1、矿床学矿床学第十三章第十三章 蒸发沉积矿床蒸发沉积矿床太原理工大学 矿业工程学院 阴翠珍教学目的与要求：教学目的与要求：了解并掌握蒸发沉积矿床的特点及形成条件，掌握成盐假说、盐类矿产类型及钾盐矿床特征。教学基本内容：教学基本内容：1.蒸发沉积矿床的概念、特点及研究意义；2.蒸发沉积矿床的形成条件；3.蒸发沉积矿床的成盐假说及其矿床类型。教学重点和难点：教学重点和难点：本章重点是要求学生掌握蒸发沉积矿床的一般特点及成盐假说，尤其是沙洲说的主要内容；掌握钾盐矿床形成的的干盐湖理论。难点是成盐假说的理解及应用。第十三章第十三章 蒸发沉积矿床蒸发沉积矿床 1 1 概念及特点概念及特点 2 2 形成条件
2、形成条件 3 3 成因假说成因假说 4 4 矿床类型及钾盐矿床矿床类型及钾盐矿床 1 1 概念及特点概念及特点 一、概念一、概念 蒸发沉积矿床蒸发沉积矿床 蒸发沉积矿床是指在封闭、半封闭蒸发沉积矿床是指在封闭、半封闭水盆地水盆地中，某中，某些易溶的无机些易溶的无机盐类盐类，通过长期，通过长期蒸发作用蒸发作用使各种有使各种有用盐类物质分别沉淀富集而形成的矿床。用盐类物质分别沉淀富集而形成的矿床。(evaporite deposit)二、特点二、特点 1 1、产于红色碎屑岩、产于红色碎屑岩-碳酸盐岩的碳酸盐岩的含盐岩系含盐岩系 2 2、具有一定的、具有一定的层位层位：如：如Z Z、T T、K K、
3、TrTr（新近纪）（新近纪）Q Q 3 3、具明显的、具明显的沉积韵律沉积韵律，按溶解度由小到大沉淀：，按溶解度由小到大沉淀：碳酸盐相碳酸盐相（石灰岩、白云岩）（石灰岩、白云岩）硫酸盐相硫酸盐相（石膏、硬石膏、芒硝）（石膏、硬石膏、芒硝）氯化物相氯化物相（石盐、钾盐）（石盐、钾盐）钾镁盐相钾镁盐相（光卤石、钾石盐、钾镁矾）（光卤石、钾石盐、钾镁矾）图图13-1 13-1 假设的蒸发岩分布类型（据施马尔兹，假设的蒸发岩分布类型（据施马尔兹，19701970）碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐石膏石膏石膏石膏石盐石盐石盐石盐牛眼式牛眼式泪滴式泪滴式 4 4、矿体矿体呈层状、似层状、扁豆状，后期构造影响呈层状
4、、似层状、扁豆状，后期构造影响形成不规则状、盐丘状底劈构造；矿床规模一般形成不规则状、盐丘状底劈构造；矿床规模一般较大。较大。图图13-2 13-2 湖北云应地区膏盐矿剖面图湖北云应地区膏盐矿剖面图 1-第四纪砂砾石层；2-灰绿色岩组(Eyn3)；3-岩盐段(Eyn32)；4-上含膏硝段(Eyn4+5)；5-下含钙芒硝段(Eyn22);6-下含膏段(Eyn21);7-红色岩组(Eyn1)5 5、矿石矿石具块状、条带状、板状构造，结晶粒状结具块状、条带状、板状构造，结晶粒状结构，颜色多变，矿物有味。构，颜色多变，矿物有味。图13-4 条带状构造图13-3 块状构造图13-5 纤维状构造 6 6、
