内蒙古鄂托克前旗西大荒盐湖矿区石盐、芒硝矿地质特征及成因浅析

内蒙古鄂托克前旗西大荒盐湖矿区石盐、芒硝矿地质特征及成因浅析

李永强

鄂尔多斯市地质调查监测院，内蒙古自治区 鄂尔多斯市  017001

摘要：本文通过对内蒙古鄂托克前旗西大荒盐湖矿区石盐、芒硝地质特征浅析，认为勘查区内西大荒盐湖属现代内陆湖蒸发盐类矿床，它的形成受地形、气候、物质来源等各种因素控制。西大荒盐湖地处毛乌素沙漠西南缘，从早白垩世以来，一直处于大陆性干燥气候条件下，目前年平均降雨量为296.5mm，且主要集中在夏、秋季。该区蒸发量大大高于降雨量和地下水补给量，具有有利的气候条件，盐湖卤水在强烈蒸发作用下，不断浓缩而形成盐类矿床。

关键词：西大荒盐湖，石盐芒硝，地质特征，矿床成因

1区域地质

1.1地层

西大荒盐湖位于内蒙古自治区西部毛乌素沙漠西南缘，其基底主要由古生界台地相碳酸盐岩、碎屑岩组成，盖层由中、新生代陆相碎屑岩组成。

根据《内蒙古自治区岩石地层》划分，本区前中生代地层区划属华北地层大区，晋翼鲁豫地层区，鄂尔多斯地层分区，东胜地层小区，中新生代地层区划属陕甘宁地层区，鄂尔多斯地层分区。区域出露地层较简单，主要为白垩系下统志丹群罗汉洞组、古近系渐新统清水营组和第四系全新统地层。

1、白垩系下统志丹群罗汉洞组：主要出露于区域西北、西南部，在区域东南部有小面积分布，岩性为紫红色、砖红色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，局部夹粉砂质泥岩、泥岩，厚度约123m。

2、古近系渐新统清水营组：在区域的西北部有小面积分布，岩性为褐红色、砖红色泥岩、粉砂岩夹灰绿色泥岩、砂岩及石膏层,厚度约157m。

3、第四纪全新统：在区域内分布广泛，以风积层和湖积-沼泽沉积层发育最为典型。风积层在区域内大面积分布，根据地貌特征和矿物黏土含量可细分为固定-半固定风积砂层、风积砂土层和移动砂层，其成分为土黄色、黄色细砂、粉砂、黏土,厚度大于10m。

湖积-沼泽沉积层主要分布在西大荒盐湖及其东部西二道川、马鞍桥一带，湖积沉积物为灰黑、土灰色砂质粘土、粘质砂土淤泥，沼泽沉积物为褐灰色砂质粘土及粘土质细粉砂，厚度大于5m。

2.2构造及岩浆岩

本区大地构造位置位于华北地块鄂尔多斯凹陷西南缘。区域早古生代接受了台地相碳酸盐岩、碎屑岩沉积，早古生代晚期褶皱回返，遭受剥蚀；中生代地壳复又下降，接受了陆相碎屑岩沉积，形成了鄂尔多斯大型坳陷盆地；自新生代以来本区地壳总体处于下降态势，广泛接受了第四纪沉积。区内地层产状平缓，盆地内部构造微弱，反映出稳定的构造特征。本区未见岩浆岩出露。

2矿区（床）地质

2.1地层

矿区出露地层简单，为白垩统下统罗汉洞组及第四系全新统，现分述如下：

1、下白垩统罗汉洞组：在盐湖东部零星出露。地层产状近水平，倾角0-3°，岩性为一套砖红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩组合，局部夹薄层泥岩。典型岩石特征如下：

（1）泥质粉砂岩：砖红色，泥质粉砂质结构，层状构造。岩石碎屑主要由石英（60%），长石（10%）组成，含少量白云母。石英、长石粒径小于0.1mm，分选好，磨圆度好，泥质胶结，胶结物含量15-25%。

