礦床學(xué)課件第十三章蒸發(fā)沉積礦床

1、礦床學(xué)礦床學(xué) 第十三章第十三章 蒸發(fā)沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床 1 概念及特點概念及特點 2 形成條件形成條件 3 成因假說成因假說 4 礦床類型及鉀鹽礦床礦床類型及鉀鹽礦床 第十三章第十三章 蒸發(fā)沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床1 1 概念及特點概念及特點 一、概念一、概念 蒸發(fā)沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床(evaporite deposit)： 指在封閉、半封閉水盆地中，某些易溶的無機(jī)鹽類，通過長期蒸發(fā)作用使各種有用鹽類物質(zhì)分別沉淀富集而形成的礦床。 二、特點二、特點 1、產(chǎn)于紅色碎屑巖-碳酸鹽巖的含鹽巖系 2、具有一定的層位：如z、t、k、tr、q 3、具明顯的沉積韻律，按溶解度由小到大沉淀： 碳酸鹽相碳酸鹽相（

2、石灰?guī)r、白云巖） 硫酸鹽相硫酸鹽相（石膏、硬石膏、芒硝） 氯化物相氯化物相（石鹽、鉀鹽） 鉀鎂鹽相鉀鎂鹽相（光鹵石、鉀石鹽、鉀鎂礬）1、概念及特點、概念及特點 4、礦體呈層狀、似層狀、扁豆?fàn)睿笃跇?gòu)造影響形成不規(guī)則狀、鹽丘狀底劈構(gòu)造；礦床規(guī)模一般較大。 5、礦石具塊狀、條帶狀、板狀構(gòu)造，結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)，顏色多變，礦物有味 6、礦石類型多，主要為k、na、ca、mg的硫酸鹽、氯化物如石膏、芒硝、瀉利鹽、石鹽、鉀鹽、光鹵石等。2 形成條件形成條件 一、物源一、物源： 1、陸源陸源： 巖石風(fēng)化，將易溶鹽類物質(zhì)帶入海湖盆地巖石風(fēng)化，將易溶鹽類物質(zhì)帶入海湖盆地最最重要來源重要來源 2、海源海源：海水海水

3、3、深源深源： 1）如熱鹵水或地下熱水（柴達(dá)木的硼來自溫泉）如熱鹵水或地下熱水（柴達(dá)木的硼來自溫泉水）；水）； 2）下部含巖鹽系；）下部含巖鹽系； 3）火山噴發(fā)物（或火山活動產(chǎn)物）火山噴發(fā)物（或火山活動產(chǎn)物）2 形成條件形成條件 二、氣候二、氣候： 干旱干旱氣候條件是形成鹽類礦床的重要條件氣候條件是形成鹽類礦床的重要條件 干旱區(qū)蒸發(fā)量往往超過降水量和流入地表水之總干旱區(qū)蒸發(fā)量往往超過降水量和流入地表水之總和（補給量）。由于強(qiáng)烈蒸發(fā)，溶液中鹽類物質(zhì)和（補給量）。由于強(qiáng)烈蒸發(fā)，溶液中鹽類物質(zhì)濃度提高，逐漸沉淀出各種鹽類。由于干旱，鹽濃度提高，逐漸沉淀出各種鹽類。由于干旱，鹽類物質(zhì)才容易保存，如青海

4、的石鹽。若為潮濕地類物質(zhì)才容易保存，如青海的石鹽。若為潮濕地區(qū)，則鹽類物質(zhì)因易溶而難以保存。區(qū)，則鹽類物質(zhì)因易溶而難以保存。2 形成條件形成條件 三、地質(zhì)構(gòu)造和地貌三、地質(zhì)構(gòu)造和地貌： 成鹽盆地成鹽盆地的形成是必備條件的形成是必備條件 從現(xiàn)代和古代鹽類礦床的分布看，并非所有干旱從現(xiàn)代和古代鹽類礦床的分布看，并非所有干旱地區(qū)就一定有鹽類礦床的形成。鹽類沉積只發(fā)生地區(qū)就一定有鹽類礦床的形成。鹽類沉積只發(fā)生在鹽類物質(zhì)突變的內(nèi)陸閉流盆地和與海洋有水力在鹽類物質(zhì)突變的內(nèi)陸閉流盆地和與海洋有水力聯(lián)系的海岸及其附近海水循環(huán)受限制的封閉、半聯(lián)系的海岸及其附近海水循環(huán)受限制的封閉、半封閉盆地，前者為內(nèi)陸湖盆，后