5、矿石、矿石矿物矿物类型多，主要为类型多，主要为K K、NaNa、CaCa、MgMg的硫的硫酸盐、氯化物如石膏、芒硝、泻利盐、石盐、钾酸盐、氯化物如石膏、芒硝、泻利盐、石盐、钾盐、光卤石等。盐、光卤石等。石膏石膏石膏石膏 石膏石膏图图13-6 13-6 芒硝芒硝图图13-7 13-7 石盐石盐图图13-7 13-7 钾石盐钾石盐图图13-8 13-8 钾石盐钾石盐图图13-9 13-9 硬石膏硬石膏图图13-10 13-10 硬石膏硬石膏图图13-11 13-11 石盐石盐图图13-12 13-12 钾石盐钾石盐2 2 形成条件形成条件形形 成成 条条 件件地质构造和地貌地质构造和地貌保存条件保
6、存条件物源物源气候气候 一、物源一、物源：1、陆源陆源：岩石风化，将易溶盐类物质带入海湖盆地岩石风化，将易溶盐类物质带入海湖盆地最重要来最重要来源源 2、海源海源：海水海水 3、深源深源：1 1）如热卤水或地下热水（柴达木的硼来自温泉水）；）如热卤水或地下热水（柴达木的硼来自温泉水）；2 2）下部含岩盐系；）下部含岩盐系；3 3）火山喷发物（或火山活动产物）火山喷发物（或火山活动产物）2 2 形成条件形成条件 二、气候二、气候：干旱干旱气候条件是形成盐类矿床的重要条件气候条件是形成盐类矿床的重要条件 干旱区蒸发量往往超过降水量和流入地表水之总干旱区蒸发量往往超过降水量和流入地表水之总和（补给量
7、）。由于强烈蒸发，溶液中盐类物质和（补给量）。由于强烈蒸发，溶液中盐类物质浓度提高，逐渐沉淀出各种盐类。由于干旱，盐浓度提高，逐渐沉淀出各种盐类。由于干旱，盐类物质才容易保存，如青海的石盐。若为潮湿地类物质才容易保存，如青海的石盐。若为潮湿地区，则盐类物质因易溶而难以保存。区，则盐类物质因易溶而难以保存。三、地质构造和地貌三、地质构造和地貌：成盐盆地成盐盆地的形成是必备条件的形成是必备条件 从现代和古代盐类矿床的分布看，并非所有干旱从现代和古代盐类矿床的分布看，并非所有干旱地区就一定有盐类矿床的形成。盐类沉积只发生地区就一定有盐类矿床的形成。盐类沉积只发生在盐类物质突变的内陆闭流盆地和与海洋有
8、水力在盐类物质突变的内陆闭流盆地和与海洋有水力联系的海岸及其附近海水循环受限制的封闭、半联系的海岸及其附近海水循环受限制的封闭、半封闭盆地，前者为内陆湖盆，后者为沿海盆地封闭盆地，前者为内陆湖盆，后者为沿海盆地成盐盆地成盐盆地四、保存条件四、保存条件：由于盐类矿床是由易溶物质组成，因此盐层沉积由于盐类矿床是由易溶物质组成，因此盐层沉积后必须有不透水层覆盖（后必须有不透水层覆盖（盖层盖层）保护才能保）保护才能保存下来。否则，若有淡水加入，则强烈迁移元素存下来。否则，若有淡水加入，则强烈迁移元素首先溶解。首先溶解。综上所述，最基本成盐条件是：综上所述，最基本成盐条件是：1 1）干旱的气候干旱的气候
9、，即水的蒸发量，即水的蒸发量水的补给量；水的补给量；2 2）封闭、半封闭的水盆地封闭、半封闭的水盆地3 3 成因假说成因假说成成 盐盐 假假 说说经经 典典现现 代代深水深盆成盐说深水深盆成盐说高山深盆成盐说高山深盆成盐说干化深盆成盐说干化深盆成盐说萨布哈式成盐说萨布哈式成盐说沙漠说沙漠说沙洲说沙洲说 一、沙洲说一、沙洲说（G.BischoffG.Bischoff，18551855；OchseniusOchsenius，18771877）18551855年由德人年由德人G.Bischoff G.Bischoff 提出一些盐矿是在滨海砂堤提出一些盐矿是在滨海砂堤后的泻湖中通过蒸发而形成的。后的泻
