第六章 井矿盐开采基础知识916Word下载.docx
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自然界中已发现的矿物有3300多种，目前被利用的只有200多种，最常见的有50~60种。
（二）矿物特性
由于矿物具有一定的化学成分和结晶构造就决定了它们具有一定形态特征和物理化学性质。
鉴定矿物的方法很多，根据工作内容与需要，可以选择化学分析法、偏光显微镜法等。
但是在野外工作中被广泛采用的是肉眼鉴定法，其基本方法和观察内容是：
1.矿物形态
是指矿物的外貌特征。
自然界中，由于各种矿物的化学成分和内部构造不同，或同种矿物由于生成时的外界条件不同，因而形态各异。
（1）矿物单体的形态
根据晶体在空间三个相互垂直方向上发育的相对程度可分为三种基本类型（见图6-1）：
一向延伸型：
晶体沿一个方向特别发育，形成柱状、针状、纤维状等形态。
如石英、石棉等。
二向延伸型：
晶体沿二个方向特别发育，形成板状、片状等形态。
如石膏、云母等。
三向延伸型：
晶体沿三个方向大致相等发育，形成粒状等形态。
如石盐、黄铁矿等。
石英黄铁矿石膏晶体
图6－1矿物单体的形态
（2）矿物集合体的形态
矿物集合体的形态很多，可按结晶程度大致可分为两类：
1）显晶质集合体：
矿物集合体中肉眼可分辨出晶质体的单晶者，称为显晶质集合体。
按其单体形态，结晶习性、集合体方式等特点，又可分为：
a、粒状集合体，如橄榄石、石盐、黄铁矿等；
b、板状、片状，磷片状集合体，如云母；
c、柱状、针状、纤维状及放射状集合体，如石棉、纤维状石膏等（图6－2）；
d、晶簇，如石英晶簇等（图6－3）。
图6-2纤维状石膏图6-3石英晶簇
2）隐晶质集合体及胶状集合体
矿物集合体中肉眼不能分辨出晶质体的单体者，称为隐晶质集合体。
胶状集合体是由非晶质的胶体组成。
非晶质矿物是指组成矿物的质点不作规则排列，蛋白石（SiO2·
nH2O），非晶质随时间增长可自发转变为结晶质。
2.矿物的物理性质
矿物的物理性质是指矿物的光学、力学、电磁学等方面的性质，它是肉眼鉴定矿物的重要依据。
（1）矿物的光学性质：
是由矿物对可见光线的吸收、反射、折射的结果所表现出来的性质。
包括矿物的颜色、矿物的条痕、矿物的透明度、矿物的光泽。
矿物的颜色是矿物对自然光线中不同波长的光波吸收的结果。
不同矿物具有各自特殊的颜色。
如孔雀石有鲜艳的翠绿色、辰砂呈朱红色。
矿物的条痕是将矿物在比它硬的白色物体（如素瓷板）上刻划痕迹的颜色。
矿物的透明度是指矿物的透光能力，按透光能力不同分为透明矿物、半透明矿物和不透明矿物。
矿物的光泽是指矿物表面的反光能力。
（2）矿物的力学性质：
是指矿物在外力（刻划、打击等）作用下所呈现出来的物理性质。
包括矿物的解理、断口、矿物的硬度、矿物的比重。
在力的作用下，矿物晶体沿一定方向发生破裂并产生光滑平面的性质，称为解理，例如云母、方解石解理（见图6-4）。
图6－4解理示意图
相反，如果矿物受力后不沿一定方向破裂，而破裂面呈各种凹凸不平的形态称断口。
如石英贝壳壮断口（见图5-5）。
图6－5石英贝壳状断口
矿物的硬度：
矿物抵抗外力刻划或摩擦的能力称为硬度。
表6－1矿物硬度比较
摩氏
硬度
一度
二度
三度
四度
五度
六度
七度
八度
九度
十度
矿物
滑石
石膏
方斛石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
人指甲摩氏硬度约为2~2.5度，刀摩氏硬度约为5~5.5度
