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非金属矿床
非 金 屬 礦 床
(一)工業分類
1.冶金工業原料:
螢石、菱鎂礦、耐火粘土、石灰岩等。
2.化工及肥料工業原料:
磷灰石、黃鐵礦、鉀鹽等。
3.製造業原料:
石墨、金剛石、雲母、滑石、石棉、重晶石、剛玉等。
4.陶瓷及玻璃工業原料:
長石、石英等。
5.壓電及光學原料:
壓電石英、冰晶石、光學螢石等。
6.建材及水泥原料:
砂、浮石、白堊、石灰岩、石膏、花崗岩、珍珠岩等。
7.工藝美術原料:
硬玉、軟玉、瑪瑙、水晶、薔薇輝石、綠松石、葉腊石、蛇紋石、孔雀石、琥珀等。
8.鑄石材料:
輝綠岩。
9.研磨材料:
石榴石、剛玉、金剛石等。
(二)重要工業原料和材料
1.滑石(Talc)
滑石以Mg3Si4O10(OH)2為其化學成分,為所有礦物中最柔軟者,工業上用作滑石粉。
主要產狀為變質的白雲岩、片岩或片麻岩,另為蝕變的超基性岩,常呈凸鏡狀岩體,主要的礦床成因反應式為:
4MgSiO3+4Mg2SiO4+2H2O+6CO22[Mg3Si4O10(OH)2]+6MgCO3
頑火輝石橄欖石滑石菱鎂礦
或Mg6Si4O10(OH)8+3CO2Mg3Si4O10(OH)2+3MgCO3+3H2O
蛇紋石滑石菱鎂礦
著名的產地有北美的阿帕拉契山和加拿大地盾、阿爾卑斯山和比里牛斯山的變質帶、義大利、俄羅斯地盾區、北歐、南非、印度和中國的東北,其中北美的產量約佔全球之半。
滑石之成因主要為低溫熱水蝕變,故常保留蝕變前之礦物形態,如透閃石、陽起石、頑火輝石、透輝石、綠泥石、綠簾石等外形。
蝕變母岩常為超基性、基性火成岩或石灰岩。
2.雲母(Mica)
雲母有成片狀的以及傳熱度和導電度低特性,常作為絕緣體。
雲母常生長在偉晶岩和偉晶花崗岩中,形成礦物包括白雲母、金雲母、黑雲母、鋰雲母(Lepidolite)、鋰鐵雲母(Zinnwaldite)、釩雲母(Roscoelite)、鉻雲母(Fushsite)。
雲母類的化學通式為X2Y4-6Z8O20(OH,F)4,其中X以K為主,可有Na,Ca,Ba,Rb;Y以Al,Mg,Fe為主,可有Mn,Cr,V,Ti,Li;Z主要為Si及Al。
雲母是常見的造岩礦物,具有經濟價值的白雲母(及含鋰之雲母)僅見於酸性偉晶岩中,多數與花崗岩之侵入有關;反之金雲母則產於基性之偉晶岩(如加拿大及馬達加斯加);而黑雲母大部份來自變質的黑雲母片岩。
加拿大安大略的伊奧克雷爾(EauClaire)曾發現一個雲母的單晶,長2公尺,寬2.8公尺,重達7公噸。
3.重晶石(Barite)
重晶石(BaSO4)及碳鋇礦(Witherite,BaCO3,又稱毒重石)常用作淺色塗料,特別是立索龐漆(lithoponepaint,成分為BaSO470%+ZnS30%),這兩種礦物也是鋇元素的主要來源。
主要產狀有
(1)列隙充填,
(2)角礫岩充填,(3)層狀礦床,(4)殘積礦床。
此外重晶石也常是許多礦化帶的礦石礦物。
著名產地為美國內華達州莫尼特谷(MonitorValley,Nevada),屬熱液來源之形式;在美國密蘇里和喬治亞州有殘積型重晶石。
德國的突里根瓦(Thuringenwald)和哈玆山脈(HarzMountains)以及英國的愛爾希爾(Ayrshire,Scotland)有大型脈狀重晶石和碳鋇礦。
