石盐矿床类型
出处:按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第569页(19714字)
(一)成因类型
通常分为海相石盐矿床(简称海相盐矿)和陆相石盐矿床(简称陆相盐矿)两个基本类型。
虽然有的石盐矿床如我国山东东营盐矿和云南勐野井盐矿等的盐类物质,既来源于大陆,又来源于海水,故有“海陆混合相”或“海源陆相”成因之说。但鉴于其含盐岩系地层基本上属陆相,其矿床地质特征与陆相盐矿基本相似,故仍列入陆相成因类型。
关于“泻湖相”盐矿,在欧洲某些文献中归入“非海相蒸发岩类”前苏联把它列为介于海、陆相之间的“过渡类型”,但在我国和国外大量文献中,通常仍列为海相成因类型。
1.海相石盐矿床
海相石盐矿床的盐类物质主要来源于海水,在封闭、半封闭的海湾、泻湖盆地中,经蒸发沉积而成。其含盐岩系主要为碳酸盐建造;在滨海泻湖相沉积中,含盐岩系为砂泥岩建造。海相石盐矿床具有NaC1品位高,单层厚,分布面积广,埋藏一般较深,矿床规模大,储量丰富等特点。我国海相盐矿的储量约占全国盐矿总储量的85%以上。
我国的海相盐矿主要分布于四川盆地的震旦纪和中、下三选世地层中。此外,山西临汾和陕西延长的中奥陶世,新疆塔里木盆地西南缘和西北缘的白垩-第三纪等,也有海相盐矿形成。
2.陆相石盐矿床
陆相石盐矿床系盐类物质被地表水或地下水携带并积聚于内陆盆地,经蒸发沉积而成。其含盐岩系均为砂泥岩建造。石盐矿石NaC1品位较海相盐矿为低,单层盐厚度小,层数多;分布面积一般较小;埋藏较浅;矿床规模一般较海相盐矿小。但我国广布的白垩-第三纪盐矿,仍不乏品位高、规模巨大的石盐矿床。
(二)沉积类型
《盐类矿床地质勘探规范》(征求意见稿)将盐类矿床沉积类型划分为两个含盐建造,6个矿床类型,10个矿石组合分类(表3-1-8)。
表3-1-8 我国盐类矿床沉积类型分类表
(三)工业类型
依据石盐矿床的工业意义,勘探和生产工艺要求,结合矿床成因、矿石主要成分和构造变形等特征,我国石盐矿床可初步划分为3个工业类型和9个亚类,见表3-1-9。
表3-1-9 我国石盐矿床工业类型
1.碳酸盐岩系中的石盐矿床主要为硬石膏-石盐矿床,系海相沉积,四川震旦纪、三迭纪的盐矿属之。其含盐岩系为碳酸盐岩系,石盐矿石共生矿物主要有硬石膏,还有白云石,天青石等;有的矿床还有杂卤石、硫镁矾、无水钾镁矾等。特点是矿层层数少,单层厚,埋藏深,品位高,规模大,是我国最主要的矿床工业类型。已部分开发利用。
【矿床实例】 四川威西盐矿
(1)地理位置 威西盐矿位于四川省犍为县东北部,荣县西部和井研县境内。
(2)构造部位 位于川南、黔北隆起区之威西凹陷。
(3)矿床成因 浅海-潮坪泻湖沉积石盐矿床。
(4)成盐时代 中三迭世。
(5)含盐层位 三迭系中统雷口坡组三段(T2l3)。
(6)含盐岩系 岩性自下而上为:
T2l3-1:上部为石盐岩和硬石膏岩;中上部为深灰色泥质石灰岩夹硬石膏、白云岩及生物石灰岩;中下部为硬石膏岩与深灰色白云岩、石灰岩互层;下部为灰色、深灰色石灰岩夹硬石膏。厚57.67~107.00m。
T2l3-(2+3):上部为褐灰、深灰色石灰岩、白云岩及白云质硬石膏岩;下部为深灰、灰黑色含泥质石灰岩、泥质石灰岩与灰色石灰岩互层。距底部15~20m处夹一层云朵状硬石膏岩,为本区见盐前的重要标志;其下泥灰岩中夹天青石扁豆体。厚86.45~136.35m。
T2l3-4:灰色、深灰色石灰岩,上部夹浅褐色白云岩,局部夹薄层硬石膏岩。厚55.5~88.5m。
(7)矿床特征 石盐矿体呈层状产出,在平面上呈似乒乓球拍形。其轴向与区域构造线方向一致,作化北东-南南西向展布。矿体南起犍为县金井,北抵井研县高风一带,东自荣县古观山之间,西界井研县马踏附近。矿体南北长35km,东西宽25km,分布面积719.70km2。
矿区内构造简单,为-北西向倾斜的箕状单斜构造,倾角3°~5°。东部及东南边缘之铁山大断裂对矿体有破坏作用(图3-1-1)。
图3-1-1 威西盐矿地质剖面图
1-J3p侏罗系上统蓬莱镇组 2-J2sh侏罗系中统遂宁组 3-J2s侏罗系中统沙溪庙组 4-J1z侏罗系下统自流井组 5-T8x三迭系上统须家河组 6-T2I三迭系中统雷口坡组