10、湖中通过蒸发而形成的。2020年后，年后，OchseniusOchsenius（18771877）创立了沙洲说，其基本内容是：）创立了沙洲说，其基本内容是：1 1）成盐盆地是一个海湾，其出口）成盐盆地是一个海湾，其出口处有沙洲（砂坝）与大海隔开；处有沙洲（砂坝）与大海隔开；3 3）持续地蒸发作用使海湾中盐分）持续地蒸发作用使海湾中盐分不断最高，最后形成卤水不断最高，最后形成卤水；2 2）由于蒸发作用很强，海湾中水）由于蒸发作用很强，海湾中水面低于大海海面而使面低于大海海面而使海水海水周期性地周期性地补给海湾补给海湾；4 4）这种卤水继续蒸发，其中各种盐类）这种卤水继续蒸发，其中各种盐类物质按其
11、溶解度由小到大依次沉淀：物质按其溶解度由小到大依次沉淀：白云石白云石石膏石膏石盐石盐钾镁盐钾镁盐图图13-13 13-13 假说假说 成盐过程中：成盐过程中：（1 1）若海水进入量较大，卤水浓度仅被冲淡，可）若海水进入量较大，卤水浓度仅被冲淡，可沉积溶解度较低的盐类，形成两种或两种以上的韵沉积溶解度较低的盐类，形成两种或两种以上的韵律如石膏律如石膏-石盐石盐-石膏韵律；石膏韵律；（2 2）若海水大量进入，卤水被强烈淡化，则可形）若海水大量进入，卤水被强烈淡化，则可形成正常碳酸盐沉积；成正常碳酸盐沉积；（3 3）若沙洲不断抬升，使海湾与大海完全隔离，）若沙洲不断抬升，使海湾与大海完全隔离，则盆地
12、成盐过程结束。则盆地成盐过程结束。OchseniusOchsenius用这种观点解释德国施塔斯富铁的巨厚用这种观点解释德国施塔斯富铁的巨厚（500m500m）盐层产出，强调了海水是盐类物质的唯一）盐层产出，强调了海水是盐类物质的唯一来源。来源。但但现代沙洲说现代沙洲说认为，蒸发盆地不一定要有沙洲，也认为，蒸发盆地不一定要有沙洲，也不一定有海湾，但仍认为这个沉积盆地还必须是与不一定有海湾，但仍认为这个沉积盆地还必须是与大海有一定联系的盆地，海水周期性进入其中，干大海有一定联系的盆地，海水周期性进入其中，干旱气候下通过蒸发浓缩而发生沉积。目前这种观点旱气候下通过蒸发浓缩而发生沉积。目前这种观点仍占
13、统治地位。仍占统治地位。3 3、成因假说、成因假说 二、沙漠说二、沙漠说（G.Walter，1894）奥地利奥地利G.WalterG.Walter（18941894）认为大陆面积）认为大陆面积1/51/5为内陆干为内陆干燥和沙漠区，一些盐类矿床内缺少海相生物而陆相燥和沙漠区，一些盐类矿床内缺少海相生物而陆相生物屡见不鲜，从而提出与沙洲说相反的假说。生物屡见不鲜，从而提出与沙洲说相反的假说。其基本内容是：其基本内容是：1 1）陆源岩石风化形成的易溶物质迁移到内陆沙漠盆）陆源岩石风化形成的易溶物质迁移到内陆沙漠盆地（盐湖）之中地（盐湖）之中；2 2）由于强烈的蒸发作用，卤水逐渐达到饱和）由于强烈的
14、蒸发作用，卤水逐渐达到饱和；3 3）持续的蒸发直至蒸干，沉积晶出各类盐类物质而）持续的蒸发直至蒸干，沉积晶出各类盐类物质而形成盐矿（形成盐矿（Grabau.AGrabau.A，19241924根据美国大盐湖、中国根据美国大盐湖、中国塔里木盆地中的盐湖，用沙漠说的观点支持了塔里木盆地中的盐湖，用沙漠说的观点支持了WalterWalter的观点）。的观点）。二、沙漠说二、沙漠说 除波兰盐矿见海相化石外，均未见海相化石而陆除波兰盐矿见海相化石外，均未见海相化石而陆相生物遗体却不罕见；一些与古沙漠成因有关的相生物遗体却不罕见；一些与古沙漠成因有关的盐类矿床如中国侏罗纪、白垩纪、第三纪陆相盐盐类矿床如中
