内蒙古碱湖第四纪碱矿床
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发布时间：2022-04-24 09:16
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时间：2022-06-18 11:09
一、察干里门诺尔盐湖碱矿床
察干里门诺尔碱矿系第四纪砂下湖型碳酸钠矿床。它属锡林郭勒盟苏尼特右旗乌日根塔拉苏木管辖，西南距集二线赛汉塔拉站75km。地理坐标为东经112°52′30″～112°58′07.5″，北纬43°12′30″～43°17′30″。
该湖面积为21km2，呈北西-南东向盆形洼地。海拔1000～1040m。湖岸与湖面呈30°～80°的坡度，相对高差30～50m。地处草原气候带，年蒸发量（2664.6～2699.2mm）为年降水量（117.67～243.5mm）的10倍以上。
湖区位于内蒙古褶皱带的新生代断陷区。断陷盆地由二道井-西拉木伦大断裂所控制。湖盆外围地貌为波状起伏的桌状台地（郑喜玉等，1992），出露地层有下白垩统砂岩、砂砾岩、泥岩、泥灰岩，古近系始新统、渐新统红色、灰绿色砂砾岩、砂岩、泥岩，第四系中上更新统—全新统冲积相、湖相地层。
湖中沉积经与内蒙古其他盐湖对比，划分为全新统和上更新统。前者为湖相碎屑-化学沉积，厚15.46m，后者亦是湖相碎屑-化学沉积，厚10.40m。经钻探揭露，湖底基岩为下白垩统砂泥岩，其与上覆第四系呈角度不整合。
1992年10月笔者赴该湖考察，对西部开采区第三主矿层以上的人工剖面做了实测和描述。1997年5月化工部化学矿产地质研究院在该湖打钻。参加钻孔编录的黄守英高级工程师面告了钻探情况。现综述碱硝沉积（由上到下）如下：
1.褐色亚砂土。厚0.55m。
2.*、黄褐色亚砂土。具黏性。局部可见杂色亚砂土。厚0.5m。
3.含红色条带之*亚粘土。红色条带状亚粘土宽1～2cm。延伸稳定。厚0.30m。
4.灰绿色粘土夹1cm厚之红色粘土条带。红色条带状粘土延伸稳定。厚1.20m。
5.灰绿色粘土。底部含单斜钠钙石晶体，中上部发育冻融褶皱。厚0.15m。
6.灰色、灰白色碱层。主要矿物为天然碱，含少量芒硝。厚0.20m。
7.黑色含单斜钠钙石和芒硝巨晶之淤泥。向上单斜钠钙石含量渐增。厚0.63m。
8.灰白色碱层。上部含有黑色粘土，下部质纯，主要矿物成分为天然碱，有少量石盐。厚0.6m。
9.黑色含炭质淤泥。厚0.5m。
10.灰白色碱层，夹两层5cm厚之黑色淤泥。主要成分为天然碱，有少量芒硝和石盐。厚0.29m。
11.黑色含有芒硝薄层之粘土。厚0.15m。
12.灰白色晶质碱矿层。为第I工业主矿层。该层夹6～7层约10cm厚之粘土薄层。主要盐矿物有天然碱、泡碱、芒硝，尚有少量石盐。厚2.7m。
13.黑色含碱淤泥。碱矿物主要有氯碳钠镁石和单斜钠钙石。底部夹6层3～4cm之碱层，主要成分为天然碱。最为特征的是，该层含有众多未腐烂、未炭化的草根。厚1.13m。
14.灰白色碱层，质坚硬。下部为芒硝和泡碱，上部为天然碱。泡碱颗粒粗大，大者为1cm。夹黑色淤泥薄层。厚3.00m。该层为第Ⅱ工业矿层。
15.黑色含碱淤泥。含天然碱薄层。厚1.30m。