石盐层厚度一般为10~25m。罗城附近较厚,最厚44.48m(铁18井);向北往井研方向减薄,最薄0.32m(铁34井)。
盐层直接顶、底板均为硬石膏岩。顶板硬石膏岩一般厚1~1.5m,底板硬石膏岩厚度一般为0.2~0.4m,最薄0.15m,最厚0.87m,矿区北部和南部偏厚。矿体埋藏深度为800~1400m。
矿石矿物主要为石盐,其次为硬石膏。还有菱铁矿、白云石、方解石、粘土矿物(泥质)等。偶见自生石英和黄铁矿。
根据矿物主要组分,本区矿石可分为石盐矿石和含硬石膏石盐矿石两大类。
石盐矿石结构以中晶粒状为主,少数为粗晶粒状或巨晶板状结构。具块状构造、条带状构造(浅色石盐与深色石盐薄层相间,或含星点状硬石膏石盐与石盐相间)、“花斑状”构造(硬石膏呈星点或斑点散布于石盐中)。
石盐矿石NaCl品位大于95%,CaSO4含量小于5%。含硬石膏石盐矿石NaCl品位为80~95%,CaSO4含量为5~20%。
伴生元素主要有Li、Cs、Rb、Sr、Ba、B、Br、I、V等,含量很低。
现勘探区内石盐矿石NaCl探明总储量为174亿吨,属特大型石盐矿床。
(8)地下卤水矿床 本区T2l3~T2l4白云岩、石灰岩中产黑卤,矿化度120~240g/L,含K、Br、I等。T3Xj2.4.6砂岩中产黄卤,矿化度30~135g/L,含K、Br、I、Ba等。
(9)矿山建设 威西盐矿先后于1969年至1971年在罗城和长山矿段进行钻井水溶法开采,现在已成为四川最大的制盐原料卤水的生产基地。
2.碎屑岩系中的石盐矿床 分为6个亚类:
I.硬石膏-石盐矿床 属陆相沉积,石盐矿床产出于下第三纪始新世,其含盐岩系为碎屑岩系。石盐矿石共生矿物主要有硬石膏、粘土矿物、方解石、白云石、天青石、自生石英、黄铁矿、钙芒硝等。生产的卤水含CaSO4较高,矿层层数多,单层厚度小,累计厚度较大,品位高,规模大,是新近发现的一个矿床工业类型。
【矿床实例】 河南叶县盐矿
(1)地理位置 叶县盐矿位于河南省叶县和舞阳县境内。
(2)构造部位 位于周口拗陷西南部之舞阳盆地。
(3)矿床成因 内陆湖相沉积。
(4)成盐时代 下第三纪上始新世。
(5)含盐层位 下第三系核桃园组一、二段(Eh1.2)。
(6)含盐岩系核桃园组地层岩性自上而下为:
核一段(Eh′):白色石盐岩与浅灰色含硬石膏泥岩、泥岩不等厚互层,夹灰白色膏质白云岩、浅灰色白云质泥岩及棕褐色油页岩。顶部为灰白色含砾砂岩与紫色泥岩不等厚互层。本层在盆地中部以硬石膏、石盐为主,到盆地边缘相变为砂泥岩。厚135~737m。
核二段(Eh2):下部为深灰色、黑灰色泥岩与灰色粉砂岩不等厚互层,夹灰色含硬石膏粉砂岩、粉砂岩含砾砂岩。在盆地中部低凹处有硬石膏岩、石盐岩。上部为深灰色泥岩,含硬石膏(石盐)泥岩、灰色粉砂岩与白色石盐岩、硬石膏石盐岩互层,偶夹深灰色白云质泥岩与灰色含砾砂岩。厚125.5~1220m。
核三段(Eh3):以紫色泥岩、砂岩为主,夹含砾砂岩、砾状砂岩。上部含硬石膏。厚445.32~834m。
(7)矿床特征 舞阳盆地为北西西-南东东向狭长带状盆地,长宽比为8∶1,东西长约125km,南北宽约15km,面积约1900km2。从剖面上看,由于盆地受北侧的北西西向叶鲁深断裂控制,形成单断式的北断南超式的箕状盆地。因构造运动的差异性,使该盆地在近叶鲁断裂一侧形成多个东西向排列的次凹,其中叶县次凹-老龚庄次凹-孟寨次凹沉积了石盐矿床。
根据石油钻井和钾盐普查资料,结合地震剖面资料,大致圈定了石盐分布面积。
石盐矿床分布于舞阳盆地中西部,西起叶县任店,东至舞阳县姜店,呈狭长带状展布;东西长约40km,南北宽约10km,分布面积约400km2。其中约四分之三分布于叶县境内,四分之一分布于舞阳县境内。
矿区内构造简单,北部的北西西向叶鲁断裂控制着成盐盆地的发展。盆地内地层大致向北倾斜,倾角9°左右。北北东向正断层多分布于盆地东部和西部,切割北西西向断裂,使构造复杂化。含盐段的泥岩中发育三组裂隙,一组平行层面,另二组斜交层面;裂隙或仅出现其中一组,或其中两组呈“X”型出现。裂隙中充填纤维状次生石盐,少数裂隙中同时充填石盐与硬石膏。
