第10章-3-鹽類礦床

三、蒸發(fā)沉積礦床“鹽類礦床”;“真溶液沉積礦床”;“化學沉積礦床”.javascript:;（一）概念、特點蒸發(fā)礦床也稱為鹽類礦床，是指水盆地中（海洋以及大的內陸湖泊）某些溶解度較大的無機鹽類，通過蒸發(fā)濃縮作用產(chǎn)生各種有用鹽類礦物的沉淀、富集所形成的礦床。鹽類礦床包括：固體蒸發(fā)鹽礦床和液態(tài)的鹵水礦床主要分為陸相、海相兩大類構成礦床的主要組分是以K、Na、Ca、Mg的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽及硝酸鹽為主要成分的單鹽或復鹽最常見的礦物是石膏、硬石膏和石鹽鹽類礦石多呈青白色、淡紅色或無色鹽類礦物的沉積順序按照溶解度大小依次沉淀。以蒸發(fā)碳酸鹽巖系為例，從早到晚一般沉淀順序是：Ca、Mg碳酸鹽類→Ca、Na硫酸鹽類→Na的氯化物→K、Mg硫酸鹽與氯化物。多產(chǎn)于陸相紅色碎屑巖系和海相蒸發(fā)碳酸鹽相地層中，鹽層與石灰?guī)r、白云巖或鹽層與粘土層互層，構成一套含鹽巖系。反映當時氣候條件是干燥炎熱。海相鹽類礦床規(guī)模大。礦床主要特征礦床多形成于造山作用之后的山前或山間凹地或陸臺的內陸凹陷盆地。鹽類礦體呈層狀、透鏡狀，也有呈液態(tài)存在的鹵水層。由于鹽類具有很大的可塑性，后期受構造作用，可形成復雜變形，甚至可形成鹽丘構造；鹵水礦床與固體鹽類礦床常共生，并可相互轉化。具有明顯的沉積韻律和旋回性，即從下到上：碳酸鹽巖→石膏或硬石膏→石鹽→鉀鹽→石鹽和石膏，為一旋回。平面上具有分帶現(xiàn)象K3Rd-里疊爾鉀鹽層鹽類沉積有四個旋回，每一個旋回都是完整地從粘土巖、碳酸鹽、硬石膏、石鹽、鉀鹽至上覆石鹽、硬石膏。德國鎂苦灰統(tǒng)綜合剖面圖及鹵水濃度曲線1-鹽粘土；2-白云巖；3-硬石膏；4-石鹽；5-鉀鹽巖K1H-維拉和富爾達河區(qū)黑森鉀鹽層K1Th-同一區(qū)中的圖林根鉀鹽層K2St-施塔斯富特鉀鹽層K3Ro-羅涅別克鉀鹽層K4Ot-奧托鉀鹽層從含鹽地層的平面分布來看，在封閉完好的蒸發(fā)盆地中含鹽地層往往按照沉積的先后順序從盆地邊緣到中心作同心圓狀分布：最外圈為碳酸鹽相→硫酸鹽相→氯化物相（石鹽）→鉀鎂鹽相（中心），平面上形成了“牛眼式”分布。如果盆地一側與大海相近，或有河水注入，海水不斷補給，則易溶鹽類將集中于遠離海水補給的方向沉淀，平面上就形成了“淚滴式”巖相分布的特點。1-碳酸鹽；2-石膏；3-石鹽；完全封閉盆地巖相分布模式半封閉盆地的巖相分布模式礦石多呈青白色、淡紅色或無色透明的晶粒狀和板狀集合體。礦石中鹽類礦物雖然很多，但它們有一些共同特點：一般為無色或白色，比重小于3，硬度低于4，易溶于水，有味感礦床規(guī)模往往十分巨大，礦床的分布面積可達幾十平方公里，甚至幾百平方公里，或更大。石膏，石鹽的儲量往往可達幾億噸，或更大。鹽類礦床提供了人類日常生活和工農(nóng)業(yè)必須的礦物資源。是近代無機化學工業(yè)、化肥工業(yè)、建筑工業(yè)及食品工業(yè)等的重要原料。還有現(xiàn)代工業(yè)需要的Mg、B、Li、Rb、Cs、Br、I等元素大多是從鹽類礦床中提取的。對國民經(jīng)濟有重要意義。（二）鹽類礦床形成條件

