宁夏固原凹陷岩盐矿床后生改造成矿作用—来自矿物学的证据

刘 芳，田景雄，何 伟,褚小东，宋新华

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；2.宁夏回族自治区地质局，宁夏银川 750021；3.宁夏回族自治区基础地质调查院，宁夏银川 750021；4.宁夏回族自治区煤炭地质局，宁夏银川 750000；5.宁夏回族自治区自然资源勘测调查院，宁夏银川 750000)

0 引言

“改造成矿作用”是涂光炽教授提出的成矿新理论(涂光炽，1979)，于1980年代至1990年代逐步完善拓展(涂光炽，1984，1988，1992；王秀璋，1992，1997)，并得到广泛认同和应用(张乾，1997；冉崇英等，2010；王玉往等，2011;Snachev,2012;田竟亚等，2015；Yuste et al.,2015;Cao et al.,2017；冉崇英，2017；牛佳等，2017；单芝波，2021)。该成矿理论对盐类矿床的改造成矿过程研究具有重要的指导意义(李金锁等，2013；张西营等，2015；苗忠英等，2017；侯学文等，2020；倪艳华等，2021；张永生等，2021；郭佩等，2022)。

宁夏固原岩盐矿床是近年来固原凹陷内发现的一个大型岩盐矿床，位于宁夏中南部六盘山盆地的中西部。该矿床是一个典型的氯化物-硫酸盐型盐类矿床，分布范围广、厚度大，已达到大型岩盐矿床规模。目前该矿床主要以勘查工作为主，研究工作较少，尤其是通过矿物学开展该矿床成因的研究还鲜有公开报道。前人研究主要集中在该矿床的地质特征和沉积过程(曾建平，2012)、主矿物成分及沉积成因(郑毅等，2012)，以及对矿床“高山深盆”成盐模式的探讨(宋新华等，2015，2017)。以往研究对后期改造成矿过程研究有限，对岩盐矿的成矿期次和改造成矿机制的研究尚未开展，没有建立起两种成矿作用之间的关系和改造成矿作用模型，这些问题在一定程度上制约了对固原岩盐矿成矿规律的认识和找矿勘查工作。基于此，本文通过对不同成因类型的矿石结构构造和矿物特征进行详细观察，以岩石矿物学证据，研究该岩盐矿床的成矿作用和成矿期次，以期为该岩盐矿床的进一步勘查提供科学依据。

1 地质背景

1.1 区域地质

固原凹陷位于宁夏中南部地区，大地构造位置位于青藏高原东北缘，其北侧是阿拉善微陆块，西侧为秦岭-祁连造山带，东侧为鄂尔多斯地块(赵红格等，2006；马风华等，2020)，处于上述三大构造体系结合地带(田勤俭，1998；李松林等，2006；陈刚等，2007)(图1)。

图1 宁夏中南部大地构造位置图(a)和构造单元划分图(b)(据宁夏回族自治区地质调查院，2017)Fig.1 Map showing tectonic location(a)and tectonic unit division(b)of central-southern Ningxia(after Ningxia Institute of Geological Survey,2017)1-省界；2-一级构造单元界线；3-二级构造单元界线；4-四级构造单元界线；5-五级构造单元界线；6-地名1-provincial boundary;2-first-order tectonic unit boundary;3-second-order tectonic unit boundary;4-fourth-order tectonic unit boundary;5-fifth-order tectonic unit boundary;6-place name

固原凹陷内的沉积盖层主要为中、新生界，侏罗系、白垩系、古近系、新近系在凹陷外围出露，第四系主要分布在凹陷内部(图2)。其中，白垩系下统乃家河组(K1n)是研究区内岩盐矿床的赋矿层位，是本项研究的目的层。