石盐矿体呈层状产出。据现有钻孔资料,石盐矿层共有16~95层,其中上盐组(Eh1)23~57层,下盐组(Eh2)5~33层,自上而下可见数十个沉积韵律。单层盐厚度一般为10~20m,最厚28.5m。石盐矿层累计厚度一般为270~370m,最薄34m(舞7井),最厚431.5m(叶县次凹舞3井)。其中上盐组(Eh1)石盐累计129.5~368.2m,平均厚231m;下盐组(Eh2)石盐累计厚34~204.5m,平均厚107m。
石盐矿体埋深:盆地中心大于1800m,一般为1100~1400m;往南逐步变浅,一般为800~1000m。
矿石矿物主要为石盐,其次为硬石膏、粘土矿物,还有方解石、白云石、天青石、石英、黄铁矿、钙芒硝等。
根据矿物共生组合,矿石类型主要有石盐矿石和含硬石膏石盐矿石(或硬石膏质石盐矿石),还有含杂卤石石盐矿石,含钙芒硝石盐矿石,含泥质石盐矿石等。
石盐矿石品位高,NaC1含量一般为75~90%,最高为95.11%,最低为68%,平均80%以上。CaSO4含量一般为3.5~6%。其他有益有害组分含量甚微。
根据现有普查钻孔资料,估算NaCl地质储量约2000亿吨。
(8)矿山建设 叶县盐矿正在分区勘探,进行钻井水溶采盐试验,筹建盐厂。
Ⅱ.硬石膏-钙芒硝(无水芒硝)-石盐矿床
此类矿床是我国陆相盐矿中分布广阔和最常见的工业类型。主要分布于燕山期后形成的一些大小不等的断陷盆地中。成盐时代以始新世-渐新世为主,其次是晚侏罗世及晚白垩世。含盐地层为一套红色岩系:紫红色含硬石膏泥岩,含钙芒硝泥岩,粉砂质泥岩,粉砂岩或灰色钙质泥岩,泥灰岩等。硬石膏岩、钙芒硝岩常分布于石盐岩上下,或呈互层。石盐矿体呈层状、似层状或透镜状产出。石盐矿石共生矿物主要有石盐、钙芒硝(广东龙归盐矿为无水芒硝)和硬石膏,此外还有石膏、荧石、白云石、方解石、黄铁矿等。
在山东大汶口盐矿含盐段上部的泥灰岩、硬石膏岩和油页岩中赋存自然硫。自然硫呈细脉状,条带状、团块状产出,富集成层的有3~8层,单层厚0.56~1.5m,含S6~17%,平均为11.5%。具小规模开采利用价值。
石盐矿层层数多,一般为数层至数十层,多达数百层(云应盐矿达500~600层);单层厚度小,一般为数厘米至数米;累计厚度较大,一般为十余米至数十米,少数达百余米至数百米,潜江盐矿石盐累计厚度达1300m(视厚度1800m);矿石品位数高,一般含NaC150~80%;矿床规模属大-中型,特大型和小型较少。
此类矿床采用钻井水溶法开采,生产的卤水含Na2SO4较高,制盐时需进行提硝。湘、鄂、赣、粤、鲁、皖、苏等省的盐矿已先后开发利用。
【矿床实例】 江西清江盐矿
(1)地理位置 位于江西省清江县洋湖乡。
(2)构造部位 位于清江拗陷洋湖凹陷。凹陷面积3600km2。
(3)矿床成因 内陆湖相沉积。
(4)成盐时代 下第三纪古新-始新世早期。
(5)含盐层位 下第三系古新-始新世清江组一段(Eq1)。
(6)含盐岩系 清江组地层自下而上分为三段:清一段,清二段,清三段。
清一段(Eq1):地层相变明显。在拗陷中心含盐区的地层,下部为灰、深灰色含钙芒硝、硬石膏泥岩与暗褐、紫红色泥岩、粉砂岩互层,夹薄层泥灰岩;中部为灰、灰黑色含硬石膏、钙芒硝泥岩与乳白、灰、烟灰色石盐,呈不等厚互层,夹薄层紫红色泥岩;上部为灰、深灰色含硬石膏、钙芒硝泥岩,夹薄层灰色泥灰岩及数层暗紫色泥岩。厚223~998m。
清二段(Eq2):为深灰色薄层泥岩与暗红、棕色块状泥岩、细粉砂岩,呈不等厚互层。下部夹薄层状灰色细粒砂岩。普遍含硬石膏和钙芒硝。厚206~487m。
清三段(Eq2):下部为紫红、棕褐、棕色细粉粒砂岩,夹多层细粒砂岩和深灰色泥岩。上部为砖红、紫红、棕红色细粉砂岩,夹深灰色泥岩、细砂岩。厚178~323m。
由于沉积分异作用,盐类矿物在水平方向和垂直方向上均具有明显的分带性。
在水平方向上,由成盐盆地边缘往中心依次为:①硬石膏带;②钙芒硝、硬石膏带;③石盐带(图3-1-2)。
图3-1-2 清江盐矿地质图及剖面图