4.螢石(Fluoride)
螢石是一種常見礦物,密度為3.18g/cm3,熔點1360℃,化學分子式為CaF2(Ca51.3%,F48.7%),惟天然螢石常含有各種雜質,例如Cl常置換F,而Y和REE可取代Ca,其他元素如Fe及U亦為常見的雜質成分。
自50年代以來,隨著工業的發展,螢石漸漸變為一種重要的非金屬原料,適用於冶金、化學、玻璃及水泥工業,故可分為化學螢石(或稱酸螢石,需含CaF298%以上,用以製造氫氟酸)、冶金螢石(熔劑螢石,含CaF285%以上)、琺瑯螢石(陶瓷螢石)和光學螢石。
控制螢石成礦作用主要的因素是岩石類型和構造(為成礦溶液提供通道和有利的容礦空間)。
全球螢石儲量約
,較富的國家有美國、墨西哥、義大利、法國、中國和西班牙,但最大的生產國為墨西哥,約佔世界總產量的1/4以上。
美國主要的產地在伊利諾州,以羅西克拉爾(Rosiclare)脈狀礦床與石中洞(CaveinRock)層狀礦床最有名。
法國的華爾(Var)、普地多姆(Puy-de-Dome)和沙歐及羅伊(Sane-et-Loire)等地,高純度的螢石以裂隙礦脈的產狀與玉髓、重晶石和石英共存。
中國之酸性-中酸性岩漿岩分佈極廣,與之有關的螢石礦床佔全國儲量的50%以上,主要實例為河南信陽的尖山和浙江德清的庾村螢石礦。
另有產於火山岩和潛伏火山岩中者,如浙江武義的楊家螢石礦;有產於碳酸鹽岩或其他(火山)沈積岩中者,如內蒙古四子王旗的蘇莫查干敖包螢石礦(熱水沈積式礦床,為一特大型螢石礦床)以及貴州晴隆的大廠輝銻-黃鐵-螢石礦與河北平泉的雙洞子螢石礦(交代充填式礦床)。
5.金剛石(Diamond)
金剛石為極高壓下之產物,全世界以澳洲、薩伊及南非為最大的出產國。
含有這種礦物的岩漿岩有金伯利岩(Kimberlite,又稱角礫雲母橄欖岩),橄欖岩、鉀鎂煌斑岩(Lamproite,又稱金雲火山岩)、榴輝岩、輝綠岩(澳洲新南威爾斯)和鐵橄欖岩(隕石)等。
其中金伯利岩型、鉀鎂煌斑岩型和橄欖石型是三個主要的含礦類型,但目前只有金伯利岩型和鉀鎂煌斑岩型(西澳為主)具有經濟價值,在中國具有工業意義的是金伯利岩型。
此等岩石常以爆破岩筒的方式產出,估計上升速度30-70km/hr;除含有金剛石之外,亦常發現捕獲上部地函的石榴子石橄欖岩。
金伯利岩是一種偏鹼性的超基性岩,超淺成相,主要由橄欖石、金雲母等鐵鎂礦物組成。
通常含有一、二種或多種高壓特徵礦物,如金剛石、含鉻鎂鋁榴石、鉻透輝石、鉻尖晶石、鎂鈦鐵礦、鈣鈦礦(Perovskite,CaTiO3)、銳鈦礦(Anatase,TiO2)、金紅石、碳矽石(Moissanite,
)、鈮鐵礦等。
鈮鉭及稀土元素含量高於一般超基性岩數倍乃至數十倍。
呈岩管(筒)、岩脈、岩牆、岩床產出,具塊狀、碎屑狀、角礫狀構造、斑狀結構。
中國已發現的金伯利岩岩脈共400餘條,其中遼寧百餘條,山東43條,貴州330餘條,大多數含有金剛石,但可供開採的僅有少數,集中在山東蒙陰、遼寧复縣、貴州鎮遠和施秉;風化而富集者為山東郯城的金剛石砂礦床。
6.剛玉(Corundum)
剛玉(以Al2O3為其成分)有三種型式:
寶石(紅寶石Ruby和藍寶石Sapphire),剛玉,和剛玉砂(Emery,是一種由剛玉、磁鐵礦、赤鐵礦和尖晶石組成的天然混合物),因硬度大,可作研磨材料。