5、者為沿海盆地封閉盆地，前者為內(nèi)陸湖盆，后者為沿海盆地成鹽盆地成鹽盆地2 形成條件形成條件 四、保存條件四、保存條件： 由于鹽類礦床是由易溶物質(zhì)組成，因此鹽層沉積由于鹽類礦床是由易溶物質(zhì)組成，因此鹽層沉積后必須有不透水層覆蓋保護(hù)才能保存下來。否則后必須有不透水層覆蓋保護(hù)才能保存下來。否則，若有淡水加入，則強(qiáng)烈遷移元素首先溶解。，若有淡水加入，則強(qiáng)烈遷移元素首先溶解。 綜上所述，最基本成鹽條件是：綜上所述，最基本成鹽條件是： 1 1）干旱的氣候，即水的蒸發(fā)量）干旱的氣候，即水的蒸發(fā)量水的補給量；水的補給量； 2 2）封閉、半封閉的水盆地）封閉、半封閉的水盆地3 成因假說成因假說 一、沙洲說一、沙洲

6、說 二、沙漠說二、沙漠說 三、薩布哈式成鹽說三、薩布哈式成鹽說 四、干化深盆成鹽說四、干化深盆成鹽說 五、高山深盆成鹽說五、高山深盆成鹽說 六、深水深盆成鹽說六、深水深盆成鹽說3 成因假說成因假說 一、沙洲說一、沙洲說（g.bischoff，1855；ochsenius，1877）1855年由德人g.bischoff 提出一些鹽礦是在濱海砂堤后的瀉湖中通過蒸發(fā)而形成的。20年后，ochsenius（1877）創(chuàng)立了沙洲說，其基本內(nèi)容是：1）成鹽盆地是一個海灣，其出口處有沙洲（砂壩）與大海）成鹽盆地是一個海灣，其出口處有沙洲（砂壩）與大海隔開；隔開；2）由于蒸發(fā)作用很強(qiáng)，海灣中水面低于大海海面而

7、使海水）由于蒸發(fā)作用很強(qiáng)，海灣中水面低于大海海面而使海水周期性地補給海灣周期性地補給海灣3）持續(xù)地蒸發(fā)作用使海灣中鹽分不斷最高，最后形成鹵水）持續(xù)地蒸發(fā)作用使海灣中鹽分不斷最高，最后形成鹵水4）這種鹵水繼續(xù)蒸發(fā)，其中各種鹽類物質(zhì)按其溶解度由小）這種鹵水繼續(xù)蒸發(fā)，其中各種鹽類物質(zhì)按其溶解度由小到大依次沉淀：到大依次沉淀： 白云石白云石石膏石膏石鹽石鹽鉀鎂鹽鉀鎂鹽3、成因假說、成因假說 成鹽過程中：成鹽過程中： （1 1）若海水進(jìn)入量較大，鹵水濃度僅被沖淡，可沉積溶解）若海水進(jìn)入量較大，鹵水濃度僅被沖淡，可沉積溶解度較低的鹽類，形成兩種或兩種以上的韻律如石膏度較低的鹽類，形成兩種或兩種以上的韻律如

8、石膏- -石鹽石鹽- -石膏韻律；石膏韻律； （2 2）若海水大量進(jìn)入，鹵水被強(qiáng)烈淡化，則可形成正常碳）若海水大量進(jìn)入，鹵水被強(qiáng)烈淡化，則可形成正常碳酸鹽沉積；酸鹽沉積； （3 3）若沙洲不斷抬升，使海灣與大海完全隔離，則盆地成）若沙洲不斷抬升，使海灣與大海完全隔離，則盆地成鹽過程結(jié)束。鹽過程結(jié)束。 ochsenius用這種觀點解釋德國施塔斯富鐵的巨厚（500m）鹽層產(chǎn)出，強(qiáng)調(diào)了海水是鹽類物質(zhì)的唯一來源。 但現(xiàn)代沙洲說認(rèn)為，蒸發(fā)盆地不一定要有沙洲，也不一定有海灣，但仍認(rèn)為這個沉積盆地還必須是與大海有一定聯(lián)系的盆地，海水周期性進(jìn)入其中，干旱氣候下通過蒸發(fā)濃縮而發(fā)生沉積。目前這種觀點仍占統(tǒng)治地位。

