新疆哈密市东盐湖现代盐湖型钾盐矿地质特征

张明君

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队，新疆哈密 839000）

1 区域地质背景

东盐湖石盐矿位于塔里木板块（Ⅰ），北山古生代裂谷（Ⅱ）北部，成矿带划分属于磁海—大水（裂谷系）Fe-Mn-Au-磷（V-U）-盐类矿带（Ⅳ-14-②）。矿区北部为尖山大断裂，南部为红柳河大断裂。第四纪以来，在汇水盆地发育的局部洼地中有的形成内陆干旱荒漠中的不定期时令湖，成为形成蒸发沉积矿床的理想环境。

2 成矿地质环境

东盐湖是在第四纪内陆时令湖的基础上发展起来的，赋矿地层为第四系全新统，厚0.2—6.85 米，根据成因从下至上分为第四系洪积堆积物、湖积－盐渍化堆积物、湖积－化学沉积物、风积物等。矿体主要赋存在湖积－化学沉积中，其次在湖积－盐渍化堆积层中也局部夹杂有块状芒硝矿透镜体。

矿区盐湖周围发育青白口系天湖群中深变质的花岗岩、变粒岩、各类片麻岩和片岩、透镜状大理岩、混合岩。矿区中北部出露有花岗岩、片麻状混合花岗岩。这些裸露的岩石富含钾、钠等元素，在漫长风化过程中，通过大气降水、地下水等搬运作用，运移到汇水盆地聚集。

3 矿床特征

东盐湖是一个地表干枯的现代盐湖，外形呈三角形，面积约30 平方千米，盐湖中间发育一基岩残山，将盐湖分割为南北两个小盐湖。该盐湖是一个固液相并存的复盐类矿床，固相以产石盐为主，芒硝次之；液相卤水中主要产出石盐。南部盐湖以产石盐为主，平面呈一东西长南北窄的长方形，面积约20平方千米，第四系沉积物呈环带状展布，外环带为坡—洪积物，次外环带为湖积—盐渍化堆积，内带为湖积—化学堆积石盐芒硝矿，为矿床主要赋矿地段；北部盐湖以产芒硝为主，呈椭圆形，面积约4.5 平方千米，主要为湖积—盐渍化堆积，其西部有小面积化学堆积芒硝矿。

3.1 固相盐类矿产

东盐湖固相盐类矿产主要有3种：从上到下为石盐、芒硝、无水芒硝。

石盐矿主要产于南部盐湖中心部位，直接裸露地表。地表面积6.5 平方千米，矿体厚度由湖心向边缘变薄，厚度一般2—3.8 米，最大厚度5.97 米；矿物晶粒由上向下变粗；有害杂质Na2SO4由上向下逐渐增加；水不溶物含量普遍较高，自上而下呈跳跃式变化；夹石较少，盐溶不发育。根据矿石结构构造及矿物成分，将矿层自上而下分为三个基本自然类型:蜂窝状石盐层、细粒石盐层、中粗粒石盐层。矿石成分主要有石盐65—97%、砂屑2—40%、石膏约小于1%，还有极少量的芒硝和泻利盐。矿石化学成分平均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%。矿石结构为细粒结构、含砂细粒状结构、自形—半自形粒状结构，构造主要为蜂窝状构造、块状构造、局部板状构造、溶蚀的块状构造、松散的块状构造。

无水芒硝位于中粗粒石盐层之下、芒硝矿层之上，二者呈过渡关系。共有3 个矿体，均分布在南部盐湖，呈透镜状产出，平面形状不规则，长125－490米，宽35－120米，总面积0.06平方千米，矿层平均厚0.34－0.56 米。矿石成分有：无水芒硝55—85%、芒硝10—30%、石盐16—30%、砂屑及泥质物2—10%。化学成分平均Na2SO458.24%、NaCl 21.60%、CaSO41.03%、MgSO40.09%、Fe2O30.02%、水不溶物22.47%、总水分4.8%。矿石为块状构造、不等粒粒状结构。

芒硝矿零星分布，共有5 个矿体，其中4 个分布在南部石盐湖。矿体形状不规则，矿体长330－1480米，宽85－350米，厚0.45—1.9米，总面积为1.06平方千米。矿体顶板为粗粒石盐矿层或无水芒硝，底板为砂碎石或含芒硝石盐中细粒砂层。矿石成分有：芒硝70—90%、石盐10—25%，砂屑及泥质物2—7%、石膏0.5—6.0%，无水芒硝及钙芒硝少量。化学成分平 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%、总水分37.88—44.77%。矿石为粒状结构、块状构造。