剛玉的產狀有
(1)不含石英之火成岩中(如正長岩)的結晶分離物(segregation)。
(2)偉晶岩脈侵入基性火成岩時,岩脈受去矽作用(desilication)晶出剛玉,特別是產於南非者。
(3)鹼性玄武岩中的偉晶,常與鋯石、磁鐵礦偉晶共生,主要在澳洲及中南半島。
(4)漂砂礦床,以印度所產者為代表。
主要產地如加拿大克雷蒙特(Craigmont,Ontario),產於霞石正長岩中。
南非是世界剛玉最重要的產地,以棕色和紅色生長於偉晶岩脈的邊緣。
澳洲東部的新南威爾斯省及泰國的倉塔布里(Chanthaburi)則以寶石級的藍寶石及紅寶石聞名。
印度漂砂型式的剛玉,原岩也是正長岩,內含大量紅、藍寶石。
7.石榴子石(Garnet)
石榴子石中以鐵鋁榴石(Almandine)最普遍,亦廣泛被用作研磨材料,主要來自火成岩和變質岩中的片岩及鈣質岩石受接觸變質之產物(以鈣鋁榴石,Grossular為主)。
石榴子石雖然普遍,但能成為有商業價值的礦床者很少,全球90%以上產自美國,世界最大已開採的礦床在紐約州的巴頓(Barton)和第十三湖(ThirteenthLake),其他則在新罕布什爾州的北偉莫(NorthWilmot)、北卡羅來納州的修格洛夫山(SugarLoafMountain)和愛達荷州的芬梧(Fernwood)等地。
更小規模者在西班牙的阿買拉(Almeira),印度的馬德拉斯(Madras),德干(Deccan)和麥索爾(Mysore),加拿大安大略的列諾斯(Lennox)和阿丁頓(Addington)郡和印度洋上的馬達加斯加。
8.石英砂(玻璃砂)
砂中含SiO2達95%至99.8%,但其雜質影響玻璃工業用途甚鉅,Al2O3含量無影響,但需<4%;FeO導致玻璃呈綠色或黃色,只有琥珀玻璃容許FeO達1%;鈣、鎂、鈉、鉀無礙。
砂之粒度一般應在20至100篩目之間。
各種玻璃產品如下:
派萊克斯(Pyrex)玻璃:
SiO280%,B2O312%,Na2O8%。
燧石(flint)玻璃:
含氧化鉛,可呈各種色彩。
石英玻璃:
作坩堝、管、器皿、石英燈。
光學玻璃:
為玻璃中最高品質者,可作光學儀器。
水晶玻璃:
鉀、鉛玻璃,含K2O約7.8%。
有色玻璃:
金元素產生金色;硒,紅色;鉻和銅,綠色;鈷,藍色;鎘和鈉,黃色;錳,紫色;鐵,棕色;加氟化鈣和氧化錫可造成蛋白玻璃。
台灣的上福基砂岩層(晚中新世)所含的白砂岩亦曾作為玻璃原料。
(三)磷礦
1.礦床概況
磷是很重要的化工及肥料工業原料,可用於冶金、照像、醫藥、飲料、食品防腐、陶瓷、火柴、煙幕、爆竹等製品。
天然的磷常呈磷酸鹽類的形式,有經濟價值者最重要的來源是海洋條件下形成的磷灰岩(亦稱磷鈣土,phosphorite),這種大型的沈積磷酸鹽層從前寒武紀到更新世都有,且規模常都很具大。
一般相信其形成需有特殊還原及成岩的海洋環境,不利碳酸鹽但有利於磷酸鹽的存在。
這種形式著名的產地為北非(包括阿爾及利亞、突尼西亞、摩洛哥和埃及)、北美東南(愛達荷、蒙坦拿、懷俄明和猷他等州)、蘇聯烏拉山之西部以及中國。
值得注意的是,海洋沈積的磷酸岩層常富含鈾(可達0.03%)。
2.主要含磷礦物及其化學成分
磷灰石ApatiteCa5(PO4)3(OH,F)
氟磷灰石FluorapatiteCa5(PO4)3F