9、3、成因假說、成因假說 二、沙漠說二、沙漠說（g.walter，1894） 奧地利g.walter（1894）認(rèn)為大陸面積1/5為內(nèi)陸干燥和沙漠區(qū)，一些鹽類礦床內(nèi)缺少海相生物而陸相生物屢見不鮮，從而提出與沙洲說相反的假說。 其基本內(nèi)容是： 1）陸源巖石風(fēng)化形成的易溶物質(zhì)遷移到內(nèi)陸沙漠盆地（鹽湖）之中 2）由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用，鹵水逐漸達(dá)到飽和 3）持續(xù)的蒸發(fā)直至蒸干，沉積晶出各類鹽類物質(zhì)而形成鹽礦（grabau.a，1924根據(jù)美國大鹽湖、中國塔里木盆地中的鹽湖，用沙漠說的觀點支持了walter的觀點：3、成因假說、成因假說 除波蘭鹽礦見海相化石外，均未見海相化石而陸相生物遺體卻不罕見；一些與古

10、沙漠成因有關(guān)的鹽類礦床如中國侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、第三紀(jì)陸相鹽礦，現(xiàn)代的華北、西北（柴達(dá)木盆地）；世界上貫通中亞-西亞到北非構(gòu)成一巨大沙漠帶，出現(xiàn)大小不等的許多鹽湖。強(qiáng)調(diào)了囚鹽（賦存于海相沉積巖間隙中同生海水或鹵水中的鹽類物質(zhì)）作為陸相鹽類的主要來源。 3、成因假說、成因假說 三、薩布哈式成鹽說三、薩布哈式成鹽說（friedman等，1967） 由于波斯灣海邊的薩布哈（由于波斯灣海邊的薩布哈（sabkhasabkha）沉積物中堆積了大量）沉積物中堆積了大量的石膏和石鹽，因此的石膏和石鹽，因此friedmanfriedman（19671967）提出薩布哈成鹽說）提出薩布哈成鹽說。其基本內(nèi)容是。其基本內(nèi)

11、容是 1）潮上帶的潛水沉積區(qū)，含鹽類物質(zhì)的海水、陸源水補給的地下水 2）由于蒸發(fā)作用使地下水水頭向上運動（蒸發(fā)泵作用）使含鹽類的地下水上升 3）當(dāng)其含鹽濃度增大，使向上的mg2+交代灰?guī)r中的部分ca2+形成白云石，被置換出的ca2+與so42-結(jié)合形成石膏；若不斷蒸發(fā)，含鹽度增大而在孔隙中形成石鹽。3、成因假說、成因假說 四、干化深盆成鹽說四、干化深盆成鹽說（許靖華，1975） （許靖華，（許靖華，19751975）通過地中海深海鉆探資料發(fā)現(xiàn)）通過地中海深海鉆探資料發(fā)現(xiàn)中新世中期及早期的海相沉積物，并含深海相化中新世中期及早期的海相沉積物，并含深海相化石如微體和有孔蟲，蒸發(fā)巖形成前是水深石如微

12、體和有孔蟲，蒸發(fā)巖形成前是水深2000m2000m的的深盆，成鹽時則是因蒸發(fā)作用干化的潮上環(huán)境。深盆，成鹽時則是因蒸發(fā)作用干化的潮上環(huán)境。在干化過程中海水多次進(jìn)入，且每次進(jìn)入均變成在干化過程中海水多次進(jìn)入，且每次進(jìn)入均變成深海，造成深海沉積與蒸發(fā)巖互層。故認(rèn)為蒸發(fā)深海，造成深海沉積與蒸發(fā)巖互層。故認(rèn)為蒸發(fā)巖的形成是由于古地中海與大西洋、印度洋構(gòu)造巖的形成是由于古地中海與大西洋、印度洋構(gòu)造隔絕所形成深海盆地通過蒸發(fā)作用而成。隔絕所形成深海盆地通過蒸發(fā)作用而成。3、成因假說、成因假說 五、高山深盆成鹽說五、高山深盆成鹽說 袁見齊（1957、1983）認(rèn)為上述假說忽略了成鹽地貌環(huán)境研究，而地貌決定性

13、影響到區(qū)域氣候植被、地表水文條件，從而認(rèn)為直接影響到成鹽作用的發(fā)生和發(fā)展。對國內(nèi)外資料分析，如地中海中新世鹽類沉積，我國柴達(dá)木盆地、云南思茅盆地等均屬高山深盆地貌，從而提出“高山深盆成鹽說”。如柴達(dá)木盆地四周有祁連山、阿爾金山和昆侖山三大山系環(huán)抱，山高海拔4000-5000m，而盆內(nèi)為2600m，構(gòu)成高山深盆。且南面喜馬拉雅山等屏障，阻擋了來自印度的潮濕海洋季風(fēng)，而上深盆地氣候極端干旱，年蒸發(fā)量（20799mm）為年降雨量（66.7mm）的115-259倍。3、成因假說、成因假說 六、深水深盆成鹽說六、深水深盆成鹽說 schmalz. rf（1969）認(rèn)為淺水或薩布哈成鹽只能形成較薄的鹽層，要