矿物的比重：
是指矿物的重量与同体积的水在4℃的重量之比。
矿物按比重大小可分为：
轻矿物：
比重在2.5以下，如石膏等。
中等比重矿物：
比重在2.5~4，如石英。
重矿物：
比重大于4，如重晶石等。
除上述物理性质外，还有磁性等，由于矿物的每种物理性质不一定在每一种矿物中都表现很明显，因此鉴定矿物时必须根据它的各种性质综合考虑。
3.矿物的简易化学反应
矿物都有一定的化学成分，因此利用简单的化学反应就可以测定出所含的成分，借以帮助鉴定矿物。
如常用稀HCl与方解石反应剧烈起泡，而与白云石缓慢起泡或不起泡进行二者区分。
以上所述只能应用于一般特征明显的常见矿物的鉴定，有时还得借助偏光显微镜等仪器帮助鉴定。
（三）矿物的分类
根据矿物的化学成分，可把矿物分为六大类。
第一大类：
自然元素为单质矿物，如自然矿（S）、金刚石（C）、自然金（Au）等。
第二大类：
硫化物，主要为金属硫化物，还有砷化物、锑化物，常见矿物有黄铁矿（FeS）、方铅矿（PbS）等，该类矿物常可富集成具有工业意义的金属矿床。
第三大类：
氧化物和氢氧化物：
这类矿物是与氧或氢氧根所组成的的简单化合物，分布较广，占地壳总重量的17%，常见的有石英（SiO2）、褐铁矿（Fe2O3·
nH2O）。
第四大类：
卤化物：
凡与卤族元素化合物而成的化合物，叫卤化物矿物。
常见的有石盐（NaCL）、萤石（CaF2）等。
第五大类：
含氧酸盐：
它是由含有氧的酸根，如SiO44—、CO32—、SO42—等所形成的盐类矿物，包括碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、硅酸盐矿物等。
这类矿物的种类多、分布广，常见的有方解石（CaCO3）、石膏（CaSO4·
2H2O）、长石等。
第六大类：
有机化合物类：
由动、植物腐烂、分解后，或生物新陈代谢的产物形成的矿物，如石油、天然气、煤、沥青等。
（四）矿物的人工合成
由于国防工业、半导体工业、电子工业以及空间技术等的飞速发展，某些天然矿物尤其是晶体产量已经远远不能满足需求，六十年代以来人工合成矿物（晶体）的研究与生产迅速发展。
如人造金刚石、人造水晶、人造刚石、人造云母等。
目前已能合成百余种矿物。
二、岩石
（一）岩石的概念
岩石是经地质作用形成的由矿物或岩屑组成的集合体。
有的岩石是由一种矿物组成单矿岩，如质纯的大理石由方解石组成。
而多数是由两种以上的矿物组成的复矿岩，如花岗岩由长石、石英等组成。
（二）岩石的种类
自然界岩石种类繁多，根据其成因可分为岩浆岩（火成岩），沉积岩和变质岩三大类。
1.岩浆岩
地壳下面存在着高温、高压的熔融硅酸盐物质称为岩浆，它的主要成分是SiO2，还有其它元素、化合物及挥发组分。
岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度降低，最后冷凝成的岩石称为岩浆岩。
岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石称为喷出岩。
岩浆在地表以下冷凝形成的岩石称为侵入岩。
在较深处形成的侵入岩叫深成岩，距地表3~10km，在较浅处形成的侵入岩叫浅成岩，距地表3~0.5km。
如花岗岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等，属岩浆岩。
花岗岩、辉长岩、辉绿岩是很好的建筑材料。
组成岩浆岩的矿物种类很多，但最主要的矿物有：
