1、第三节 蒸发沉积矿床一、概念与一般特点 （一）概念 是指水盆地中（海洋以及大的内陆湖泊）某些溶解溶解度较大度较大的无机盐类无机盐类通过蒸发蒸发作用作用产生各种有用盐类矿物的沉淀、富集而形成的矿床。由于有用组分是各种盐类矿物，因而也称为盐类矿床。（二）一般特点 盐类矿床是在干旱干旱的气候条件下，在封闭或半封闭或半封闭封闭的水盆地水盆地中经过强烈蒸发强烈蒸发沉积而成的，矿床种类繁多，性质各一，但归纳起来，这类矿床具有以下基本特点：1.成分 已知盐类矿物共有100余种，其中有工业意义的就有30余种，主要有化学性质活泼的K、Na、Ca、Mg等碱金属、碱土金属的氯化物、硫酸盐、碳酸盐、重碳酸盐、硼酸盐、
2、硝酸盐等。最主要的有：氯化物类石盐、钾盐、水氯镁石、光卤石等；硫酸盐类石膏、硬石膏、芒硝、无水芒硝等；碳酸盐类天然碱、水碱等；硼酸盐类硼砂、鹏钾镁石、硬硼钙石等；硝酸盐类钠硝石、钾硝石等；复盐类：钾盐镁矾、杂卤石等。2.物理性质 一般为无色或白色，杂质染色，比重小于3.硬度4；易溶于水，有味感等;如：咸（NaCl）、微甜（CaSO42H2O）、苦(MgCl2）、辣（KCl）、涩（Na2CO3）等;3.矿石组构 多呈青白色、淡红色、透明的结晶粒状和板状集合体。4.具有明显的沉积韵律 在成岩过程中，由于强烈蒸发作用，水盆地不断地咸化，浓缩，饱和，那么方解石、雯石、白云石大量沉淀之后，接着有石膏、硬
3、石膏，继而为石盐，最后以钾、镁盐的沉淀而告结束。因此在盐类矿床的剖面上常看到这样的岩相组合：自下而上为石灰岩白云岩石膏、硬石膏石盐钾镁盐类。这种从难溶到易溶的结晶顺序，或从溶解度小到溶解度大的结晶顺序，称为盐类矿床的“沉积旋回”或“沉积韵律”。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。5.含盐地层 就岩性而言，
4、含盐地层一般有两大类：（1）海相或内陆盐湖相的红色碎屑岩系红色碎屑岩系；（2）咸化泻湖相或咸化海相的白云岩-石灰岩-泥灰岩系（碳酸盐岩系碳酸盐岩系）。产于红色碎屑岩系中的盐矿床，目前所见不多，仅在我国江西一带发现特大型矿床。而世界上已知的巨大盐类矿床均产于碳酸盐岩相中。这两大类岩相的一个共同特点就是：它们的岩性组合特点均反映了当时的沉积环境为一种炎热的干旱炎热的干旱气候条件气候条件。6.盐层的产状 一般说来，盐类矿床常与上下沉积岩系地层平行一致，呈较规则的形状，似层状，或大的扁豆体状。但由于盐类物质溶解度大，易溶于水，且在一定温度条件下可塑性大，易变形，因此盐类矿层形成之后还会发生强烈的变化，
5、例如地下水的溶解例如地下水的溶解，或受构受构造挤压造挤压，均可使盐层的厚度发生很大变化，厚薄不一，矿体形状变得极不规则。在构造运动强烈的情况下，盐类矿层往往可以沿着底辟构造底辟构造转移形成盐丘盐丘，刺穿刺穿等构造等构造。或在地下水作用下形成盐溶角砾，盐溶构造盐溶角砾，盐溶构造。7.大地构造背景 多形成于造山作用之后的山前凹地和山间凹地或陆台的内陆凹陷盆地中。8.盐类矿床的规模 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。并且往往与油田共生在一切，如河南南阳油田，湖北江汉油田，工业意义巨大，因此常综合利用，油盐兼探，油盐兼采。二
