第10章-3-盐类矿床.

三、蒸发沉积矿床“盐类矿床”;“真溶液沉积矿床”;“化学沉积矿床”.javascript:;（一）概念、特点蒸发矿床也称为盐类矿床，是指水盆地中（海洋以及大的内陆湖泊）某些溶解度较大的无机盐类，通过蒸发浓缩作用产生各种有用盐类矿物的沉淀、富集所形成的矿床。盐类矿床包括：固体蒸发盐矿床和液态的卤水矿床主要分为陆相、海相两大类氯化物硫酸盐硼酸盐碳酸盐硝酸盐石盐NaCl石膏CaSO4·2H2O硼砂Na2B4O7·10H2O重碳钠盐NaHCO3钠硝石NaNO3钾石盐KCl硬石膏CaSO4柱硼镁石MgB2O4·3H2O重碳钾盐KHCO3钾硝石KNO3水氯镁石MgCl·6H2O芒硝Na2SO4·10H2O钠硼解石NaCaB5O8·8H2O苏打（泡碱）Na2CO3·10H2O光卤石KCl·MgCl·6H2O无水芒硝Na2SO4硼镁石Mg2B2O5·H2O水碱Na2CO3·H2O泻利盐MgSO4·7H2O遂安石Mg2B2O5·H2O天然碱Na3H(CO3)2·2H2O硫镁矾MgSO4·H2O方硼石Mg3B7O13Cl杂卤石K2CaMg(SO4)4·2H2O锰方硼石Mn3B7O13Cl无水钾镁矾K2Mg(SO4)2构成矿床的主要组分是以K、Na、Ca、Mg的氯化物、硫酸盐、碳酸盐、硼酸盐及硝酸盐为主要成分的单盐或复盐最常见的矿物是石膏、硬石膏和石盐盐类矿石多呈青白色、淡红色或无色1.盐类矿物的沉积顺序按照溶解度大小依次沉淀。以蒸发碳酸盐岩系为例，从早到晚一般沉淀顺序是：Ca、Mg碳酸盐类→Ca、Na硫酸盐类→Na的氯化物→K、Mg硫酸盐与氯化物。2.多产于陆相红色碎屑岩系和海相蒸发碳酸盐相地层中，盐层与石灰岩、白云岩或盐层与粘土层互层，构成一套含盐岩系。反映当时气候条件是干燥炎热。海相盐类矿床规模大。矿床主要特征3.矿床多形成于造山作用之后的山前或山间凹地或陆台的内陆凹陷盆地。4.盐类矿体呈层状、透镜状，也有呈液态存在的卤水层。由于盐类具有很大的可塑性，后期受构造作用，可形成复杂变形，甚至可形成盐丘构造；卤水矿床与固体盐类矿床常共生，并可相互转化。5.具有明显的沉积韵律和旋回性，即从下到上：碳酸盐岩→石膏或硬石膏→石盐→钾盐→石盐和石膏，为一旋回。平面上具有分带现象K3Rd-里叠尔钾盐层盐类沉积有四个旋回，每一个旋回都是完整地从粘土岩、碳酸盐、硬石膏、石盐、钾盐至上覆石盐、硬石膏。德国镁苦灰统综合剖面图及卤水浓度曲线1-盐粘土；2-白云岩；3-硬石膏；4-石盐；5-钾盐岩K1H-维拉和富尔达河区黑森钾盐层K1Th-同一区中的图林根钾盐层K2St-施塔斯富特钾盐层K3Ro-罗涅别克钾盐层K4Ot-奥托钾盐层从含盐地层的平面分布来看，在封闭完好的蒸发盆地中含盐地层往往按照沉积的先后顺序从盆地边缘到中心作同心圆状分布：最外圈为碳酸盐相→硫酸盐相→氯化物相（石盐）→钾镁盐相（中心），平面上形成了“牛眼式”分布。如果盆地一侧与大海相近，或有河水注入，海水不断补给，则易溶盐类将集中于远离海水补给的方向沉淀，平面上就形成了“泪滴式”岩相分布的特点。