图2 固原凹陷区域地质略图①Fig.2 Regional geological map of the Guyuan depression ①1-第四系；2-中新统干河沟组；3-中新统彰恩堡组；4-渐新统清水营组；5-始新统寺口子组；6-下白垩统乃家河组；7-下白垩统马东山组；8-下白垩统李洼峡组；9-下白垩统和尚铺组；10-下白垩统三桥组；11-上侏罗统安定组；12-中侏罗统直罗组；13-中侏罗统延安组；14-正断层；15-逆断层；16-平移断层；17-推测平移断层；18-性质不明断层；19-推测性质不明断层；20-整合地层界线；21-平行不整合地层界线；22-角度不整合地层界线；23-研究区；24-地名1-Quaternary;2-Miocene Ganhegou Formation;3-Miocene Zhang’enbao Formation;4-Oligocene Qingshuiying Formation;5-Eocene Sikouzi Formation;6-Lower Cretaceous Naijiahe Formation;7-Lower Cretaceous Madongshan Formation;8-Lower Cretaceous Liwaxia Formation;9-Lower Cretaceous Heshangpu Formation;10-Lower Cretaceous Sanqiao Formation;11-Upper Jurassic Anding Formation;12-Middle Jurassic Zhiluo Formation;13-Middle Jurassic Yanan Formation;14-normal fault;15-reverse fault;16-translation fault;17-inferred translation fault;18-unidentified fault;19-inferred unidentified fault;20-conformable stratigraphic boundary;21-parallel unconformity;22-angular unconformity;23-study area;24-place name

区域内发育多条北西-近南北向深大断裂，断裂总体走向北西，多为逆断层，断裂间褶皱及次级断裂复杂多样(图2)。区内发育的褶皱主要有南-北向和北西-南东向两种展布方向。褶皱形成于两个构造期次：第一期为燕山晚期E-W向脆性挤压变形(宁夏回族自治区地质调查院，2017)，表现为下白垩统地层褶皱，构造线方向近南北向；第二期为上新世晚期-早更新世早期NE-SW向脆性挤压变形(施炜等，2013)，表现为下白垩统、古近纪、新近纪地层褶皱，构造线方向为北西向。

1.2 矿床地质

固原岩盐矿床为一隐伏矿床，矿区地层发育白垩系、古近系和第四系(图3)。赋矿地层白垩系下统六盘山群乃家河组出露于矿区的西南部和南部，可分成两个岩性段。乃家河组下岩段(K1n1)岩性主要为灰黄色、灰绿色泥灰岩、砂质泥灰岩、灰质泥岩、砂质灰岩、泥质灰岩，该层位含少量的石膏；乃家河组上岩段(K1n2)岩性主要为灰绿色、黄褐色、紫红色灰质白云岩、钙质泥岩、泥灰岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、粉砂岩。钻孔工程揭示岩盐发育在乃家河组上岩段。

图3 固原凹陷岩盐矿区地质简图①Fig.3 Geological sketch map of the Guyuan rock salt deposit①1-第四系；2-渐新统清水营组；3-下白垩统乃家河组上段；4-下白垩统乃家河组下段；5-下白垩统马东山组；6-正断层；7-平移断层；8-推测平移断层；9-推测性质不明断层；10-推测正断层；11-背斜轴；12-角度不整合地层界线1-Quaternary;2-Oligocene Qingshuiying Formation;3-upper section of Lower Cretaceous Naijiahe Formation;4-lower section of Lower Cretaceous Naijiahe Formation;5-Lower Cretaceous Madongshan Formation;6-normal fault;7-translation fault;8-inferred translation fault;9-inferred unidentified fault;10-inferred normal fault;11-anticlinal axis;12-angular unconformity stratigraphic boundary

矿区内共发育8条断层(图3)，其中F2 ～ F8为推测断层，断层F1～F3主要控制着矿区的构造格架。平面上F1、F3、F4、F5、F7、F8这6条断层基本平行分布，呈北西-南东走向；F2和F6基本平行，呈北东-南西走向。矿区整体构造线走向北西，倾向上被一系列的平行断层所切割，形成了由西向东，逐次下降的一系列梯形断块，构造复杂程度为中等。

矿区内褶皱不发育，仅在矿区南部出露一背斜的北翼。背斜出露地表长度约700 m，背斜轴部长约2.5 km，走向为北西340°。背斜核部地层为马东山组，两翼地层为乃家河组，总体向南东方向倾覆，背斜形态开阔，两翼产状对称，其北段被F2断层截断。

