淮安鹽盆巖鹽礦地質(zhì)特征及其成因研究

張善進(jìn)，劉兆成，江 輝

（1.淮安市地礦建設(shè)工程公司，江蘇 淮安 223001；2.淮安市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，江蘇 淮安 223001）

江蘇盆地鹽礦資源豐富，是中國(guó)主要鹽礦產(chǎn)地之一，主要包括淮安、淮陰、金壇和豐縣四大巖鹽礦床，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量估計(jì)為2.71×1011t[1]。其中，淮安市鹽礦是中國(guó)特大鹽礦之一，主要包括淮安鹽盆和洪澤鹽盆[2]。本研究以淮安鹽盆楊槐塊段巖鹽礦為例，對(duì)淮安鹽盆區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)特征、礦床特征、礦石質(zhì)量及其成因進(jìn)行研究，為后續(xù)巖鹽礦的開(kāi)發(fā)利用提供理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

蘇北盆地北臨魯蘇隆起，西接郯廬斷裂，南鄰?fù)〒P(yáng)隆起，向東伸入黃海，屬于蘇北—南黃海盆地西部的陸上部分。盆地總體走向北東，西窄東寬，西緣寬110 km，東緣寬 220 km，面積約3.5×104km2，呈“兩坳兩隆”的格局，從北至南分別為濱海隆起、鹽阜坳陷、建湖隆起和東臺(tái)坳陷，淮安鹽盆屬鹽阜坳陷的次一級(jí)構(gòu)造單位淮陰凹陷的西南部。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為燕山晚期和喜山期具多期性、方向性和繼承性的正斷層，北東向和近東西向斷裂控制著蘇北盆地的構(gòu)造格局。區(qū)內(nèi)元古界至新生界均有分布，其中，上白堊統(tǒng)、古近系、新近紀(jì)內(nèi)陸盆地沉積最為發(fā)育，局部產(chǎn)有豐富的鹽類礦床。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

淮安鹽盆楊槐塊段位于淮陰凹陷的西南部，區(qū)內(nèi)含鹽段地層發(fā)育，礦床構(gòu)造簡(jiǎn)單，走向北東，傾向南東，礦層厚度大，礦石質(zhì)量較好[3]。

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層自上而下為第四系東臺(tái)組（Qd）、新近系鹽城組（Ny）、上白堊統(tǒng)浦口組（K2p）。其中，浦口組可劃分為 3段，區(qū)內(nèi)僅鉆至中段。

（1）東臺(tái)組：厚110.00～190.00 m，下部為褐色含礫黏土層，上部為灰黃、土黃色粉砂質(zhì)黏土。

（2）鹽城組：厚265.00～375.00 m，底部為礫巖，下部為灰黃色中細(xì)粒砂巖，中部為紫紅色泥巖夾粉細(xì)砂巖，上部為灰黃色夾灰白色粉砂巖與中粗砂巖互層。

（3）浦口組：厚度大于2 500.00 m，區(qū)內(nèi)可劃分為3段，但鉆探僅揭露至中段，且未穿。上段：厚670.00～1 281.35 m，下部為灰褐色泥巖夾粉砂質(zhì)泥巖，局部夾鈣芒硝條帶；上部為紫紅色泥巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖夾硬石膏團(tuán)塊。中段：厚763.91～1 117.41 m（未鉆穿），煙灰色巖鹽、鈣芒硝巖、泥巖呈韻律層產(chǎn)出，是塊段內(nèi)主要含礦層位。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)未遭受大的斷裂破壞和復(fù)雜構(gòu)造變動(dòng)影響，構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層走向北東，傾向南東，傾角一般為7°～10°，局部?jī)A角變化較大，近乎垂直，疑似構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的巖層彎曲褶皺現(xiàn)象。

2.3 巖漿巖

巖漿活動(dòng)以火山噴發(fā)作用為主，噴出的凝灰晶屑、玻屑等落入鹽盆，與砂質(zhì)、泥質(zhì)、巖鹽、膏質(zhì)等同時(shí)沉積成巖，形成了凝灰?guī)r、凝灰粉砂巖、含凝灰質(zhì)細(xì)砂巖。