ABaabb1231-碳酸盐；2-石膏；3-石盐；完全封闭盆地岩相分布模式半封闭盆地的岩相分布模式6.矿石多呈青白色、淡红色或无色透明的晶粒状和板状集合体。矿石中盐类矿物虽然很多，但它们有一些共同特点：一般为无色或白色，比重小于3，硬度低于4，易溶于水，有味感7.矿床规模往往十分巨大，矿床的分布面积可达几十平方公里，甚至几百平方公里，或更大。石膏，石盐的储量往往可达几亿吨，或更大。8.盐类矿床提供了人类日常生活和工农业必须的矿物资源。是近代无机化学工业、化肥工业、建筑工业及食品工业等的重要原料。还有现代工业需要的Mg、B、Li、Rb、Cs、Br、I等元素大多是从盐类矿床中提取的。对国民经济有重要意义。（二）盐类矿床形成条件1、气候条件温度、湿度和降雨量是最基本的参数，其中干旱气候盐类矿床形成的最重要的条件之一。干旱气候的标志是蒸发量降雨量，只有在长期干旱的气候条件下才能促使水份的强烈蒸发。盆地中接受的河水流入量+降雨量蒸发量。这样才能使盆地的水溶液通过强烈蒸发作用而高度浓缩，最后甚至干涸，使各种盐份达到饱和、过饱和形成盐类矿床。在地质历史发展中，每一次地壳运动的末期都有个干旱时期，是盐类矿床形成重要时段。2、成盐盆地（或地貌）条件由于盐类矿床以蒸发浓缩为其基本形成机制，因而封闭和半封闭盆地是有利的成盐盆地。（1）内陆不泄水湖泊（闭流盆地或内陆海）：分布于大陆上的干旱气候地区，只有内陆河流或潜水的注入，而无出口向外排泄，四周环以高地或高山，形成一种封闭良好的地形。这样的地区在雨季时流水会把含盐的化学风化产物带到湖盆地中，而湖盆又没有出水口与外界连接，在蒸发量大大超过降水量的气候条件下，这种内陆湖泊逐渐转化为盐湖，最后可能成为干盐湖或沙漠盐滩。如沙漠地区的盐湖或季节湖。内陆高山环绕的深盆地青海茶卡盐湖（2）滨海泻湖与半封闭海盆在滨海区发育的沙嘴沙坝（或生物礁），使部分海域或海湾与大海呈半隔绝状态，即为泻湖。在干旱炎热气候条件下，如果水流入量很少，甚至被蒸发量抵消，久而久之，泻湖咸化，最后变为盐盆地或盐卤盆地。泻湖体系（3）构造隆起形成半封闭—封闭海盆在靠近大陆边缘的海底，由于褶皱或其它构造原因使海底起伏不平，而在沿海地带形成深浅不同的盆地。其中的隆起部分尽管未露出水面，也能起一定的屏障作用，成为半封闭的盆地。其凹下去部分则经过蒸发浓缩成为浓缩卤水的聚集盆地，允许海水流入而阻止浓卤水流出。一旦地壳上升，或褶皱继续活动，构造隆出高出水面，这些沿海凹地便会与大海隔开，造成完全封闭。多级盆地示意剖面图A、B、C—各级预备盆地；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—隆起区大陆深陆棚—盐湖沼区K-MgClNaClCaSO4海洋分割的盆地蒸发沉积分异模式多级海盆：由于成盐盆地内部有分隔，形成一连串盆地，其中一端与大洋相通，距大洋最远的盆地，成盐条件最好。（4）海岸萨布哈潮间及潮上带海滨地区的潜水蒸发环境。