「每日趣闻」亿万年的产物——探秘宁夏蒸发岩矿产!

「每日趣闻」亿万年的产物——探秘宁夏蒸发岩矿产!

地球在漫长的发展演化过程中,在地表或接近地表温度下,形成了厚厚的沉积层,尔后又经历成岩作用形成沉积岩(占地表岩石总量70%)。蒸发岩是沉积岩的一种,是重要的矿产资源,在工业和农业领域应用广泛。

何为蒸发岩?

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蒸发岩是一种特殊的沉积岩,古老湖泊或海洋在封闭条件下,水体长期蒸发、浓缩,其中金属离子和酸根离子不断富集,盐类矿物因溶解度不同而先后结晶析出,从而形成。在此过程中,水体中富含的物质成分不同,因而形成不同的蒸发岩矿物,主要包括氯化物(岩盐、钾盐等)、硫酸盐(杂卤石、石膏等)、硝酸盐(钾、钠、硝石等)和硼酸盐(硼砂等),按成分可分为石膏和硬石膏岩、盐岩和钾镁质岩,等等。在地质历史时期,寒武纪、志留纪、泥盆纪和二叠纪是世界上重要的蒸发岩形成时期,在中国,则以三叠纪、白垩纪和古近纪—新近纪为主。

蒸发岩与人类生产生活关系密切,具有重要价值。其中,岩盐矿可以用来提炼金属钠,制造钠盐,也可以用来制造氯气、盐酸,并用于制作聚氯乙烯;钾盐主要用作生产钾肥;石膏、硬石膏主要用作建筑材料、制造水泥的添加剂和造纸填料;芒硝可以用来制取硫酸钠和硫酸,并用于制革、造纸、染料、人造纤维、医药及冶金等多个部门;天然碱用来制纯碱和烧碱。

宁夏蒸发岩成因是什么?

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液体的蒸发是一个汽化的过程,能提高溶液中非挥发性组分的浓度( 浓缩) 或使溶质从溶液中析出结晶。而蒸发岩的形成正是大面积水体蒸发,引起其中溶解的矿物质结晶、析出、富集的过程。

距今约1.3亿年前的白垩纪,今六盘山一带因在近东西向拉张引力场控制作用下开始断陷,逐渐形成并扩张成面积约1 万平方千米的大型湖泊,是鱼类等陆上水生生物的天堂,这一过程一直稳定地持续了2 000 万年。直至1.1 亿年前的早白垩世晚期,奠定中国地质构造格局的燕山运动,这一大型地壳活动也影响了六盘山一带原本平静的生物系统,来自东北和西南方向的挤压力使得这一区域整体缓慢抬升,环境温度也逐渐升高,湖泊难以得到更多水源的补充,但表面的蒸发作用却从未停止。因此,大面积水域开始萎缩,湖水变浅,水中矿物质浓度不断升高,淡水逐渐变为咸水,大量水生生物因无法适应新的环境而死亡;而溶解于水中的金属离子与酸根离子组合形成石膏(硫酸钙)、芒硝(硫酸钠)、岩盐(氯化钠)等矿物先后析出沉淀,在不断的蒸发浓缩过程中,在原属大湖的中心区域沉积形成巨厚岩盐矿层之后,这一区域结束了被水体淹没的日子而露出地表,这也是目前所发现的岩盐矿床形成的最主要的物质基础。这一系列的环境变化在固原一带所形成的岩盐矿质量优、面积大,其盐(氯化钠)含量最高可达94%,天然接近于食用盐标准,是制备食用盐和化工产品的良好原料。

在此后长达5 000 万年的时间里,六盘山地区裸露于地表,风雨的侵蚀和构造波动的影响使得岩石支离破碎、地表起伏。直至5 500 万年前,印度陆块与亚洲大陆碰撞,其远程效应使得六盘山区域连同周围大面积的鄂尔多斯盆地断陷并再次被河水或湖水所淹没。3 400万年前开始的渐新世,湖水覆盖范围逐渐扩大,宁夏境内除贺兰山北部地区外几乎全被湖水淹没。然而,湖水面积的扩大并未形成较深水域,反而是在干燥的气候环境下形成了浅水相的陆相红色岩层。此后,强烈的蒸发作用再次影响宁夏大地,除在局部地区形成较小规模的岩盐矿床以外,水体中大量的钙离子、硫酸根离子结伴析出,形成了分布于盐池、同心、中宁一带的20余处石膏矿床,也奠定了现今宁夏石膏资源大省的地位。

「每日趣闻」亿万年的产物——探秘宁夏蒸发岩矿产!

宁夏蒸发岩矿产藏身何处宁夏的蒸发岩矿产分布范围较大,在中部、南部地区均有大量蒸发岩矿产赋存,但种类较为单一,主要以石膏、岩盐为主,与岩盐矿产伴生有少量芒硝矿。宁夏石膏矿产资源较为丰富,已发现矿产地26 个,总资源量60.5 亿吨,列全国第五位,查明资源量32.24 亿吨。全区石膏矿全部为沉积型,分布较为集中,90% 以上的石膏资源分布在中宁、同心与盐池县。成矿时代为渐新世和早石炭世,前者为湖相沉积,也是全区石膏矿的主要产出层位,资源量占全区总量的99%;后者属海相(潟湖、潮坪)沉积,仅产于中卫市沙坡头区,石膏资源量仅占全区总量的1%。宁夏已发现有3 处大型岩盐矿床,分布于南部固原市原州区、西吉县境内的硝口—上店子—寺口子一带,伴生有芒硝矿,已查明资源储量58 亿吨。岩盐矿产于下白垩统六盘山群顶部乃家河组,矿床具有纯度高、保存条件好、分布面积大等特点,属于大型优质盐矿,为早白垩世晚期六盘山湖盆收缩湖水蒸发沉积形成,后经新生代改造而成。

沧海桑田, 时过境迁。亿万年前先后发生的两次大规模地壳运动奠定了如今华夏大地的宏观地貌格局,而在其影响下发生的地表水陆变迁,在宁夏这片并不辽阔的土地上反复发生,每一次江河湖水从无到有,再到浓缩消失的过程中,常伴有大规模蒸发岩矿床的形成,从而带给我们宝贵而特殊的矿产资源。


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