矿区内主要发育岩盐矿体，同时发育有钙芒硝矿化体、硬石膏矿化体和无水芒硝矿化体。岩盐赋矿面积约为14 km2，矿体呈层状，局部为透镜状。矿区内共见岩盐矿体(层)52层，其中有32层达到了工业指标。岩盐矿体(层)的产状与赋矿岩层不一致，岩盐矿体(层)的倾角为25°～55°，变化范围明显大于赋矿岩层。岩盐矿层的厚度亦变化较大，有些地方减薄，有些地方加厚，局部地方出现分叉或者合并，有些甚至尖灭消失。岩盐矿体(层)之间主要由泥岩或含盐泥岩相隔。此外，岩盐还常常充填在碎屑岩裂隙中或碎屑岩角砾之间。总之，岩盐矿矿体(层)层数多，厚度大，矿石品位高，质量好。

2 样品及分析方法

样品采集于固原岩盐矿区内的钻孔岩心，包括各种典型的矿石类型。对标本仔细观察后将岩矿石样品磨制成光薄片，采用显微镜观察样品中矿物的光学特征，在准确鉴定矿物种类之后，对其微观构造和矿物结构进行观察。在镜下根据矿物的相互关系、矿物生成顺序、矿物产出位置、矿物粒度大小等因素判识矿物的形成期次。

通过X射线粉晶衍射分析鉴定不同成因的矿物，该分析在中国地质大学(北京)科学研究院实验中心完成。使用的仪器型号为Bruker SMART APEX-CC，该设备为X射线CCD面探衍射仪。射线类型为MoKα(0.71037×10-1nm)，测试的扫描方式为ω叠加方式，设置20°为扫描间隔，扫描区间30°～130°，测试电流35 mA，测试电压45 kV，在环境湿度为30(±2)%，室温20(±2)℃的条件下进行测试(李国武等，2005)，通过软件Crystallographica Search-Match Version 2.1.1.0 检索，得到各种物相的鉴定结果。

选择代表性矿物在中国地质大学(北京)科学研究院实验中心进行扫描电镜和电子探针能谱成分分析。首先将试样表面磨平或剖光，对样品做净化处理，利用仪器Mira XMU进行测试，该仪器为场发射扫描电镜，放大倍数2～1000000倍，进行背散射电子(SEM)成像和实时元素分析。

3 岩石矿物学特征

3.1 矿石特征

固原凹陷岩盐矿床的矿石类型可划分为质纯的岩盐矿石、含泥质角砾盐岩矿石、无水芒硝矿石、钙芒硝矿石和硬石膏矿石。

质纯盐岩矿石：岩盐含量超过95%，一般为无色透明，玻璃光泽，当含有泥质或有机质时这类岩盐矿石呈灰白、灰黑色。盐晶粒度一般在2～15 mm，块状构造(图4a)；矿物主要成分为石盐；该类型的矿石主要发育在构造裂隙较大的地方，形成的矿层厚度比较小。

图4 固原凹陷岩盐矿不同成因类型矿石Fig.4 Photos showing different genetic types of ores from the Guyuan rock salt deposit1-第四系；2-渐新统清水营组；3-下白垩统乃家河组上段；4-下白垩统乃家河组下段；5-下白垩统马东山组；6-正断层；7-平移断层；8-推测平移断层；9-推测性质不明断层；10-推测正断层；11-背斜轴；12-角度不整合地层界线1-Quaternary;2-Oligocene Qingshuiying Formation;3-upper section of Lower Cretaceous Naijiahe Formation;4-lower section of Lower Cretaceous Naijiahe Formation;5-Lower Cretaceous Madongshan Formation;6-normal fault;7-translation fault;8-inferred translation fault;9-inferred unidentified fault;10-inferred normal fault;11-anticlinal axis;12-angular unconformity stratigraphic boundarya-块状粗晶岩盐矿石；b-角砾状岩盐矿石；c-块状无水芒硝矿石;d,e-含石盐泥质钙芒硝矿石；d-纹层状钙芒硝与白云质泥岩互层；e-泥质团块状钙芒硝；f,g-纹层状硬石膏矿石；f-雪花状硬石膏与白云质泥岩互层；g-竹叶状硬石膏与白云质泥岩互层1-第四系；2-渐新统清水营组；3-下白垩统乃家河组上段；4-下白垩统乃家河组下段；5-下白垩统马东山组；6-正断层；7-平移断层；8-推测平移断层；9-推测性质不明断层；10-推测正断层；11-背斜轴；12-角度不整合地层界线1-Quaternary;2-Oligocene Qingshuiying Formation;3-upper section of Lower Cretaceous Naijiahe Formation;4-lower section of Lower Cretaceous Naijiahe Formation;5-Lower Cretaceous Madongshan Formation;6-normal fault;7-translation fault;8-inferred translation fault;9-inferred unidentified fault;10-inferred normal fault;11-anticlinal axis;12-angular unconformity stratigraphic boundarya-massive coarse crystalline salt ore;b-brecciated salt ore;c-massive anhydrous mirabilite ore;d,e-rock salt-bearing argillaceous glauberite ore;d-interbedded layered glauberite and dolomitic mudstone;e-argillaceous lumpy glauberite;f,g-layered anhydrite ore;f-interbedded snow-like anhydrite and dolomitic mudstone;g-interbedded bamboo-leaf-like anhydrite and dolomitic mudstone