15、国侏罗纪、白垩纪、第三纪陆相盐矿，现代的华北、西北（柴达木盆地）；世界上矿，现代的华北、西北（柴达木盆地）；世界上贯通中亚贯通中亚-西亚到北非构成一巨大沙漠带，出现大西亚到北非构成一巨大沙漠带，出现大小不等的许多盐湖。强调了小不等的许多盐湖。强调了囚盐囚盐（赋存于海相沉（赋存于海相沉积岩间隙中同生海水或卤水中的盐类物质）作为积岩间隙中同生海水或卤水中的盐类物质）作为陆相盐类的主要来源。陆相盐类的主要来源。三、萨布哈式成盐说三、萨布哈式成盐说（Friedman等，1967）由于波斯湾海边的萨布哈（由于波斯湾海边的萨布哈（sabkhasabkha）沉积物中堆）沉积物中堆积了大量的积了大量的石膏石膏
16、和和石盐石盐，因此，因此FriedmanFriedman（19671967）提出萨布哈成盐说。其基本内容是提出萨布哈成盐说。其基本内容是 1 1）潮上带的潜水沉积区，）潮上带的潜水沉积区，含盐类含盐类物质的海水、陆物质的海水、陆源水补给的源水补给的地下水地下水；2 2）由于）由于蒸发蒸发作用使地下水水头向上运动（蒸发泵作用使地下水水头向上运动（蒸发泵作用）使含盐类的地下水作用）使含盐类的地下水上升上升；3 3）当其含盐浓度增大，使向上的）当其含盐浓度增大，使向上的MgMg2+2+交代石灰岩交代石灰岩中的部分中的部分CaCa2+2+形成白云石，被置换出的形成白云石，被置换出的CaCa2+2+与与
17、SOSO4 42-2-结合形成石膏；若不断蒸发，含盐度增大而在孔结合形成石膏；若不断蒸发，含盐度增大而在孔隙中形成石盐。隙中形成石盐。图图13-14 13-14 萨布哈石膏硬石膏矿成成矿模式图萨布哈石膏硬石膏矿成成矿模式图 （据（据H.G.H.G.里丁（里丁（19781978）原图稍加补充）原图稍加补充）四、干化深盆成盐说四、干化深盆成盐说 许靖华（许靖华（1975 1975）通过）通过地中海地中海深海钻探资料发现中深海钻探资料发现中新世中期及早期的海相沉积物，并含新世中期及早期的海相沉积物，并含深海相深海相化石化石如如微体和有孔虫微体和有孔虫，说说明明蒸发岩形成前是水深蒸发岩形成前是水深20
18、00m2000m的深盆，的深盆，蒸发岩蒸发岩形成时则是因蒸发作用干化的浅形成时则是因蒸发作用干化的浅水，潮上环境。水，潮上环境。在干化过程中，海水多次进入，且每次进入时均在干化过程中，海水多次进入，且每次进入时均变成深海，造成深海沉积物与蒸发岩互层。故认变成深海，造成深海沉积物与蒸发岩互层。故认为地中海蒸发岩的形成是由于古地中海与大西洋、为地中海蒸发岩的形成是由于古地中海与大西洋、印度洋构造隔绝所形成深海盆地通过蒸发作用而印度洋构造隔绝所形成深海盆地通过蒸发作用而产生的。产生的。五、高山深盆成盐说五、高山深盆成盐说 袁见齐（袁见齐（19571957、19831983）认为上述假说忽略了成盐）认