在干旱气候条件下，潮上带强烈的蒸发作用使沉积物中的海水以毛细作用方式上升至潮上带沉积物表层及其附近，由于水被蒸发其中的盐在表层结晶形成盐壳。3、岩相和岩性条件岩相、岩性实际反映了成盐的古气候和古地理条件。如咸化泻湖相的白云岩-灰岩-泥灰岩组成的碳酸盐相；海相或陆相的红色碎屑岩系等。4、保存条件盐类矿物易溶易变，盐层形成后需要有不透水层覆盖保护。一般来讲不透水的页岩是最好的保护层。（三）盐类矿床的形成机理1、沙洲说这种观点认为成盐盆地是一海湾，它的出口有沙洲与大海隔开。海湾中海水由于强烈的蒸发作用，成为卤水，沉淀盐类矿床，最后沙洲上升露出海面，隔断与大海的联系，最后干涸完成成盐过程；依据：海水中含有丰富的成矿物质；海水的自然蒸发实验表明矿物沉积顺序与自然界相似；沙洲说的成盐过程图解G-石膏；S-石盐；M-母液；A-硬石膏；VM-淡化母液；K-钾石盐；C-光卤石；T-盐泥盖层1、蒸发作用首先沉淀出钙和镁的碳酸盐，海湾中的水的浓度增加到海水的平均浓度的五倍时，开始沉淀出石膏；2、蒸发更强烈，卤水浓度进一步提高到海水的平均浓度的11倍时，开始沉淀出石盐和有少量石膏，其上为母液；3、母液外溢，海水进入，上层母液淡化，沉淀硬石膏；4、沙洲上升露出海面，使海湾与大洋隔绝，从母液中相继沉淀出钾石盐、光卤石等钾盐矿物，其上为盐泥层复盖。2、沙漠说这个学说观点认为古代盐类矿床都是沙漠盐湖中沉积形成的；认为在内陆沙漠盆地，由于强烈蒸发作用，卤水逐渐达到饱和，最后蒸干，于是有盐类矿物沉淀。这种观点称为“沙漠说”。实质为“陆相成盐说”，即在大陆沙漠地带，在四周为高山封闭的湖盆中，湖水由于强烈蒸发而形成大陆型的盐类矿床。较好解释了沙漠地区盐类矿床的形成，而且可以形成大型矿床。3、萨布哈式成盐说1974年，伦佛罗首次提出了“萨布哈式成盐说”：在炎热干旱的气候条件下，来自大陆的地下水以及由于蒸发泵吸作用带来的海水经过强烈的蒸发，在沿海平坦的海滩地区形成广泛分布的盐类沉积层以及某些金属硫化物，这种观点叫“萨布哈成盐说”。4、“干化深盆”成盐说1975年美籍华人许靖华教授提出的“干化深盆”说：他根据地中海钻探资料研究认为盐类矿层的形成是由于深海（达2000米）强烈蒸发变成浅海，再沉积出盐类物质，其后海水又补充进来使浅海又变成深海，这种往复不断就形成盐类沉积层与深海沉积物的互层重复现象。西班牙巴利阿里地区墨西拿期蒸发岩的分布图（Hsu，1972）5、“高山深盆”说著名的矿床学家，我校袁见齐教授提出了“高山深盆”学说，指出了在大陆群山环抱中的内陆盆地，经过强烈的蒸发，也可形成巨大的盐类矿床。对于大陆盆地中钾盐矿床形成的解释，更有独到之处。(四)含盐岩系（建造）及其特征1、碳酸盐型含盐岩系（海相）沉积环境为泻湖、封闭海盆，缺乏陆源碎屑供应。岩性组合为灰岩及泥质灰岩-白云岩及泥质白云岩-石膏及硬石膏-石盐-钾盐-（页岩）。岩系中咸化及淡化韵律发育。在封闭盆地中不同岩相多呈同心环状（牛眼式）分布，如地中海、欧洲蔡希斯坦盆地。