在垂直方向上,盐类沉积可明显地划分出三带:①下流酸盐带,在清一段下部,先出现硬石膏,其后又沉积钙芒硝,厚600m;②氯化物带,以沉积石盐为主,共生有硬石膏、钙芒硝和无水芒硝等,与下硫酸盐带逐步过渡,最大厚度625m;③上硫酸盐带,在石盐带上又沉积钙芒硝、硬石膏,往上钙芒硝消失,至清二段顶部和清三段底部,硬石膏由团块状变成星点状,最后消失。厚约250m。
(7)矿床特征 石盐矿床分布于清江拗陷中部偏南地段,北起武林-樟树农校,南至甘泉-院前一线;东起大桥,西至永太。矿体呈北东-南西向展布的不规则椭圆形,长轴约18km,宽约9km,面积133.66km2。
石盐矿体呈层状、似层状产出。共有1~54层(自上而下划分4个盐组),层数由北往南增多。单层厚2~3m,最大厚度为10.80m(主矿体)。矿层累计厚度一般为40~60m,最大为133.49m。夹层厚度一般为4~7m,个别为21m。
矿体总的形态为一中心厚、四周薄的大扁豆体。矿体产状平缓,倾角3°~5°。
石盐矿体埋深为592.92~1107m。
矿石中的盐类矿物以石盐为主,次为钙芒硝、硬石膏、无水芒硝,还有少量石膏、芒硝等。非盐类矿物有粘土矿物、黄铁矿、荧石等。
矿石化学成分:NaCl含量一般为60~75%,最高95.07%;Na2SO42~5%,最高18.30%;CaSO45~10%,最高18.28%;KCl0.01~0.05%,最高0.15%;MgSO40.1~0.25%;Br0~0.0005%。
石盐矿石NaCl总储量为103.71亿吨;其中北部块段26km2范围内石盐矿石NaC储量为15.21亿吨。
(8)矿山建设 该矿已于1970年开始进行钻井水溶法开采。
Ⅲ.泥砾质-石盐矿床 云南西部和西南部的兰坪拗陷、思茅拗陷中的泥砾质-石盐矿床属之。成因属海源陆相,石盐矿体呈厚层-巨厚层状或透镜状产出。由于受后期构造影响,矿体大多发生褶曲,形态多变。矿石含泥砾甚多,NaCl品位较低(平均含NaCl43~63%),有钾矿化现象,而不含Na2SO4。矿体埋藏较浅(数十至数百米)。矿床规模一般较小,部分属中-大型。
新疆天山南麓的库车拗陷,东起库车,西至温宿,长约400km,南北宽最大达100km。该盆地广泛分布渐新统滨海泻湖相石盐矿床。含盐的红色碎屑岩系厚4000~5000m,其中石盐累积厚度逾千米。石盐矿床沉积后,在强烈的构造运动影响下,发生塑性变形,形成盐丘、盐脉、盐盘等。(1)矿石类型属含泥砾石盐、泥砾质石盐,部分为石盐矿石。矿石含NaCl50~93%,其次是泥质。矿体埋藏较浅。矿床规模多属中小型,个别为大型。
泥砾质-石盐矿床地处边陲,交通、能源困难,仅对少数矿床进行了小规模开采。
【矿床实例】 云南磨黑盐矿
(1)地理位置 磨黑盐矿位于云南普洱县磨黑镇。
(2)构造部位 位于滇西兰坪-思茅大型拗陷南部之磨黑-整董次凹。
(3)成因类型 古代内陆湖相沉积石盐矿床。
(4)成盐时代 下第三纪古新世。
(5)含盐层位 下第三系古新统勐野井组(E1me)。
(6)含盐岩系 勐野井组地层自下而上分为三段:
下部为棕红色块状钙泥质粉砂岩,含石膏、白云石及方解石脉,厚27~211m。
中部为杂色、棕红色泥砾岩及泥质石盐岩,含泥砾石盐岩,厚22~266m。
上部为棕红色厚层-块状钙泥质粉砂岩、细砂岩,厚14~207m。
(7)矿床特征 石盐矿体呈透镜状产出于勐野井组。矿体轴向北10°西,长2100m,宽680m,面积1.2km2。
矿体受构造影响而发生褶曲和断裂。矿体倾角24°~65°,平均39°。
矿体厚度最大为126.20m,最小为11.32m,平均55.12m。其中矿体北段较薄,平均为47.78m;南段较厚.平均为62.72m。
矿体中有3个较大的夹层和23个夹石。夹层大者长1.23km,宽0.67km,平均厚23.8m,该夹层把矿体南段分割为两层(图3-1-3)。夹石平均长52.45m,宽40.68m,厚11m,为扁平透镜体。夹石岩性主要为紫红色钙质粉砂岩。
图3-1-3 磨黑盐矿地质剖面图
矿体在背斜轴埋藏浅,向斜轴部埋藏深;沟谷地段浅,山脊部位深。见矿深度43.52~275m,一般小于200m。
矿体直接顶板为岩溶砾岩(俗称硔盖子),与盐层界限清楚,为隔水层。矿体底板为钙泥质粉砂岩,属不均匀含水层,向上过渡为盐层,其界限不明显。
