加拿大薩斯喀徹溫省鉀鹽礦床

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徐慧，編譯．朱建東，校．

鉀鹽層賦存于中泥盆統(tǒng)埃爾克群蒸發(fā)巖頂部的鹽巖—硬石膏沉積組合建造中。這套含礦沉積組合蒸發(fā)巖系的下伏巖層為溫尼伯戈西斯碳酸鹽巖沉積建造，同時(shí)與上覆的道森灣紅層泥質(zhì)巖建造呈不整合接觸關(guān)系。該地區(qū)中泥盆統(tǒng)蒸發(fā)旋回可分為三個(gè)階段，這套含礦沉積組合蒸發(fā)巖系與下伏的溫尼伯戈西斯碳酸鹽巖沉積建造共同組成了蒸發(fā)旋回的第一個(gè)階段。含礦沉積組合蒸發(fā)巖系的北部隱伏于地下400 m左右，南部則隱伏于地下2 740 m，其最大厚度可達(dá)213 m。這套沉積組合蒸發(fā)巖的頂部為含礦層位，厚約60 m，可具體分為4個(gè)含礦層。按時(shí)代由老到新分別是 Esterhazy，White Bear，Belle Plaine和Patience Lake。這4個(gè)含礦層位厚約6～15 m，層位之間往往夾著一套巖鹽(厚約1～45 m)。含礦層位中一般賦存有一層或多層鉀礦層，單層鉀鹽層的厚度最大可達(dá)7 m。

沉積作用發(fā)生于埃爾克大型封閉的內(nèi)海盆地中，氣候干燥，蒸發(fā)速率強(qiáng)。隨著蒸發(fā)速率的增大，海水中的礦物沉淀序列為:灰?guī)r—白云巖—石膏—無水石膏—巖鹽—鉀鹽層。周期性的海侵作用可形成礦物沉淀序列的一個(gè)完整旋回。同生沉積作用之后的成巖過程包括礦物顆粒的溶解、變質(zhì)及次生富集等作用。

構(gòu)造環(huán)境為由礁石、島嶼等圈閉所形成的封閉的內(nèi)海環(huán)境，蒸發(fā)巖層后期受到構(gòu)造作用而發(fā)生褶皺、加厚、斷裂、溶解等現(xiàn)象。

鉀鹽層一般由巖鹽(NaCl)、鉀鹽(KCl)、光鹵石(KCl-Mg-Cl2-6H2O)以及少量不溶于水的粘土類物質(zhì)(無水石膏、少量石英、白云石及粘土)所組成。鉀鹽是主要的成礦物質(zhì)。氧化鐵所形成的“鐵染”現(xiàn)象很發(fā)育，顏色從淺肉紅色到鮮紅色。

一般為層控型礦床，礦物結(jié)晶顆粒粗大。成礦物質(zhì)中的鉀鹽和光鹵石往往伴生，也可單獨(dú)成礦。鉀鹽層中不同礦物成分的分布特征由周期性變化的蒸發(fā)沉積作用所決定。受含鎂鹵水次生過濾作用和活化作用的影響，同一鉀鹽層的中部往往富集巖鹽和鉀鹽，光鹵石則富集在其邊部。變質(zhì)作用在沉積過程中普遍不發(fā)育。沉積作用后期，礦物元素的溶解和活化作用特征明顯。地質(zhì)控礦因素主要為:①發(fā)育在大型的封閉蒸發(fā)巖內(nèi)海盆地中的含鹽沉積建造;②蒸發(fā)作用周期性旋回;③有利的蒸發(fā)巖沉積組合序列;④后期構(gòu)造作用對(duì)于礦層的加厚、重溶及活化作用。

目前在加拿大薩斯喀徹溫省約分布有10座鉀鹽礦山，其中8座礦山采用傳統(tǒng)地下開采，2座采用溶浸法開采。傳統(tǒng)地下開采的深度約為900～1 100 m。鉀鹽礦床中的K2O含量平均為21%～27%，局部可超過30%。據(jù)估算，薩斯喀徹溫省的鉀鹽資源儲(chǔ)量可滿足全世界幾百年鉀鹽的需求。2008年，這10座鉀鹽礦山KCl的產(chǎn)量達(dá)16 133 000 t，占到當(dāng)年全世界總產(chǎn)量的30%。加拿大薩斯喀徹溫省是世界上最大的鉀鹽生產(chǎn)基地。美國地調(diào)局對(duì)該地區(qū)普遍發(fā)育的四套鉀鹽含礦層的鉀鹽資源量分別進(jìn)行了評(píng)估，其潛在的資源量分別為:Patience Lake 3 790 億 t、Belle Plaine 2 310 億 t，White Bear 478 億 t，Esterhazy 2 060億t。這些資源儲(chǔ)量并不包含目前已發(fā)現(xiàn)的或已公布的儲(chǔ)量。

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徐慧，編譯．朱建東，校．