6、、盐类矿床形成条件（一）充足的盐份来源 1.化学风化的产物 原生岩（矿）石暴露在地表，经风化作用改造后，其中的K、Na、Ca、Mg、Cl、F 等活泼元素容易分解、析出，变成可溶的化学物质可溶的化学物质，被水携带，离开原岩母体。这种来源的成盐物质，最后随流水汇集于湖泊、海洋中，成为盐类矿物的重要来源。钾长石K KAlSi3O8；斜长石NaNaAlSi3O8-CaCaAl2Si2O8 2.封存于沉积岩中的封存水、囚水、或者松散沉积物经过压实后释放出来的同生水，在地壳表层汇集成含盐度很高的卤水，在适当的构造运动条件下注入成盐盆地中，为盐类矿床的形成提供成盐物质。3.赋存于沉积岩地层中的固体盐类物质：
7、各种沉积岩系中呈浸染状的盐类矿物，或盐矿层、囚盐等，经过地下水、地表水的溶解后又重新回到水盆地中。4.地壳深部来源即火山喷气，火山热液把地球内部的盐份带到地表，即“成盐物质的内生来源”。（二）有利于蒸发的气候条件 主要是指温度、湿度和降雨量，这对于成盐也是最基本的、最重要的条件之一。只有在长期干燥炎热的气候条件下长期干燥炎热的气候条件下才能促使水份的强烈蒸发。现代地球上干旱成盐的气候带主要分布在南纬和北纬1535之间。各地质时代干旱带的分布，经地磁校正表明与近代基本一致。另外，水盆地中接受的河水流入量和降雨量还要远水盆地中接受的河水流入量和降雨量还要远小于蒸发量小于蒸发量，才能不断地发生强烈蒸
8、发作用使海水中的水份大量跑掉，盐份增大，最后甚至干涸，使各种盐份达到饱和、过饱和，盐类矿物才得以全部析出。（三）有利的水文条件及封闭良好的地形条件 如果仅有含盐地内原来汇集的水体（即盐源），而没有外来含盐溶液的继续补充，还是不可以形成厚大的含盐沉积。因此，必须在盐类矿物浓缩沉淀的过程中，不断地有盐份陆续补充进来。那么为了保证盐源的供给，合适的水文条件是必不可少的。咸化的水盆地不断地接受盐分的流入、注入，水量又不能大于蒸发量。同时，盆地内的盐水又不能外流致使盐份丧失掉，而应该处于封闭状态。具备上述水文及封闭条件的地形一般可分为“闭流的内陆湖盆”和“沿海盆地”（港湾）两大类。1.封闭的内陆湖盆地：
9、分布于大陆上的干燥气候地区，或者四周高山环绕，形成一种封闭良好的地形，或者是广大的沙漠地区。这些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，而湖盆地又没有出水口与外界连接。由于一年之中长时间蒸发，其蒸发量大大超过降水量，这种内陆湖泊便咸化为盐湖，最后便成为干旱盐湖或沙漠盐滩。2.沿海盆地（港湾）：主要分布于沿海地区，根据与大海勾通的情况又可分为泻湖盐盘、潜流湖及残留海等几种情况。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，其凹下去部分则成为浓缩海水的聚集盆地。因为经过蒸发浓缩的海水含盐度
10、高，密度大，汇集凹地之中，结果浓度更大。因此，此盆地实际上起着封闭的作用。一旦地壳上升，或褶皱继续活动，而隆出水面，这些沿海凹地便会与大海隔开，造成完全封闭。环海珊瑚礁的生长也能起封闭作用，使海水靠近大陆的一侧形成泻湖。综上所述，使大陆湖盆，沿海海湾形成封闭环境的主要因素乃是高山环绕，以及沙咀，沙洲，沙坝，沙堤，珊瑚礁，构造隆地。（四）大地构造条件 盐类矿床的形成除受上述基本条件控制之外，大地构造条件也是十分重要的。总的来说，地壳运动旋回的末期，构造运动趋向于微弱，若这时地形上升，发生普遍海退，海洋成为陆地，如果气候干旱，对于成盐极为有利。因此，盐类矿产常产于海退式海退式的沉积建造之中，这种海
