大汶口盆地杨家坡矿段岩盐矿地质特征及岩相新认识

罗国文，张进忠

(山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 271000)

大汶口盆地地质勘查工作始于20世纪50年代，矿产资源开发利用也有30年的历史[1-2]。在以往工作中岩盐矿的发现仅限于东向洼地内，故而形成了大汶口盆地岩盐矿仅赋存于东向洼地的传统认识[3]。后来，有研究者推测在F3断层北可能存在岩盐矿层[4]，但一直未有钻探工程控制揭露。杨家坡矿段位于与东向洼地北东侧毗邻的满庄-大西牛洼地北端，勘查中首次发现了多层岩盐工业矿层，实现了找矿突破，填补了满庄-大西牛洼地未发现岩盐矿层的空白，扩大了大汶口盆地岩盐相区范围。

1 成矿地质背景

杨家坡矿段①位于泰安市城区西南方向直距约20km处，行政区划隶属岱岳区夏张镇管辖(图1)。矿段所处大地构造位置位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)蒙山-蒙阴断隆(Ⅳ)汶口凹陷(Ⅴ)北端[5]。

1—地质界线；2—断层位置及编号；3—岩盐相区；4—矿段位置图1 大汶口盆地岩盐相分布示意图

大汶口盆地以第四系覆盖为主，下伏官庄群大汶口组为盆地的主要组成地层，其控制了石膏、岩盐等盐类矿产的赋存和分布，在盆地边缘及盆地内次级凸起上厚度较薄，次级构造洼地中厚度较大，最大厚度达3000m。其次为官庄群朱家沟组，分布于盆地东部边缘地带。官庄群沉积基底为马家沟群[6-7]。

盆地内断层为盆地边缘断层的伴生断裂和基底断裂的继承性活动断裂。在盆地发展过程的不同阶段有不同程度的活动，这些断层切割了盆地，使盆地内进一步形成了次一级构造洼地和凸起。盆地内共划出满庄-大西牛洼地、东向洼地、洼里洼地、汶阳洼地、临汶洼地和北西遥洼地等6个构造洼地和上泉凸起。盆地断裂构造对矿床起着明显的控制作用。东向洼地由F2，F3，F4，Fg断层分割形成并由其限制，由于其沉降幅度最大，形成洼地最深，近而导致了在沉降过程中卤水向该洼地聚集，形成了与硬石膏岩相伴生的多层岩盐、钠镁盐和钾镁盐等盐类沉积。满庄-大西牛洼地由F3，F6，Fg，Fw断层分割形成并由其限制，其沉降幅度次之，在沉降过程中形成了与硬石膏岩相伴生的多层岩盐岩相沉积[8-14]。

岩浆岩见于盆地北部杨家坡及东部满庄、灌庄、漕河涯等地，分布面积约50km2。呈岩舌状侵位于大汶口组上段内，厚度0.56～63.33m，总体趋势由北向南厚度逐渐变薄。岩性深部为橄榄辉绿岩，浅部渐变为含橄榄辉绿玢岩、玄武岩，属喜山期浅成侵入岩[15]。

2 杨家坡矿段地质特征

2.1 矿层特征

矿段内共施工6个钻孔，除西北部ZK302孔未见矿外，其余5个钻孔均不同程度的见到岩盐矿层。控制含盐段沿走向最大长度1471m、沿倾向最大宽度493m。共含岩盐矿10层，自下而上编号为：y1，y2，y6，y7，y8，y9，y10-1，y10-2，y11，y23。

岩盐矿层赋存于大汶口组中段第Ⅱ石膏矿带中下部，与石膏矿互层产出，产状一致，产状为320°∠4°～5°。含盐段顶板埋深784.73～969.98m，底板埋深971.08～1024.14m，厚度1.10～226.45m，矿层单层真厚度0.84～6.25m，品位NaCl含量81.70%～97.14%。各矿层基本特征见表1。

表1 大汶口矿区杨家坡矿段岩盐矿层特征

矿段岩盐矿层平面形态呈NE向条带状分布于矿段东南部，西北部未见矿。y23矿层距下伏的y11矿层间隔较大，为98.15 ～102.16m；自y11以下至y1矿层等9层盐分布相对集中，矿层厚度在东南部最大，单工程矿层累计铅直厚度23.23～29.55m，明显高于中部钻孔的累计铅直厚度(1.10 ～11.83m)，说明上述9层矿形成时期其沉积中心在矿段东南部位。矿层中NaCl含量沿走向变化起伏较大，单工程平均品位在82.85%～94.10%之间，沿倾向变化较小，单工程平均品位在94.10%～96.08%之间，总体呈厚而贫、薄而富的反向关系。原因是厚度大的矿层一般含硬石膏、泥质等杂质层较多，厚度小的矿层则相对较少，进而影响了矿层的NaCl含量。