1、氣候條件

溫度、濕度和降雨量是最基本的參數(shù)，其中干旱氣候鹽類礦床形成的最重要的條件之一。干旱氣候的標志是蒸發(fā)量>降雨量，只有在長期干旱的氣候條件下才能促使水份的強烈蒸發(fā)。盆地中接受的河水流入量+降雨量<<蒸發(fā)量。這樣才能使盆地的水溶液通過強烈蒸發(fā)作用而高度濃縮，最后甚至干涸，使各種鹽份達到飽和、過飽和形成鹽類礦床。在地質歷史發(fā)展中，每一次地殼運動的末期都有個干旱時期，是鹽類礦床形成重要時段。

2、成鹽盆地（或地貌）條件

由于鹽類礦床以蒸發(fā)濃縮為其基本形成機制，因而封閉和半封閉盆地是有利的成鹽盆地。

（1）內陸不泄水湖泊（閉流盆地或內陸海）：分布于大陸上的干旱氣候地區(qū)，只有內陸河流或潛水的注入，而無出口向外排泄，四周環(huán)以高地或高山，形成一種封閉良好的地形。這樣的地區(qū)在雨季時流水會把含鹽的化學風化產(chǎn)物帶到湖盆地中，而湖盆又沒有出水口與外界連接，在蒸發(fā)量大大超過降水量的氣候條件下，這種內陸湖泊逐漸轉化為鹽湖，最后可能成為干鹽湖或沙漠鹽灘。如沙漠地區(qū)的鹽湖或季節(jié)湖。內陸高山環(huán)繞的深盆地青海茶卡鹽湖（2）濱海瀉湖與半封閉海盆

在濱海區(qū)發(fā)育的沙嘴沙壩（或生物礁），使部分海域或海灣與大海呈半隔絕狀態(tài)，即為瀉湖。在干旱炎熱氣候條件下，如果水流入量很少，甚至被蒸發(fā)量抵消，久而久之，瀉湖咸化，最后變?yōu)辂}盆地或鹽鹵盆地。瀉湖體系

（3）構造隆起形成半封閉—封閉海盆在靠近大陸邊緣的海底，由于褶皺或其它構造原因使海底起伏不平，而在沿海地帶形成深淺不同的盆地。其中的隆起部分盡管未露出水面，也能起一定的屏障作用，成為半封閉的盆地。其凹下去部分則經(jīng)過蒸發(fā)濃縮成為濃縮鹵水的聚集盆地，允許海水流入而阻止?jié)恹u水流出。一旦地殼上升，或褶皺繼續(xù)活動，構造隆出高出水面，這些沿海凹地便會與大海隔開，造成完全封閉。

多級盆地示意剖面圖

A、B、C—各級預備盆地；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—隆起區(qū)分割的盆地蒸發(fā)沉積分異模式多級海盆：由于成鹽盆地內部有分隔，形成一連串盆地，其中一端與大洋相通，距大洋最遠的盆地，成鹽條件最好。（4）海岸薩布哈

潮間及潮上帶海濱地區(qū)的潛水蒸發(fā)環(huán)境。在干旱氣候條件下，潮上帶強烈的蒸發(fā)作用使沉積物中的海水以毛細作用方式上升至潮上帶沉積物表層及其附近，由于水被蒸發(fā)其中的鹽在表層結晶形成鹽殼。3、巖相和巖性條件巖相、巖性實際反映了成鹽的古氣候和古地理條件。如咸化瀉湖相的白云巖-灰?guī)r-泥灰?guī)r組成的碳酸鹽相；海相或陸相的紅色碎屑巖系等。4、保存條件鹽類礦物易溶易變，鹽層形成后需要有不透水層覆蓋保護。一般來講不透水的頁巖是最好的保護層。（三）鹽類礦床的形成機理