碳磷灰石CarbapatiteCa5(PO4,CO3)3
碳氟磷灰石Carbonate-FluorapatiteCa5(PO4,CO3)3F
膠磷礦Collophane細粒塊狀的磷灰石族礦物集合體
磷鋁石VarisciteAl(PO4)2H2O
3.礦床類型
(1)內生磷灰石礦床
此類礦床與地函源的岩漿活動密切相關,主要岩體為鹼性岩-火成碳酸岩雜岩體以及含釩、鈦、鐵之基性-超基性岩體,基本上含P2O5高,在岩漿中形成較多磷灰石。
這類礦床目前發現不多,河北礬山磁鐵礦磷灰石礦床是一例,雜岩體形成於三疊紀(220-210Ma),由環形岩帶組成,分為第一期層狀偏鹼性超鎂鐵質岩系列,第二期輝石岩-正長岩系列,第三期似粗面岩-似斑狀輝石正長岩系列,和第四期正長岩脈,其中第一期岩石系列有幾層磷灰石岩(富含磷灰石、磁鐵礦和黑雲母),即為主要的磷礦體,礦區磷灰石P2O5的含量一般為10~45%。
(2)沈積磷礦床
海相沈積磷礦主要是以磷塊岩(Phosphorudite)的形式出現,在中國是最重要的磷礦石,佔其全國儲量約80%,主要分佈在長江流域的震旦紀和寒武系地層中。
震旦紀以粘土岩-磷塊岩-白雲岩的序列出現,是揚子古板塊內的一個老的沈積盆地產物。
礦石礦物均屬碳氟磷灰石類系列,分為非晶質、隱晶質、層纖狀和柱粒狀四類,其中以非晶質者為磷塊岩的主要組成物。
寒武紀所形成的磷塊岩,由於成磷環境的差異,其礦物含量各地不同,但主要礦石礦物為膠磷礦,少量碳氟磷灰石,微量磷鐵礦等。
世界上其他著名的磷酸鹽岩礦床是埃及西部沙漠的阿布塔圖爾高原(AbuTarturPlateau)於1961年所發現的岩層,時代為白堊紀,厚度從17至57公尺,儲量估計1000106噸。
(3)變質磷礦床
這是岩漿作用、沈積作用和變質作用的產物,在中國主要為太古代和元古代變質岩中的礦床,分佈限於華北(中朝)地塊,並分為兩大成因類型:
綠岩帶型(太古代)和沈積變質型(早元古代),主要礦石礦物為氟磷灰石。
(4)次生磷礦床
是指原存的含磷層,經物理、化學風化淋濾作用後,所含磷質就地殘積、異地遷移或再沈積所形成的磷礦床。
此型礦床之礦石礦物主要為膠磷礦、碳磷灰石、細晶磷灰石,其次為銀星石、磷鋁石及氟磷灰石。
(5)鳥糞磷礦床(GuanoPhosphoriteDeposits)
鳥糞磷礦床的形成首先要具備熱帶海洋條件,其次是島嶼條件,兩者提供植被和海鳥存活環境,進而控制鳥糞磷礦的發育。
此外成土作用也是重要因素,主要的表現是磷質的淋濾、澱積與富集。
在高溫多雨條件下,鳥糞迅速分解釋放出大量磷酸鹽,而枯枝落葉產生腐殖酸,一起向下淋濾,在岩石粒間孔隙中沈澱,再膠結成岩;其上新鳥糞淋溶下來的磷酸鹽以膠磷礦形式再膠結,提高了固結度成為塊狀鳥糞磷礦,如此一再循環,形成品位高的磷礦床,西沙群島即為此類礦床的典型。
(四)粘土礦床
粘土是極細微含水礦物和膠體物質的集合體,常是一般造岩礦物風化後的產物,由於組成分物太細小,需以X光繞射儀和電子顯微鏡來檢測及鑑定。
在溫暖潮溼的氣候條件下,鋁矽酸鹽岩石(alumino-silicaterocks)與水、二氧化碳和生物的作用,可分解出鹼金屬和鹼土金屬,它們多以各種碳酸鹽的形式溶於水中被帶走。
