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摘要:介绍鲁纳田石膏矿的地质特征,分析巧家县鲁纳田一带石膏矿矿床的成矿作用及沉积环境,就石膏矿床成因进行了探讨,进一步阐述矿床的沉积类型。
关键词:鲁纳田石膏矿;地质特征;沉积
矿区位于云贵高原北部,受金沙江剧烈侵蚀切割的影响,沟谷纵横,山高坡陡。地形东高西低,南北高,中部老鸹洞及沿以礼河一带较低,地形总体向西、北倾斜,东、南、北三面为高山环抱,西侧较低,近北西和北东向沟谷较发育,溪流汇入以礼河后向北流入金沙江。
1 矿区地质特征
1.地层
区内矿区出露有中泥盆统红崖坡组(D2h)、曲靖组(D2q)、上泥盆统宰格组(D3z)、下二叠统梁山组(P1l)、栖霞茅口组(P1q-m)。现由老至新分述如下:
1.1中泥盆统红崖坡组(D2h):黄绿色、灰绿色薄层状泥岩、泥质粉砂岩夹紫红色粉砂岩、泥岩,局部夹灰色中厚至厚层状白云质灰岩。厚度150—280米。与下伏地层上志留统菜地湾组呈假整合接触。
1.2中泥盆统曲靖组(D2q):上部为灰色中厚层状粉—细晶白云岩夹灰黑色薄层状含炭泥岩,含炭泥岩厚1—3cm,层面见较多炭屑,水平层理发育;中部为灰、浅灰色薄—中厚层状石英粉—细砂岩夹黄灰色、浅绿灰色中厚层状钙质细砂岩、粉砂质泥岩;下部为灰、黄灰色中厚层状泥质灰岩夹黄灰色中厚层状泥质白云岩。厚度100—180米。
1.3 上泥盆统宰格组(D3z):灰、深灰色中厚层状粉—细晶白云岩。上部常夹厚1—3cm的灰、灰绿色薄层状泥岩;下部白云岩中含较多的珊瑚等生物化石;底部3—8m白云岩中含较多的灰白色硅质团块及硅质条带,含大量的生物碎片化石,为宰格组与曲靖组的分组标志层。厚度250—400m。
1.4 二叠系梁山组(P1l):灰色、黄绿色薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩夹紫红色薄层状细砂岩、泥岩、灰岩透镜体。中上部夹3—5层厚0.15—0.70米的黑色炭质泥岩,其中夹煤线,局部可采。含黄铁矿结核与植物碎片。厚度8—50米。与下伏地层上泥盆统宰格组呈假整合接触。
1.5 二叠系栖霞茅口组(P1q-m):出露于图幅南东角,为一套浅海相碳酸盐岩,岩性为灰色、深灰色中厚层状灰岩、生物碎屑灰岩夹浅灰、灰色中厚层状白云质灰岩。厚度360—520米。与下伏地层呈整合接触。
2 石膏矿床地质特征
2.1 石膏矿的赋存层位及其产状、形态
矿区石膏矿属沉积型,赋存于上泥盆统宰格组中下部白云岩中,呈似层状、层状产出。矿体真厚5.17—39.23米,平均15.57米。CaSO4.2H2O+CaSO4品位81.02—91.42%,平均87.08%。矿体多以单矿层的形式出现,局部石膏矿体中夹1—2层厚0.12—0.53米的泥质白云岩透镜体。
2.2 矿石物质组成和结构构造
2.2.1矿石的物质组成
点击并拖拽以移动 石膏矿石的主要化学成分为CaO,MgO,SO3,H2O+、酸不溶物等,其中CaO ,SO3,H2O+是矿石的有益组分,而MgO、酸不溶物等为杂质组分。单样H20+含量介于9.14-19.60%之间,SO3含量介于31.55-47.65%之间,通过换算得出CaSO4·2H20+CaSO4单工程含量介于81.02-91.42%之间, 平均87.08%。其次为CaO(31.12%)、MgO(2.29%)、SiO2(1.73%)、Al2O3(1.12%)、Fe2O3(0.17%)、K2O(0.49%)、Na2O(0.01%)、FeO(0.14%)、Sr(0.13%)、CO2(4.21%)、Cl含量(<0.002%)。
矿石由主要矿物石膏、白云石及次要矿物泥质、水云母、石英、含泥质泥晶白云岩岩屑、泥质白云岩岩屑、不透明矿物等组成。主要矿物石膏粒径在0.01—0.75mm,含量在55—95%,呈自形板片状、半自形片状、它形粒状,杂乱—平行排列,白云石粒径≤0.004—0.01mm,含量在0—45%,呈泥—微晶状、极不均匀残余分布于石膏中。次要矿物泥质及水云母、、石英、岩屑等少量或极少。