含泥质角砾盐岩矿石：颜色为灰色，角砾状岩盐(图4b)，岩盐为泥质碎块的胶结物。矿物主要成分为岩盐，含量约55%～80%；角砾含量约25%～50%，大小不等，无磨圆，呈棱角状，主要成分为白云质钠长石泥岩；伴生钙芒硝含量约5%～15%，主要分布在角砾或碎块中；硬石膏的含量非常少。岩盐充填于岩层裂隙或岩石碎块的间隙中成矿，这类石盐岩在矿区内普遍发育，是矿区主要的矿石类型。

无水芒硝矿石：颜色主要为白色或灰白色，块状构造(图4c)，不透明或半透明。矿物主要成分为无水芒硝，含量约80%，结晶粒度主体在2～5 mm之间，个别粒度较细；伴生石盐含量约10%～20%，结晶粒度1～2 mm。该类型无水芒硝多分布在构造裂隙中较大的地方，多数仅为矿化体，厚度一般不超过1 m，吸水可变成芒硝。

钙芒硝矿石：主要分布在白云质钠长石泥岩中，是石膏与芒硝的过渡产物，未形成大规模矿层，多数仅为矿化体；颜色以灰白、灰色为主，为纹层状(图4d)和团块状(图4e)构造；主要矿物成分为钙芒硝，透明或半透明，含量约30%～50%，结晶粒度在0.2～5 mm；伴生石盐为半透明状，含量约15%～20%；粘土矿物含量25%～30%；结晶粒度细小的岩盐常与粘土矿物共生，裂隙中充填粗粒岩盐，粒度在0.5～3 mm。

硬石膏矿石：矿石分布特征与钙芒硝岩相似，主要分布在白云质钠长石泥岩中，颜色为灰白色，产出特征表现为透明的雪花状(图4f)或竹叶状(图4g)，常与白云质泥岩互层，与沉积层理平行。主要矿物成分为硬石膏，透明状，含量约25%～35%，结晶粒度在0.5～5 mm左右；伴生的石盐呈半透明状，含量在10%左右，结晶粒度在2～5 mm之间，主要存在于裂隙中；还伴生少量钙芒硝、粘土矿物等。矿区内该类型矿石发育比较少，硬石膏岩厚度一般较小，不呈矿层分布，吸水可变成石膏。

3.2 矿石结构构造特征

3.2.1 矿石结构特征

固原凹陷岩盐矿石的结构主要有自形细晶、自形粗晶、港湾交代和蠕虫交代结构。其中，自形细晶结构(图5a，b)为原生沉积结构，代表了原生沉积成因。港湾状(图5c，d)、蠕虫交代(图5e，f)和自形粗晶(图5g，h)结构为后生改造结构，代表后生改造成因。