在此同時,從岩石中分解出來的SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物在水中易於變成膠體物質溶液,而溶液SiO2nH2O帶負電荷,溶膠Al2O3mH2O和Fe2O3pH2O帶正電荷,此外還生成一種由SiO2和Al2O3混合組成的溶液-膠體粘土,也帶負電荷。
正負電荷膠體相互作用而發生電性中和,彼此凝聚,結果便產生SiO2、Al2O3和Fe2O3的凝膠混合物。
由於沈澱的凝膠SiO2和Al2O3的比例變異很大,於是便形成各種不同的含水矽酸鹽礦物,如高嶺石、多水高嶺石、微晶高嶺石、絹雲母等,它們與一些鐵的氫氧化物和未分解的礦物(石英、鋯石、金紅石等)以及母岩碎塊相混合而成為粘土礦床。
形成這類粘土礦床的作用,通常稱為粘土化作用。
在殘餘粘土礦床中,最重要的是高嶺土礦床和微晶高嶺土礦床。
殘餘型高嶺土礦床主要產在中酸性的鋁矽酸鹽岩石的風化殼中。
當這類岩石的分解產物在酸性介質中和有細菌的參與下,即可形成高嶺石,其過程如下式所示:
K2OAl2O36SiO2+mH2O+CO2Al2O32SiO22H2O+K2CO3+4SiO2nH2O
(正長石)(高嶺石)
任何有工業價值的高嶺土,含鐵量必須很小,Fe2O3一般不超過0.7-1.0%。
因此,母岩的含鐵量低和地表水中含有豐富的腐植質,有利於溶膠Fe2O3pH2O不發生凝聚以及鹼金屬和鹼土金屬的排除。
殘餘高嶺土礦床的底部界線常不規則,礦體成透鏡狀或漏斗狀,向深處逐漸與母岩過渡。
粘土礦物之分類如下:
(1)高嶺石群
1.高嶺石(Kaolinite)
2.狄克石(Dickite)
3.珍珠石(Nacrite)
4.富矽高嶺石(Anauxite)
5.埃洛石(Halloysite)
6.安德石(Endellite)
(2)蒙脫石群
1.蒙脫石(Montmorillonite)
2.鐵膨潤石(Nontronite)
3.鎂膨潤石(Saponite)
4.鋁膨潤石(Beidellite)
5.鋰膨潤石(Hectorite)
(3)水白雲母(伊利石Illite)
(4)其他
1.坡縷石(Palygoskite)
2.海泡石(Sepiolite)
3.鋁英石(Allophane)Al2O3+SiO2+H2O
粘土類中最主要的雜質礦物為水白雲母(亦即伊來石),在許多情況下可視為極細粒的雲母。
1.高嶺土(Kaolin)
高級的高嶺土亦稱瓷土(chinaclays),幾乎純由高嶺石群組成,是最昂貴的粘土,可作紙張之表層和填料及橡膠、耐火和陶瓷工業用。
世界主要產地為英國、捷克、德國、法國和中國。
英國的康沃爾(Cornwall)和迪逢(Devon),由於其純度高,品質佳且運輸容易,成為世界最著名的瓷土產地。
捷克之產地為齊特里玆(Zettlitz)和皮爾森(Pilsen),德國為沙克索尼省(Saxony)的墜斯登(Dresden),哈里(Halle)和金里玆(Kemmlitz)等地以及巴伐利亞省的佘林吉亞(Thuringia)。
中國高嶺土礦床類型及實例如下:
(1)風化殘積型-湖南衡陽的界牌和福建龍岩的東宮下高嶺石礦床
(2)風化淋積型-四川敘水埃洛石礦床
(3)熱液蝕變型-江蘇蘇州的觀山高嶺土礦床
(4)現代熱泉蝕變型-雲南騰沖地熱區高嶺土礦床
(5)沈積和沈積風化型-廣東茂名高嶺土礦床
(6)含煤地層粘土岩型-山西大同高嶺土礦床
2.耐火粘土(FireClays)
