芒硝矿矿床地质特征

01芒硝矿床的成因类型

中国芒硝类矿床根据其形成的地质时代、沉积环境、主要有用矿物组合等，分为现代内陆盐湖芒硝矿床和古代内陆盐湖芒硝矿床两种类型。

（1）现代内陆盐湖芒硝矿床

这类芒硝矿床形成于第四纪，多分布在秦岭以北的新疆、青海、宁夏、甘肃、山西、内蒙古、黑龙江及西藏等广大的高原或沙漠干旱气候区内的盐湖中。现代盐湖芒硝矿床按其产出状态可分为液相和固相两类。

液相包括盐湖表层卤水和晶间卤水。表层卤水是盐湖中随外界条件变化而变化的不稳定盐体。在不同的年代和季节里，卤水的量和浓度以及化学成分都会有较显著的变化。它与补给水流经区域、湖岸的岩土以及湖底的淤泥、生物化学等因素密切相关。大部分盐湖表层卤水深度为数厘米到数十厘米，仅少数深度超过1m。晶间卤水存于品体或颗粒间的孔隙和气孔中，并可浸透到湖底盐层的淤泥层中。晶间卤水渗透到湖底盐层淤泥中的含量可以从10%至20%~30%，化学成分和浓度相对稳定。

固体相芒硝矿床由于成矿时的卤水类型不同，因而在不同的盐湖形成不同的矿物组合。盐类矿物的沉积常有较明显的分异现象，在垂直方向上，自上而下常为石膏-芒硝-岩盐、石膏-芒硝、天然碱-芒硝或单一芒硝沉积。

现代盐湖芒硝矿床规模一般都较大，盐湖本身面积变化较大，因此矿床的规模相差也很大，面积可从零点几平方千米到几百平方千米，大、中、小型都有。但埋藏较浅，仅几十厘米到几米，有的裸露地表。矿床地质构造简单，矿体多为层状、似层状，产状水平，仅局部受古湖底影响，矿体略倾向于湖心，倾角3°~5°。此外，尚有部分矿体呈鸡窝状或透镜状产出，此类矿床规模一般较小。芒硝矿层由单层或多层构成，矿层总厚度一般为数米至数十米或更大，最大厚度可达百米以上，单层厚几厘米至数米。

现代盐湖芒硝矿床的另一特点是，除部分沙下湖和干盐湖芒硝矿床为固相矿床外，其余大部分为固、液相并存矿床。

（2）古代内陆盐湖钙芒硝矿床

该类矿床形成于白垩纪、古近纪和新近纪，大部分分布在四川、云南、湖北、湖南、安徽、山东以及新疆、甘肃等省（自治区），含盐盆地受燕山运动后期形成的断陷或坳陷内陆盆地所控制。含盐厚度较大，并多次成盐。有石膏-钙芒硝-岩盐或石膏-钙芒硝所组成盐韵律反复出现。矿体受构造影响，形状、产状变化较大，常呈层状、似层状或透镜状立出，矿体埋藏较深，除个别矿区埋藏较浅外，一般都在数十米至数百米。此类矿床规模般较大，多为大中型，面积由数十平方千米至数百平方千米。

02芒硝矿的时空分布规律

中国芒硝矿，既有现代盐湖矿床，也有古代的芒硝和钙芒硝矿床；产出的岩相既有陆相碎屑岩系的，也有海相碳酸盐岩系的；产出的物态既有液相的，也有固相的，还有固液相并存的。

芒硝类矿床和中、新生代的石油、天然气和煤矿一样，都和盆地有关。而盆地主要有4种类型：大陆边缘盆地、大陆裂谷盆地、山前或山间盆地以及大陆内部坳陷盆地。其中，中国东部一系列盆地皆属于大陆裂谷盆地，该类盆地发育了红色含盐建造。如江苏淮安晚白垩世的钙芒硝-岩盐矿床，江西、安徽、湖北、湖南等地的古近-新近纪芒硝矿床即分布于此类盆地中。属于山前或山间盆地的有新疆吐鲁番-哈密盆地、云南滇中安宁盆地、禄劝禄丰盆地、青海柴达木盆地等。在这些盆地中，分布有晚侏罗世、晚白垩世、新近纪、第四纪钙芒硝矿床或芒硝矿床。属于大陆内部坳陷盆地的有四川盆地、鄂尔多斯盆地、汾渭地堑，以及内蒙古、甘肃一带的小型断陷型盆地群。在川中盆地分布有晚白垩世新津钙芒硝矿床、眉山大洪山钙芒硝矿床等；在汾渭地堑中部分布有运城盐湖以及作为沙下湖矿床产出的早、中更新世芒硝-白钠镁矾矿床；在内蒙古、甘肃分布有第四纪芒硝矿床。