矿石类型有:泥砾石盐、泥砾质石盐、含泥砾石盐和石盐矿石等4类。前三类占79%,后者占21%。石盐呈白色,多分布于砾石之间,呈胶结物或浸染状、细脉状。有时构成青、白、红相间的“盐虹”条带。
矿石矿物以石盐为主,硬石膏、石膏、白云石、重晶石、方解石、菱铁矿等次之。钾石盐少见。
矿石含NaCl一般为35~55%,平均为42.92%;泥砂不溶物含量一般为20~40%,高达80%。KCl含量一般为0.02~0.19%,平均0.126%。含Pb0.48~0.64ppm,其他有害杂质含量甚微。
矿体裂隙或空洞中含承压气体,成分为H2S+CO20.7%,O24%,CH4+H2+CH20.67%,N2及其他94.63%。
石盐矿石NaCl总储量为447i.19万吨,属小型石盐矿床。1988年该矿在北区钻井发现埋深400m余、厚达100m余的盐层,NaCl品位70~80%,扩大了远景储量和矿床规模。
(8)矿山建设 该矿自清雍正三年(公元1725年)凿井汲卤起,迄今已有200余年历史。是滇西南主要产盐地之一,开采工艺曾沿用房柱法、硐室水溶法,近年又进行气垫对流法生产性试验,获得成功。
Ⅳ.泥砾质-钙芒硝-石盐矿床云南滇中拗陷的下第三纪古新世盐矿属之。含盐岩系为一套碎屑质蒸发岩建造。成因属陆相。其特点:①石盐矿层普遍具原生泥砾结构,石盐或钙芒硝呈胶结物出现,泥砾成分主要是盐层底板及周围的泥岩、粉砂岩和硬石膏岩等。②矿石品位低,含大量水不溶物。滇中拗陷各盐矿的泥砾质-钙芒硝-石盐矿石,NaC1品位22~41%,水不溶物含量40~60%。③矿体形态和结构比较复杂,常呈不规则的似层状、透镜状等形态产出,并出现分叉复合现象。矿体与围岩往往呈镶嵌状接触。此类矿床与泥砾质石盐矿床的主要区别在于合钙芒硝,用水溶法生产的卤水含Na2SO4较高。矿床规模为中-小型。部分盐矿已开发利用。
【矿床实例】 云南元永井盐矿
(1)地理位置 云南禄丰县城西北元永镇。
(2)构造部位 滇中拗陷东部之盐兴凹陷南端。
(3)成因类型 属古代内陆湖相沉积钙芒硝-石盐矿床。
(4)成盐时代 下第三纪古新世。
(5)含盐层位 下第三系古新统江底河组(E11)。
(6)含盐岩系 江底河组(K-E1)地层由下而上分为4段:
下杂色泥岩段:紫红色泥岩夹长石石英砂岩及黄绿、灰绿色泥岩。底部为含铜泥岩。厚314.6m。
下紫色粉砂岩段:紫红色块状泥岩夹粉砂岩,发育方解石晶洞。厚171.9m。
上杂色泥岩段:下部为紫红色薄层泥岩,夹数层黄灰、绿色钙质泥岩,厚320m。上部为紫红色、红色中厚层钙质粉砂岩、泥岩,夹含石盐、石膏、钙芒硝的钙质泥岩和泥砾岩,构成含盐层,厚206.7m。
上紫色粉砂岩段:暗紫红色薄层粉砂岩,钙质粉砂岩夹泥岩,厚112.1m。
(7)矿床特征 石盐矿床受构造控制,呈北东-南西向分布于元永井背斜两翼。面积约1.52km2。矿层倾向250°~330°,倾角20°~60°,一般为40°,见图3-1-4。
图3-1-4 元永井盐矿地质剖面图
石盐矿体呈透镜状产出。在南北方向,盐层厚5.74~140m以上,在东西方向,盐层厚14.88~26.23m,变化较大。
矿体埋藏深度:40~90m。
矿体顶、底板均为杂色钙质粉砂岩夹石膏。
矿石矿物主要有石盐、钙芒硝、硬石膏,还有石英、方解石等,粘土占很大比重。
石盐呈团块状、星点状、细脉状充填于泥砾岩中。砾石多呈圆形-次圆形。砾石成分主要为硬石膏、溢晶石、碳酸盐和铁泥质等;砾石中的石膏呈脉状、块点、针状及粒状分布。
矿石NaCl品位10~51.7%,平均29.44%;含Na2SO45~15.66%,平均7.82%;水不溶物含量为37~65.03%,平均51.16%。此外,含Ca3.06~4.65%、Fe3~10%、Mg0.1~1%、K0.1~1%,其他元素含量甚微。
石盐矿石NaCl储量为1.47亿吨,1980年底保有储量为6140万吨。Na2SO4储量4429万吨。
(8)矿山建设 元永井盐矿于明万历年间开始凿井汲卤制盐,清代发现岩盐后用手工采掘,1939年起改用房柱法开采,60年代中期改进为硐室水溶法开采。现为云南主要产盐地之一。