（2）细砂岩：砖红色，砂质结构，层状构造。岩石碎屑由石英（75%），长石（10%）及岩屑（10%）组成，含少量白云母和泥质。石英、长石粒径0.1-0.25mm，分选好，磨圆较好，泥质胶结，胶结物含量约5%。

（3）粉砂岩：砖红色，粉砂质结构，层状构造。岩石碎屑主要由石英（75%），长石（20%）组成，含少量白云母。石英、长石粒径小于0.1mm，泥质胶结，胶结物含量约5%。

（4）粉砂质泥岩：砖红色，粉砂质泥质结构，层状构造。岩石主要由泥质组成，含量约75%，含石英（15%）和长石（5%），此外含少量白云母。

该地层出露厚度小于5m，与上伏第四系全新统呈不整合接触。

2、第四系全新统：为矿区出露的主要地层，分布范围大，按成因可为：沼泽沉积、湖积、化学沉积层、风积四个类型，现分述如下：

（1）沼泽沉积：主要分布于湖积区外围，尤以北部分布面积较大。沉积物主要为褐灰色砂质粘土及粘土质细粉砂。由于本区局部有地下淡水供给，所以地表有耐盐碱性植物生长，盐渍化现象不重，仅有少量星点状无水芒硝粉末分布。

（2）湖积：分布于化学堆积区的外围，在东南部分布范围较窄，在北部、西部和西南部分布面积较大，为西大荒盐湖的主要沉积物之一。沉积物主要为灰褐色淤泥、黄灰色粉砂质粘土及灰黄色泥质细砂。

（3）化学沉积：主要分布于盐湖的中南部，长3.4km，宽2km，面积约7.07km2，为西大荒盐湖的主要沉积物之一。沉积物主要为灰黑色淤泥、含盐硝淤泥、灰色粒状芒硝、石盐，矿区内的芒硝、石盐矿体主要分布于此沉积区。在此区内，除上述堆积物外，夏、秋季尚有少量表层卤水零星分布。

（4）风积：矿区内风积物发育，在矿区的东部、北部及西部边缘分布较广。其成分由风成砂、砂土组成。风成砂在矿区北部及西部边缘分布，土黄色，成分主要为砂，砂质由石英、长石、岩屑组成，以中粗砂为主，粒径一般0.3-2mm，基本不含黏土矿物。风成砂土主要分布于矿区的东部，土黄色，主要由砂质和黏土组成，砂质含量约75%，土质含量约25%，砂质由石英、长石、岩屑组成，以中细砂为主，粒径一般0.1-0.5mm。

西大荒盐湖主要包括化学沉积和湖积两部分，其中化学沉积区是盐类矿产成矿和赋存的主要场所。从水体化学成分和沉积组份看，该盐湖应属现代硫酸盐—氯化物混合型，沉积的盐类矿物主要有芒硝、无水芒硝、石盐、泻利盐和少量石膏。矿区内芒硝、石盐矿主要赋存在淤泥层中，共2层芒硝矿、1层石盐矿，矿层连续较好，层位稳定，是本次工作地层划分对比的标志。

2.2构造及岩浆岩

盐湖地表地貌呈微凹型，其基底为白垩系罗汉洞组地层，盖层由第四系全新统组成。矿区除东部有小面积白垩系罗汉洞组紫红色泥质粉砂岩出露外，均被第四系全新统地层覆盖，岩层或地层均呈水平或近似水平状，在地质填图和钻探过程中，未发现对石盐、芒硝矿层有较大破坏作用的断层、褶皱、岩溶、陷落柱、破碎带等。

3矿体（层）特征

西大荒盐湖为一芒硝、石盐共生矿床，矿区内芒硝、石盐矿主要以固体形态呈现，各矿层主要赋存于盐湖中南部的化学沉积区。该化学沉积区长约3.4km，宽约2km，面积约7.07km2，为西大荒盐湖的主要沉积物之一。