1、沙洲說

這種觀點認為成鹽盆地是一海灣，它的出口有沙洲與大海隔開。海灣中海水由于強烈的蒸發(fā)作用，成為鹵水，沉淀鹽類礦床，最后沙洲上升露出海面，隔斷與大海的聯(lián)系，最后干涸完成成鹽過程；依據(jù)：海水中含有豐富的成礦物質；海水的自然蒸發(fā)實驗表明礦物沉積順序與自然界相似；沙洲說的成鹽過程圖解G-石膏；S-石鹽；M-母液；A-硬石膏；VM-淡化母液；K-鉀石鹽；C-光鹵石；T-鹽泥蓋層1、蒸發(fā)作用首先沉淀出鈣和鎂的碳酸鹽，海灣中的水的濃度增加到海水的平均濃度的五倍時，開始沉淀出石膏；2、蒸發(fā)更強烈，鹵水濃度進一步提高到海水的平均濃度的11倍時，開始沉淀出石鹽和有少量石膏，其上為母液；3、母液外溢，海水進入，上層母液淡化，沉淀硬石膏；4、沙洲上升露出海面，使海灣與大洋隔絕，從母液中相繼沉淀出鉀石鹽、光鹵石等鉀鹽礦物，其上為鹽泥層復蓋。

2、沙漠說這個學說觀點認為古代鹽類礦床都是沙漠鹽湖中沉積形成的；認為在內陸沙漠盆地，由于強烈蒸發(fā)作用，鹵水逐漸達到飽和，最后蒸干，于是有鹽類礦物沉淀。這種觀點稱為“沙漠說”。

實質為“陸相成鹽說”，即在大陸沙漠地帶，在四周為高山封閉的湖盆中，湖水由于強烈蒸發(fā)而形成大陸型的鹽類礦床。較好解釋了沙漠地區(qū)鹽類礦床的形成，而且可以形成大型礦床。3、薩布哈式成鹽說1974年，倫佛羅首次提出了“薩布哈式成鹽說”：在炎熱干旱的氣候條件下，來自大陸的地下水以及由于蒸發(fā)泵吸作用帶來的海水經(jīng)過強烈的蒸發(fā)，在沿海平坦的海灘地區(qū)形成廣泛分布的鹽類沉積層以及某些金屬硫化物，這種觀點叫“薩布哈成鹽說”。

4、“干化深盆”成鹽說

1975年美籍華人許靖華教授提出的“干化深盆”說：他根據(jù)地中海鉆探資料研究認為鹽類礦層的形成是由于深海（達2000米）強烈蒸發(fā)變成淺海，再沉積出鹽類物質，其后海水又補充進來使淺海又變成深海，這種往復不斷就形成鹽類沉積層與深海沉積物的互層重復現(xiàn)象。西班牙巴利阿里地區(qū)墨西拿期蒸發(fā)巖的分布圖（Hsu，1972）

5、“高山深盆”說

著名的礦床學家，我校袁見齊教授提出了“高山深盆”學說，指出了在大陸群山環(huán)抱中的內陸盆地，經(jīng)過強烈的蒸發(fā)，也可形成巨大的鹽類礦床。對于大陸盆地中鉀鹽礦床形成的解釋，更有獨到之處。(四)含鹽巖系（建造）及其特征

1、碳酸鹽型含鹽巖系（海相）沉積環(huán)境為瀉湖、封閉海盆，缺乏陸源碎屑供應。巖性組合為灰?guī)r及泥質灰?guī)r-白云巖及泥質白云巖-石膏及硬石膏-石鹽-鉀鹽-（頁巖）。巖系中咸化及淡化韻律發(fā)育。在封閉盆地中不同巖相多呈同心環(huán)狀（牛眼式）分布，如地中海、歐洲蔡希斯坦盆地。在半封閉盆地中巖相呈不對稱（淚滴式）分布。