中国第四纪芒硝矿床的分布除与构造运动有关外，还和气候和纬度关系密切，多分布于北纬30°~49°之间的现代盐湖区，此盐湖区属北半球盐湖带的一部分，广布着数以千计的现代盐湖。掩埋型芒硝矿床与卤水型芒硝矿床或分布于一起，或相距不远。前者的芒硝层产于地下，距地表一般数米至百余米，而后者常于地表或距地表数米之下。

03芒硝矿的典型矿床
（1）山西运城盐湖芒硝矿床

山西运城盐湖芒硝矿床位于运城盆地的东南部，属现代内陆盐湖芒硝矿床。盐湖呈北东一南西向带状延伸，长约23km，宽约4km，面积约90km²。运城盐湖硝矿床既有湖水矿床，也有浅部芒硝矿床，还有深埋地下100多米的掩埋型芒硝矿床。相传该盐湖在古代舜帝时即已利用，有数千年的开采历史，是中国开采芒硝矿最久远的重要矿床之一。盆地中第四纪含盐系有两个成矿时代，一是下部中更新世，二是上部上更新世-全新世（图11-1）。

界村矿体：顶板埋深60~80m。呈近东西向延伸，长4.1km，宽1.2km。面积5km²矿体呈似层状，产状平缓，倾角0.6°~1.2°。矿体厚度0.89~9.24m，平均厚4.58m。组成矿体的主要矿石有3种类型，即晶质芒硝矿石、白钠镁矾矿石和泥质钙芒硝矿石。其中晶质芒硝矿体厚2~2.59m，主要矿物组分为芒硝，次为石膏、钙芒硝、白钠镁矾。晶质芒硝矿石中Na₂SO₄平均含量41.5%。白镁矾矿石多呈薄层状或不规则团块状夹于芒硝层中，矿石中Na₂SO₄平均含量39.24%。泥质钙芒硝矿石厚度为1.28~2.33m，主要成分为亚黏土，钙芒硝呈菱形板状或细粒状散布于细黏土中，矿石中Na₂SO₄平均含量21.69%。

图11-1山西运城盐湖地质略图

东滩矿体：主要位于鸭子池西堤到大李村北。矿体顶板埋深0~35m，呈北东一南西向延伸，长7km，宽约1km。矿体自下而上有6个矿层：第1矿层分布于东滩的西部，以白钠镁矾为主，部分含芒硝较多；第2矿层为晶质石盐层：第3矿层为白钠镁矾和含白钠镁矾的芒硝；第4矿层为晶质石盐层；第5矿为白钠镁矾；第6矿层为晶质芒硝。此外，该矿体中尚有泥质钙芒硝矿层，矿石中Na₂SO₄平均含量为15.4%。

西滩矿体：分布于西滩湖底淤泥层之下，埋深0.3~0.5m，呈东西向，长约5km，宽1.2km。矿体一般厚约2m。有3种矿石类型：一是晶质芒硝，Na₂SO₄平均含量36.56%；二是白钠镁矾矿石，Na₂SO₄平均含量37.72%；三是泥质钙芒硝矿石，Na₂SO₄平均含量15.36%。

硝板矿体：硝板系由历代治畦晒盐所遗弃的芒硝、白钠镁矾组成的人工堆积体。集中分布于盐湖北岸、东岸及东南岸一带的现代盐田生产区和荒废的古盐田之下。硝板厚0.3~5.76m，一般1~3m。矿体下部以芒硝为主，夹杂有白钠镁矾，上部则以一般镁矾为主。硝板的平均化学成分为Na₂SO₄39.77%、MgSO₄22.25%、NaCl 3.95%。

湖表卤水矿：这是湖区液相矿体中最具工业意义的矿体。由于受大气降水、周边地下径流和浅层承压水的补给的影响，湖水浓度变化较大，一般为2°~16°Bé（波美度），含NaCl 0.6%~3.0%，Na₂SO₄1.5%~10%，MgSO₄0.4%~2.0%。此外，含Br 30~60mg/L，Ⅰ 0.1~1.0mg/L。