在半封闭盆地中岩相呈不对称（泪滴式）分布。产于碳酸岩型含盐岩系中的矿床通常是石膏矿床、石膏-石盐矿床、石膏-石盐-钾盐矿床。蔡希斯坦盆地碳酸盐型含盐岩系2、红色碎屑岩型含盐岩系沉积环境为内陆湖盆（陆相）或海盆地（海相）。岩性组合为红色（含矿段多为浅色）砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、石膏、芒硝及钙芒硝、石盐、（天然碱）、钾岩。不同岩相也可呈现环状分布特征。产于红色碎屑性含盐岩系中的矿床包括石膏矿床、石膏-石盐矿床、石膏-石盐-钾盐矿床、石膏-芒硝-石盐矿床、天然碱矿床。云应凹陷老第三纪岩相古地理略图1-湖盆边界；2-变质岩系剥蚀区；3-花岗岩剥蚀区；4-古生代海相地层剥蚀区；5-中生代陆相地层剥蚀区；6-相区界限；7-滨-浅湖碎屑岩相区；8-半咸湖碎屑岩相区；9-盐湖硬石膏岩相区；10-盐湖钙芒硝岩相区；11-盐湖岩盐岩相区；12-主要物质来源方向3、萨布哈型含膏岩系此种岩系的沉积环境为干旱地区的滨岸潮上带。成矿作用为毛细管蒸发过程中的充填交代作用。岩相岩性组合自下而上为潮下带灰岩→潮间带灰岩及白云岩→潮上带白云岩、石膏及硬石膏，此种韵律可重复多次。石盐晶体的盐壳风成褐色石英、碳酸盐砂，据硬石膏结核块状、镶嵌状（鸡笼铁丝网状）硬石膏风成砂中片状石膏粥碳酸盐砂或泥中片状石膏粥具片状石膏粥及石膏片的层纹状藻席，强烈白云石化淡绿色碳酸盐泥、具散布的藻席、蟹手螺类和石膏片强烈白云石化，底部胶结成壳状淡灰绿色碳酸盐砂、具可变的碳酸盐泥质成分和石膏片、白云石化藻席和淡绿色碳酸盐泥，富蟹手螺类和球粒暗蓝灰色石英—碳酸盐砂、交错层、有石膏，有时白云石化风成褐色石英—碳酸盐砂1陆上相2海进相3泻湖—湖间相4潮下相5下部潮间相6上部潮间相7潮上相萨布哈现代沉积物的理想垂直剖面（据许靖华，1980）（五）盐类矿床的分类按形成的时代来分：现代盐类矿床、古代盐类矿床。按形成的环境来分：海相盐类矿床，陆相盐类矿床。按盐类物质的物相来分：固体盐类矿床、液体盐类矿床。按盐类物质的岩相来分：碳酸盐岩相型盐类矿床、碎屑岩相盐类矿床。1、现代盐类矿床：即形成于第四纪直至现在仍在成盐的盐类矿床，为现代盐类矿床。这类矿床按形成的地理环境又可分为内陆湖盆地中的现代盐类矿床和海滨半封闭海湾中的现代盐类矿床。①内陆湖盆地中的现代盐类矿床这类矿床是产于大陆环境中的湖盆地内。这类矿床中的盐份来源，主要来自盆地周围广泛分布的侵入岩或火山喷发岩岩系、以及变质岩系岩石经过风化后的易溶组分，被带到湖盆地中。另外，盆地四周海相地层中的囚盐，老的盐矿床。我国西藏、青海、新疆、宁夏、内蒙等省区分布着数以百计的大小盐湖。青藏高原被称为“盐湖之家”，像青藏高原北缘的“柴达木盆地”，其面积12万平方公里，大小湖泊40余个，其中卤水盐湖就有24个。地处柴达木盆地的察尔汗盐湖是世界最大的内陆干盐湖，各种盐类的储量为600亿吨，有5种盐类的储量居全国之首。察尔汗盐湖钾盐矿床地质图1.