图5 固原凹陷岩盐矿矿石结构图Fig.5 Photos showing ore textures of the Guyuan rock salt deposita，b-自形细晶矿石结构；a-硬石膏呈自形板状，粒度1～2 mm，自形晶呈团状集合体分布；b-自形板状钙芒硝分布在粘土岩中，粒度1～2 mm;c，d-港湾交代矿石结构；c-硬石膏被交代呈港湾状；d-钙芒硝交代呈港湾状；e，f-蠕虫交代矿石结构；e-硬石膏上分布大量交代形成的蠕虫；f-钙芒硝上分布大量交代形成的蠕虫；g，h-自形粗晶矿石结构；g-深灰色岩盐，结晶颗粒粗大；h-淡茶色岩盐，盐晶颗粒粗大，呈粒间镶嵌状；Glb-钙芒硝；Ah-硬石膏；正交偏光a,b-euhedral fine crystalline ore structure;a-anhydrite occurs as a euhedral plate with particle size of 1～2 mm,distributed as mass aggregate;b-euhedral plate glauberite distributed in clay rock with the particle size of 1～2 mm;c,d-harbor metasomatic ore structure;c-anhydrite occurred metasomatism is harbor-shaped;d-glauberite metasomatism is harbor-shaped;e,f-worm-like metasomatic ore structure;e-a large number of metasomatic worms are distributed on anhydrite;f-a large number of metasomatic worms are distributed on glauberite;g,h-euhedral coarse crystalline ore structure;g-dark gray rock salt with coarse crystalline particles;h-light brown rock salt,coarse salt crystalline particles,intergranular mosaic;Glb-glauberite;Ah-anhydrite;orthogonal polarizing

3.2.2 矿石构造特征

固原凹陷岩盐矿石的构造主要有纹层状、条带状、团块状、块状、角砾状、网状构造。其中纹层、条带、团块状构造为原生沉积构造，块状、角砾状和网脉状为后生改造构造。

纹层状构造(图6a)主要见于钙芒硝、硬石膏矿石中，纹层状的钙芒硝或硬石膏与泥岩互层；条带状构造(图6b)主要见于硬石膏、钙芒硝矿石中，硬石膏或钙芒硝呈条带状分布，与泥岩呈条带状互层；团块状构造(图6c)主要发育在团块状钙芒硝岩中，结构致密，结晶较细。块状构造(图6d)主要见于块状的岩盐矿石，结构致密，一般发育的矿层厚度较角砾状岩盐矿层厚度小；角砾状构造(图6e)主要见于角砾状岩盐矿石，该类型矿石在矿区普遍存在，角砾为岩石的破碎块，泥岩为角砾主要成分，胶结物主要为岩盐；网脉状构造(图6f)主要发育在岩盐矿石中，矿石呈网脉状。

图6 固原凹陷岩盐矿矿石构造图Fig.6 Photos showing ore structures of the Guyuan rock salt deposita-层理状构造，泥质条带和钙芒硝岩呈纹层状互层，间隙充填粗晶石盐；b-条带状构造，竹叶状硬石膏与泥岩呈条带状分布；c-团块状构造，泥质团块状钙芒硝；d-块状构造，石盐呈致密块状；e-角砾状构造，泥质角砾2 mm～2 cm，棱角状，石盐为泥质角砾胶结物；f-岩盐呈网脉状分布a-layered structure,interbedded laminae of clay bands and glauberite,gap filling coarse crystalline salt;b-banded structure,striped distribution of bamboo-leaf-like anhydrite and mudstone;c-lumpy structure,argillaceous lumpy glauberite;d-massive structure,the rock salt is dense and massive;e-brecciated structure,argillaceous breccia with particle size of 2 mm～2 cm,angular shape,rock salt is cemented by mud;f-rock salt distribued in reticulate vein

3.3 盐类矿物特征对比

固原凹陷岩盐矿床包含的主要矿物有：石盐、钙芒硝、硬石膏以及粘土矿物、钠长石、白云石。盐类矿物可分为原生沉积型和后生改造型两大类。

3.3.1 原生沉积型矿物

原生沉积型石盐：这类石盐呈半透明-透明状。主要分布在灰色泥岩中，其集合体结构致密、块状，可见溶蚀现象。其晶体粒度为20～40 μm，具有凹陷晶面，为自形立方体，晶体表面干净，具有面状、阶梯状界面，表现为原生沉积结构特征。扫描电镜下可见细粒微晶沉积型石盐(图7a)；X射线粉晶衍射谱图上，此类矿物谱线简单(图7b)；电镜下能谱的出峰位置主要在Cl、Na、Si元素处(图7c)，Cl和Na较多，而Si含量较低。

图7 原生沉积型石盐扫描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.7 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the primary sedimentary type rock salta-扫描电镜下细粒微晶沉积型石盐；b-石盐衍射图，上图为石盐，下图为ICDD卡片数据；c-石盐能谱分析图，能谱的出峰位置主要在Cl、Na、Si元素处a-fine microcrystalline sedimentary type rock salt under SEM;b-diffraction diagram of rock salt,with the upper rock salt and lower ICDD card data;c-energy spectra of rock salt,with the peak at the positions of Cl,Na and Si