這類粘土指耐火度大於1580C者,主要化學成分為Al2O3,SiO2和H2O,可分為4種:
(1)塑性粘土,為結晶度差之高嶺石加雜質,
(2)半燧石粘土(semiflintclay),由結晶度佳之高嶺石及雜質組成,(3)燧石粘土,為結晶度佳之高嶺石,(4)塊狀燧石粘土(nodularflintclay),由結晶度佳之高嶺石及硬水鋁石或軟水鋁石(diaspororboemite)組成。
耐火粘土主為沈積來源且常賦存於煤層之下,主要產地為美國(賓西凡尼亞、馬里蘭、俄亥俄等州)、歐洲中部和日本。
中國主要產地為山西陽泉的太湖石(高鋁粘土)、河北古冶的鼓樓庄(硬質粘土)、吉林舒蘭的水曲柳(軟質粘土)。
3.膨潤土(Bentonite)
膨潤土是火山灰或凝灰岩經去玻作用(devitrification)所造成的,大部分以蒙脫石為主,因具有特殊之物理性質而廣泛被使用於鑽井,其中之懷俄明型("Wyoming"type)膨潤土有可被置換的鈉離子,加水後體積可膨脹15至20倍。
另在煉油工業上也被用作催化劑。
膨潤土主要之產地為美國的懷俄明、密西西比和德克薩斯等州。
中國主要之產地為浙江臨安的平山及余杭的仇山、甘肅金昌的紅泉和新疆托克遜的柯爾等膨潤土礦床。
4.綠坡縷土(Attapulgite)
亦稱漂白土(Fuller'searth),常在pH值高(7-11),Si4+和Mg2+活性強而Al3+活性弱的沈積條件下形成的,多數由坡縷石(Palygorskite,又稱山軟木石)、蒙脫石或膨潤石組成,常用在石化工業中作脫色劑,或肥料、農藥中的填充物。
綠坡縷石即以美國喬治亞州之阿塔波格斯(Attapulgus)為主要產地,故以其地命名之,中國大陸之譯名為“凹凸棒土”,主要產於江蘇六合的小盤山和盱眙的龍王山,均屬含有玄武岩風化物的湖相沈積礦床。
5.白粘土(Pryan)
白粘土或所謂的白土就是海泡石粘土或海泡石-滑石粘土。
海泡石和坡縷石一樣,都是具層鏈狀結構的粘土礦物,常呈纖維狀產出。
海泡石層間孔隙寬為
,可容納更多的沸石水,故比坡縷石更有用。
一般的顏色為白色或乳白色,中國著名的瓷都景德鎮,一直採用樂平、浮梁等縣所產的白土製造高級瓷器。
海泡石在自然界比較罕見,不易大量聚積成礦。
在中國,根據成因和產狀分為:
(1)熱液型細脈狀海泡石礦床:
如河南鎮平、內鄉一帶。
(2)海相沈積-風化改造型海泡石礦床:
如江西樂平的牛牯嶺、湖南瀏陽的永和礦床等。
6.陶土(BallClays)
陶土是品質佳、具可塑性的耐火粘土,主要含高嶺石、伊來石、蒙脫石和石英,燒結性質良好,適於製作陶器。
其化學成分與高嶺土相比,Al2O3含量較低,SiO2和Fe2O3含量較高,粒度也較粗,常呈紫色、淺灰色或黃色。
陶土多屬沈積成因,主要產地有英國、德國和美國(肯塔基、田納西和密西西比等州),中國最著名的產地是江蘇宜興的丁山。
(五﹚蒸發沈積礦
一、蒸發沈積礦物及礦床
蒸發沈積礦床亦稱鹽類礦床,是指載水盆地中某些溶解度較大的無機鹽類,通過蒸發作用產生各種有用鹽類礦物的沈澱、富集而形成的礦床。
主要礦物是鉀、鈉、鎂、鈣的氯化物,碳酸鹽,硫酸鹽,重碳酸鹽及其複鹽,有時也有硼酸鹽,硝酸鹽等。
1.氯化物類:
石鹽(Halite,NaCl),鉀石鹽(Sylvite,KCl),光鹵石(Carnallite,KClMgCl26H2O)。