V.泥砾质-钾石盐-石盐矿床仅见于云南思茅拗陷江城凹陷勐野井矿区。含盐地层属下第三系古新统(有划为上白垩统)勐野井组,为一套红色碎屑质蒸发岩建造。矿床特征基本上同泥砾质-石盐矿床。不同的是石盐矿体中有呈雁行式排列的饼状、透镜状、扁豆状钾石盐矿体分布,且达到工业品位,已开发利用。
【矿床实例】 云南勐野井钾石盐-石盐矿床
(1)地理位置 云南省江城县西北勐野井。
(2)构造部位 思茅拗陷江城凹陷南部。
(3)成因类型 属古代内陆湖相沉积钾石盐-石盐矿床。
(4)成盐时代 下第三纪古新世。
(5)含盐层位 下第三系古新统勐野井组(E1me)。
(6)含盐岩系 勐野井组地层自下而上为三段:
下段:盐下泥砾岩。以棕红、杂色泥砾岩为主,下部夹黑色白云质泥岩,上部含薄层青石膏。钻孔揭露视厚度35~231m,平均62m。
中段:石盐、钾石盐岩,由各种含砾石的石盐岩、钾石盐岩及较纯的青白石盐岩、青灰钾石盐岩组成。偶夹薄层青色石膏岩,局部见含盐粉砂岩。钻孔揭露盐层视厚度3~634m,平均341m。
上段:盐上泥砾岩。以棕红色、杂色泥砾岩为主,下部含薄层青石膏,上部夹白云质泥岩。钻孔揭露视厚8~228m,平均51m。
(7)矿床特征
①石盐矿床主要分布于勐野井倾伏背斜,轴向为北东-南西向。石盐矿体为经过强烈褶皱变形的厚大透镜体,长1.5~3km,宽1~1.2km,面积约3.5km2。
石盐矿体呈背斜向南西方向平缓倾斜,倾角23°~30°;其北西翼陡(70°~80°),南东翼缓(45°左右),上部陡(70°~85°),下部缓(小于45°)。在石盐矿体内部又有次级褶皱,甚至出现倒转,矿体走向有扭转90°者。断层发育,对矿体影响较大(图3-1-5)。
图3-1-5 勐野井钾石盐-石盐矿床地质剖面图
1-泥砾岩 2-砂岩、粉砂岩 3-淋滤带盐溶泥砾岩 4-钠盐 5-钾盐 6-盐盆基底砂岩、粉砂岩 7-钻孔及编号 8-矿带界线及编号 9-断层及编号 10-不整合界线 11-碳酸盐相 12-硫酸盐相 13-钠-钾、钾-钠盐相 14-钾-镁、镁-钾盐相
石盐矿体中心部分视厚643m(真厚411m),位于勐野井南,向边缘变薄。勐野井东、北、西三面呈锯齿状尖灭。矿体平均视厚341.41m(平均真厚196.40m)。
矿体埋深为25.7~700.23m,在坝区浅,往四周山岭加深。
矿石矿物主要有石盐、钾石盐;次为光卤石、石膏、硬石膏、方解石、白云石;偶见钾铁盐、天青石、钾镁矾、溢晶石等。
石盐矿石以棕红、砖红色泥砾质石盐矿石为主,有少量青白色石盐矿石,其NaCl平均品位71.67%。
石盐矿石NaCl总储量为12.27亿吨,为大型矿床。
②钾石盐矿床 分布于石盐范围内,分布面积2.8km2。在剖面上,钾石盐呈多层(1~33层)夹于石盐层中,即每间隔20~40m有一钾石盐层,累计真厚度2~81m,平均厚30m,含钾系数为0.15。钾石盐层多在石盐层中分段富集成群,多富集于石盐厚度大(真厚300m左右)、矿石品位高(NaCl>65%)、夹石少的石盐层中上部。
全区10个含钾带共56个钾矿群。钾矿群在含钾带内呈似层状分布;钾矿体在钾矿群中呈扁豆状、透镜状产出,呈雁行状排列,且有分叉、复合、尖灭、再现等现象。平面分布及厚度变化均大,属不稳定-极不稳定矿体。
矿石类型有:灰绿色泥砾质钾石盐矿石和青灰色钾石盐矿石两种类型。
钾矿石品位:灰绿色泥砾质钾石盐矿石平均含NaCl44.88%,KCl8.14%;青灰色钾石盐矿石平均含NaCl80.38%,KCl11.45%。
(8)矿山建设 1963年在勐野井开采石盐矿石的坑道中发现钾线索后,经过普查勘探,证实钾石盐矿床具有工业意义,1975年建小型钾肥厂,生产KCl;并小规模开采石盐矿床,生产食盐。
Ⅵ.天然碱-石盐矿床 70年代发现的新矿床类型。产出于河南桐柏、泌阳。成盐时代为下第三系始新统。含盐岩系为碎屑岩建造。特点是:天然碱与石盐共生,矿石品位较低,矿层薄,矿床规模小。已小规模开采利用。
【矿床实例】 河南吴城盐碱矿
(1)地理位置 河南省桐柏县吴城乡。
(2)构造部位 秦岭-昆仑东西向构造带东段的南亚带、淮阳山字型构造西翼与新华夏系第二沉降带舞阳-桐柏隆起区的复合部位,即吴城盆地。该盆地为长轴近于东西向的北缓南陡的椭圆形闭合构造盆地,面积265km2。
(3)成因类型 属古代内陆湖相沉积天然碱-石盐矿床。