2.2.2 矿石结构构造
矿石以自形板片状结构、它形粒状结构为主,构造主要为层状构造,少数为块状构造、条带状构造,风化后多呈碎块状、粉粒状,少数为土状。
2.2.3矿石类型和品级
本区石膏矿石化学成分以CaSO4·2H20(石膏)为主,CaSO4(硬石膏)含量较少,CaSO4·2H20占CaSO4·2H20+CaSO4总含量的85%以上,CaSO4·2H20+CaSO4含量在81.02—91.42%之间,平均87.08%,矿石质量较好,参照工业指标,属于Ⅰ级品。
项目
特级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
品位(%)
石膏
≥95
≥85
≥75
≥65
≥55
硬石膏
-
混合石膏
≥95
3 矿区矿床成因
鲁纳田石膏矿属于海相碳酸盐岩沉积矿床。海相碳酸盐岩建造主要由石灰岩、白云岩、石膏岩以及过渡型岩石组成,其上覆地层和下覆地层一般为滨海相沉积岩。就矿石类型而言,不仅有石膏、硬石膏、水化硬石膏和角砾状泥灰岩夹石膏脉,而且角砾的成分有泥质灰岩、白云岩或白云质灰岩,其角砾大小不一,呈棱角状,可见,其沉积环境是处于海水进退动荡不定,在冲刷的浅水环境下形成石膏沉积建造。
3.1 成矿过程
海水淹没整个地区,沉积了很厚的下层灰岩,至峰峰早期,海水减退后成为浅水洼地环境,加之气候炎热干燥,海水逐渐蒸发,浓度增高,沉积了灰岩、泥灰岩和石膏岩相沉积建造。由于地壳震荡不定,海水进退的影响,发生了沉积物层间的冲刷作用,使未固结岩层形成破碎的棱角状角砾碎块,冲刷期間短促,很快石膏脉胶结成岩,受冲刷其表面凸凹不平。海水又一次侵蚀,沉积了中层灰岩,因基底不平,故中层灰岩的厚度变化大,加之下石膏矿带层受水化作用体积膨胀的影响,中层灰岩褶曲和断开现象。当海水减退,又一次处于浅水洼地环境,海水不断蒸发,浓度增高,开始了上石膏带的沉积,初期海水不稳定,形成角砾状的泥灰岩加石膏脉,其中沉积的石膏层也被冲刷坏,使得石膏块体不连续成层;中期海水中白云质成分增高,而形成白云岩或白云质灰岩加石膏脉,矿石类型以白云质石膏为主;后期海水相对稳定,泥质成分增高,沉积了粘土质石膏夹石膏脉与石膏矿层的互层。
3.2 构造沉积环境
本矿床属于海相碳酸盐岩硫酸盐岩建造沉积成矿系列矿床,其产出构造环境主要聚敛板块边界上陆缘海。陆缘海外侧常有岛弧或古陆为屏障,使陆缘海具有一个有利于成矿系列形成的低能环境。三迭系宰格组中层含石膏岩系的薄层泥云岩及泥灰岩,偶见泥质白云岩。可见,石膏沉积环境是一个炎热的潮上环境。
3.3成矿作用
3.3.1 物质作用
海相膏盐矿床的矿物质不仅来自于海水,而且与岛弧和海底火山喷溢的热卤水、生物死亡后生成的硫化氢及陆源成矿物质的供给有关。
3.3.2形成机制
海相碳酸盐岩硫酸盐岩建造沉积成矿系列的形成机制比较简单,主要是盐类物质的溶解度不同引起的。当盐水溶液蒸发浓缩时,溶解度最小的盐类总是先沉淀下来,最先沉淀为石灰岩和白云岩,其次为钙、钠的硫酸盐和它们的复盐,如,石膏、硬石膏,再次为石盐,最后为钾、镁的硫酸盐及复盐。当然,由于水中的盐类物质含量不同,或是沉积的温度不同,都可以是沉积顺序发生变化。
结束语
通过对鲁纳田石膏矿地质特征和成因的认识,对矿山的开采,及三迭系宰格组地层中其他同类矿床找矿提供依据。
参考文献
[1]东川矿务局,云南省巧家县1/10万地质普查报告书[R].1959
[2]刘棋勇,李向文等.云南省巧家县鲁纳田石膏矿资源储量核实报告[R].2012
[3]陈桂荣,谢富康.南京石膏矿地质特征及成因分析[J].中国非金属矿工业导刊.2011
[4]地质出版社 .矿产资源工业要求手册,484-490. [K].