14、形成巨厚的鹽層必須有一個深水的沉積盆地。因此，schmalz. rf（1970）發(fā)表了“深水深盆”的猜想模式。其基本論據(jù)是：巨厚型鹽類礦床的成鹽盆地都屬于地形上的深洼地。 1）巨型古鹽盆地巨大面積說明成鹽盆地不是瀉湖（如西伯利亞-伊朗-巴基斯坦，寒武紀(jì)成鹽盆地達(dá)150-200萬km2）； 2）計算世界上巨大鹽盆地連續(xù)蒸發(fā)沉積時間一般需幾ma幾十ma，而瀉湖實際上只是海岸線短暫波動的地貌現(xiàn)象；3、成因假說、成因假說 3）古鹽沉積物中常含有黑色頁巖夾層，顯示靜海沉積相產(chǎn)物深水； 4）計算德國蔡希斯坦鹽層沉積率10mm/a，若地槽每年平均沉降0.1mm，要形成195m鹽層，盆地原先深度為1165m；

15、 5）蒸發(fā)試驗； 6）墨西哥灣深海鉆探證實海灣深部有含鹽建造。故認(rèn)為原先的一個海由于表面蒸發(fā)作用使海水濃縮成鹵水而成為鹽湖，濃縮鹵水下沉并直接成礦。4 礦床類型及鉀鹽礦床礦床類型及鉀鹽礦床 一、礦床類型一、礦床類型（按時代-環(huán)境-礦種分類） 1 1、現(xiàn)代沉積鹽礦床、現(xiàn)代沉積鹽礦床 1 1）大陸鹽湖）大陸鹽湖 硼礦床 大柴旦湖 鉀鹽礦床 察爾汗鹽湖 天然堿礦床； 石膏、石鹽、芒硝 2 2）濱海鹽湖）濱海鹽湖 石鹽； 石膏 2 2、古代沉積鹽礦床、古代沉積鹽礦床 1 1）陸相鹽類礦床）陸相鹽類礦床（白堊紀(jì)以來）：石膏-石鹽；石膏-天然堿； 天然鹵水礦床； 天然堿 2 2）海相鹽類礦床）海相鹽類礦床

16、（侏羅紀(jì)以前）：石膏-石鹽礦床； 鉀鹽礦床； 4 礦床類型及鉀鹽礦床礦床類型及鉀鹽礦床 二、鉀鹽礦床二、鉀鹽礦床 1、常見鉀鹽礦物、常見鉀鹽礦物 鉀石鹽 (kcl) 鉀芒硝 (k2ca2mgso44.2h2o) 光鹵石 (k.mgcl2.6h2o) 雜鹵石 (k3naso42) 2、鉀鹽的沉積形式、鉀鹽的沉積形式 1）剖面上，位于鹽層上部鹵水蒸發(fā)濃縮晚期的產(chǎn)物 2）平面上，位于盆地中心（牛眼式）或盆地一側(cè)（淚滴式），比石鹽沉積面積小得多。4 礦床類型及鉀鹽礦床礦床類型及鉀鹽礦床 3、成因、成因干鹽湖假說干鹽湖假說（瓦利亞什科） 鉀源：地表水含鉀較低，而海水這含k較高（含k 0.38%），故海水是k的主要來源。 假說認(rèn)為假說認(rèn)為： 1 1）海水被蒸發(fā)濃縮形成石鹽之后進(jìn)入）海水被蒸發(fā)濃縮形成石鹽之后進(jìn)入鉀鹽沉積鉀鹽沉積階階段（濃縮海水體積幾乎減少到原體積的段（濃縮海水體積幾乎減少到原體積的1/801/80）；）； 2 2）此時殘余鹵水的體）此時殘余鹵水的體積大致與固相鹽沉積的積大致與固相鹽沉積的體積相當(dāng)，而固相鹽類體積相當(dāng)，而固相鹽類的孔隙度一般大于的孔隙度一般大于30%30%，故殘余鹵水將全部轉(zhuǎn)，故殘余鹵水將全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫чg鹵水而構(gòu)成干變?yōu)榫чg鹵