產(chǎn)于碳酸巖型含鹽巖系中的礦床通常是石膏礦床、石膏-石鹽礦床、石膏-石鹽-鉀鹽礦床。蔡希斯坦盆地碳酸鹽型含鹽巖系2、紅色碎屑巖型含鹽巖系

沉積環(huán)境為內陸湖盆（陸相）或海盆地（海相）。

巖性組合為紅色（含礦段多為淺色）砂礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、石膏、芒硝及鈣芒硝、石鹽、（天然堿）、鉀巖。不同巖相也可呈現(xiàn)環(huán)狀分布特征。

產(chǎn)于紅色碎屑性含鹽巖系中的礦床包括石膏礦床、石膏-石鹽礦床、石膏-石鹽-鉀鹽礦床、石膏-芒硝-石鹽礦床、天然堿礦床。

云應凹陷老第三紀巖相古地理略圖1-湖盆邊界；2-變質巖系剝蝕區(qū)；3-花崗巖剝蝕區(qū)；4-古生代海相地層剝蝕區(qū)；5-中生代陸相地層剝蝕區(qū)；6-相區(qū)界限；7-濱-淺湖碎屑巖相區(qū)；8-半咸湖碎屑巖相區(qū)；9-鹽湖硬石膏巖相區(qū)；10-鹽湖鈣芒硝巖相區(qū)；11-鹽湖巖鹽巖相區(qū)；12-主要物質來源方向3、薩布哈型含膏巖系此種巖系的沉積環(huán)境為干旱地區(qū)的濱岸潮上帶。成礦作用為毛細管蒸發(fā)過程中的充填交代作用。巖相巖性組合自下而上為潮下帶灰?guī)r→潮間帶灰?guī)r及白云巖→潮上帶白云巖、石膏及硬石膏，此種韻律可重復多次。薩布哈現(xiàn)代沉積物的理想垂直剖面（據(jù)許靖華，1980）（五）鹽類礦床的分類按形成的時代來分：現(xiàn)代鹽類礦床、古代鹽類礦床。按形成的環(huán)境來分：海相鹽類礦床，陸相鹽類礦床。按鹽類物質的物相來分：固體鹽類礦床、液體鹽類礦床。按鹽類物質的巖相來分：碳酸鹽巖相型鹽類礦床、碎屑巖相鹽類礦床。

1、現(xiàn)代鹽類礦床：

即形成于第四紀直至現(xiàn)在仍在成鹽的鹽類礦床，為現(xiàn)代鹽類礦床。

這類礦床按形成的地理環(huán)境又可分為內陸湖盆地中的現(xiàn)代鹽類礦床和海濱半封閉海灣中的現(xiàn)代鹽類礦床。①內陸湖盆地中的現(xiàn)代鹽類礦床

這類礦床是產(chǎn)于大陸環(huán)境中的湖盆地內。這類礦床中的鹽份來源，主要來自盆地周圍廣泛分布的侵入巖或火山噴發(fā)巖巖系、以及變質巖系巖石經(jīng)過風化后的易溶組分，被帶到湖盆地中。另外，盆地四周海相地層中的囚鹽，老的鹽礦床。

我國西藏、青海、新疆、寧夏、內蒙等省區(qū)分布著數(shù)以百計的大小鹽湖。青藏高原被稱為“鹽湖之家”，像青藏高原北緣的“柴達木盆地”，其面積12萬平方公里，大小湖泊40余個，其中鹵水鹽湖就有24個。地處柴達木盆地的察爾汗鹽湖是世界最大的內陸干鹽湖，各種鹽類的儲量為600億噸，有5種鹽類的儲量居全國之首。

