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中国石膏矿资源地质特征

一、 矿床时空分布及成矿规律  
  中国石膏矿床类型多,形成时代及分布范围广泛。几乎各个地质时期均有石膏产出,其主要成矿期有早中寒武世、中奥陶世、早石炭世、早中三叠世和白垩纪—早第三纪,这5个成矿期形成了中国最主要的石膏矿床——沉积类型矿床,它们具有明显的成矿规律与分布规律:海相沉积矿床形成于早中三叠世及其以前的时代,侏罗纪开始直到第四纪形成的则主要为湖相沉积矿床。其  他时代形成的或其他类型的石膏矿分布零散,只在局部地点具有工业价值。
  从寒武纪至三叠纪,随着中国大陆的逐渐扩大与陆缘海的南移,海成石膏矿的分布位置也逐渐自北而南移,分布范围愈来愈大,成矿带的连续性也愈来愈好。早、中寒武世石膏矿主要分布在辽宁东部与吉林南部、西藏东部、四川东南部与云南东北部,在贵州、湖北、湖南、山东及新疆等地,也零星见有矿化现象。属滨海堆积碳酸盐岩碎屑岩建造石膏、硬石膏矿床,系海湾或(氵舄)湖中的产物,矿层不厚、连续性差,品位也低,但这一成矿期对缺膏的东北地区具有重要意义。中奥陶世石膏矿较集中的分布于山西和河北南部,在河南、陕西、山东等地也有发现,属海积碳酸盐建造石膏、硬石膏矿床,矿层厚度大,连续性较好,质量也好,是华北地区主要的开采对象。早石炭世石膏矿在北方为滨海堆积碳酸盐岩碎屑岩建造石膏、硬石膏矿床,主要分布于新疆、青海、甘肃、宁夏及内蒙古,含膏岩系呈带状分布,矿层厚度大,质量好,是西北地区主要开采对象;在南方早石炭世沉积的为海积碳酸盐建造石膏、硬石膏矿床,主要分布于江西西部、湖南、贵州、广西北部及云南东部。早、中三叠世是重要的成矿期,石膏矿形成于当时华北大陆的陆缘海中,在江苏、安徽、湖北、湖南、贵州、四川、云南、西藏连续分布有海积碳酸盐岩建造含膏岩系,矿床多,矿层厚,质量较好,但在陆缘海的边缘,如青海西部、四川南部、云南西部、湖北西部、湖南西北部则形成滨海堆积碳酸盐岩碎屑岩建造石膏、硬石膏矿床,其工业价值较小。
  白垩纪—早第三纪也是重要的成矿期,湖相沉积石膏矿分布十分广泛,几乎所有产石膏的省份多有该期形成的矿点,但集中分布于中国东部和西北地区。石膏矿产于内陆小型湖盆中,属湖积碎屑岩建造石膏、硬石膏矿床,大部分成膏的断陷湖盆受北北东向分布的郯庐、大兴安太行雪峰、银昆3条深大断裂带的控制。郯庐断裂带西侧分布有大汶口、枣庄、定远、浏阳、邵东、衡阳等含膏盆地;大兴安太行雪峰断裂带分布着三门峡、泌阳、淅川、均县、房县、枣阳、余庆、黄平等一系列含膏盆地;银昆断裂带分布有杭锦、同心、大邑、邛崃、眉山、天全、新津、喜德、弥勒、红河等含膏盆地,这些含膏盆地都是位于断裂带内或靠近断裂带,含膏岩系下部基本上都有火山岩,而离断裂带较远的大型盆地中则不含膏。此外,还有一些含膏盆地为受褶皱带控制的山前断陷或断拗盆地,如荆门、应城云梦、三水等分布较星散的含膏盆地。白垩—早第三纪石膏的成矿特点是:矿床规模相差悬殊,矿石类型复杂,质量变化较大,矿层厚度较小,由于矿体埋藏不深,因而是中国中、东部地区的主要开采对象。
二、 矿 床 类 型
  据全国矿产储量委员会《石膏矿床地质勘探规范(试行)》,中国石膏矿床按成因可分如下3类。
(一) 沉积石膏矿床
  此类型矿床是最主要的矿床类型,约占已有探明储量的矿产地的87%,保有矿石储量占总保有矿石储量的99%。按其沉积环境又可分为两个亚类。
1.海相沉积石膏矿床