原生沉积型钙芒硝：这类矿物主要分布在白云质钠长石泥岩中，集合体呈条带状、层理状、针状、放射状，单晶状多与粘土共生，晶体粒度为20～50 μm。扫描电镜下见针状钙芒硝(图8a)；粉晶X衍射谱图上，此类矿物谱线也比较简单(图8b)，电镜下能谱的出峰位置主要在O、Na、S、Cl、K、Ca元素处(图8c)，其中S、Na、O、Ca的含量较高。

图8 原生沉积型钙芒硝扫描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.8 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the primary sedimentary type glauberitea-扫描电镜照片，钙芒硝可见针状集合体、放射状集合体；b-钙芒硝衍射图，上图为钙芒硝，下图为ICDD卡片数据；c-钙芒硝能谱分析图，能谱的出峰位置主要在O、Na、S、Ca元素处a-SEM image,with needle-like and radial glauberite aggregates;b-diffraction diagram of glauberite,with the upper glauberite and lower ICDD card data;c-energy spectra of glauberite,with the peak at the positions of O,Na,S and Ca

原生沉积型无水芒硝：此类矿物含量比较少，粒度小，常与粘土矿物共生，集合体呈纤维状。粉晶X衍射谱图上，此类矿物谱线比较复杂(图9a)，电镜下能谱分析的出峰位置主要在O、Na、S元素处(图9b)。

图9 原生沉积型无水芒硝粉晶衍射、能谱特征图Fig.9 Diagrams of X-ray powder diffraction and energy spectra of primary sedimentary type anhydrous mirabilitea-无水芒硝衍射图，上图为无水芒硝，下图为ICDD卡片数据；b-无水芒硝能谱分析图，能谱分析的出峰位置主要在O、Na、S元素处a-diffraction diagram of anhydrous mirabilite,with the upper anhydrous mirabilite and lower ICDD card data;b-energy spectra of anhydrous mirabilite,with the peak at the positions of O,Na and S

原生沉积型硬石膏：这类矿物主要分布在白云质泥岩中，呈半自形-自形晶板状，晶体粒度在0.5～5 mm，分布在裂隙中硬石膏晶体呈它形粒状；集合体呈纹层状、条带状。扫描电镜下原生沉积型硬石膏呈放射状(图10a)，粉晶X衍射谱图上，此类矿物谱线比较简单(图10b)，电镜下能谱的出峰位置主要在O、S、Ca元素处(图10c)，S和Ca含量较高。

图10 原生沉积型硬石膏扫描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.10 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the primary sedimentary type anhydritea-扫描电镜照片，硬石膏集合体呈放射状；b-硬石膏衍射图，上图为硬石膏，下图为ICDD卡片数据；c-硬石膏能谱分析图，能谱的出峰位置主要在O、S、Ca元素处a-SEM image,with radial anhydrite aggregates;b-diffraction diagram of anhydrite,with the upper anhydrite and lower ICDD card data;c-energy spectra of anhydrite,with the peak at the positions of O,Na,S and Ca

3.3.2 后生改造型矿物

后生改造型石盐：此类矿物主要分布在构造裂隙中或岩石碎块的裂隙中，表现为裂隙充填成矿，或者为角砾的胶结物成矿。石盐主要呈半自形晶体，结晶粒度在0.5～15 mm之间，结晶颗粒粗大。石盐立方体略具定向性，呈被拉长状，可能是由于后期挤压作用所致。扫描电镜下后生改造成因的石盐晶体颗粒较粗大(图11a)，粉晶X衍射谱图与原生沉积型石盐类似(图11b)，矿物谱线比较简单；电镜下能谱的出峰位置主要在Cl、Na元素处(图11c)。

图11 后生改造型石盐扫描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.11 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the subsequent transformation type rock salta-扫描电镜照片，石盐结晶颗粒较粗；b-石盐衍射图，上图为石盐，下图为ICDD卡片数据；c-石盐能谱分析图，能谱的出峰位置主要在Cl、Na元素处a-SEM image,with coarse crystalline rock salt；b-diffraction diagram of rock salt,with the upper rock salt and lower ICDD card data;c-energy spectra of rock salt,with the peak at the positions of Cl,Na