2.2 矿石质量

岩盐矿石中常见的有中粒他形—半自形粒状结构、中粗粒他形—半自形粒状结构，块状构造和薄层状构造。矿石矿物以石盐为主，次为硬石膏、泥质(黏土矿物)等。

(1)石盐(NaCl)：肉眼观察多呈自形—半自形粒状结构，淡茶色、烟灰色、少量无色，半透明，含量一般≥95%,粒度以0.2～1.0cm的中粗晶居多，集合体多呈块状；多为玻璃光泽，潮解后为油脂光泽，参差状断口，易溶于水，味咸。

(2)硬石膏(CaSO4)：作为盐层中的杂质矿物，硬石膏多呈厚度10～20cm的薄层或呈条纹条带状赋存，常和泥质条纹条带互层产出。在岩盐矿物中，常有硬石膏呈包体状、鳞片状、柱状产于岩盐晶隙之间,含量一般在2%～3%之间；硬石膏多呈青灰色，灰白色，少量灰褐色，细—微粒结构，玻璃光泽。

(3)泥质(黏土矿物)：呈细小的鳞片状，褐灰色，半透明，集合体多呈细小角砾状、斑点状充填于岩盐晶粒间或晶体内，含量一般在1%～2%之间。

2.3 矿石类型及其特征

根据矿石颜色、矿物成分、结构、构造及成因类型，将矿石的自然类型划分为2个，按工业类型划分2个(表2)。

表2 矿石类型划分对应关系

(1)灰白色块状岩盐(岩盐矿石)：主要矿石类型，所占比例在70%以上。常呈灰白色、浅烟灰色，中粗粒结构为主，其次为细粒，局部巨晶结构，块状构造为主，局部薄层状。矿物成分以岩盐为主，NaCl量一般在80%以上。杂质主要为星点状泥质物及团块状、条纹条带状硬石膏、泥灰质等，杂质含量一般5%～10%,水不溶物一般约占2%，这些杂质与岩盐共生，分布在岩盐晶粒间或呈条纹条带与岩盐互层交替产出。

(2)杂色块状岩盐(含杂质岩盐矿石)：次要矿石类型，所占比例在20%～30%之间。因杂质种类、多少不同，其颜色随之变化，主要颜色有浅棕、淡茶、褐黄等色，中粗粒结构，细粒次之，薄层状、条带状构造。矿物成分以岩盐为主，NaCl含量一般大于70%。杂质种类以硬石膏为主，少量泥晶碳酸盐矿物，这些杂质多组成条带状、薄层状、块状与岩盐互层产出，接触面一般较为清楚、平直。此类岩盐多出现在含盐段的上部，少量在中下部，矿层中杂质一般多出现在中上部，往下逐渐减少。

3 岩盐矿层对比

该矿段岩盐矿为首次在满庄-大西牛洼地发现的岩盐矿床，其与东向洼地岩盐矿存在着成因上的关系。ZK6孔是东向洼地控盐的主要钻孔，其控制了盆地全部32层岩盐的30层。采用大汶口组中段膏下泥岩段红色泥岩顶界，即盐下膏层段与膏下泥岩段的分界线作为两洼地岩盐矿层连接的标志层，参照第y9岩盐矿层、第44层石膏矿层、第y6层盐与下伏第y2层盐间隔等特征，经东向洼地的ZK6孔与矿段内的ZK303，ZK001孔柱状剖面对比，划分了矿段岩盐矿层，并与整个盆地岩盐矿层统一编号(图2)。

4 盆地岩盐矿分布特征

结合杨家坡矿段见矿工程控制及推测，整个大汶口盆地岩盐相平面形态呈“冰壶”状，其中壶柄分布于满庄-大西牛洼地，南北长约4km，东西宽约1.3km；壶体分布于东向洼地，东西最大长度约11km，南北最大宽度约6km；岩盐相分布面积约53km2，矿层沉积特点为：