2.4 含鹽系地層

區(qū)內(nèi)含鹽系地層為白堊紀(jì)浦口組中段，主要由碎屑巖、硫酸巖及石鹽巖組成；表現(xiàn)為正常沉積巖和石鹽類相間產(chǎn)出的沉積層序；顯示在成鹽期，水體溶液反復(fù)出現(xiàn)淡化→咸化→淡化作用的過(guò)程。一個(gè)完整的韻律從下至上為淡化層（泥巖、粉砂巖）→下相對(duì)咸化層（硬石膏巖、鈣芒硝巖）→咸化層（石鹽巖）→上相對(duì)咸化層（鈣芒硝巖、硬石膏巖），礦區(qū)韻律頻繁，但大部分發(fā)育不完整。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，礦層走向北東，傾向南東，傾角為7°～10°，礦層累計(jì)平均厚度為320.59 m，NaCl平均品位58.69%。巖鹽礦體總體趨勢(shì)由西向東逐漸變深，含鹽系礦體沉積由西南向東北逐漸變厚，可劃分為10個(gè)工業(yè)礦層（見(jiàn)表1）。巖性以煙灰色、灰白色為主，少量肉紅色、藍(lán)色；以中粗晶結(jié)構(gòu)為主，少量中細(xì)晶結(jié)構(gòu)，層狀-團(tuán)塊狀構(gòu)造；晶體以立方體晶形為主；主要由石鹽及泥質(zhì)組成，次為鈣芒硝及石膏；礦體大部分呈層狀產(chǎn)出，厚度較穩(wěn)定，屬均勻礦體。

表1 主要礦層數(shù)據(jù)一覽表

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石組成

區(qū)內(nèi)礦物組分主要為可溶性的鹽類礦物巖鹽、鈣芒硝，難溶性的硬石膏，不溶性的泥質(zhì)、粉砂質(zhì)等碎屑物。

（1）巖鹽（NaCl）：主要為石鹽，呈灰白色、灰色、灰褐色，透明至半透明，玻璃光澤，自形晶以立方體結(jié)構(gòu)為主，在石鹽晶體之間常有泥砂質(zhì)、鈣芒硝、硬石膏充填而使石鹽呈灰色，塊段內(nèi)石鹽多呈中厚層狀及團(tuán)塊狀，也有少量呈薄層狀與泥砂質(zhì)和鈣芒硝混生。

（2）鈣芒硝[CaNa2(SO4)2]：灰至灰白色，以細(xì)粒、自形菱板狀為主，少數(shù)呈板狀、短柱狀、玻璃光澤，稍溶于水，常富集呈團(tuán)塊狀、放射狀、菊花狀結(jié)合體形成鈣芒硝巖。

（3）硬石膏（CaSO4）：灰至灰白色，微細(xì)結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，常以薄層狀、似層狀?yuàn)A于巖鹽、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖巖層中。

3.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)礦石類型主要為巖鹽，由自形至半自形粒狀、立方體狀晶體緊密結(jié)合而成，細(xì)至巨晶結(jié)構(gòu)，以中至粗晶結(jié)構(gòu)為主，二組解理明顯，后期交代呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，次生鹽呈纖維狀或菱柱狀晶體。

巖鹽多呈中厚層狀、厚層狀及塊狀構(gòu)造，少數(shù)呈薄層狀、條帶狀。次生鹽一般隨裂隙的形態(tài)而產(chǎn)生相應(yīng)的形狀。伴生組分多以斑點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀、條帶狀出現(xiàn)。

