王永剛WANG Yong-gang；毛秀麗MAO Xiu-li；王彩WANG Cai

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地勘局第二地質(zhì)大隊），濟寧272100）

0 引言

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)在山東省泰安市大寺石膏礦床的礦區(qū)內(nèi)，只有第二礦帶發(fā)育，第一礦帶不在本次的研究中。探究第二礦帶后發(fā)現(xiàn)，該礦帶位于大汶口組的二段內(nèi)。其中其巖性多為泥灰?guī)r、泥巖、鈣質(zhì)頁巖等，其中石膏礦床的頂板埋深多在47.54-182.16m，最大的厚度為44.89m。分析其中的單個工程發(fā)現(xiàn)，其中可以采集的礦層厚度經(jīng)過累計可以達到5.52-39.41m，對礦床的平均累計計算，發(fā)現(xiàn)其中可采的厚度為25.67m。

1 山東省泰安市大寺石膏礦床地質(zhì)特征

根據(jù)本次分析的特點能更深入地了解不同的礦層，其中一共含有7 個不同的含礦層，需要對其進行編號，才能在后期的處理和分析中更加方便，其中需要按照自上而下的順序?qū)ζ溥M行編號，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ進行表述，由于在礦層中可能會出現(xiàn)分層，為了方便分析，對于分層的問題，需要在層號后面注1、2、3……等。其所表示的就是第幾個層次，本次分析中所選擇的對象是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含礦層。其中這幾個礦區(qū)內(nèi)礦層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，傾向均為355-5°，傾角3-8°。其中礦帶沿走向長1430m，沿傾向延伸1080m，分布于第4 勘查線以西，向西向北延伸至勘查登記區(qū)外，延展長度大于2000m。

1.1 Ⅱ礦層

Ⅱ礦層是本次在進行礦層分析中的重點內(nèi)容之一。其地理位置位于第4 勘查線以西的Ⅰ礦層之下，具體的數(shù)據(jù)為Ⅱ礦層的埋深50.22-185.13m、厚度為2.24-14.48m，得出結(jié)論為其平均厚度為7.08m。Ⅱ礦層中的石膏分析，能發(fā)現(xiàn)其所得到的多為二、三級品的礦石，也會出現(xiàn)四級和五級品但是其數(shù)量相對較少，對礦石的類型進行分析，得到的結(jié)果是大多數(shù)的礦石都是透明石膏或者粗晶石膏，其中也含有雪花石膏和條帶狀石膏但是其數(shù)量較少，其中平均的品位在81.87%左右，而石膏的品位變化系數(shù)則為7.91%。Ⅱ礦層的厚度變化系數(shù)為60%，其中分析礦層厚度的趨勢發(fā)現(xiàn)，由西向東的走向所呈現(xiàn)的是逐步變薄，并且其中的Ⅱ礦層沿傾向略有變化，但是該變化的規(guī)律不明顯，在多數(shù)情況下對其進行分析時，能發(fā)現(xiàn)Ⅱ礦層中其西部和北部較厚，東部較薄，Ⅱ礦層的中部則出現(xiàn)了南李斷層切錯。在Ⅱ礦層中，能發(fā)現(xiàn)其具體的位置在山東省泰安市大寺石膏礦床的礦區(qū)中部，也就是ZK003-ZK004 以及ZK202-ZK203 之間，Ⅱ礦層在ZK204 也能夠發(fā)現(xiàn)，但是其表現(xiàn)的則是單一礦層。Ⅱ礦層的其他部位均含有一層的夾石，其中Ⅱ礦層中的石膏，其巖性多為鈣質(zhì)頁巖，少量泥灰?guī)r，如果按照沿走向長對Ⅱ礦層進行分析，其得到的數(shù)據(jù)是170-1200m，而如果以沿傾向沿伸直方向進行分析則其數(shù)據(jù)是00-900m，其中Ⅱ礦層的厚度為1.16-4.24m。分別以頂、底板巖性以泥灰?guī)r和頁巖為主，并且含有少量的泥巖。