(1)第1层盐矿在东向洼地ZK6和满庄-大西牛洼地ZK303，ZK001等3孔中独有，其余钻孔未见。说明盆地沉积初期，两洼地不仅是同一洼地，而且最早岩盐的沉积中心就位于两洼地的接壤部位。

(2)诸矿层沉积时其沉淀中心不断发生位移，盆地内施工的所有见盐钻孔单孔均未控制全部矿层，说明大汶口盆地盐类矿床沉积时其盆底形态和沉积中心在不断地发生位移变化。

(3)岩盐矿层埋藏深度在东向洼地和满庄-大西牛洼地均呈现自东南向西北逐渐加深的趋势。

1—膏下泥岩段；2—盐下膏层段；3—泥灰岩；4—泥岩；5—石膏矿；6—岩盐矿；7—岩盐矿层及编号；8—石膏矿层及编号图2 钻孔ZK6，ZK303，ZK001岩盐矿层柱状连接对比图

5 矿床成因探讨

依据剩余重力异常图(图3)分析，该矿段岩盐矿总体呈NE向港湾状分布于盆地岩盐矿床的北端，在其NW侧，正等值线密集分布，说明所处位置已濒临盆地边缘凸起部位，在其SE侧，为贾家桥凸起，二者相间形成一狭窄的重力低异常带，为矿段岩盐矿床的沉积既提供了有利场所，又控制了展布形态。

1—正等值线；2—零等值线；3—负等值线；4—断层位置及编号；5—钻孔位置及编号；6—矿段位置图3 东向—大西牛地段剩余重力异常平面图

以F3断层为界，以南为东向洼地，以北为满庄-大西牛洼地[15-16]。东向洼地ZK6孔和满庄-大西牛洼地ZK303孔虽然相距3300余米，但两洼地钻孔各盐层之间、与红色泥岩标志层间隔距离却有极大的相似之处。因此，初步分析认为，满庄-大西牛洼地的岩盐矿层与东向洼地ZK6孔相对应的岩盐矿层属同一矿层，即2个洼地岩盐矿为同一岩盐矿床(图4)。

1—大汶口组上段；2—大汶口组中段膏上泥灰岩段；3—盐上膏层段；4—含盐段；5—盐下膏层段；6—膏下泥岩段；7—砂岩；8—砾岩；9—泥灰岩；10—泥岩；11—断层位置及编号；12—石膏矿层；13—石盐矿层及编号图4 钻孔ZK6，ZK303剖面示意图

在官庄群沉积初期，NW向的F3断层已初见雏形，但发育规模较小，在断层两侧还没有形成截然分开的2个洼地；东向洼地和满庄-大西牛洼地不仅是同一洼地，而且最早岩盐的沉积中心就位于现在的东向洼地和满庄-大西牛洼地的接壤部位。在沉积第y11层盐之后，F3断层进入剧烈活动期，其规模沿走向方向延伸，致使原本贯通的东向、大西牛地段，逐渐形成了东向和满庄-大西牛2个高差有别的洼地，而F3断层则成为这2个洼地的分界断裂。在F3断层的持续作用下，位于断层上盘的东向洼地持续下降且幅度较大，因此接受了后续岩盐物质的补给，形成了继y11层盐之后的y12～y32层盐的沉积，而位于断层下盘的满庄-大西牛洼地随F3断层的持续活动在不断上升，未能继续接受来自东向洼地岩盐卤水的补给，致使满庄-大西牛地段未再形成除第y23层盐之外的其他盐层沉积。至于该洼地的第y23层盐，可能是由于F3断层活动间歇期间两洼地的短暂贯通而形成(图4)。

6 结论

根据该矿段岩盐矿地质特征，对比区域成果，形成以下新认识：

(1)矿段内钻探工程揭露多层岩盐工业矿层，新发现赋盐洼地，据此重新划出了岩盐相区，对整个大汶口盆地岩盐相范围进行了补充。

(2)重新认识了F3断层活动特征：初见雏形—剧烈活动—活动间歇—剧烈活动。

(3)沉积初期，东向洼地和满庄-大西牛洼地为同一洼地，中后期，在F3断层的持续作用下，分隔成2个洼地。东向洼地沉积了32层岩盐矿，而满庄-大西牛洼地该矿段内仅沉积了底部10层岩盐矿。

(4)在该矿段以东、以南区域仍有岩盐矿层赋存，有待勘查开发。

致谢：该文得到山东省泰安市大汶口矿区杨家坡矿段石膏、岩盐矿详查项目的大力支持，在此表示衷心的感谢！