Question

矿床形成条件

Answer 1

组成盐类矿床的化学元素皆为造岩元素，其在地壳中的丰度都较高，在各种岩石中分布广。内生条件下，于岩浆作用阶段，钾、钠、钙、镁形成复杂的硅酸盐，一般它们的集中程度和加工性能都达不到工业要求。在外生条件下，通过各种成因的卤水的蒸发、化学作用则能使上述造岩元素大量集中形成矿床。因此，盐类矿床主要是在外生条件下形成的。

一、地质构造背景

已知大型盐类矿床多分布在地壳中比较稳定的缓慢地长期沉积的地区，即地台区的内部坳陷、台向斜和山前坳陷盆地内。按目前研究，世界上已知的大型成盐盆地主要是构造盆地，明显受断裂控制。大断裂控制盆地系，次一级断裂又把盆地系分隔成若干次级盆地。我国东部分布广泛的白垩-第三纪含盐红色盆地，就是一个大型盆地系，其西以太行-雪峰山前深断裂为界（图15-1）；向东延伸入海，其中各个盆地及次级盆地的划分与展布，都受不同级序的断裂的控制。

“裂谷-堑沟”是控制成矿盆地的全球构造体系，例如：位于海西山脉内的莱茵裂谷，推测是中生代初期形成的，至始新世末-渐进世初期，在裂谷内形成了巨厚的石膏和石盐沉积。多数学者认为，我国东部中新生代红色盆地是大陆被动边缘的裂谷盆地。晚白垩-第三纪的盐类沉积从南岭直到华北平原之下均有分布。

袁见齐等（1983）认为，这种裂谷型盆地在地形上常为高山深盆，其地形强烈影响着区域小气候带的存在。因为海洋季风被阻挡，使高山后面的深盆地成为干热季风区，从而有利于盆地水域的咸化与盐类的沉积。

二、盐类物质的来源

长期以来，人们大多认为，大陆岩石的风化作用将易溶盐类带入海、湖盆地中，成为盐类矿床的主要物质来源。但是，近来部分研究者则认为，盐类的深部来源也是值得重视的。

近代海洋地质和大陆热泉研究表明，热卤水分布广泛，可以循断裂上升到地面，为成盐提供物质。据此推测，在地质历史演化过程中，成盐盆地内也可能有过类似情况。有的成盐盆地中广泛分布有火山物质，可作为有深部成矿物质来源的旁证。例如：中国东部新生代红色盆地中广泛分布有玄武岩层，有的和石盐成互层，说明有过饱和的热卤水存在；在四川的三叠系盐层中有分布广泛的火山来源的“绿豆石”层，而这里又正是含钾最高的层位。所有这些现象都说明，深部物质来源的影响是相当广泛地存在。因此，不同成盐盆地的地质构造背景不同，各种盐类采源的重要性也不相同。

图15-1 中国东部白垩-第三纪部分沉积盆地及盐矿点分布略图

（据袁见齐等，1981）

1—石盐；2—杂卤石矿化；3—钾盐；4—天然碱；5—盆地剥蚀界线；6—主要断裂 盆地：①华北；②洛阳-开封；③鲁西南；④合肥；⑤南阳；⑥江汉；⑦洞庭湖；⑧衡阳；⑨苏北；⑩鄱阳湖；⑪宁波

三、古气候条件

持续的干旱气候条件是盐类沉积的重要条件之一。具此种气候的地区，其蒸发量往往超过降雨量和流入的地表水量的总和。因此，盆地中的卤水受到强烈的蒸发，盐类浓度不断提高，逐渐沉淀出各种盐类。

地球上的干旱气候一般受纬度的控制。现代干旱或温干气候带主要分布南北纬10°～15°及40°～55°之间，目前正在沉积的现代盐类矿床大多数分布在此气候带内。另外，如前所述，地形也是影响局部气候变化的重要因素，中间陷落的高山深盆地形成，有利于地表水体的蒸发浓缩。

四、岩相条件

具工业价值的盐类矿床形成于干旱的气候条件下，矿床产出的岩系主要包括以下几个沉积建造：①海相碳酸盐岩（灰岩、泥灰岩、白云岩）-石膏建造；②海相碳酸盐岩—石膏—石盐建造；③海相碳酸盐岩—石膏—石盐—钾盐—碎屑岩建造；④陆相碎屑岩夹石膏、石盐建造；⑤陆相碎屑岩夹石盐、芒硝建造；⑥陆相碎屑岩、油页岩夹天然碱建造。其中建造①、④中产有石膏矿床，建造③中产有钾盐矿床。尽管有些学者提出了牛眼式和泪滴式沉积相模式，从盆边缘至中心各种模式表现为同心环带状构造，一般在大型含盐盆地中明显存在。因各种盐矿物溶解度不同，石膏常分布于环带的外侧，向盆地内部依次为石盐→钾盐等的沉积，因此钾盐层可位于石盐层的中部、石盐层的一侧、有时甚至分布于石盐层范围之外。近年来，有资料显示，钾盐层是干盐湖阶段形成的。钾盐盆地与在干盐湖中所产生的新的凹陷有关，残余的卤水流入新的凹陷中形成新盐湖，该盐湖继续蒸发，形成层状钾盐矿层。袁见齐等（1983）研究柴达木盆地中盐湖时指出，当钾盐沉积时察尔汗盐湖已发展成干盐湖，并在其南侧形成新的达布逊盐湖，因地表水、地下水补给，在盐湖内已有光卤石沉积（图15-2）。

图15-2 达布逊盐湖、察尔汗干盐湖现代光卤石沉积示意图

（据袁见齐等，1983）

1—基岩；2—第四纪沉积；3—石盐沉积；4—新盐沉积；5—光卤石沉积；6—地表水补给方向；7—旱季晶间卤水补给湖中

五、成矿时代

在世界各国中，工业石膏矿床产出的时代很广，几乎自元古代到以后各纪都有石膏矿床形成，但工业意义最大的巨型石膏矿床主要分布在三叠纪，如三叠纪蔡希斯坦统的石膏遍及丹麦、波兰、德国、荷兰、英格兰东北部和美国，乌克兰等国也有巨大的二叠纪石膏矿床。根据野外地质观察与实验结果，一般认为，硫酸钙的原始沉积形式是石膏，而硬石膏是后生阶段脱水而成的。

泥盆纪是世界上已知的最重要的钾盐形成时代，其中加拿大萨斯喀彻温钾盐矿床居世界首位。上石炭统在美国犹他州产有钾盐层。二叠纪是世界上另一个重要的成盐时代，德、前苏联、波兰、英、美等国在二叠纪地层中都有巨大的钾盐矿床产出。第三纪又是一个全世界范围的成盐时代，于始新世末—渐新世初期，法、西班牙、意、喀尔巴阡山北侧的罗马尼亚、前苏联都有钾盐矿床的形成。

总之，构成旋回的末期有利于盐类矿床，包括石膏矿床的形成。

六、保存条件

盐类矿床形成以后，需要一定的沉积物即不透水层如粘土层等覆盖其上，使已形成的矿层得到保护，而不会受到海（湖）水的溶解而流失。此后矿床要经过一次或多次的地壳运动，使矿层上升或下陷。上升时将暴露于地表，遭受风化、剥蚀，矿层可以在地表形成盐帽或石膏帽。下陷的盐层虽可保存，但易发生塑性流动，使其形状、厚度有较大的变化，造成开采上的困难。保存好的盐层，则是具备一定的盖层，埋藏深度适宜，构造破坏不强烈，水文条件较好的矿床。