11、退与海退与地壳的振荡运动以及邻近地槽区的造山运动有关。而产于海进式建造中的盐矿极为少见。（五）保存盐矿层的后生条件 含盐矿层形成之后，如果这时有风成沙或其它不透水的沉积物层（如粘土物质等）覆盖了盐层之上，使已经结晶析出的盐类矿物与地表水和盐层下伏水隔断联系，这样才可使已形成的盐层保存下来，不致于后期被重新溶解掉。即使以后由于地壳沉陷，再有海水注入而伏盖其上，也因有不透水层保护而不致消失。在许多情况下，盐类物质的沉积旋回是盆地中的卤水逐渐淡化而结束的。因此就往往会在已形成的盐类物质之上，又逐渐沉淀大石膏，硬石膏，再出现碳酸的沉淀，最后又演化到泥质物质的沉积，从而对于盐层就可以起到保护的作用。于是
12、就出现这样的旋回：砂岩泥岩、页岩碳酸盐岩石膏、硬石膏石盐钾盐钾盐石盐石膏、硬石膏碳酸盐岩泥岩、页岩砂岩。在地质时期，地壳不断地升降，那些因上升而暴露于地壳的盐岩一般被溶解淋失掉，因此在地表很难见到盐类物质的直接露头，而那些深埋过深的盐矿一时难以利用。因此只有在适当的构造条件下，盐类矿层才能在不太深的地表以下长久保存，又方便开采利用。三 盐类矿床的形成机理 人们很早就注意到了海洋是盐类物质无穷无尽的宝库，并且人们也逐渐注意到了大陆环境中的内陆湖泊的成盐作用。但是要形成地质时期巨厚的盐类矿床，仅由沿海盆地封闭残留下来的海水浓缩沉淀，是难于想象的。因此，对于盐类矿床形成的机理，人们提出了各种假设。（
13、一）盐类矿床的成因假设 关于盐类矿床成因，主要有海相成因和陆相成因的两种观点，即“沙洲说”和“沙漠说”。1.沙洲说 即“海相成盐说”，海洋海洋的某一部分因沙洲沙洲的隔挡形成良好的封闭半封闭环境，经过强烈的蒸发形成大型的盐盆地，这种观点即为沙洲说。“沙洲说”的中心是大型成盐盆地都和大海有成因联系，盐类物质来自海水，为海洋环境的沉积物。2.沙漠说 实际为“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，这种观点成为“沙漠说”。这个学说是由奥地利学者瓦尔特于1871年提出，其基本点是为了说明盐类矿床不含海相生物化石这个事实。3.萨布哈式成盐说 197
14、4年，伦佛罗首次提出了“萨布哈式成盐说萨布哈式成盐说”：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”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。5.“高山深盆”说 著名的矿床学家、我校袁见齐教授也提出了“高山深盆”学说，指出了在大陆群山环抱中的
15、内陆盆地，经过强烈的蒸发，也可形成巨大的盐类矿床。袁先生尤其对于大陆盆地中钾盐矿床形成的解释，更有独到之处。（二）钾盐矿床的形成 钾盐类矿物主要是指一组溶解度大的含钾的盐类矿物，如钾盐，光卤石，杀卤石，钾芒硝。这类矿物由于溶解度更大更大，因此是卤水蒸发最后最后阶段的产物。由于钾的含量很少很少，加上比其他的盐类矿物易溶，因此钾盐的形成，其条件除了应具备一般盐类矿床所有的沉积条件外，它还应该有更为严格更为严格的特殊条件。1.丰富的钾质来源 从普通的意义上说，这主要是指海水或湖水中有一定数量的钾。但无论是海洋盆地中，还是在钾质来源特殊的某个内陆湖盆地中，在盐类物质沉淀的早期，含钾量都是很低的，以致于