3.2 液相盐类矿产

东盐湖卤水包括晶间卤水、孔隙卤水、基岩裂隙卤水，属潜卤水。呈无色、透明、无味、极咸特征，卤水化学类型为SO42――Na+亚型。卤水矿产包括K2SO4—钾盐矿、KNO3—钾硝石矿、NaNO3—钠硝石矿、Na-Cl—石盐矿、Na2SO4—芒硝矿。

K2SO4—钾盐矿分布于南部石盐湖西部，面积1.76 平方千米，静水埋深1.51 米，平均密度1.205 t／m3，K2SO4平均品位1.1264%。

K＋＋NO3---钾硝石矿在南部盐湖形态不规则，面积7.153 平方千米；卤水平均静水位埋深1.36－1.51 米，平均密度1.173－1.197t／m3，K＋＋NO3-平均品位1.6－9.686%；在北部盐湖形态也不规则，面积0.88 平方千米，卤水静水位埋深1.15 米，平均密度1.135t／m3，K＋＋NO3-平均品位1.148%。NaNO3—钠硝石矿在南部盐湖平面形态呈长方形，长6100 米，宽1173 米，面积7.153 平方千米。卤水静水位埋深1.33－1.52 米，平均密度1.177－1.194t／m3，NaNO3平均品位1.181－2.768%；在北部盐湖呈不规则状，面积1.1 平方千米，卤水静水位平均埋深1.05 米，平均密度1.13t／m3，NaNO3平均品位0.93%。

NaCl—石盐矿与南北两个盐湖卤水分布范围一致。南部盐湖石盐矿卤水静水位埋深1.42 米，平均密度1.176t／m3，平均品位21.997×10-2。西部较富，东部较贫。北部盐湖石盐矿卤水静水位埋深1.13米，平均密度1.141t／m3，平均品位15.055×10-2。

Na2SO4—芒硝矿分布零散，规模较小。共有四处，面积累计2.06 平方千米，卤水静水位埋深1.04－1.6 米，平均密度1.2－1.6t／m3，Na2SO4平均品位4.04－6.007%。

图1 东盐湖石盐矿成矿模式图

盐湖中部以晶间卤水为主的含水层富水性中－强，单位涌水量9.34－133.06吨／日·米；盐湖边缘以基岩裂隙水为主的盐下水，富水性强，单位涌水量171.88－473.18吨／日·米。

4 矿床成因

东盐湖是在第四纪时期由局部汇水盆地演化成不定期时令湖发展而来现代内陆湖沼蒸发沉积形成的固液相并存的复盐矿床。

5 成矿模型

在东盐湖形成初期，东盐湖为一个洼地。周围普遍含盐的第三系红色碎屑沉积物（此处盐类矿床最主要的物质来源）及裸露基岩在风化作用下分解出的部分盐类物质，通过地下水作用和毛细管作用迁移到近地表岩石裂隙和孔隙中，这些大量富含Na＋、K＋、SO42－、Cl－、NO3-的溶液源源不断的通过水循环作用汇集到东盐湖地区。由于东盐湖地处内陆荒漠，气候炎热，降水稀少，在长期的动态循环中，盐类物质不断聚集，蒸发量大于降水补给，湖水浓度不断提高，最终使盐类结晶析出，逐渐成为规模可观的盐湖。盐类物质的沉积顺序取决于其不同的化学行为。由于Na2SO4的溶解度低于石盐溶解度，所以首先在底部析出芒硝,随着湖水浓度的进一步升高，开始沉积石盐矿层。此外，东盐湖水源补给主要为基岩裂隙水，下部很少受到补给水的影响，卤水始终处于饱和状态，在物质重新分配过程中下部石盐结晶逐渐增大，形成中粗粒石盐，而上部形成细粒石盐。蜂窝状石盐是由于毛细作用形成的，产于卤水位之上，卤水位越低，蜂窝状石盐就越厚。

6 找矿标志

（1）地貌标志：山间汇水盆地，是形成蒸发沉积矿床的理想环境。

（2）围岩标志：第三系红色碎屑沉积物、中酸性岩石发育的地方，能为盐湖形成提供丰富的物质来源。

（3）盐溶标志：地表常发育砂质石盐壳，局部发育盐溶（盐壳沙垄、岩溶孔）。