  此亚类矿床占已有探明储量的矿产地的49%,保有储量占总保有矿石储量的14%。石膏矿的赋存层位有三叠系下中统、二叠系、石炭系下统、奥陶系中统、寒武系下统。含矿岩系主要为碳酸盐岩,也有碎屑岩,如泥灰岩、石灰岩、白云质灰岩、白云岩以及砂岩、粘土岩、砂质泥岩等。矿体形态呈层状、似层状及透镜状,单层或多层产出,矿层延长几百米至几千米以上。厚度由几米至百米以上。矿石类型有石膏、粘土质石膏、硬石膏、白云质硬石膏、粘土质硬石膏。矿石矿物组分为石膏、硬石膏、碳酸盐和粘土矿物,有的含天青石、黄铁矿,个别含杂卤石等。矿石品位65%~95%。矿床规模以大、中型为主。属于此亚类的矿床有江苏南京、四川渠县、山西太原和灵石、江西永新等地赋存于碳酸盐岩建造中的石膏、硬石膏矿床;还有甘肃天祝和景泰、宁夏中卫、辽宁辽阳、吉林通化等地赋存于碎屑岩-碳酸盐岩建造中的石膏、硬石膏矿床,以及新疆和田等地赋存于碎屑岩建造中的石膏、硬石膏矿床。
2.湖相沉积石膏矿床
  此亚类矿床占已有探明储量的矿产地的38%,保有储量占总保有矿石储量的85%。石膏矿赋存层位主要是第三系及白垩系下统。含矿岩系为碎屑岩-碳酸盐岩,如砂岩、粉砂岩、泥灰岩、粘土岩、白云质灰岩、白云岩、石灰岩等。矿体形态呈层状、似层状,长度几十米至几千米,常多层产出,单层厚几十厘米至几十米,呈单层产出的厚度可达几十米至几百米。矿石类型有石膏、白云质石膏、巨-伟晶石膏、硬石膏、粘土质硬石膏、白云质硬石膏。矿石矿物组分为石膏、硬石膏、碳酸盐和粘土矿物、石英、长石,有的含芒硝、钙芒硝、黄铁矿、自然硫、磁铁矿、菱铁矿、沥青等。矿石品位55%~90%。属于此亚类的矿床有:湖北应城云梦、内蒙古鄂托克、宁夏同心等地赋存于碎屑岩建造中的石膏、硬石膏矿床;有湖南邵东、山东泰安、湖北荆门等地赋存于碎屑岩-碳酸盐建造中的石膏、硬石膏矿床;还有云南红河等地赋存于碳酸盐建造中的石膏、硬石膏矿床。
(二) 后生石膏矿床
  此类型矿床是由于原生矿被溶解或随石灰岩的次生变化后,运移、沉积、充填于含矿岩层的裂隙或洞穴中而成,分布于湖北、湖南、广西、云南、贵州等地。矿床数量和储量都不多,仅占已有探明储量的矿产地的6%,保有储量占总保有矿石储量的0.6%。按其充填形式又可分为层间裂隙充填,斜交层理裂隙充填和洞穴充填3个亚类。其中产于湖北应城云梦、湖南澧县、广西钦州等地的层间裂隙充填石膏矿床规模可达大、中型,赋存于下第三系碎屑岩-粘土岩建造中。矿石类型以纤维石膏为主。含矿层延长可达几千米,厚数十至数百米。层中顺层纤维石膏成群出现,单脉长几百米至几千米,脉厚几厘米至几十厘米。矿石矿物组分为纤维石膏、粘土矿物、石英等。矿石品位90%~99%。斜交层理的裂隙充填的石膏矿床和洞穴充填石膏矿床为数极少,仅见于贵州黄平与绥阳,规模极小,缺乏工业开采价值。
(三) 热液交代石膏矿床
  此类型矿床占已有探明储量的矿产地的7%,保有储量占总保有矿石储量的0.4%。可分为与中性侵入岩有关的石膏矿床、与中性喷出岩有关的石膏矿床和与区域变质岩有关的石膏矿床3个亚类。与中性侵入岩有关的有湖北鄂城、大冶、黄石等地的硬石膏矿床。矿体赋存于燕山期中性侵入岩与三叠系下统石灰岩的接触带中,含矿岩系为角页岩、白云质大理岩、大理岩、闪长岩、石英闪长岩或长石斑岩、蚀变闪长岩、蚀变花岗岩、石英二长岩、夕卡岩。矿体呈透镜状,常呈多矿体产出,单矿体走向长几十至几百米,厚几米至几十米。矿石自然类型为硬石膏、白云质硬石膏、石膏。矿石矿物组分有硬石膏、石膏、白云石,微量磁铁矿、黄铁矿、绿泥石、含镁方解石等。矿石品位50%~95%。矿床规模可达中、小型。与中性喷出岩有关的有安徽马鞍山与庐江等地的硬石膏矿床。含矿岩系为燕山期早期的中性喷出岩(安山岩、安山质凝灰岩、凝灰质页岩、凝灰质角砾岩或粗面岩、粗安岩、石英岩)。矿体呈透镜状单矿体或多矿体产出,走向长几百米,厚几十米。矿石类型为硬石膏、含黄铁矿硬石膏、含明矾石高岭石硬石膏、石膏。矿石矿物组分为硬石膏、黄铁矿、明矾石、高岭石、石膏、微量石英、重晶石、磁铁矿、自然硫、赤铁矿等。矿石品位53%~90%。矿床规模一般较小,有的可达大、中型。与区域变质岩有关的仅见于辽宁凤城石膏矿,规模极小,缺乏工业开采价值。