[5]吴建忠,余红平.滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨[J].地质与勘探.2011
[6]陈国芳,谢飞跃.太原西山石膏矿床成因探讨[J].矿业工程
关键词:鲁纳田石膏矿;地质特征;沉积
矿区位于云贵高原北部,受金沙江剧烈侵蚀切割的影响,沟谷纵横,山高坡陡。地形东高西低,南北高,中部老鸹洞及沿以礼河一带较低,地形总体向西、北倾斜,东、南、北三面为高山环抱,西侧较低,近北西和北东向沟谷较发育,溪流汇入以礼河后向北流入金沙江。
1 矿区地质特征
1.地层
区内矿区出露有中泥盆统红崖坡组(D2h)、曲靖组(D2q)、上泥盆统宰格组(D3z)、下二叠统梁山组(P1l)、栖霞茅口组(P1q-m)。现由老至新分述如下:
1.1中泥盆统红崖坡组(D2h):黄绿色、灰绿色薄层状泥岩、泥质粉砂岩夹紫红色粉砂岩、泥岩,局部夹灰色中厚至厚层状白云质灰岩。厚度150—280米。与下伏地层上志留统菜地湾组呈假整合接触。
1.2中泥盆统曲靖组(D2q):上部为灰色中厚层状粉—细晶白云岩夹灰黑色薄层状含炭泥岩,含炭泥岩厚1—3cm,层面见较多炭屑,水平层理发育;中部为灰、浅灰色薄—中厚层状石英粉—细砂岩夹黄灰色、浅绿灰色中厚层状钙质细砂岩、粉砂质泥岩;下部为灰、黄灰色中厚层状泥质灰岩夹黄灰色中厚层状泥质白云岩。厚度100—180米。
1.3 上泥盆统宰格组(D3z):灰、深灰色中厚层状粉—细晶白云岩。上部常夹厚1—3cm的灰、灰绿色薄层状泥岩;下部白云岩中含较多的珊瑚等生物化石;底部3—8m白云岩中含较多的灰白色硅质团块及硅质条带,含大量的生物碎片化石,为宰格组与曲靖组的分组标志层。厚度250—400m。
1.4 二叠系梁山组(P1l):灰色、黄绿色薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩夹紫红色薄层状细砂岩、泥岩、灰岩透镜体。中上部夹3—5层厚0.15—0.70米的黑色炭质泥岩,其中夹煤线,局部可采。含黄铁矿结核与植物碎片。厚度8—50米。与下伏地层上泥盆统宰格组呈假整合接触。
1.5 二叠系栖霞茅口组(P1q-m):出露于图幅南东角,为一套浅海相碳酸盐岩,岩性为灰色、深灰色中厚层状灰岩、生物碎屑灰岩夹浅灰、灰色中厚层状白云质灰岩。厚度360—520米。与下伏地层呈整合接触。
2 石膏矿床地质特征
2.1 石膏矿的赋存层位及其产状、形态
矿区石膏矿属沉积型,赋存于上泥盆统宰格组中下部白云岩中,呈似层状、层状产出。矿体真厚5.17—39.23米,平均15.57米。CaSO4.2H2O+CaSO4品位81.02—91.42%,平均87.08%。矿体多以单矿层的形式出现,局部石膏矿体中夹1—2层厚0.12—0.53米的泥质白云岩透镜体。
2.2 矿石物质组成和结构构造
2.2.1矿石的物质组成
点击并拖拽以移动 石膏矿石的主要化学成分为CaO,MgO,SO3,H2O+、酸不溶物等,其中CaO ,SO3,H2O+是矿石的有益组分,而MgO、酸不溶物等为杂质组分。单样H20+含量介于9.14-19.60%之间,SO3含量介于31.55-47.65%之间,通过换算得出CaSO4·2H20+CaSO4单工程含量介于81.02-91.42%之间, 平均87.08%。其次为CaO(31.12%)、MgO(2.29%)、SiO2(1.73%)、Al2O3(1.12%)、Fe2O3(0.17%)、K2O(0.49%)、Na2O(0.01%)、FeO(0.14%)、Sr(0.13%)、CO2(4.21%)、Cl含量(<0.002%)。
矿石由主要矿物石膏、白云石及次要矿物泥质、水云母、石英、含泥质泥晶白云岩岩屑、泥质白云岩岩屑、不透明矿物等组成。主要矿物石膏粒径在0.01—0.75mm,含量在55—95%,呈自形板片状、半自形片状、它形粒状,杂乱—平行排列,白云石粒径≤0.004—0.01mm,含量在0—45%,呈泥—微晶状、极不均匀残余分布于石膏中。次要矿物泥质及水云母、、石英、岩屑等少量或极少。