16.灰白色晶质碱层。夹淤泥薄层。厚0.70m。
17.黑色淤泥。下部含砂，可见微细层理。厚1.56m。
18.灰白色、灰色晶质碱层，质坚硬，上部夹黑色淤泥。富含晶间卤水。该层下部富含芒硝、泡碱，向上天然碱增多。厚3.37m。该层为具工业意义的第Ⅲ主矿层。
19.黑色淤泥。质细腻具黏性，含芒硝颗粒。厚1.60m。
20.灰白色晶质碱层。厚0.13m。
21.黑色粘土。厚1.65m。
22.灰绿色粘土。夹6层1～2cm之芒硝薄层。厚3.65m。
23.下白垩统泥岩。质坚硬具层理。
从以上叙述可以得知，碱矿层赋存于上更新统—全新统的湖相沉积中，碱矿层以单层0.1m计，可达8层，或更多。按照工业指标进行圈定，工业矿层有3层，面积为5.8～7.8km2。碱矿层呈水平层状，分布稳定，中心部位较厚，向边部渐变薄至尖灭。
矿石无色或白色。质坚硬，块状构造。主要矿物为天然碱、泡碱，含相当量的芒硝，少量石盐。共生矿物有单斜钠钙石、氯碳钠镁石。在矿层中矿物有一定的分布规律，即芒硝多分布于底部，向上渐变为泡碱和天然碱。石盐亦多分布于上部。单斜钠钙石和氯碳钠镁石则分布于淤泥中，有时在矿层底部亦有分布。
矿层化学成分见表8-1。从表8-1可以看出3层工业矿层芒硝和石盐的含量基本上无多大变化，而天然碱含量则从Ⅰ矿层到Ⅲ矿层渐增。
3层主矿层中均含有晶间卤水。因此，该矿床是固液共存的矿床。晶间卤水呈*，具透明状，其化学组成见表8-2。晶间卤水中的B2O3具有综合利用的价值。
含碱淤泥层中可溶化合物的含量见表8-3。
表8-1 察干里门诺尔碱矿床主矿层化学成分（组合样平均） （%）
（据张幼勋，1994）
表8-2 主矿层中晶间卤水的化学组成
（据张幼勋，1994）
表8-3 含碱淤泥中可溶化合物成分
（据李武等，1994）
二、合同察汗淖碱矿床
合同察汗淖又称湖洞察汗淖或哈图察汗淖，位于鄂尔多斯高原毛乌素沙漠北缘之草原-沙漠区。行政上属乌审旗乌审召苏木所辖。地理坐标：东经109°00′，北纬39°12′。
矿区地处中温带，属*性气候，日照时间长，干旱少雨，蒸发量（1984～2289mm）大于降水量（145.7～451.6mm）数倍至十数倍，气温最高月（6～7月）平均温度为18.4～22.7℃，最低月（1月）平均为-7～-15.3℃，冻土期158～190d（10月至翌年4月），最大冻土深1.35m。
合同察汗淖湖面积29.49km2，略呈椭圆形。笔者研究认为，湖盆很可能系第四纪末次冰期冰盛期冰河作用之产物。湖内较大的湖心岛有4个（最大的1km2）。表面湖水面积18.81km2（1986年元月测）。有东南、西北和西南4条地表径流注入湖区。
合同察汗淖碱湖盆边缘除零星出露白垩系砂岩外，均为荒漠沙丘所占据。化工部化学矿产地质研究院对湖盆地层于1992年春进行了钻探揭露，共施工3个孔。笔者对其进行了详细的编录。现将Heo1孔揭露的地层剖面（由下向上）简述之。
1.下伏的下白垩统红褐色中粗粒砂岩。只揭露0.4m，未见底。
2.红褐色中砂，向底部渐变为中粗砂，砂中红色石英含量明显增多。厚1.78m。
3.灰黑色含泥粉细砂。厚0.21m。
4.灰白色粗砂。厚0.36m。
5.灰色—深灰色中粗砂，局部夹灰黑色厚1～2cm粘土薄层。厚2.05m。