三、 典 型 矿 床
(一) 山西省太原市西山石膏矿床
  该矿床属海相沉积型矿床,位于山西台背斜沁水台凹中。矿区构造为北北东向展布向南倾伏的向斜,岩层倾角10°。含矿岩系为下奥陶统马家沟组海相沉积碳酸盐岩建造,由石灰岩、白云质灰岩、泥灰岩夹石膏层、白云岩、泥岩组成,厚度118~207m。其上部含矿段厚度40m,有9层工业矿体,单层厚度1~2.49m,走向连续延长几千米,倾向延伸大于1 000m,是主要矿层;下含矿段厚度14~58m,只有1层工业矿体(图4.18.2)。矿石类型以普通石膏为主,致密块状构造,粒状、片状结构,含少量硬石膏及白云石,微量黄铁矿,天青石和泥质矿物。矿区内圪僚沟已勘探中型矿产地2处,矿石平均品位(CaSO4·2H2O)81.69%~85%,保有储量达大型规模。
(二) 湖北省应城市应城石膏矿床
  该矿床属湖相沉积型矿床,位于云应凹陷西缘潘家集次级凹陷中。云应凹陷中含矿岩系为下第三系始新统湖相碎屑岩建造,由泥岩、粉砂岩、石膏、钙芒硝、石盐层组成,厚394~1 628m。自下而上依次为:下含膏段厚72~223m,夹单层厚1~25cm的纤维石膏400余层,含12个工业膏组;下含钙芒硝段厚57~285m,其下部含单层厚1~13m的纤维石膏170余层,有3个可采膏组;含岩盐段厚230~910m;上含钙芒硝段厚7~81m;上含膏段厚28~129m,夹数十层纤维石膏。
  应城潘家集石膏矿含矿岩系缺失上含膏段和上含钙芒硝段,其上为厚8~23m的第四系覆盖。石膏层沿凹陷盆地边缘分布,倾向盆内,倾角7°。一般距盆边2km范围内以纤维石膏、泥质石膏为主,距盆边2~4km范围内以硬石膏为主(含部分纤维石膏)。具工业价值的纤维石膏沿层面裂隙产于蓝灰色岩层中,单层厚4~8cm,最厚25.5cm。可采膏组厚1.7~2.5m,含矿率14%~19.13%,走向延伸可达3.5km,倾向延伸可达1km。纤维石膏质地纯优,矿石品位(Ca[SO4]·2H2O)一般达98%,为应城石膏矿的主要产品,是中国优质石膏的主要产地。泥质石膏单层厚5~28cm,矿石品位60%,可与纤维石膏混采,还有硬石膏单层厚2~8m,走向延伸1.9~3.5km,倾向延伸大于1km,矿石品位55%~75%,目前尚未采用。应城、云梦一带已勘探大、中、小型石膏矿数处,探明储量超1亿t。
(三) 安徽省庐江县罗河硬石膏矿床
  该矿床属热液交代型矿床。矿体赋存于侏罗系砖桥组粗安岩夹粉砂质凝灰岩及凝灰角砾岩中,与硫铁矿、磁铁矿共生。石膏矿体产于磁铁矿、硫铁矿体的上方,次生石英岩带的底部,(图4.18.4)。系燕山早期岩浆热液交代安山质凝灰岩而成。矿体呈似层状、透镜状,大致顺层产出,产状平缓,长度660m,宽度470m,厚度2.6~101m,一般厚10~40m。矿石类型主要为白色粒状硬石膏,呈等粒变晶结构,块状构造。矿石矿物成分主要为硬石膏,含石膏、石英、重晶石、硫铁矿、磁铁矿等。矿石品位(Ca[SO4])一般为91.05%。矿床规模为大型,可供近期选择利用。


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