2.2.2 矿石结构构造
矿石以自形板片状结构、它形粒状结构为主,构造主要为层状构造,少数为块状构造、条带状构造,风化后多呈碎块状、粉粒状,少数为土状。
2.2.3矿石类型和品级
本区石膏矿石化学成分以CaSO4·2H20(石膏)为主,CaSO4(硬石膏)含量较少,CaSO4·2H20占CaSO4·2H20+CaSO4总含量的85%以上,CaSO4·2H20+CaSO4含量在81.02—91.42%之间,平均87.08%,矿石质量较好,参照工业指标,属于Ⅰ级品。
项目
特级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
品位(%)
石膏
≥95
≥85
≥75
≥65
≥55
硬石膏
-
混合石膏
≥95
3 矿区矿床成因
鲁纳田石膏矿属于海相碳酸盐岩沉积矿床。海相碳酸盐岩建造主要由石灰岩、白云岩、石膏岩以及过渡型岩石组成,其上覆地层和下覆地层一般为滨海相沉积岩。就矿石类型而言,不仅有石膏、硬石膏、水化硬石膏和角砾状泥灰岩夹石膏脉,而且角砾的成分有泥质灰岩、白云岩或白云质灰岩,其角砾大小不一,呈棱角状,可见,其沉积环境是处于海水进退动荡不定,在冲刷的浅水环境下形成石膏沉积建造。
3.1 成矿过程
海水淹没整个地区,沉积了很厚的下层灰岩,至峰峰早期,海水减退后成为浅水洼地环境,加之气候炎热干燥,海水逐渐蒸发,浓度增高,沉积了灰岩、泥灰岩和石膏岩相沉积建造。由于地壳震荡不定,海水进退的影响,发生了沉积物层间的冲刷作用,使未固结岩层形成破碎的棱角状角砾碎块,冲刷期間短促,很快石膏脉胶结成岩,受冲刷其表面凸凹不平。海水又一次侵蚀,沉积了中层灰岩,因基底不平,故中层灰岩的厚度变化大,加之下石膏矿带层受水化作用体积膨胀的影响,中层灰岩褶曲和断开现象。当海水减退,又一次处于浅水洼地环境,海水不断蒸发,浓度增高,开始了上石膏带的沉积,初期海水不稳定,形成角砾状的泥灰岩加石膏脉,其中沉积的石膏层也被冲刷坏,使得石膏块体不连续成层;中期海水中白云质成分增高,而形成白云岩或白云质灰岩加石膏脉,矿石类型以白云质石膏为主;后期海水相对稳定,泥质成分增高,沉积了粘土质石膏夹石膏脉与石膏矿层的互层。
3.2 构造沉积环境
本矿床属于海相碳酸盐岩硫酸盐岩建造沉积成矿系列矿床,其产出构造环境主要聚敛板块边界上陆缘海。陆缘海外侧常有岛弧或古陆为屏障,使陆缘海具有一个有利于成矿系列形成的低能环境。三迭系宰格组中层含石膏岩系的薄层泥云岩及泥灰岩,偶见泥质白云岩。可见,石膏沉积环境是一个炎热的潮上环境。
3.3成矿作用
3.3.1 物质作用
海相膏盐矿床的矿物质不仅来自于海水,而且与岛弧和海底火山喷溢的热卤水、生物死亡后生成的硫化氢及陆源成矿物质的供给有关。
3.3.2形成机制
海相碳酸盐岩硫酸盐岩建造沉积成矿系列的形成机制比较简单,主要是盐类物质的溶解度不同引起的。当盐水溶液蒸发浓缩时,溶解度最小的盐类总是先沉淀下来,最先沉淀为石灰岩和白云岩,其次为钙、钠的硫酸盐和它们的复盐,如,石膏、硬石膏,再次为石盐,最后为钾、镁的硫酸盐及复盐。当然,由于水中的盐类物质含量不同,或是沉积的温度不同,都可以是沉积顺序发生变化。
结束语
通过对鲁纳田石膏矿地质特征和成因的认识,对矿山的开采,及三迭系宰格组地层中其他同类矿床找矿提供依据。
参考文献
[1]东川矿务局,云南省巧家县1/10万地质普查报告书[R].1959
[2]刘棋勇,李向文等.云南省巧家县鲁纳田石膏矿资源储量核实报告[R].2012
[3]陈桂荣,谢富康.南京石膏矿地质特征及成因分析[J].中国非金属矿工业导刊.2011
[4]地质出版社 .矿产资源工业要求手册,484-490. [K].
[5]吴建忠,余红平.滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨[J].地质与勘探.2011
[6]陈国芳,谢飞跃.太原西山石膏矿床成因探讨[J].矿业工程