19、为上述假说忽略了成盐地地貌环境貌环境研究，而地貌决定影响到区域气候植被、地研究，而地貌决定影响到区域气候植被、地表水文条件，从而认为直接影响到成盐作用的发生表水文条件，从而认为直接影响到成盐作用的发生和发展。对国内外资料分析，如地中海中新世盐类和发展。对国内外资料分析，如地中海中新世盐类沉积，我国柴达木盆地、云南思茅盆地等均属沉积，我国柴达木盆地、云南思茅盆地等均属高山高山深盆地貌深盆地貌，从而提出，从而提出“高山深盆成盐说高山深盆成盐说”。如柴达。如柴达木盆地四周有祁连山、阿尔金山和昆仑山三大山系木盆地四周有祁连山、阿尔金山和昆仑山三大山系环抱，山高海拔环抱，山高海拔4000-5000m40
20、00-5000m，而盆内为，而盆内为2600m2600m，构，构成高山深盆。且南面喜马拉雅山等屏障，阻挡了来成高山深盆。且南面喜马拉雅山等屏障，阻挡了来自印度的潮湿海洋季风，而该深盆地气候极端干旱，自印度的潮湿海洋季风，而该深盆地气候极端干旱，年蒸发量（年蒸发量（20799mm20799mm）为年降雨量（）为年降雨量（66.7mm66.7mm）的）的115-259115-259倍。倍。六、深水深盆成盐说六、深水深盆成盐说 Schmalz.R FSchmalz.R F（19691969）认为浅水或萨布哈成盐只能）认为浅水或萨布哈成盐只能形成较薄的盐层，要形成巨厚的盐层必须有一个深形成较薄的盐层，
21、要形成巨厚的盐层必须有一个深水的沉积盆地。故水的沉积盆地。故Schmalz.RFSchmalz.RF（19701970）发表了）发表了“深深水深盆水深盆”的猜想模式。其基本论据是：的猜想模式。其基本论据是：巨厚型盐类巨厚型盐类矿床的成盐盆地都属于地形上的深洼地矿床的成盐盆地都属于地形上的深洼地。1 1）巨型古盐盆地巨大面积说明成盐盆地）巨型古盐盆地巨大面积说明成盐盆地不是泻湖不是泻湖（如西伯利亚（如西伯利亚-伊朗伊朗-巴基斯坦，寒武纪成盐盆地达巴基斯坦，寒武纪成盐盆地达150-200150-200万万kmkm2 2）；）；2 2）计算世界上巨大盐盆地连续蒸发沉积时间一般需）计算世界上巨大盐盆地
22、连续蒸发沉积时间一般需几几MaMa几十几十MaMa，而泻湖实际上只是海岸线短暂波，而泻湖实际上只是海岸线短暂波动的地貌现象；动的地貌现象；3 3）古盐沉积物中常含有）古盐沉积物中常含有黑色页岩黑色页岩夹层，显示静海夹层，显示静海沉积相产物沉积相产物深水；深水；4 4）计算德国蔡希斯坦盐层）计算德国蔡希斯坦盐层沉积率沉积率10mm/a10mm/a，若地槽，若地槽每年平均沉降每年平均沉降0.1mm0.1mm，要形成，要形成195m195m盐层，盆地原先盐层，盆地原先深度为深度为1165m1165m；5 5）蒸发蒸发试验；试验；6 6）墨西哥湾）墨西哥湾深海钻探深海钻探证实海湾深部有含盐建造。证实海
23、湾深部有含盐建造。故认为，原先的一个海由于表面蒸发作用使海水故认为，原先的一个海由于表面蒸发作用使海水浓缩成卤水而成为盐湖，浓缩卤水下沉并直接成浓缩成卤水而成为盐湖，浓缩卤水下沉并直接成矿。矿。4 4 矿床类型及钾盐矿床矿床类型及钾盐矿床 一、矿床类型（按时代一、矿床类型（按时代-环境环境-矿种分类）矿种分类）1 1、现代沉积盐矿床、现代沉积盐矿床 1 1）大陆盐湖）大陆盐湖 硼矿床硼矿床 大柴旦湖大柴旦湖 钾盐矿床钾盐矿床 察尔汗盐湖察尔汗盐湖 天然碱矿床；石膏、石盐、芒硝天然碱矿床；石膏、石盐、芒硝 2 2）滨海盐湖）滨海盐湖 石盐；石盐；石膏石膏 2 2、古代沉积盐矿床、古代沉积盐矿床