3.2.3 化學(xué)成分

礦石中離子成分主要為Na+、Ca2+、Cl-、SO42-、HCO3-，其次為K+、Mg2+，組成的化合物為NaCl、Na2SO4、NaCO3、CaSO4、KCl、CaCl、MgSO4等，其中，NaCl、Na2SO4是礦石中的主要有益成分，Ca·Na2SO4是礦石主要伴生有益成分，CaSO4也是主要伴生成分，但因水溶開(kāi)采中難溶于水，不具備工業(yè)利用價(jià)值。

巖鹽礦石中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在51.70%～71.94%；伴生有益元素Br-、I-、B2O3均未達(dá)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)要求；伴生水溶性有害組分：Ba2+、Pb2+、F-含量超標(biāo)，As3+與Fe(CH6)未超標(biāo)。針對(duì)局部礦層超標(biāo)的有害組分，在生產(chǎn)加工時(shí)應(yīng)采取化學(xué)沉淀法、離子交換法等相應(yīng)措施處理。

3.3 礦石類型

根據(jù)巖鹽礦的成因，可將礦石類型分為：（1）原生石鹽礦石。大部分礦層均為原生沉積，具有原生沉積構(gòu)造，可見(jiàn)明顯的沉積韻律，呈淺灰色，以薄層（條帶）狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造為主，質(zhì)地不純，常含泥質(zhì)、粉砂及鈣芒硝。（2）次生石鹽礦石。顏色為淺肉紅色、桔紅色，極少無(wú)色透明，呈纖維束狀或粗晶體塊狀，大多沿礦層頂?shù)装辶严斗植?，少?shù)沿原生石鹽裂隙分布，不見(jiàn)層位，分布雜亂，無(wú)規(guī)律、對(duì)比困難。 （3）改造鹽。多呈灰色、淺肉紅色，團(tuán)塊（角礫）狀構(gòu)造，改造后石鹽礦石都可見(jiàn)到原生的沉積構(gòu)造，在團(tuán)塊（角礫）中可見(jiàn)薄層（條帶）狀或殘留的鈣芒硝條帶。

3.4 圍巖與夾石

礦層頂?shù)装鍑鷰r呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與礦層的產(chǎn)狀一致，傾向南東，傾角為7°～10°，圍巖厚度一般在2.61～36.83 m，巖性為灰色、深灰色、棕灰色及咖啡色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、鈣芒硝巖、含鈣芒硝泥巖等。泥巖、粉砂巖中常含鈣芒硝、硬石膏條帶或團(tuán)塊，圍巖與礦體（層）界限清楚。

3.5 伴生礦產(chǎn)

在巖鹽礦層中，伴生的可利用有用組分為Na2SO4，主要賦存在鈣芒硝中。在巖鹽礦水采過(guò)程中，鈣芒硝中的Na2SO4部分溶解于鹽鹵，鈣芒硝常在鹽礦層的頂?shù)装寤虻瘉喍沃袠?gòu)成鈣芒硝薄層中，但更多地和巖鹽礦石伴生，常呈條帶狀、團(tuán)塊段或斑點(diǎn)狀產(chǎn)出。

4 礦床成因

本礦床是受古地貌條件、古氣候條件等因素控制的斷陷內(nèi)陸湖相蒸發(fā)沉積型巖鹽礦床，主要礦物組分為巖鹽、鈣芒硝、石膏等。塊段東北方向?yàn)辂}盆沉積中心部位，具備沉積厚度巨大、品位較高但埋藏較深等特點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

淮安鹽盆巖鹽礦主要分布于上白堊統(tǒng)浦口組中段，可劃分為10個(gè)工業(yè)礦層，累計(jì)平均厚度為320.59 m，NaCl平均品位58.69%，礦體沉積由西南向東北逐漸變厚，由西向東逐漸變深。巖鹽礦多呈層狀-團(tuán)塊狀產(chǎn)出，厚度較穩(wěn)定，屬均勻礦體，主要為可溶性的鹽類礦物巖鹽、鈣芒硝，難溶性的硬石膏，不溶性的泥、粉砂質(zhì)等碎屑物，為典型的斷陷內(nèi)陸湖相蒸發(fā)沉積型巖鹽礦床。