后生改造型钙芒硝：此类矿物多呈粒状，晶体粒度在0.3～1 mm；少数为板状、菱板状的自形-半自形晶，粒度在2～5 mm。偏光显微镜下可见钙芒硝交代硬石膏。扫描电镜下钙芒硝集合体呈放射状(图12a)；粉晶X衍射谱图上，此类矿物谱线较原生沉积型钙芒硝复杂(图12b)，能谱的出峰位置与原生沉积型钙芒硝一样，主要都在O、Na、Ca、S元素处(图12c)。

图12 后生改造型钙芒硝描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.12 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the subsequent transformation type glauberitea-扫描电镜照片，钙芒硝集合体呈放射状；b-钙芒硝衍射图，上图为钙芒硝，下图为ICDD卡片数据；c-钙芒硝能谱分析图，能谱的出峰位置主要在O、Na、S、Ca元素处a-SEM image,with radial glauberite aggregates;b-diffraction diagram of glauberite,with the upper glauberite and lower ICDD card data;c-energy spectra of glauberite,with the peak at the positions of O,Na,S and Ca

后生改造型无水芒硝：这类矿物主要出现在岩石的裂隙中。扫描电镜下无水芒硝呈半自形-它形粒状，晶体粒度在1～5 mm之间，呈细粒状集合体(图13a)。粉晶X衍射谱图上，此类矿物谱线同原生沉积型无水芒硝类似，都比较复杂(图13b)；电镜下能谱分析的出峰位置主要在O、Na、S元素处(图13c)。

图13 后生改造型无水芒硝扫描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.13 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the subsequent transformation type anhydrous mirabilitea-扫描电镜照片，无水芒硝呈细粒状集合体；b-无水芒硝衍射图，上图为无水芒硝，下图为ICDD卡片数据；c-无水芒硝能谱分析图，能谱分析的出峰位置主要在O、Na、S元素处a-SEM image,with fine granular anhydrous mirabilite aggregates;b-diffraction diagram of anhydrous mirabilite,with the upper anhydrous mirabilite and lower ICDD card data;c-energy spectra of anhydrous mirabilite,with the peak at the positions of O,Na and S

后生改造型硬石膏：这类矿物主要在裂隙中可见，呈它形粒状，晶体粒度在2～5mm。扫描电镜下硬石膏呈粒状集合体(图14a)，粉晶X衍射谱图上，此类矿物谱线较原生沉积型硬石膏复杂(图14b)，电镜下能谱分析的出峰位置与原生沉积硬石膏一致，主要在O、Ca、S元素处(图14c)。

图14 后生改造型硬石膏扫描电镜、粉晶衍射、能谱特征图Fig.14 SEM image,X-ray powder diffraction analysis and energy spectra of the subsequent transformation type anhydritea-扫描电镜照片，硬石膏呈粒状集合体；b-硬石膏衍射图，上图为硬石膏，下图为ICDD卡片数据；c-硬石膏能谱分析图，能谱分析的出峰位置主要在O、S、Ca元素处a-SEM image,with granular anhydrite aggregates;b-diffraction diagram of anhydrite,with the upper anhydrite and lower ICDD card data;c-energy spectra of anhydrite,with the peak at the positions of O,S and Ca

4 讨论

固原凹陷岩盐矿床具有明显的原生沉积特征，同时遭受后期构造活动、溶解、重结晶等改造作用的特征也很明显。根据矿体之间的穿插关系(图15)和矿物之间的交生关系(图16)，是后期改造的有力证据，认为固原凹陷岩盐矿成矿经历了原生沉积成矿期和后生改造成矿期两个成矿期次(表1)。

图15 固原凹陷岩盐矿床岩心中矿脉穿插图Fig.15 Crosscutting relationship of ore veins from cores of the Guyuan rock salt deposita-第二期成矿石盐穿插第一期成矿石盐；b-第二期成矿硬石膏穿插第一期沉积型硬石膏层