1.2 Ⅲ礦層

分析Ⅲ礦層時，首先要考慮到其處在的位置是第二主礦層，分布在山東省泰安市大寺石膏礦床的第4 勘查線以西的Ⅱ礦層之下。分析Ⅲ礦層時，需要以山東省泰安市大寺石膏礦床的礦區(qū)中南部為分析的重點，其中得出結(jié)論為第1 勘查線ZK102 孔、第0 勘查線ZK004 孔之間最厚，其厚度為10.78-10.94m，但是在Ⅲ礦層的向西、北、東方向厚度所呈現(xiàn)的效果為逐步減少，這是Ⅲ礦層發(fā)展的趨勢。多數(shù)情況下Ⅲ礦層出現(xiàn)在山東省泰安市大寺石膏礦床的ZK301 鉆孔附近見泥巖夾石一層，如果按照沿走向長對Ⅲ礦層進行分析，其得到的數(shù)據(jù)是230m，而如果以沿傾向沿伸直方向進行分析則其數(shù)據(jù)是180m，其中Ⅲ礦層的厚度為1.07m，并且呈透鏡狀產(chǎn)出。Ⅲ礦層中其礦區(qū)東南部第2勘查線ZK202 鉆孔附近最薄，厚度為1.80m。需要對其厚度進行分析，得到的厚度變化系數(shù)為46.62%。Ⅲ礦層中的多數(shù)都是二級品和三級品的礦石，四、五級品礦石相比于Ⅱ礦層更多，但是分析其礦石的類型仍舊是以粗晶石膏和透明石膏為主。其中還會出現(xiàn)數(shù)量相對較少的雪花石膏以及條帶狀石膏。其平均的品位為78.69%，并且品位的變化系數(shù)為7.71%。Ⅲ礦層在分析之前應(yīng)該考慮到其中涉及到的埋深數(shù)據(jù)以及厚度等，其埋深為62.84-196.59m，而厚度則為1.80-10.96m，Ⅲ礦層的平均厚度為6.20m，和Ⅱ礦層相同其礦層厚度會隨著Ⅲ礦層的沿走向以及傾向進而產(chǎn)生一定的變化。分別以頂、底板巖性以泥灰?guī)r和頁巖為主，并且含有少量的泥巖。在Ⅲ礦層職工其為厚度非常穩(wěn)定、并且產(chǎn)出的礦石質(zhì)量同樣十分的穩(wěn)定、構(gòu)造破壞程度中等的大型礦體（層）。

1.3 Ⅳ礦層

Ⅳ礦層屬于這個的第三主礦層，其具體的位置分布于第4 勘查線以西的Ⅲ礦層之下。其中具體的數(shù)據(jù)信息為埋深70.05-205.14m，厚度3.51-9.42m，平均厚度6.22m，厚度變化系數(shù)為42.01%。礦層厚度沿走向和傾向略有變化，以礦區(qū)中部第2 勘查線ZK201-ZK204、第1 勘查線ZK101-ZK102 之間較厚，其中ZK102 鉆孔中累計厚度為9.42m。

Ⅳ礦層中的多數(shù)都是二級品和三級品的礦石，四、五級品礦石相比于Ⅱ礦層更多，但是分析其礦石的類型仍舊是以粗晶石膏和透明石膏為主。其中還會出現(xiàn)數(shù)量相對較少的雪花石膏以及條帶狀石膏。

