矿床学课件第十三章--蒸发沉积矿床

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/7/23,*,*,矿床学,第十三章 蒸发沉积矿床,2021/7/23,1,第十三章 蒸发沉积矿床,1 概念及特点,2 形成条件,3 成因假说,4 矿床类型及钾盐矿床,2021/7/23,2,第十三章 蒸发沉积矿床,1 概念及特点,一、概念,蒸发沉积矿床,(evaporite deposit)：,指在封闭、半封闭水盆地中，某些易溶的无机盐类，通过长期蒸发作用使各种有用盐类物质分别沉淀富集而形成的矿床。,2021/7/23,3,二、特点,1、产于红色碎屑岩-碳酸盐岩的含盐岩系,2、具有一定的层位：如Z、T、K、Tr、Q,3、具明显的沉积韵律，按溶解度由小到大沉淀：,碳酸盐相,（石灰岩、白云岩）,硫酸盐相,（石膏、硬石膏、芒硝）,氯化物相,（石盐、钾盐）,钾镁盐相,（光卤石、钾石盐、钾镁矾）,2021/7/23,4,2021/7/23,5,1、概念及特点,4、矿体呈层状、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；矿床规模一般较大。,5、矿石具块状、条带状、板状构造，结晶粒状结构，颜色多变，矿物有味,6、矿石类型多，主要为K、Na、Ca、Mg的硫酸盐、氯化物如石膏、芒硝、泻利盐、石盐、钾盐、光卤石等。,2021/7/23,6,2 形成条件,一、物源,：,1、,陆源,：,岩石风化，将易溶盐类物质带入海湖盆地最重要来源,2、,海源,：,海水,3、,深源,：,1）如热卤水或地下热水（柴达木的硼来自温泉水）；,2）下部含岩盐系；,3）火山喷发物（或火山活动产物）,2021/7/23,7,2 形成条件,二、气候,：,干旱,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。,2021/7/23,8,2 形成条件,三、地质构造和地貌,：,成盐盆地,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水力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，后者为沿海盆地成盐盆地,2021/7/23,9,2 形成条件,四、保存条件,：,由于盐类矿床是由易溶物质组成，因此盐层沉积后必须有不透水层覆盖保护才能保存下来。否则，若有淡水加入，则强烈迁移元素首先溶解。,综上所述，最基本成盐条件是：,1）干旱的气候，即水的蒸发量水的补给量；,2）封闭、半封闭的水盆地,2021/7/23,10,3 成因假说,一、沙洲说,二、沙漠说,三、萨布哈式成盐说,四、干化深盆成盐说,五、高山深盆成盐说,六、深水深盆成盐说,2021/7/23,11,3 成因假说,一、沙洲说,（G.Bischoff，1855；Ochsenius，1877）,1855年由德人G.Bischoff 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。20年后，Ochsenius（1877）创立了沙洲说，其基本内容是：,1）成盐盆地是一个海湾，其出口处有沙洲（砂坝）与大海隔开；,2）由于蒸发作用很强，海湾中水面低于大海海面而使海水周期性地补给海湾,3）持续地蒸发作用使海湾中盐分不断最高，最后形成卤水,4）这种卤水继续蒸发，其中各种盐类物质按其溶解度由小到大依次沉淀：,白云石石膏石盐钾镁盐,2021/7/23,12,3、成因假说,成盐过程中：,（1）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律如石膏-石盐-石膏韵律；,（2）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；,（3）若沙洲不断抬升，使海湾与大海完全隔离，则盆地成盐过程结束。,Ochsenius用这种观点解释德国施塔斯富铁的巨厚（500m）盐层产出，强调了海水是盐类物质的唯一来源。,但现代沙洲说认为，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。目前这种观点仍占统治地位。,2021/7/23,13,3、成因假说,二、沙漠说,（G.Walter，1894）,奥地利G.Walter（1894）认为大陆面积1/5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：,1）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,2）由于强烈的蒸发作用，卤水逐渐达到饱和,3）持续的蒸发直至蒸干，沉积晶出各类盐类物质而形成盐矿（Grabau.A，1924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Walter的观点：,2021/7/23,14,3、成因假说,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盐类矿床如中国侏罗纪、白垩纪、第三纪陆相盐矿，现代的华北、西北（柴达木盆地）；世界上贯通中亚-西亚到北非构成一巨大沙漠带，出现大小不等的许多盐湖。