图16 固原凹陷岩盐矿床矿物交生关系图Fig.16 Micrographs showing mineral intergrowth of the Guyuan rock salt deposita-钙芒硝交代硬石膏呈网状残留；b-白云石被钙芒硝包裹;Glb-钙芒硝；Ah-硬石膏；Do-白云石a-anhydrite was metasomatised by glauberite appears reticular;b-dolomite is wrapped in glauberite;Glb-glauberite;Ah-anhydrite;Do-dolomite

表1 固原凹陷岩盐矿床主要盐类矿物生成期次表Table 1 Mineral sequence of the Guyuan rock salt deposit

4.1 原生沉积成矿期

早白垩世早期，六盘山地区持续沉降，形成断陷盆地，盆地开始接受沉积，含大量盐类的陆源物质被不断搬运到盆地中，多方向物源以及水流汇聚到盆地。早白垩世晚期，发生构造反转，湖盆持续缓慢抬升，进入了湖盆的萎缩阶段，盐卤水浓度不断增加，盐类物质开始不断沉积。岩盐矿含盐地层在垂向上具有明显的旋回沉积特征，垂直分层特征明显。旋回底部沉积硬石膏，向上沉积钙芒硝、无水芒硝和厚层的石盐，随着水体的淡化，又有少量的钙芒硝沉积，再到硬石膏沉积，然后进入下一个沉积旋回。硬石膏—钙芒硝(无水芒硝)—石盐的矿物沉淀顺序符合蒸发岩的沉积规律。沉积成因为主的矿石具有比较明显的沉积特征，集合体往往呈纹层状、条带状或团块状产出，矿石结构主要为自形细晶结构。

4.2 后生改造成矿期

早白垩世以后，在强烈的构造作用下，形成了大量的构造裂隙。由于岩盐比围岩的密度低，在一定温压条件下岩盐具有塑性和流动性，因此随着上覆地层不断沉积增厚以及构造活动的诱导，在应力薄弱处岩盐可突破围岩的束缚而发生底辟作用，岩盐发生塑性流动，作为裂隙充填物或角砾胶结物成矿。现今矿区内普遍存在的含泥质角砾石盐岩、裂隙充填型石盐岩，即是这种成因所致，具有后生改造作用成矿的特点。岩盐还可在地下水或热液的作用下发生矿物重结晶、交代、迁移等次生作用，导致晶体粒径较大、钙芒硝交代硬石膏、泥岩微孔或微裂隙中出现石盐等现象的出现。宏观上，矿区内厚层状、块状岩盐矿石杂质含量较低、晶体粒径较大、多出现在较宽的裂隙中，是典型的后生改造成因型矿体。

固原凹陷岩盐矿床是原生沉积型与后生改造型矿体共存的矿床。原生沉积型矿体是母质，它最先在各种成盐条件综合作用下沉积成矿，现存部分是后期改造的残留。后生改造型矿体是子体，它是在地质条件发生变化的条件下对原矿床的调整和改造，其中既有破坏作用，又有建设性的成矿作用。

5 结论

(1)固原凹陷岩盐矿床是原生沉积-后生改造型矿床。该矿床经历了原生沉积成矿期和后生改造成矿期两个成矿期次。钙芒硝和硬石膏矿主要由早期沉积作用形成矿化体，经历了后期微弱的改造作用；而石盐矿主要由早期沉积作用形成矿体，在后期盆地构造变化中发生塑性流动、溶解-重结晶或构造变形而充填于围岩的裂隙或构造活动形成的有利空间中成矿。

(2)固原凹陷岩盐矿矿石结构中自形细晶代表了原生沉积成因，自形粗晶、港湾和蠕虫交代指示了原生矿体的后生改造成因。矿石构造中纹层、条带、团块状构造为原生沉积构造，块状、角砾状和网脉状为后生改造构造。固原凹陷岩盐矿床具有早期沉积和后期改造矿物组合特征，盐类矿物均可见原生沉积型和后生改造型矿物。

致谢：野外工作得到宁夏矿产地质调查院以及宁夏固原岩盐资源勘查开发关键问题研究项目组的大力支持，中国地质大学(北京)杜杨松教授对论文进行了认真的评阅和修改，匿名审稿专家认真审阅并提出了宝贵的意见，在此一并表示诚挚的感谢！

[注 释]

① 宁夏矿产地质调查院. 2010. 宁夏固原市原州区硝口-上店子岩盐矿详查报告[R]．