察爾汗鹽湖鉀鹽礦床地質圖1.新鹽（石鹽、光鹵石）2.含光鹵石石鹽3.灰白色石鹽4.含粉砂石鹽5.層狀光鹵石鉀礦層及編號6.上部浸染狀光鹵石分布區(qū)7.浸染狀軟鉀鎂礬分布區(qū)8.鹽岸階地9.伸入鹽層最上部湖積層邊界線10.鹽溶青海察爾汗鹽湖鉀鹽礦床：察爾汗鹽湖面積5856km2，固體鉀鹽礦層占總儲量的1/3,晶間鹵水礦床占2/3。正在沉積的光鹵石層的沉積速度20－30cm/a新生光鹵石礦床：分布在達布遜湖北岸及東北岸水邊。長32km，寬1—2km，總面積55km2。每年沉積厚度可達20—30cm。有明顯的石鹽-光鹵石韻律結構。在年韻律中還可見到更小的韻律。

達布遜鹽湖新生光鹵石沉積分布圖1-石鹽；2-新生光鹵石；3石膏粉砂；4-砂達布遜鹽湖、察爾汗干鹽湖光鹵石沉積示意圖1－巖基；2－第四系沉積；3－石鹽沉積；4－新鹽沉積；5－光鹵石沉積；6－地表水補給方向；7－旱季（湖水面低于晶間鹵水面）晶間鹵水補給方向②封閉及半封閉海灣中的現(xiàn)代鹽類礦床即在濱海地帶的殘留海、瀉湖、鹽盤及潛流湖等封閉半封閉海灣中現(xiàn)在正在形成的鹽湖礦床。其成礦物質主要來自大海海水。現(xiàn)代海灣中的鹽礦床分布廣泛，幾乎遍及全球。世界上著名的實例有紅海邊的加丹低地，美國加利福尼亞的索爾頓海，里海周圍的地區(qū)；地中海南岸、西岸地區(qū)。例如地中海東南岸的約旦-巴勒斯坦地區(qū)的“死?！?。以前曾是海灣的一部分。后因構造的變動，才被隔絕成為一個湖。死海地區(qū)氣候炎熱少雨，海水蒸發(fā)很快，因此海水中的含鹽可達27％，因而任何生物都無法生存。又由于海水中的水比一般海水比重大，因此浮力也大，不會游泳的人，躺在死海海水面上看書也不會沉下去。我國有廣闊的海岸域，在黃海、東海、南海沿海的許多大、中、小鹽堿灘都屬于這種類型。但東南沿海可能由于沿海岸地形和氣候條件不適宜，未見有大型現(xiàn)代鹽湖或鹽盆。不論是大陸環(huán)境中的現(xiàn)代鹽湖，還是海灣地區(qū)的鹽湖，隨著鹽湖本身的發(fā)育程度不同，鹽礦床的組成都各不相同。主要成分有石鹽、石膏、芒硝、天然堿等。有些鹽湖中有瀉湖鹽、白鈉鎂礬。一般說來，鉀，硼礦物較少出現(xiàn)，它們大部分都保留在湖鹵水中，僅個別鹽湖中有大量光鹵石沉積。一般說來，若現(xiàn)代鹽湖中以某種鹽份為主，其余較少，則相應稱為：氧化物鹽湖、硫酸鹽鹽湖等。2、古代鹽類礦床：①石膏-硬石膏礦床：多產(chǎn)于海相灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖巖系地層中，礦體呈層狀、透鏡狀。除石膏、硬石膏外，伴生礦物有方解石、白云石、天青石、粗粒礦物等。礦床規(guī)模巨大，質量好，是石膏的主要礦床類型，如山西浪泉，湖北、四川、江蘇、山東等地。②石膏-硬石膏-石鹽礦床：

可以分為海灣瀉湖相和內陸湖泊相兩大類：海灣瀉湖相與上述的①類（古代石膏-硬石膏礦床）相似，所不同的是比①類蒸發(fā)旋回較完整，表現(xiàn)為石鹽為