2005年资源储量核实报告在西大荒盐湖矿区范围内圈定2层芒硝矿层和1层石盐矿层，并对石盐矿层晶间卤水进行了资源储量估算。

根据矿层在垂向上的分布特征，本次工作在矿区采矿权内圈定2层芒硝矿和1层石盐矿，与原报告一致，将矿层自上而下分别编号为芒硝-Ⅰ、石盐-Ⅰ、芒硝-Ⅱ矿层，与原报告上矿层（Ⅱ）、中矿层、下矿层（Ⅰ）对应。芒硝-Ⅰ矿层赋存于近地表，该矿层与石盐-Ⅰ矿层在垂向上不存在相互压覆关系，其下距芒硝-Ⅱ矿层0.50-0.70m，平均0.60m。石盐-Ⅰ矿层赋存于中部，其下距芒硝-Ⅱ矿层0-0.50m，平均0.18m。芒硝-Ⅱ矿层位于底部，为矿区内芒硝矿的主矿层。

3.1芒硝矿层

采矿权内分布2层芒硝矿，编号为芒硝-Ⅰ、芒硝-Ⅱ矿层，芒硝矿石类型有芒硝矿石、淤泥芒硝矿石、粉末状芒硝矿石三种类型。现各芒硝矿层分述如下：

1、芒硝-Ⅰ矿层：该矿层在平面上不连续分布，主要分布于盐湖南部P4至P8勘查线间，由2个钻孔控制，零星分布于P4线的ZK0406及P3线的ZK0303单孔控制。矿层主体部分南北长约0.50-0.79km,平均0.60km,东西宽约0.25km，平均0.25km,可采面积约0.16km2。矿层总体呈似层状，近水平产出。

矿层顶面埋深1.35-2.03m，平均1.69m，埋藏深度由北向南逐渐变深。赋矿标高1289.00-1290.00m，平均1289.48m；厚度0.30-0.67m，平均0.49m，厚度变化系数12.40%，矿层厚度稳定，矿层厚度延走向由北向南变薄，矿层厚度等值线图见图2-6。主要成分Na2SO4含量20.47-21.47%，平均含量20.97%，品位变化系数24.09%，矿化较均匀。矿层顶板为灰黑色含芒硝淤泥层、土黄色粉砂层、含芒硝粉砂层，局部直接出露于地表，底板为灰黑色含芒硝硝淤泥或淤泥层。该矿层与石盐-Ⅰ矿层在垂向上不存在相互压覆关系，其下距芒硝-Ⅱ矿层0.50-2.40m，平均1.23m。

2、芒硝-Ⅱ矿层：分布于盐湖中部P11至P12勘查线间，由16个钻孔控制。南北长约0.25-2.29km,平均1.23km,东西宽约0.63-1.79km，平均1.31km，可采面积约2.93km2。矿层总体呈似层状，近水平产出。

矿层顶面埋深1.40-5.40m，平均3.16m，埋藏深度由南东向北西逐渐变深。赋矿标高1284.00-1290.00m，平均1287.21m；矿层厚度0.50-3.60m，平均厚1.96m，厚度变化系数12.33%，矿体厚度稳定，矿层厚度延走向由南向北变薄，延倾向由西向东变薄，倾角1-3°。矿层厚度等值线图见图2-7。主要成分Na2SO4含量13.58-54.43%，平均含量28.67%，品位变化系数34.64%，矿化较均匀。矿层顶板为灰黑色淤泥层、含芒硝淤泥层，局部顶板为石盐矿层，底板为灰黑色含芒硝硝淤泥、土黄色泥质粉砂层或粉砂层。其上距石盐-Ⅰ矿层0-0.90m，平均0.30m，距芒硝-Ⅰ矿层0.50-2.40m，平均1.23m。

3.2石盐矿层

盐湖内仅赋存1层矿层，编号石盐-Ⅰ矿层，矿区内石盐矿石类型单一，仅有一种，即泥砂质石盐矿石。该矿层在平面上不连续分布，主要分布于盐湖中部P15至P16勘查线间。本次工作见矿钻孔共15个，南北向长0.25-1.88km,平均1.06km,东西向宽0.25-1.29km,平均0.79km。矿层可采面积约2.23km2。矿层总体呈似层状，近水平产出。

