「每日趣聞」億萬年的產物——探祕寧夏蒸發巖礦產!

「每日趣聞」億萬年的產物——探秘寧夏蒸發巖礦產!

地球在漫長的發展演化過程中,在地表或接近地表溫度下,形成了厚厚的沉積層,爾後又經歷成岩作用形成沉積岩(佔地表岩石總量70%)。蒸發巖是沉積岩的一種,是重要的礦產資源,在工業和農業領域應用廣泛。

何為蒸發巖?

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蒸發巖是一種特殊的沉積岩,古老湖泊或海洋在封閉條件下,水體長期蒸發、濃縮,其中金屬離子和酸根離子不斷富集,鹽類礦物因溶解度不同而先後結晶析出,從而形成。在此過程中,水體中富含的物質成分不同,因而形成不同的蒸發巖礦物,主要包括氯化物(岩鹽、鉀鹽等)、硫酸鹽(雜滷石、石膏等)、硝酸鹽(鉀、鈉、硝石等)和硼酸鹽(硼砂等),按成分可分為石膏和硬石膏巖、鹽巖和鉀鎂質巖,等等。在地質歷史時期,寒武紀、志留紀、泥盆紀和二疊紀是世界上重要的蒸發巖形成時期,在中國,則以三疊紀、白堊紀和古近紀—新近紀為主。

蒸發巖與人類生產生活關係密切,具有重要價值。其中,岩鹽礦可以用來提煉金屬鈉,製造鈉鹽,也可以用來製造氯氣、鹽酸,並用於製作聚氯乙烯;鉀鹽主要用作生產鉀肥;石膏、硬石膏主要用作建築材料、製造水泥的添加劑和造紙填料;芒硝可以用來製取硫酸鈉和硫酸,並用於製革、造紙、染料、人造纖維、醫藥及冶金等多個部門;天然鹼用來制純鹼和燒鹼。

寧夏蒸發巖成因是什麼?

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液體的蒸發是一個汽化的過程,能提高溶液中非揮發性組分的濃度( 濃縮) 或使溶質從溶液中析出結晶。而蒸發巖的形成正是大面積水體蒸發,引起其中溶解的礦物質結晶、析出、富集的過程。

距今約1.3億年前的白堊紀,今六盤山一帶因在近東西向拉張引力場控制作用下開始斷陷,逐漸形成並擴張成面積約1 萬平方千米的大型湖泊,是魚類等陸上水生生物的天堂,這一過程一直穩定地持續了2 000 萬年。直至1.1 億年前的早白堊世晚期,奠定中國地質構造格局的燕山運動,這一大型地殼活動也影響了六盤山一帶原本平靜的生物系統,來自東北和西南方向的擠壓力使得這一區域整體緩慢抬升,環境溫度也逐漸升高,湖泊難以得到更多水源的補充,但表面的蒸發作用卻從未停止。因此,大面積水域開始萎縮,湖水變淺,水中礦物質濃度不斷升高,淡水逐漸變為鹹水,大量水生生物因無法適應新的環境而死亡;而溶解於水中的金屬離子與酸根離子組合形成石膏(硫酸鈣)、芒硝(硫酸鈉)、岩鹽(氯化鈉)等礦物先後析出沉澱,在不斷的蒸發濃縮過程中,在原屬大湖的中心區域沉積形成巨厚岩鹽礦層之後,這一區域結束了被水體淹沒的日子而露出地表,這也是目前所發現的岩鹽礦床形成的最主要的物質基礎。這一系列的環境變化在固原一帶所形成的岩鹽礦質量優、面積大,其鹽(氯化鈉)含量最高可達94%,天然接近於食用鹽標準,是製備食用鹽和化工產品的良好原料。

在此後長達5 000 萬年的時間裡,六盤山地區裸露於地表,風雨的侵蝕和構造波動的影響使得岩石支離破碎、地表起伏。直至5 500 萬年前,印度陸塊與亞洲大陸碰撞,其遠程效應使得六盤山區域連同周圍大面積的鄂爾多斯盆地斷陷並再次被河水或湖水所淹沒。3 400萬年前開始的漸新世,湖水覆蓋範圍逐漸擴大,寧夏境內除賀蘭山北部地區外幾乎全被湖水淹沒。然而,湖水面積的擴大並未形成較深水域,反而是在乾燥的氣候環境下形成了淺水相的陸相紅色岩層。此後,強烈的蒸發作用再次影響寧夏大地,除在局部地區形成較小規模的岩鹽礦床以外,水體中大量的鈣離子、硫酸根離子結伴析出,形成了分佈於鹽池、同心、中寧一帶的20餘處石膏礦床,也奠定了現今寧夏石膏資源大省的地位。

「每日趣聞」億萬年的產物——探秘寧夏蒸發巖礦產!

寧夏蒸發巖礦產藏身何處寧夏的蒸發巖礦產分佈範圍較大,在中部、南部地區均有大量蒸發巖礦產賦存,但種類較為單一,主要以石膏、岩鹽為主,與岩鹽礦產伴生有少量芒硝礦。寧夏石膏礦產資源較為豐富,已發現礦產地26 個,總資源量60.5 億噸,列全國第五位,查明資源量32.24 億噸。全區石膏礦全部為沉積型,分佈較為集中,90% 以上的石膏資源分佈在中寧、同心與鹽池縣。成礦時代為漸新世和早石炭世,前者為湖相沉積,也是全區石膏礦的主要產出層位,資源量佔全區總量的99%;後者屬海相(潟湖、潮坪)沉積,僅產於中衛市沙坡頭區,石膏資源量僅佔全區總量的1%。寧夏已發現有3 處大型岩鹽礦床,分佈於南部固原市原州區、西吉縣境內的硝口—上店子—寺口子一帶,伴生有芒硝礦,已查明資源儲量58 億噸。岩鹽礦產於下白堊統六盤山群頂部乃家河組,礦床具有純度高、保存條件好、分佈面積大等特點,屬於大型優質鹽礦,為早白堊世晚期六盤山湖盆收縮湖水蒸發沉積形成,後經新生代改造而成。

滄海桑田, 時過境遷。億萬年前先後發生的兩次大規模地殼運動奠定了如今華夏大地的宏觀地貌格局,而在其影響下發生的地表水陸變遷,在寧夏這片並不遼闊的土地上反覆發生,每一次江河湖水從無到有,再到濃縮消失的過程中,常伴有大規模蒸發巖礦床的形成,從而帶給我們寶貴而特殊的礦產資源。


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