16、在石膏，石盐等大量沉淀的早期，基本上没有钾矿物的沉淀。因此要提供足够的钾以形成具工业意义的钾矿床，成盐盆地的面积必须很大，即水体体积广大水体体积广大，因此尽管盆地水中的钾的含量较低，但总量较大。2.持续不断的干旱气候 在石膏、石盐等盐类物质大部分结晶析出之后，干旱的气候条件中的长期持续下去强烈蒸发，使得最后的残余母液得以彻底的蒸发，而其中的钾盐可以最后析出。3.成钾盆地的形成 这主要是指在石膏、石盐等盐类物质大部晶出之后，若有一种更为低凹的地方，使得最后残留的富钾母液得以汇集，这种汇集了大量富钾残液的盆地，人们称之为形成钾盐矿床的“成钾预备盆地”。一般认为：在残液中的钾盐尚未结晶或开始结晶的初
17、期，若发生构造运动使得已经结晶的石膏-石盐盐类堆积的盆局部地区产生不均衡的凹陷不均衡的凹陷，形成“多级盐盆地”。这样，分散于固体的盐晶颗粒之间的富钾残液便流入新的低凹处“成钾预备盆地”中或在凹陷最深的盆地内汇集。因为，当海水大量蒸发后，大部分石膏-石盐等几乎全部结晶析出，这时的富钾卤水（残留的浓缩母液）将全部或大部分分散到已结晶的固体盐类矿物的间隙之中，而转为晶间卤水，成为干湖。若残余的富钾浓液继续蒸发，钾盐矿物析出，结果只能使钾盐类矿物呈浸染状分散于石膏-石盐层中，而不能形成钾盐的富集。因此在石膏-石盐结晶后，钾盐结晶之前，还要具备一个条件将富钾的卤水在未完全干涸之前汇集起来。若构造运动使盆
18、地产生不均衡的局部凹陷，则残余浓液会汇集到凹陷最深的部位。经过蒸发，便可形成钾盐的富集。但是，近年来，也有不少人认为构造运动造成盆地的不均匀凹陷，并不是形成“成钾预备盆地”的唯一途径。袁见齐教授根据我国现代盐湖中的光卤石(KCl.MgCl2.6H2O)的沉积情况指出，形成钾盐盆地除了构造运动之外，在边缘水补给充足的地方，由于石盐重新溶解形成一个新的洼地，液可以形成“成钾预备盆地”。四 盐类矿床的分类 1.按形成的时代来分：现代盐类矿床、古代盐类矿床。2.按形成的环境来分：海相盐类矿床，陆相盐类矿床。3.按盐类物质的物相来分：固体盐类矿床、液体盐类矿床。4.按盐类物质的岩相来分：碳酸盐岩相型盐类
19、矿床、碎屑岩相盐类矿床。（一）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 顾名思义，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，岩石经过风化后形成的易溶组分，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。我国是一个盐湖广泛分布的国家，在西藏、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”，象青藏高原北缘的“柴达木盆地”，