矿层顶面埋深1.30-3.40m，平均2.17m，埋藏深度由南东向北西逐渐变深。赋矿标高1286.00-1290.00m，平均1288.41m；厚度0.20-2.90m，平均厚1.13m，厚度变化系数15.94%，矿体厚度稳定，矿层厚度延走向由北向南变薄，延倾向由西向东变薄，倾角1-3°。矿层厚度等值线图见图2-8。主要成分NaCl含量25.10-55.98%，平均含量34.66%，品位变化系数26.27%，矿化较均匀。矿体顶板为灰黑色淤泥层、含芒硝淤泥层，局部顶板为芒硝矿层，底板为灰黑色含含石盐淤泥层、含芒硝淤泥、淤泥层或土黄色、灰绿色粉砂层。其下距芒硝-Ⅱ矿层0-0.90m，平均0.30m。

4矿石特征

矿区内存在芒硝矿、石盐矿两种矿石，现对其特征分述如下：

4.1芒硝矿矿石特征

矿区内芒硝矿石类型有三种，芒硝矿石、淤泥芒硝矿石、粉末状芒硝矿石。各类矿石中主要盐类矿物成分为芒硝、无水芒硝，伴生少量石盐、石膏、泻利盐等。粒状结构，致密块状构造、层状构造；粒状结构，疏松块状构造、层状构造；粒状、微晶结构，块状构造、层状构造。

本矿区芒硝矿石有益组分为Na2SO4、NaCl，有害组分为CaSO4、MgSO4、KCl，经单工程基本分析加权平均品位统计。芒硝-I号矿层主要有益成分Na2SO4含量20.47-24.47%，平均为20.97%，品位变化系数24.09%；NaCl含量6.29-6.65%，平均为6.47%，品位变化系数6.88%；主要有害成分CaSO4含量5.44-8.38%，平均为6.91%，品位变化系数30.50%；MgSO4含量0.73-0.93%，平均为0.83%，品位变化系数41.56%；KCl含量0.13-0.16%，平均为0.15%，品位变化系数12.44%。矿石化学成分延走向、倾向及垂向变化不大。从所计算的品位变化系数可看出，矿层Na2SO4、NaCl分布均匀。

芒硝-Ⅱ号矿层主要有益成分Na2SO4含量13.58-54.43%，平均为28.67%，品位变化系数34.64%；NaCl含量0.80-13.20%，平均为3.70%，品位变化系数107.04%；主要有害成分CaSO4含量1.01-15.27%，平均为7.75%，品位变化系数58.49%；MgSO4含量0.23-6.26%，平均为1.65%，品位变化系数7.23%；KCl含量0.04-0.16%，平均为0.10%，品位变化系数49.06%。矿石化学成分延走向、倾向及垂向变化较大。从所计算的品位变化系数可看出，矿层Na2SO4分布较均匀，NaCl分布不均匀。各芒硝矿层Na2SO4含量与伴生组分含量间无明显的变化规律，仅从工程控制分析成果，可大致反映出由化学沉积区中部向边部Na2SO4 、CaSO4 、MgSO4 、NaCl 、KCl含量有所下降。芒硝-Ⅱ号矿层中CaSO4 、NaCl含量略微偏高，对矿石质量有一定影响。