(4)成盐时代 下第三纪始新世。
(5)含盐层位 下第三系始新统五里墩组(E2w)。
(6)含盐岩系:五里墩组地层厚880m,地层依岩性分上、下两段:
下段(E2w):为灰、灰绿色粉细砂岩、砂质泥岩、油页岩、含粉砂泥质白云岩,厚300m。盐、碱矿层产出于该段地层。盆地中心为油页岩或粉砂岩(底板)-盐碱矿-含粉砂泥质白云岩(顶板)组成基本韵律,韵律厚3~10m。
上段(Ew):为灰、灰褐色粉细砂岩-粉砂质泥岩-油页岩组成基本韵律,局部夹灰白色泥灰岩薄层,厚550m。
(7)矿床特征 石盐和天然碱矿床储存于吴城盆地中心偏北的缓坡上,形似不规则的椭圆,其长轴方向为北西-南东向,矿床分布积为4.66km2。
矿区内构造变动甚小。矿层倾向南南东,倾角8°~10°。
矿层埋藏深度642.76~973.78m。
根据石盐和天然碱的共生情况,分为两个含矿段(图3-1-6),下部为天然碱矿段,有15层天然碱,单层厚0.5~1.5m,最厚2.18m;上部为盐碱矿段,有21层天然碱和石盐,单层厚1~3m,最厚4.10m。
图3-1-6 吴城盐碱矿地质剖面图
1-第四系、上第三系 2-下第三系大张庄组 3-下第三系五里堆组 4-下第三系李士沟组 5-下第三系毛家坡组 6-上元古界 7-燕山期花岗岩 8-断层 9-盐碱段 10-碱矿段
盐类矿物主要为石盐和天然碱,两者在上部含矿段密切共生,并呈现下为天然碱,上为石盐的小韵律。下部含矿段为天然碱矿层.次要碱矿物有重碳钠盐(俗名小苏打),通常以团块状或小透镜体分布于天然碱层及其顶底板之泥岩、白云岩中。
矿石主要化学成分为:NaCl、Na2CO3、NaHCO3等。
矿石品位:矿石NaCl品位一般为20~60%,平均为45.55%;Na2CO3品位(NaHCO3折算为Na2CO3)平均为41.68%(其中上含矿段Na2CO3为20~40%,平均为33.96%,下含矿段Na2CO3为40~60%,平均为54.9%)。
该矿床矿石NaCl总储量为1791.89万吨,Na2CO3总储量为3708.64万吨。矿床规模属小型。
(8)矿山建设 吴城盐碱矿为我国第一个天然碱矿床,70年代未进行下部天然碱矿段的钻井水溶采矿试验,现在已进行小规模开采。
3.次生、变形石盐矿床
次生、变形石盐矿床可分为两个亚类:
Ⅰ.次生淋滤沉积石盐矿床 在干旱地区,例如青海柴达木盆地西部盐矿,新疆塔里木盆地西北和西部盐矿,由于盐矿(或含盐地层)所处地势较高,被地表水或地下水淋滤,生成卤水,流入地势低洼的基岩孔隙、裂隙中,经再次蒸发浓缩而结晶石盐,富集成石盐矿床。此类矿床形态变化大,局部品位高,埋藏浅,矿床规模小。适于地方小规模开采,手选后可直接利用。
【矿床实例】 新疆吐孜塔格盐矿
(1)地理位置 新疆巴楚县东南45km处。
(2)成因类型 属次生淋滤沉积石盐矿床。
(3)成盐时代 第四纪全新世。
(4)含盐层位 第四纪全新统含石盐残坡积层()。
(5)含盐岩系 全新统含石盐残坡积层,由上而下为:
含盐残坡物:主要为红色长石石英砂岩碎块、砂土被石盐胶结,充填于砂岩碎块之间。部分石盐被淋滤渗入下部残坡积物中。厚0~0.4m。
淋滤沉积石盐矿层:石盐呈脉状,充填在残坡积物——红色长石石英砂岩碎块之间,形成石盐胶结的角砾岩,为石盐主矿层,厚1~3m。
基岩:为稀疏石盐细脉充填的红色细粒长石石英砂岩。石盐细脉沿砂岩层理、节理、裂隙充填,脉宽数毫米,含盐量小于10%,埋深在3m以下。
(6)矿床特征 石盐矿床产出于第四系全新统,分布在低矮的山丘及地形平缓的山坡脚下。山丘比高20~30m。
石盐矿层大致呈南北向断续分布(图3-1-7),长约5km,东西宽200~800m。其中石盐富集地段面积约0.2km2。矿层厚1~3m,平均1.5m。矿体埋深0.4~3m。
图3-1-7 吐孜塔格盐矿地质图
1-淋滤沉积石盐矿层 2-盐化冲积物 3-红色长石石英砂岩
石盐矿石为石盐胶结的角砾岩。角砾成分为红色长石石英砂岩,大小由数毫米呈20~30cm。石盐多呈脉状、树枝状,纵横交错地分布于角砾之间,部分沿红色长石石英砂岩层面充填。脉宽0.5~16cm。晶粒大小为0.5~2mm。矿石目估品位30~60%,脉状石盐矿石质量较纯,仅混入微量砂土;矿石经手选后,其NaC1含量可达95%。
