新疆哈密市東鹽湖現(xiàn)代鹽湖型鉀鹽礦地質(zhì)特征

張明君

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，新疆哈密 839000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東鹽湖石鹽礦位于塔里木板塊（Ⅰ），北山古生代裂谷（Ⅱ）北部，成礦帶劃分屬于磁?！笏压认担〧e-Mn-Au-磷（V-U）-鹽類礦帶（Ⅳ-14-②）。礦區(qū)北部為尖山大斷裂，南部為紅柳河大斷裂。第四紀(jì)以來，在匯水盆地發(fā)育的局部洼地中有的形成內(nèi)陸干旱荒漠中的不定期時(shí)令湖，成為形成蒸發(fā)沉積礦床的理想環(huán)境。

2 成礦地質(zhì)環(huán)境

東鹽湖是在第四紀(jì)內(nèi)陸時(shí)令湖的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，賦礦地層為第四系全新統(tǒng)，厚0.2—6.85 米，根據(jù)成因從下至上分為第四系洪積堆積物、湖積－鹽漬化堆積物、湖積－化學(xué)沉積物、風(fēng)積物等。礦體主要賦存在湖積－化學(xué)沉積中，其次在湖積－鹽漬化堆積層中也局部夾雜有塊狀芒硝礦透鏡體。

礦區(qū)鹽湖周圍發(fā)育青白口系天湖群中深變質(zhì)的花崗巖、變粒巖、各類片麻巖和片巖、透鏡狀大理巖、混合巖。礦區(qū)中北部出露有花崗巖、片麻狀混合花崗巖。這些裸露的巖石富含鉀、鈉等元素，在漫長風(fēng)化過程中，通過大氣降水、地下水等搬運(yùn)作用，運(yùn)移到匯水盆地聚集。

3 礦床特征

東鹽湖是一個(gè)地表干枯的現(xiàn)代鹽湖，外形呈三角形，面積約30 平方千米，鹽湖中間發(fā)育一基巖殘山，將鹽湖分割為南北兩個(gè)小鹽湖。該鹽湖是一個(gè)固液相并存的復(fù)鹽類礦床，固相以產(chǎn)石鹽為主，芒硝次之；液相鹵水中主要產(chǎn)出石鹽。南部鹽湖以產(chǎn)石鹽為主，平面呈一東西長南北窄的長方形，面積約20平方千米，第四系沉積物呈環(huán)帶狀展布，外環(huán)帶為坡—洪積物，次外環(huán)帶為湖積—鹽漬化堆積，內(nèi)帶為湖積—化學(xué)堆積石鹽芒硝礦，為礦床主要賦礦地段；北部鹽湖以產(chǎn)芒硝為主，呈橢圓形，面積約4.5 平方千米，主要為湖積—鹽漬化堆積，其西部有小面積化學(xué)堆積芒硝礦。

3.1 固相鹽類礦產(chǎn)

東鹽湖固相鹽類礦產(chǎn)主要有3種：從上到下為石鹽、芒硝、無水芒硝。

石鹽礦主要產(chǎn)于南部鹽湖中心部位，直接裸露地表。地表面積6.5 平方千米，礦體厚度由湖心向邊緣變薄，厚度一般2—3.8 米，最大厚度5.97 米；礦物晶粒由上向下變粗；有害雜質(zhì)Na2SO4由上向下逐漸增加；水不溶物含量普遍較高，自上而下呈跳躍式變化；夾石較少，鹽溶不發(fā)育。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物成分，將礦層自上而下分為三個(gè)基本自然類型:蜂窩狀石鹽層、細(xì)粒石鹽層、中粗粒石鹽層。礦石成分主要有石鹽65—97%、砂屑2—40%、石膏約小于1%，還有極少量的芒硝和瀉利鹽。礦石化學(xué)成分平均NaCl 51.49－71.727%、Na2SO40.029%－6.207%、CaSO41.77～2.14%、MgSO40.027～0.06%、MgCl20.012～0.02%、水不溶物19.57～47.519%。礦石結(jié)構(gòu)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)、含砂細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要為蜂窩狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、局部板狀構(gòu)造、溶蝕的塊狀構(gòu)造、松散的塊狀構(gòu)造。

無水芒硝位于中粗粒石鹽層之下、芒硝礦層之上，二者呈過渡關(guān)系。共有3 個(gè)礦體，均分布在南部鹽湖，呈透鏡狀產(chǎn)出，平面形狀不規(guī)則，長125－490米，寬35－120米，總面積0.06平方千米，礦層平均厚0.34－0.56 米。礦石成分有：無水芒硝55—85%、芒硝10—30%、石鹽16—30%、砂屑及泥質(zhì)物2—10%。化學(xué)成分平均Na2SO458.24%、NaCl 21.60%、CaSO41.03%、MgSO40.09%、Fe2O30.02%、水不溶物22.47%、總水分4.8%。礦石為塊狀構(gòu)造、不等粒粒狀結(jié)構(gòu)。

芒硝礦零星分布，共有5 個(gè)礦體，其中4 個(gè)分布在南部石鹽湖。礦體形狀不規(guī)則，礦體長330－1480米，寬85－350米，厚0.45—1.9米，總面積為1.06平方千米。礦體頂板為粗粒石鹽礦層或無水芒硝，底板為砂碎石或含芒硝石鹽中細(xì)粒砂層。礦石成分有：芒硝70—90%、石鹽10—25%，砂屑及泥質(zhì)物2—7%、石膏0.5—6.0%，無水芒硝及鈣芒硝少量?；瘜W(xué)成分平 均Na2SO469.52—81.2%、NaCl 14.83—22.79%、CaSO40—1.63%、MgSO40—0.08%、Fe2O30.001%、水不溶物7.87—21.61%、總水分37.88—44.77%。礦石為粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