24、1 1）陆相盐类矿床）陆相盐类矿床（白垩纪以来）：石膏（白垩纪以来）：石膏-石盐；石盐；石膏石膏-天然碱；天然卤水矿床；天然碱；天然卤水矿床；天然碱天然碱 2 2）海相盐类矿床）海相盐类矿床（侏罗纪以前）：石膏（侏罗纪以前）：石膏-石盐矿石盐矿床；床；钾盐矿床；钾盐矿床；二、钾盐矿床二、钾盐矿床 1 1、常见钾盐矿物、常见钾盐矿物 钾石盐钾石盐(KCl)(KCl)钾芒硝钾芒硝(K(K2 2CaCa2 2MgSOMgSO4 4 4 4.2H.2H2 2O)O)光卤石光卤石(K.MgCl(K.MgCl2 2.6H.6H2 2O)O)杂卤石杂卤石(K(K3 3NaSONaSO4 4 2 2)2 2、
25、钾盐的沉积形式、钾盐的沉积形式 1 1）剖面上，位于盐层上部）剖面上，位于盐层上部卤水蒸发浓缩晚期卤水蒸发浓缩晚期的产物的产物 2 2）平面上，位于盆地中心（牛眼式）或盆地一侧）平面上，位于盆地中心（牛眼式）或盆地一侧（泪滴式），比石盐沉积面积小得多。（泪滴式），比石盐沉积面积小得多。3 3、成因、成因干盐湖假说干盐湖假说（瓦利亚什科）（瓦利亚什科）钾源：地表水含钾较低，而海水中含钾源：地表水含钾较低，而海水中含K K较高（含较高（含K 0.38%K 0.38%），故认为海水是），故认为海水是K K的主要来源。的主要来源。假说认为假说认为：4 4 矿床类型及钾盐矿床矿床类型及钾盐矿床 1 1）
26、海水被蒸发浓缩形成石盐之后进入）海水被蒸发浓缩形成石盐之后进入钾盐沉积钾盐沉积阶阶段（浓缩海水体积几乎减少到原体积的段（浓缩海水体积几乎减少到原体积的1/801/80）；）；图图13-15 13-15 干盐湖理论干盐湖理论 2 2）此时残余卤水的体积大致与固相盐沉积的体积）此时残余卤水的体积大致与固相盐沉积的体积相当，而固相盐类的孔隙度一般大于相当，而固相盐类的孔隙度一般大于30%30%，故残余，故残余卤水将全部转变为晶间卤水而构成干盐湖。卤水将全部转变为晶间卤水而构成干盐湖。图图13-16 13-16 干盐湖理论干盐湖理论浸染状矿石浸染状矿石 3 3）在干盐湖中，若母液继续蒸发，则只能形成）
27、在干盐湖中，若母液继续蒸发，则只能形成浸染浸染状状钾盐矿石，而不能形成钾盐层；若干盐湖中存在钾盐矿石，而不能形成钾盐层；若干盐湖中存在局部凹陷（局部凹陷（洼地洼地构造或淡水作用形成），当其构造或淡水作用形成），当其凹陷水面低于晶间卤水时，因地表水或卤水的再溶凹陷水面低于晶间卤水时，因地表水或卤水的再溶作用使晶间富作用使晶间富K K卤水流入新盆地集中，通过进一步卤水流入新盆地集中，通过进一步蒸发作用，则可形成层状钾盐矿床。蒸发作用，则可形成层状钾盐矿床。图图13-17 13-17 干盐湖理论干盐湖理论块状矿石块状矿石思思 考考 1 1、何谓蒸发沉积矿床、何谓蒸发沉积矿床?2 2、蒸发沉积矿床的一般特征。、蒸发沉积矿床的一般特征。3 3、蒸发沉积矿床的形成条件。、蒸发沉积矿床的形成条件。4 4、蒸发沉积矿床的成因假说。、蒸发沉积矿床的成因假说。5 5、钾盐矿床形成的干盐湖理论。、钾盐矿床形成的干盐湖理论。