石盐矿石NaCl储量约30万吨。
(7)矿山建设 过去为当地农牧民零星采掘。1975年建巴楚县盐矿,进行小规模开采。
Ⅱ.盐丘矿床 新疆库车拗陷等于下第三纪形成的滨海泻湖相石盐矿床。含盐岩系是一套由褐红色泥灰质碎屑石盐岩及泥砾质岩夹多层棕红色粉砂质泥岩或含盐角砾状泥岩所组成,厚数千米。
石盐矿石具粒状变晶结构、斑晶结构,具眼球状、角砾状结构。上、下均为含石膏结核和石膏团块的灰岩-泥灰岩。矿石含碎屑杂质较多,NaCl含量为60~80%。
石盐矿床形成后,由于受强烈的构造运动影响,盐层在压挤应力下发生塑性变形,刺穿上部地层,形成盐丘、盐冠、盐珠,厚度极不稳定。沿库车拗陷北缘褶皱带,石盐矿体断续出露,绵延200余公里。矿床规模多为中小型,个别为大型。
这些盐丘近地表或出露地表,石盐矿石因风化淋滤而发生贫化,近地表部分尤为显着。
因地处边陲,交通不便,能源困难,仅局部进行小规模开采。
【矿床实例】 新疆阿其克苏盐矿
(1)地理位置 新疆温宿县城东北约50km处。
(2)构造部位 位于库车拗陷西部。
(3)成因类型 属滨海泻湖相沉积石盐矿床。
(4)成盐时代 下第三纪渐新世。
(5)含盐层位 下第三系阿瓦特组(E3aw)。
(6)含盐岩系 阿瓦特组在区内自下而上出露有石盐段和灰岩-泥夹岩段,石盐段下部地层()未出露地表,含盐情况不清。
石盐段():出露于阿其克苏背斜轴部和两翼近轴部,根据岩性分布特点和结构构造,分为下、中、上三带。
下带为褐红、褐、灰白色含泥质石盐,夹褐红色粉砂质泥灰岩及薄层状、团块状石膏,石盐矿石呈眼球状构造为其特点,显条带状构造。出露厚度>42.08m。
中带为褐红色、褐灰色含泥灰质碎屑石盐,泥质碎屑石盐,夹14层棕色石盐胶结的角砾状泥岩、粉砂质泥灰岩块。出露厚度>66.97m。
上带为石膏帽。其下部为一套含盐的粉砂质泥灰岩夹石盐;中部为含盐的粉砂质泥灰岩和泥灰质粉砂岩,夹层状、串珠状、团块石膏;上部为棕褐、灰绿色泥灰岩夹薄层含泥岩碎块的石盐岩。出露厚度>69.10m。
灰岩-泥灰岩段():为褐红色含石盐粉砂质泥灰岩、泥灰质粉砂岩、粉砂岩夹薄层石膏,中下部夹含泥灰岩角砾的巨晶石盐。出露厚度>130.56m。
灰岩-泥灰岩段与下伏石盐段呈新层接触,零星分布于矿体之上,或由于强烈构造运动被石盐刺穿而呈不连续的环带状分布于矿体周围,其地层发生倒转。
(7)矿床特征 矿区为一穿刺盐丘(图3-1-8),构造复杂,褶曲、断裂极发育,局部地层倒转,矿体受到严重破坏。
图3-1-8 阿其克苏盐矿地质剖面图
1-石盐岩 2-岩田界线 3-钻孔及编号
石盐矿体主要产出于阿瓦特组石盐段(),可见厚度为50.28~110.25m。根据石盐矿层的颜色、成分、结构、构造差异,可将石盐段盐层分为上、下两层:
下盐层():矿区东、北、西南部及中部零星出露,最大面积0.5km2,可见厚度11.34~42.08m。盐层以含红褐色夹少量灰绿色泥灰岩碎屑,具眼球状结构、薄层状-条带状构造为其特征。
上盐层():可见厚度38.94~68.17m,分布面积7.95km2。盐层中含灰绿-褐灰色粉砂质泥岩、泥灰岩碎屑和碎块,眼球状石盐较少,具薄-中厚层状构造。
灰岩-泥灰岩段上部()为含盐层,主要分布于矿区西北部,次为东部和西部边缘一带,中部仅零星出露。有2~9层石盐,呈条带状分布,为褐灰-灰白色含泥灰岩碎块的巨晶石盐,粗-巨晶结构,薄-厚层状构造。含盐层总厚15.51~30.54m。
石盐夹层为褐色、棕红色粉砂质泥灰岩。泥灰岩中夹薄层状、团块状石膏和细脉状、粒状石盐,有时为石盐胶结的褐色粉砂质泥灰质角砾岩。各个夹层的单层厚度0.05~0.10m以上,与石盐层呈过渡关系。
上述各石盐矿层裸露地表,经地表水和地下水淋滤后再沉积形成不同构造的次生石盐,为珊瑚状、蜂窝状、针状、刀刃状和钟乳状石盐,以及盐华、盐霜等。
石盐矿石主要矿物成分为石盐,次为粉砂质泥灰岩,泥灰岩碎块(碎屑),还有石膏、硬石膏等,偶见重晶石。
矿石化学成分主要为NaCl,含量一般为50~93%,平均含量74.95%;其次为泥质、CaSO4等,稀散元素含量甚微。
石盐矿石NaCl地质储量为14.39亿吨。