根据矿石自然形态及矿石中淤泥含量可将矿石划分芒硝矿石、淤泥芒硝矿石、粉末状芒硝矿石三个类型。

4.2石盐矿矿石特征

矿石中除了泥砂质外，主要盐类矿物为石盐，次为石膏、芒硝。矿石结构可分为细粒结构和不等粒结构。矿石构造主要为块状构造、层状构造，局部见团块状构造。

本矿区石盐矿石有益组分为NaCl、Na2SO4，有害组分为CaSO4、MgSO4、KCl，经单工程基本分析加权平均品位统计石盐-I号矿层主要有益成分NaCl含量25.10-55.98%，平均为34.66%，品位变化系数26.27%；Na2SO4含量0.00-5.22%，平均为1.55%，品位变化系数1.75%；主要有害成分CaSO4含量1.24-14.34%，平均为9.45%，品位变化系数39.94%；MgSO4含量0.20-1.81%，平均为1.23%，品位变化系数7.95%；KCl含量0.02-0.18%，平均为0.13%，品位变化系数28.37%。矿石化学成分延走向、倾向及垂向变化不大。从所计算的品位变化系数可看出，矿层NaCl分布较均匀，Na2SO4分布均匀。

矿区内石盐矿石类型单一，仅有一种，即泥砂质石盐矿石：由颗粒不等的自形至半自形晶盐组成，含有较多的泥质物，常呈灰黑-青灰色。

5矿床成因

西大荒盐湖属现代内陆湖蒸发盐类矿床，它的形成受地形、气候、物质来源等各种因素控制。

西大荒盐湖具有封闭较好的地形条件，湖的四周除有下白垩统罗汉洞组零星出露外，尚有星月形波状沙丘和草丛沙丘，组成了一个四周高、中间低的小型湖盆。在湖积淤泥层下部有一较稳定的粘泥及泥质粉砂层，起隔水的作用，有利于各种盐分及地表水、地下水的汇集。

具有较充分的物质来源，物质来源包括盐分及水的补给两部分：盐分主要来源于下白垩统罗汉洞组紫红色泥质粉砂岩，从对紫红色泥质粉砂岩可溶盐分析可以看出，盐类组分含量比较高，由于盐类组分易溶于水，在岩石风化后，水溶解其中的盐类，搬运到盐湖盆地中，给湖盆提供了盐类物质来源，西大荒现代内陆盐湖其中SO42-、Na+、CI-离子含量最高，与盐湖主要沉积芒硝、石盐相一致。所以西大荒盐湖芒硝、石盐主要来自下白垩统罗汉洞组紫红色砂泥岩中的盐分。

水的补给也是盐类矿床形成条件之一，水的补给量太大不会有盐类沉积，补给量太小也不会有大量盐类矿物沉淀，所以盐类矿床的形成，除湖盆中要有大量盐分物质供给外，还要有适量水的补给，使盐湖不断蒸发沉积，不断补给适量淡水。西大荒盐湖补给的水，主要来自湖边的地下水和聚集汇水区域内的雨水，盐湖在夏、秋季才有表层卤水分布，盐湖中水的补给量较为适量，使Na2SO4、NaCl等盐类矿物不断沉积形成工业矿床。

西大荒盐湖地处毛乌素沙漠西南缘，从早白垩世以来，一直处于大陆性干燥气候条件下，目前年平均降雨量为296.5mm，且主要集中在夏、秋季。该区蒸发量大大高于降雨量和地下水补给量，具有有利的气候条件，盐湖卤水在强烈蒸发作用下，不断浓缩而形成盐类矿床。

盐湖具有较好的后期保存条件，由于芒硝、石盐矿层顶、底板为含硝淤泥或芒硝淤泥，淤泥是以粘土物质为主，因此，具有良好的隔水作用，使矿层不易受到表层卤水的溶解破坏而保存下来，尤以第一芒硝矿层埋藏相对较深，矿层顶、底均有含硝淤泥层的保护，所以保存较好。第二芒硝矿层顶板直接暴露地表，夏、秋季易受表层卤水的溶解破坏，春、冬季表层卤水干涸，暴露于地表的芒硝矿层由于脱水而变成粉末状无水芒硝，受到强风的作用而有部分泥砂混入。

参考文献

[1]李娜.浅析新疆地区内陆盐湖成因[J].自然科学，2000,1（2）：33-35.

[1]张传利.我国西北地区内陆盐湖矿物质来源及富集规律[J].工程技术,1998,3（2）：112-113.

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