6.黑色中细砂与黑色粘土互层，单层厚2～4cm。本层厚0.50m。
7.黑色粘土，具页片状层理。底部含介形类化石L.biosa Dadey，顶部含单斜钠钙石。厚0.58m。
8.黑色含砂粘土。中上部含单斜钠钙石晶体，大小2～3cm。薄层厚10cm。在中下部产介形类化石L.biosa Dadey。厚0.24m。
9.黑色中细砂，含水。细砂中含黑色细末状有机质。厚1.56m。
10.黑色含单斜钠钙石质砂岩团块（团块大小0.5～3cm）之细砂。厚1.40m。
11.黑色含泡碱之中细砂，偶见单斜钠钙石。厚0.92m。
12.黑色含泥粉砂。厚0.3m。
13.黑色砂质泡碱层，时见泥块。厚0.70m。
14.黑色泡碱质砂岩呈团块，胶结物为泡碱。厚0.25m。
15.黑色含砂泡碱。厚0.15m。
16.黑色含泡碱之细砂。厚0.52m。
17.黑色含砂泡碱层。厚0.20m。
18.黑色含泡碱质砂岩之细砂。泡碱质砂岩呈2～4cm之团块。含水。厚3.05m。
19.黑色含砂泡碱层。该层最为特征的是含有“砂柱”。所谓“砂柱”是指泡碱层中垂直层理分布的圆柱状砂柱，可能是砂子充填垂直碱层的水溶孔洞所致。厚1.60m。
20.黑色含少量单斜钠钙石之中砂，时见含灰黑色泥块。厚0.20m。
21.绿灰色中砂夹泥质及*砂薄层，底部见黑色中砂，偶见单斜钠钙石晶体。厚0.68m。
根据14C测年资料，将9层以上划为全新统，其下则为上更新统。碱层沉积于全新世中晚期，而在晚更新世末期仅有单斜钠钙石晶出。
该矿床属固液并存矿床。液体矿有湖表卤水和晶间卤水。固体矿经揭露表明有4～5层矿，其中，最具工业价值的是19层和13层矿。矿层总面积6.14km2，最厚矿层3.14m，一般1m左右或数十厘米。工业矿层埋深一般1～1.5m，最深3.72m，最浅0.19m。矿石类型主要有含砂（质）泡碱矿石、泡碱矿石、泡碱质砂岩矿石等。泡碱矿石具针柱状结构、块状构造。泡碱质砂岩矿石具基底式胶结，砂粒具次棱角—次圆状，主要成分为石英，次之为长石，含少量粘土矿物；胶结物呈结晶粒状，主要成分为泡碱。
主要矿石的化学成分见表8-4。
三、盐海子芒硝-泡碱矿床
盐海子地处库布齐沙漠南缘的草原-沙漠区，位于杭锦洼地北部古陶赖沟河谷低地里（郑喜玉等，1992）。行政区划属内蒙古自治区伊克昭盟（现鄂尔多斯市）杭锦旗。地理坐标为东经108°27′，北纬40°06′。
该盐湖基本上无湖表卤水，实为干盐湖。根据M.Г.瓦良什科分类方法，其属于碳酸盐型盐湖。盐湖面积18km2，呈北东-南西向展布。
湖盆边缘出露灰绿色下白垩统砂岩，其也是构成湖盆基底和湖成阶地的地层，局部赋存第三系紫红色、土*砂岩和泥岩，含石膏晶体。对湖盆内地层，化工部化学矿产地质研究院于1992年5月施工两个钻孔进行了揭露。一个孔（Ya02）布置于湖中部，另一个孔（Ya01孔）布置于湖东北边部。Ya02孔，孔深25.80m，其中第四系厚24.50m，下白垩统砂岩仅钻进1.30m。钻孔剖面表明，其为一套连续沉积的碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩和硫酸盐的湖相沉积物，其中，含碱芒硝层约占51%。该孔是伊克昭盟（现鄂尔多斯市）碱湖区所获岩心最长的一个钻孔。14C测年表明，岩心最老年龄为23ka，这是研究盐湖成碱作用和研究晚第四纪以来古气候变化特征极为有益的资料。