强调了囚盐（赋存于海相沉积岩间隙中同生海水或卤水中的盐类物质）作为陆相盐类的主要来源。,2021/7/23,15,3、成因假说,三、萨布哈式成盐说,（Friedman等，1967）,由于波斯湾海边的萨布哈（sabkha）沉积物中堆积了大量的石膏和石盐，因此Friedman（1967）提出萨布哈成盐说。其基本内容是,1）潮上带的潜水沉积区，含盐类物质的海水、陆源水补给的地下水,2）由于蒸发作用使地下水水头向上运动（蒸发泵作用）使含盐类的地下水上升,3）当其含盐浓度增大，使向上的Mg2+交代灰岩中的部分Ca2+形成白云石，被置换出的Ca2+与SO42-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。,2021/7/23,16,3、成因假说,四、干化深盆成盐说,（许靖华，1975）,（许靖华，1975）通过地中海深海钻探资料发现中新世中期及早期的海相沉积物，并含深海相化石如微体和有孔虫，蒸发岩形成前是水深2000m的深盆，成盐时则是因蒸发作用干化的潮上环境。在干化过程中海水多次进入，且每次进入均变成深海，造成深海沉积与蒸发岩互层。故认为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成。,2021/7/23,17,3、成因假说,五、高山深盆成盐说,袁见齐（1957、1983）认为上述假说忽略了成盐地貌环境研究，而地貌决定性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高山深盆地貌，从而提出“高山深盆成盐说”。如柴达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4000-5000m，而盆内为2600m，构成高山深盆。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，而上深盆地气候极端干旱，年蒸发量（20799mm）为年降雨量（66.7mm）的115-259倍。,2021/7/23,18,3、成因假说,六、深水深盆成盐说,Schmalz.RF（1969）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水的沉积盆地。因此，Schmalz.RF（1970）发表了“深水深盆”的猜想模式。其基本论据是：巨厚型盐类矿床的成盐盆地都属于地形上的深洼地。,1）巨型古盐盆地巨大面积说明成盐盆地不是泻湖（如西伯利亚-伊朗-巴基斯坦，寒武纪成盐盆地达150-200万km,2,）；,2）计算世界上巨大盐盆地连续蒸发沉积时间一般需几Ma几十Ma，而泻湖实际上只是海岸线短暂波动的地貌现象；,2021/7/23,19,3、成因假说,3）古盐沉积物中常含有黑色页岩夹层，显示静海沉积相产物深水；,4）计算德国蔡希斯坦盐层沉积率10mm/a，若地槽每年平均沉降0.1mm，要形成195m盐层，盆地原先深度为1165m；,5）蒸发试验；,6）墨西哥湾深海钻探证实海湾深部有含盐建造。故认为原先的一个海由于表面蒸发作用使海水浓缩成卤水而成为盐湖，浓缩卤水下沉并直接成矿。,2021/7/23,20,4 矿床类型及钾盐矿床,一、矿床类型,（按时代-环境-矿种分类）,1、现代沉积盐矿床,1）大陆盐湖,硼矿床 大柴旦湖,钾盐矿床 察尔汗盐湖,天然碱矿床；石膏、石盐、芒硝,2）滨海盐湖,石盐,；,石膏,2、古代沉积盐矿床,1）陆相盐类矿床,（,白垩纪以来）：石膏-石盐；石膏-天然碱；天然卤水矿床；天然碱,2）海相盐类矿床,（侏罗纪以前）：石膏-石盐矿床；钾盐矿床；,2021/7/23,21,4 矿床类型及钾盐矿床,二、钾盐矿床,1、常见钾盐矿物,钾石盐(KCl)钾芒硝(K2Ca2MgSO44.2H2O),光卤石(K.MgCl2.6H2O)杂卤石(K3NaSO42),2、钾盐的沉积形式,1）剖面上，位于盐层上部卤水蒸发浓缩晚期的产物,2）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。,2021/7/23,22,4 矿床类型及钾盐矿床,3、成因,干盐湖假说,（瓦利亚什科）,钾源：地表水含钾较低，而海水这含K较高（含K 0.38%），故海水是K的主要来源。,假说认为,：,2021/7/23,23,1）海水被蒸发浓缩形成石盐之后进入,钾盐沉积,阶段（浓缩海水体积几乎减少到原体积的1/80）；,2021/7/23,24,2）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30%，故残余卤水将全部转变为晶间卤水而构成干盐湖。,2021/7/23,25,3）在干盐湖中，若母液继续蒸发，则只能形成浸染状钾盐矿石，而不能形成钾盐层；若干盐湖中存在局部凹陷（洼地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作用使晶间富K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。,2021/7/23,26,2021/7/23,27,问题解答,?,