20、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。盐层自下而上分为4层，各层均为碎屑粘土沉积物隔开。钾盐层位于最上层的盐层中，矿石主要是光卤石-石盐组合，有时有钾石盐和石膏，呈层状，二者之间无明显界线。钾矿石还可呈浸染状赋存于最上层石盐层中。在达布逊湖北岸及北东岸的湖水边缘，正在沉积光卤石层，每年沉积厚度可达2030cm，有明显的石盐-光卤石韵律结构。2.封闭及半封闭海湾中的现代盐类矿床 即在滨海地带的残留海、泻湖、盐盘及潜流湖等封闭半封闭海湾中现在正在形成的盐类矿床。其成矿
21、物质主要来自大海海水。现代海湾中的盐矿床分布广泛，几乎遍及全球。世界上著名的实例有红海边的加丹低地，美国加利福尼亚的索尔顿海，里海周围的地区；地中海南岸、西岸地区。地中海东南岸的约旦-巴勒斯坦地区的“死海”。以前曾是海湾的一部分。后因构造的变动，才被隔绝成为一个湖。死海地区气候炎热少雨，海水蒸发很快，因此海水中的含盐可达27，因而任何生物都无法生存。又由于海水中的水比一般海水比重大，因此浮力也大，不会游泳的人，躺在死海海水面上看书也不会沉下去。我国有广阔的海岸域，在黄海、东海、南海沿海的许多大、中、小盐碱滩都属于这种类型。但东南沿海可能由于沿海岸地形和气候条件不适宜，未见有大型现代盐湖或盐盆。
22、但不论是大陆环境中的现代盐湖，还是海湾地区的盐湖，随着盐湖本身的发育程度不同，盐矿床的组成都各不相同。主要成分有石盐、石膏、芒硝、天然碱等。有些盐湖中有泻湖盐、白钠镁矾。一般说来，钾，硼矿物较少出现，它们大部分都保留在湖卤水中，仅个别盐湖中有大量光卤石沉积。（二）古代盐类矿床 1.石膏-硬石膏矿床 多产于海相灰岩、泥灰岩、白云岩岩系地层中，矿体呈层状、透镜状。除石膏、硬石膏外，伴生矿物有方解石、白云石、天青石矿物等。矿床规模巨大，质量好，是石膏的主要矿床类型，如山西浪泉，湖北、四川、江苏、山东等地。2.石膏-硬石膏-石盐矿床 可以分为海湾泻湖相和内陆湖泊相两大类：海湾泻湖相与上述的1类相相似，
23、所不同的是比1类蒸发旋回较完整。表现为石盐为主要矿层。是重要的岩盐矿床。如四川三叠纪的白云岩中的盐矿床。陆相湖盆盐矿床多产于断陷盆地的红色地层中（红层）。含盐地层由黏土岩、粉沙质黏土岩组成，并含有碳酸盐矿物，分布范围较上种类少，盐类矿物简单，以石膏、硬石膏、石盐为主。我国有代表性的实例是湖北应城石石盐矿床。3.光卤石-杂卤石矿床 矿床多产于海湾泻湖相沉积岩系中，有石盐-光卤石和杂卤石等互层产出，另外还有钾石盐、钾盐镁矾、水卤镁石、石膏等矿物共生。如德国斯塔斯伏特等。4.石盐-钾盐-光卤石矿床 产出条件与相似，但盐类矿物主要以光卤石和钾盐组成，伴生有岩盐、硬石膏等。5.芒硝-石盐矿床，钙芒硝-石
24、膏-石盐矿床 多产于陆相湖泊沉积岩系中，一般为红色的砂岩岩系，下部为石膏、上部为石盐，含有大量的芒硝、甚至以芒硝为主。我国这类矿床分布广泛，如江西周田盐矿、湖北应城石膏矿等。6.天然卤水和盐泉 是一种赋存于地下岩石中的盐类溶液及其露头，它不同于现代盐矿床。其中一部分为原生的，称为原生卤水或封存卤水，为古代残余海水或盐湖水，保存于地层中形成。有些是次生的，即古盐矿层经地下水淋滤而成。它们的分布、赋存和运动完全取决于当地的地下水活动。其中海相成因者与海水成分相似，如我国四川自贡自流井黑卤。陆相成因者，杂质较多，成分复杂。1.盐类矿床一般必须具备哪些形成条件和保存条件？形成层状钾盐矿床需具备哪些条件？2.含盐岩系（建造）有几种类型？各具何种特征？形成于何种环境？3.萨布哈含膏岩系形成于何种沉积环境？有何识别特征？思考题