表8-4 合同察汗淖碱矿石化学成分 （%）
现简述钻孔揭露的地层剖面（自下而上）：
1.灰绿色中砂岩。含绿色泥砾（大小为2～3cm）。夹灰绿色砂泥岩薄层。该层为下白垩统，与上覆第四系为角度不整合接触。未见底，仅钻进1.30m。
2.灰绿色含砾粗砂。厚1.12m。
3.灰色粗砂，具斜层理。厚0.25m。
4.绿*中粗砂，具水平层理。厚0.88m。
5.灰绿色含砾石碎块之中粗砂，砾石大小2～3cm。厚0.63m。
6.绿黑色中砂，中上部含介形类Limnocythere biosa Dadey，Candona（?）sp.和螺化石碎片以及植物化石碎片。厚0.25m。
7.带绿灰色色调之黑色粉砂，间夹0.5cm厚之泥质薄层。中部含介形类化石L.biosa Dadey及螺化石。厚2.86m。
8.黑色泥质粉砂。中上部含介形类化石L.sancti-patricii Brady et Robertson，L.biosa Dadey，Candona（?）sp.和植物种子化石以及螺化石碎片。厚0.71m。
9.黑色粘土。厚2.30m。
10.黑色含泥粉砂。底部含螺化石碎片。厚1.26m。
11.黑色粘土。中部含螺化石碎片。顶部含虫管化石。顶部粘土矿物以伊利石为主。该层厚1.24m。
12.黑色泥质粉砂夹厚5cm之褐*粉砂薄层。厚0.44m。
13.黑色含芒硝含砂之粘土。在中下部为含单斜钠钙石之粘土。厚0.86m。
14.含泥芒硝层且含晶间卤水。厚0.30m。
15.含石盐、芒硝、泡碱之粘土。厚0.40m。
16.含泡碱含泥芒硝层。底部为20cm厚晶质芒硝，其上为泡碱、芒硝互层。厚1.0m。
17.灰白色含泡碱、含无水芒硝层。无水芒硝晶体中常包裹氯碳钠镁石晶体。厚0.77m。
18.黑色含泥芒硝层，底部含晶间卤水。厚0.80m。
19.白色晶质芒硝矿层。厚0.13m。
20.黑色含泥芒硝层。泥质含量20%～30%。厚0.45m。
21.含泡碱、含无水芒硝之芒硝矿层。碱矿物含量向顶部渐增。无水芒硝含量约为15%～20%。该层矿石镜下可见含大量卤水虾粪粒化石。层厚2.42m。
22.黑色含砂泥、含泡碱之芒硝矿层，底部夹含芒硝之泥质薄层，中部碱矿物和石盐含量增多。在中部含泥薄层中可见单斜钠钙石产出。厚2.45m。
23.黑色含砂泥、含泡碱之芒硝矿层，由底部向上碱矿物含量渐减至痕量。厚1.38m。
24.黄白色含砂之芒硝矿层，芒硝呈砂粒状，含量约60%。厚0.90m。
25.盐壳。由芒硝和石盐组成。裸露于干盐湖湖表的是厚5～10cm的无水芒硝板状层。该盐壳厚0.7m。
根据14C绝对年龄测试资料，确定第11层即孔深14m处黑色粘土为全新统与上更新统的界线，其分界年龄为10500a B.P.。碱硝矿层形成于中晚全新世。
盐类沉积中以芒硝沉积为主，其次是泡碱沉积，而石盐则为伴生资源。此外，尚有硼、钾等伴生组分具有综合利用价值。盐类沉积的主要矿石类型有晶质芒硝矿石（含一定量无水芒硝）、晶质泡碱矿石（含一定的石盐和芒硝）。其化学组成见表8-5。盐层中晶间卤水丰富。
表8-5 盐海子盐湖固体矿石化学成分 （%）
续表
测试单位：化工部化学矿产地质研究院测试中心。