2 山東省泰安市大寺石膏礦床地質(zhì)成因探討

2.1 成礦作用機制

石膏其自身有非常多優(yōu)良的性能，因而石膏與水泥、石灰并列為當(dāng)今三大膠凝材料，在建筑業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用。從地區(qū)的分布角度看，以山東石膏礦最多，占全國儲量的65%。分析礦床的形成，其是由于干燥和濕潤交替變化的氣候條件下，其氣候處于潮濕的狀態(tài)、水量豐富，會帶來大量成礦物質(zhì)；由于氣候干燥時，湖水蒸發(fā)濃縮，石膏沉淀。本礦區(qū)共求得（332+334）類石膏礦石資源量6871.6萬t，平均品位80.95%。分析山東省泰安市大寺石膏礦床的地質(zhì)特征以及其成因探析時，應(yīng)考慮到其成礦的作用機制，可以將其分為以下幾點：第一，沉積成巖成礦作用。由于在山東省泰安市大寺石膏礦床古氣候的原因，湖水出現(xiàn)了強烈蒸發(fā)的現(xiàn)象，導(dǎo)致湖水中的含鹽量在不斷增大，而溶解度較小的碳酸鹽首先會出現(xiàn)沉積，而隨著湖水進一步的演化，碳酸鹽的沉積數(shù)量也越來越多，相對于溶解度相對于較高的硫酸鹽，也會由于湖水的鹽化進而形成沉淀，其所形成的就是石膏（CaSO4+2H2O）。在生成最初的沉淀沉積成礦后，由于時代的改變、環(huán)境的改變，可能會出現(xiàn)埋深增大、環(huán)境溫度升高等一系列的物理化學(xué)條件。在這一階段下，石膏脫水就會變成硬石膏（CaSO4）。第二，后生成礦作用。所謂后生成礦是隨著地殼在不斷運動而出現(xiàn)的，由于地殼再次抬升，硬石膏礦在不斷減小，而在這一階段由于古氣候的影響會導(dǎo)致溫度降低，部分硬石膏又可再次水化成為石膏，那么在山東省泰安市大寺石膏礦床中的硬石膏多為后生成礦作用變化而產(chǎn)生的，根據(jù)現(xiàn)階段存在的石膏對其進行分析，特別是淺部的石膏，大多數(shù)都是由于這樣的原因而形成的。無論是成鹽或是后生成礦的作用階段，石膏和硬石膏都可以相互轉(zhuǎn)化，其體積也會隨著轉(zhuǎn)化的過程進而增大或減小，多數(shù)情況下其增大減小的幾率在30-60%，這會引起礦層和周圍巖石的擠壓，出現(xiàn)變形等情況，但是這種情況在礦床中的出現(xiàn)并不明顯。由于在生成和轉(zhuǎn)化的過程中，隨著溶液出現(xiàn)會導(dǎo)致部分離子產(chǎn)生被帶出或者是被帶入的情況，進而不斷的生成新的石膏和硬石膏。第三，表生成礦作用。表生成礦作用是由于在礦層臨地表的大半部分都已經(jīng)被淋濕掉，并且形成了地表風(fēng)化帶，風(fēng)化帶中的石膏經(jīng)過了淋濾作用后會在風(fēng)化帶以下重新聚集成礦石的礦層?？拷L(fēng)化帶部位的石膏質(zhì)量較高。如果在風(fēng)化帶內(nèi)見到了纖維石膏脈形成，那么該石膏脈是沒有任何的工業(yè)價值的。

2.2 礦床成因

分析礦床成因則需要考慮到由于湖水經(jīng)過了濃縮，變成了鹵水，并且進入了封閉或是半封閉的集層構(gòu)造中，其礦盆地在相對較為干旱的氣候條件下，鹽湖中的鹵水就會再一次地被蒸發(fā)、被濃縮，進而使得其鹽度越來越高，首先就會析出大量的石膏，然而隨著鹵水礦化程度的不斷增加，溶液組分的變化也會不斷的析出少量的硬石膏，進而形成了原生成沉積的石膏和硬石膏，而在溫度的改變以及深度范圍內(nèi)越來越大時，部分成巖階段可以保留下來，經(jīng)過固結(jié)作用，進而形成了石膏礦層和硬石膏，礦層部分會根據(jù)溫度以及壓力的變化進而脫水成為次生硬石膏，兩種石膏相互交替。

3 結(jié)語

綜上所述，分析山東省泰安市大寺石膏礦床地區(qū)的地質(zhì)特征以及礦床成因原因時，一定要考慮到隨著大汶口盆地的發(fā)生，其整體的演化更為嚴(yán)格。隨著古氣候、古環(huán)境的改變，積成礦的原因以及鹵水的聚集保存等都成為山東省泰安市大寺石膏礦床地質(zhì)特征存在的重要原因。