2.硫酸鹽類:
硬石膏(Anhydrite,CaSO4),石膏(Gypsum,CaSO42H2O),無水芒硝(Thenardite,Na2SO4),芒硝(Mirabilite,Na2SO410H2O)。
3.氯化物和硫酸鹽的複鹽類:
鉀鹽鎂礬(Kainite,KClMgSO43H2O),鈣芒硝(Glauberite,Na2SO4CaSO4),鉀芒硝(Aphthitalite,3K2SO4Na2SO4),雜鹵石(Polyhalite,2CaSO4K2SO4MgSO42H2O),鉀鎂礬(Leonite,K2SO4MgSO44H2O)。
4.碳酸鹽類:
水鹼(Thermonatrite,Na2CO310H2O),天然鹼(Trona,Na2CO3NaHCO3)。
5.硝酸鹽類:
智利硝石(Nitronatrite,NaNO3),鉀硝石(Niter,KNO3)。
6.硼酸鹽類:
硼砂(Borax,Na2B4O710H2O),鈉硼解石(Ulexite,NaCaB5O98H2O),硬硼鈣石(Colemanite,Ca2B6O1115H2O)。
鹽類礦物一般為無色或白色,呈現顏色者,多為雜質染色,比重小於3,硬度在4以下,易溶於於水,有味感:
鹹(NaCl)、微甜(CaSO42H2O)、苦(MgCl2)、辣(KCl)、澀(Na2CO3),這些是很重要的簡易鑑定特徵。
由於鹽類礦物的溶解度不同,當它們所在的載水盆地被蒸發減縮時,溶解度較小的鹽類總是先沈澱下來。
碳酸鹽類溶解度最小,所以碳酸鈣和白雲石首先沈澱;其次為鈣、鈉的硫酸鹽和它們的複鹽(如石膏、硬石膏、芒硝、無水芒硝和鈣芒硝);再其次是大量的石鹽;最後是鉀、鎂的硫酸鹽、氯化物和它們的複鹽(如鉀石鹽、光鹵石、水氯鎂石和鉀鹽鎂礬等)。
所以這類礦床具有如下特點:
(1)多產於紅色碎屑岩系和蒸發碳酸鹽相(白雲岩、石灰岩)中,鹽層與石灰岩、白雲岩或鹽層與粘土岩互層,構成一套含鹽岩系。
反映了當時的乾燥炎熱的氣候條件,其形成環境可在內陸湖中,或在海洋盆地中。
(2)礦體成層狀、凸鏡體狀,亦有呈液態存在的鹵水層者。
由於鹽類礦層具有很大的可塑性,在後期構造運動影響下,可產生複雜的變形,甚至可形成鹽丘構造。
(3)具明顯的沈積韻律,即從碳酸鹽、石膏或硬石膏、石鹽到鉀鹽的沈積韻律。
鉀鹽之上又依次沈積了石鹽和硬石膏,這才結束了一個旋回。
在許多礦床中還可以清楚地看到更小的沈積韻律,表現為粘土層和各種岩層的互層;在鉀鹽層中常可見到石鹽和鉀鹽的互層。
二、蒸發沈積礦床類型
1.海相碳酸鹽岩系
由於海盆中的鹽類礦物沈澱階段不同,有:
石膏-硬石膏礦床,這類礦床比較普遍,它只有碳酸鹽和硫酸鹽沈積階段的發育,石鹽尚未沈澱或很少沈澱。
如目前已知的華北中奧陶統石膏-硬石膏礦床;石膏-硬石膏-石鹽礦床,這類礦床還是常見的,但石鹽分佈範圍比石膏的分布要小得多;石膏-硬石膏-石鹽-鉀鎂鹽礦床,這類礦床很少見。
鉀鹽是鹵水蒸發晚期沈澱的,一般它在剖面上位於鹽層的上部。
礦床實例一:
加拿大薩斯卡丘溫(Saskatchewan)鉀鹽礦床
發現於1943年,五十年代找到了埋深一千米以內的可採礦層,因採礦技術問題,直到六十年代初才大規模生產。
近年來已開
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