3.2 液相鹽類礦產(chǎn)

東鹽湖鹵水包括晶間鹵水、孔隙鹵水、基巖裂隙鹵水，屬潛鹵水。呈無色、透明、無味、極咸特征，鹵水化學(xué)類型為SO42――Na+亞型。鹵水礦產(chǎn)包括K2SO4—鉀鹽礦、KNO3—鉀硝石礦、NaNO3—鈉硝石礦、Na-Cl—石鹽礦、Na2SO4—芒硝礦。

K2SO4—鉀鹽礦分布于南部石鹽湖西部，面積1.76 平方千米，靜水埋深1.51 米，平均密度1.205 t／m3，K2SO4平均品位1.1264%。

K＋＋NO3---鉀硝石礦在南部鹽湖形態(tài)不規(guī)則，面積7.153 平方千米；鹵水平均靜水位埋深1.36－1.51 米，平均密度1.173－1.197t／m3，K＋＋NO3-平均品位1.6－9.686%；在北部鹽湖形態(tài)也不規(guī)則，面積0.88 平方千米，鹵水靜水位埋深1.15 米，平均密度1.135t／m3，K＋＋NO3-平均品位1.148%。NaNO3—鈉硝石礦在南部鹽湖平面形態(tài)呈長方形，長6100 米，寬1173 米，面積7.153 平方千米。鹵水靜水位埋深1.33－1.52 米，平均密度1.177－1.194t／m3，NaNO3平均品位1.181－2.768%；在北部鹽湖呈不規(guī)則狀，面積1.1 平方千米，鹵水靜水位平均埋深1.05 米，平均密度1.13t／m3，NaNO3平均品位0.93%。

NaCl—石鹽礦與南北兩個(gè)鹽湖鹵水分布范圍一致。南部鹽湖石鹽礦鹵水靜水位埋深1.42 米，平均密度1.176t／m3，平均品位21.997×10-2。西部較富，東部較貧。北部鹽湖石鹽礦鹵水靜水位埋深1.13米，平均密度1.141t／m3，平均品位15.055×10-2。

Na2SO4—芒硝礦分布零散，規(guī)模較小。共有四處，面積累計(jì)2.06 平方千米，鹵水靜水位埋深1.04－1.6 米，平均密度1.2－1.6t／m3，Na2SO4平均品位4.04－6.007%。

圖1 東鹽湖石鹽礦成礦模式圖

鹽湖中部以晶間鹵水為主的含水層富水性中－強(qiáng)，單位涌水量9.34－133.06噸／日·米；鹽湖邊緣以基巖裂隙水為主的鹽下水，富水性強(qiáng)，單位涌水量171.88－473.18噸／日·米。

4 礦床成因

東鹽湖是在第四紀(jì)時(shí)期由局部匯水盆地演化成不定期時(shí)令湖發(fā)展而來現(xiàn)代內(nèi)陸湖沼蒸發(fā)沉積形成的固液相并存的復(fù)鹽礦床。

5 成礦模型

在東鹽湖形成初期，東鹽湖為一個(gè)洼地。周圍普遍含鹽的第三系紅色碎屑沉積物（此處鹽類礦床最主要的物質(zhì)來源）及裸露基巖在風(fēng)化作用下分解出的部分鹽類物質(zhì)，通過地下水作用和毛細(xì)管作用遷移到近地表巖石裂隙和孔隙中，這些大量富含Na＋、K＋、SO42－、Cl－、NO3-的溶液源源不斷的通過水循環(huán)作用匯集到東鹽湖地區(qū)。由于東鹽湖地處內(nèi)陸荒漠，氣候炎熱，降水稀少，在長期的動(dòng)態(tài)循環(huán)中，鹽類物質(zhì)不斷聚集，蒸發(fā)量大于降水補(bǔ)給，湖水濃度不斷提高，最終使鹽類結(jié)晶析出，逐漸成為規(guī)?？捎^的鹽湖。鹽類物質(zhì)的沉積順序取決于其不同的化學(xué)行為。由于Na2SO4的溶解度低于石鹽溶解度，所以首先在底部析出芒硝,隨著湖水濃度的進(jìn)一步升高，開始沉積石鹽礦層。此外，東鹽湖水源補(bǔ)給主要為基巖裂隙水，下部很少受到補(bǔ)給水的影響，鹵水始終處于飽和狀態(tài)，在物質(zhì)重新分配過程中下部石鹽結(jié)晶逐漸增大，形成中粗粒石鹽，而上部形成細(xì)粒石鹽。蜂窩狀石鹽是由于毛細(xì)作用形成的，產(chǎn)于鹵水位之上，鹵水位越低，蜂窩狀石鹽就越厚。

6 找礦標(biāo)志

（1）地貌標(biāo)志：山間匯水盆地，是形成蒸發(fā)沉積礦床的理想環(huán)境。

（2）圍巖標(biāo)志：第三系紅色碎屑沉積物、中酸性巖石發(fā)育的地方，能為鹽湖形成提供豐富的物質(zhì)來源。

（3）鹽溶標(biāo)志：地表常發(fā)育砂質(zhì)石鹽殼，局部發(fā)育鹽溶（鹽殼沙壟、巖溶孔）。