(chǎn)于石鹽晶隙之間。

(3)雜鹵石[K2MgCa2(SO4)4·2H2O]：雜鹵石在鹽層中的產(chǎn)出形態(tài)有的呈條紋條帶狀與硬石膏互層產(chǎn)出，有的呈薄層狀、條帶狀單獨(dú)形成夾層，與鹽層接觸界線(xiàn)一般比較平直，個(gè)別呈褶皺狀。

(4)粘土質(zhì)礦物：主要分布于巖石裂隙內(nèi)或石鹽、硬石膏晶粒間及石鹽解理縫中，褐灰色，星散狀。

3.2 礦石類(lèi)型

根據(jù)礦石顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及成因類(lèi)型，將礦石按工業(yè)類(lèi)型劃分2類(lèi)。

(1)石鹽礦石：常呈灰白色、淺煙灰色，中粗粒結(jié)構(gòu)為主，其次為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，局部巨晶狀，塊狀為主、局部薄層狀構(gòu)造。礦物成分以石鹽為主，其品位NaC1一般在86%～95%。

(2)含雜質(zhì)石鹽礦石：主要顏色有淺棕、淡茶、褐黃等色，中粗粒結(jié)構(gòu)，細(xì)粒次之，薄層狀、條帶狀構(gòu)造。礦物成分以石鹽為主，NaC1品位50%～90%，一般大于70%。

3.3 礦石的化學(xué)組分

4 巖相區(qū)分布特征

4.1 盆地巖相區(qū)分布特征

盆地內(nèi)蒸發(fā)巖在水平方向上由外向內(nèi)可劃分為4個(gè)相區(qū)(圖2)[3]。

1—膏巖相區(qū)；2—石鹽相區(qū)；3—鈉鎂鹽相區(qū)；4—鉀鎂鹽相區(qū)；5—巖相區(qū)邊界線(xiàn)；6—礦段位置 圖2 大汶口盆地蒸發(fā)沉積巖相示意圖

(1)膏巖相區(qū)(Ⅰ):呈近圓狀，東、南、北三面比較開(kāi)闊，西側(cè)相對(duì)狹窄，反映了在靠近南留弧形斷裂處盆地坡度較大的特點(diǎn)，膏巖相區(qū)分布面積約180km2。

(2)石鹽相區(qū)(Ⅱ)：位于膏巖相區(qū)內(nèi)側(cè)，垂向上夾于上下膏巖段之間。在平面上呈蠶繭狀，長(zhǎng)軸方向?yàn)镹WW向，長(zhǎng)約11.5km ,寬3～5km，分布面積約39.63km2,在含鹽系內(nèi)夾硬石膏和泥灰?guī)r等淡化層。

(3)鈉鎂鹽相區(qū)(Ⅲ)：位于石鹽相區(qū)內(nèi)側(cè)，垂向上分布在巖鹽段的上部?？傮w形態(tài)呈橢圓狀，長(zhǎng)軸方向近EW向，長(zhǎng)約7km，寬2.5～3.5km，分布面積約20km2。

(4)鉀鎂鹽相區(qū)(Ⅳ)[4]：位于鈉鎂鹽相區(qū)內(nèi)側(cè)，垂向上夾于鈉鎂鹽層中，單孔見(jiàn)礦，推測(cè)長(zhǎng)軸方向近EW向，分布面積約3km2。

4.2 礦段內(nèi)巖相區(qū)變化

依據(jù)施工鉆孔見(jiàn)巖鹽礦厚度情況，與外圍以往施工鉆孔對(duì)比，推算出石鹽相區(qū)向北擴(kuò)大1km，鈉鎂鹽相區(qū)向北擴(kuò)展1km，石鹽相區(qū)擴(kuò)大3.17km2。

5 結(jié)論

根據(jù)對(duì)礦段內(nèi)的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律和沉積環(huán)境等條件分析[5]，認(rèn)為：

(1)巖鹽礦層不僅僅局限于分布在F2，F(xiàn)3和F43個(gè)斷層的切割的范圍內(nèi)，在F3斷層北部應(yīng)有巖鹽礦層賦存。

(2)該礦段內(nèi)巖鹽沉積中心和范圍隨沉積外部環(huán)境是不斷變化的，沉積中心先由北部逐漸向西南移動(dòng)，再后逐漸向西北收縮，沉積范圍隨著沉積中心不斷擴(kuò)大，后因沉積盆地范圍逐漸縮小。

(3)在前人對(duì)大汶口盆地認(rèn)識(shí)資料的基礎(chǔ)上，重新劃分了石鹽巖相區(qū)，對(duì)大汶口盆地巖鹽礦床范圍進(jìn)行了劃分補(bǔ)充。

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