（2）新疆哈密市七角井东盐池石盐芒硝矿床

该矿区位于七角井盆地西部，湖盆面积40km²。矿床属现代内陆盐湖石盐芒硝矿床。

区内出露的地层有上泥盆统、上石炭统、下二叠统以及古近系、新近系和第四系。尤其以第四系分布最广，是七角井盆地的主要沉积物。含矿层属第四系全新统湖相沉积物，覆盖于上更新统湖积洪积物之上。七角井东盐池是一个以石盐、芒硝、无水芒硝沉积为主，并在其间充填晶间卤水的复盐矿床（图11-2）。

图11-2 新疆七角井东盐湖地质略图A.浅部芒硝矿层

矿体位于全新统上段地层顶部，出露于地表，按其矿物成分分为3层：

上石盐层：位于湖盆中心低洼地带，厚度由湖心向边缘变薄，最大厚度3.4m。此层按其矿石结构、岩性特征又可细分为蜂窝盐及石盐壳层、细粒-粗粒石盐层和巨粒石盐层3层。其中，蜂窝盐及石盐壳层分布面积23.4km²，平均厚度0.31m，矿石中NaCI的平均含量76.93%，Na₂SO₄平均含量6.98%，主要矿物为石盐，少量无水芒硝、黏土、砂等。细粒-粗粒石盐层分布面积13.84km²，平均厚度0.87m。主要组分NaCl平均含量80.77%，Na₂SO₄为3.89%，矿物组成与石盐壳层相同。巨粒石盐层分布于矿区中部及南部，面积2.69km²，平均厚度0.72m。主要组分NaCl的平均含量为69.23%，Na₂SO₄为6.57%。总的来说，石盐层分布范围由小变大，矿物晶粒自下而上由粗变细。无水芒硝分布于石盐晶间，总体上分布较均匀，但底部无水芒硝急剧增多，过渡为下部的无水芒硝矿层。

无水芒硝矿层：位于石盐层之下，顶板埋深1~2.5m，呈似层状与小透镜体状，矿物成分以无水芒硝为主，含少量石盐、芒硝、黏土和石膏，各种矿物成分含量在不同地点变化较大，特别是石盐、芒硝含量有分别向上和向下变高的特点。该层分布面积3.66km²，厚度大部分小于1m，平均厚度0.25m。无水芒硝常呈自形-半自形的斜方双锥晶体，石盐和芒硝多嵌于无水芒硝晶间。全矿层主要组分的平均含量为NaCI为11.04%，Na₂SO₄为81.65%。

芒硝矿层：位于上部盐层底部，矿层呈似层状、透镜状。顶板埋深一般在0.3~3m之间。与下伏深部的芒硝矿层垂直距离14m左右。本层芒硝厚度1~3m，最厚4.27m，平均1.6m。主要矿物成分为芒硝，其次为无水芒硝和石盐，少量石膏和钙芒硝。矿石中Na₂SO₄的平均含量为81.65%。

B.深部芒硝矿层

位于全新统下段地层顶部，矿层顶板埋深18.5m。分布面积11.70Km²，平均厚度1.55m，最大可达5.21m。主要矿物成分为芒硝、石膏，未发现无水芒硝，且石盐含量较少，矿石Na₂SO₄平均含量为78.59%。

C.晶间卤水

晶间卤水是矿区的主要矿产之一，有上、下两层。

表层晶间卤水：赋存于表层矿的石盐与芒硝（无水芒硝）矿层的孔隙之中，含水层厚度一般为1~4m，最大达5.49m，平均厚度3.11m。含水层孔隙度以石盐层较大，为39.08%，芒硝层孔隙度较小，为23.6%。卤水平均化学成分为NaCl 25.04/L，Na₂SO₄99.50g/L。在矿区中、西部及东部，NaCl含量为102.99~274.44g/L，Na₂SO₄含量为64.27~130.5g/L，而西部及北部边缘仅有Na₂SO₄达工业品位，含量为157.51~186.94/L，在南中部及东中部仅NaCl达工业品位，含量为283.24~305.66g/L。

下部晶间卤水：赋存于深部芒硝矿层的孔隙及裂缝中，含水层厚度为0.87~1.65m，孔隙度为23.11%，比表层晶间卤水含水层小。卤水中NaCl含量为55.88~239.11g/L，平均值为146.30g/L；Na₂SO₄46.38~68.47g/L，平均值为60.19g/L。

来源：战略性关键金属科普平台