石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石和橄榄石等，这些矿物称为主要造岩矿物。
2.变质岩
是岩浆岩、沉积岩、早期变质岩在地壳中由于物理化学条件发生变化而形成的岩石，变质岩的岩性特征受原岩控制（继承性），同时，这种岩石具有新的矿物组合、结构和构造。
如大理石是由石灰岩变质而成。
由岩浆岩变质而形成的岩石称为正变质岩，由沉积岩变质而形成的岩石称为副变质岩。
变质岩的物资成分比较复杂，一类是岩浆岩、沉积岩也有的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石等，另一类只能是在变质作用中产生的变质矿物，如石墨、滑石、蛇纹石等。
常见的变质岩有板岩、千枚岩、片岩、大理岩等，洁白的大理岩又称汉白玉。
3.沉积岩
（1）沉积岩概算
沉积岩是在地表或接近地表的范围内，在常温常压的条件下，由原岩（岩浆岩、沉积岩、变质岩）经风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用而形成的岩石。
也可由某种火山作用所形成的松散沉积层，经过成岩作用而形成。
岩浆岩在地壳岩石中所占体积达95%，沉积岩所占体积仅5%，但在地表的出露面积却达75%，因此沉积岩对人类的生活和生产活动来说具有最密切的关系。
其次由于盐类资源几乎都是沉积成因的，大都与沉积岩有密切关系，所以加强沉积岩的研究，对于每个从事盐业的生产者来说具有重要的现实意义。
沉积岩在地表分布最广的是页岩、砂岩和石灰岩。
其中页岩分布最广约占80%；
其次为砂岩，约占15%；
再其次为石灰岩，约占5%。
沉积岩中蕴藏着丰富的矿产资源，椐估计世界矿产资源储量75~85%是沉积和沉积变质成因的。
如盐类矿产、煤、石油、天然气及油页岩几乎全部蕴藏在沉积岩中。
铁、锰、铝、磷、石膏、铜、铁及重要的稀有放射性元素矿产等，在沉积岩中蕴藏量也很大。
另有一些沉积岩本身就是矿产，如石灰岩和白云岩是冶金用的熔剂，粘土为陶瓷工业原料等。
（2）沉积岩的物质成分
1）沉积岩的化学成分
各类沉积岩间的化学成分相差很大，平均化学成分与岩浆岩总平均化学成分相似。
沉积岩中有些物质是岩浆岩中没有的，如动植物遗体、有机质、陨石等。
2）沉积岩的矿物成分
组成沉积岩的矿物成分有150余种，但比较重要的仅二十余种，如石英、长石、云母、粘土矿物、碳酸盐矿物、卤化物及含水的氧化铁、锰、铝矿物等。
在一种沉积岩中含有的主要矿物成分通常不超过3~5种。
（3）沉积岩的结构、构造
1）沉积岩的结构
碎屑岩结构有砾状结构、粗粒结构、中粒结构、细粒结构、粉砂结构等。
化学沉积岩结构有结晶粒状结构、生物结构、鲕状及豆状结构、竹叶状结构等（见图6-6、6-7、6-8）。
粘土岩结构：
主要由95%以上粒径＜0.01mm的细小粘土质点组成，其次为砂和粉砂，含量＜5%，外观是一种致密均匀的泥质状态，此种结构称为泥质结构，为粘土岩的主要结构。
图6－6生物碎屑结构图6－7鲕状结构
图6-8竹叶状结构图6-9水平层理
图6-10斜层理图6-11交错层理
图6-12泥裂示意图图6-13、放射状示意图
2）沉积岩的构造
沉积岩有明显的成层构造，一般都含化石。
沉积岩常见的构造有层状构造、层理构造、层面构造、结核，另外，沉积岩还常有良好的孔隙。
层理构造分为水平层理（见图6-9）、斜层理（见图6-10）、交错层理（见图6-11）、波状层理。
层面构造是沉积岩形成时，保留在层面上的介质运动、生物活动、自然条件变化所留下来的痕迹，主要有波痕、泥裂（见图6-12）、雨痕、动物遗迹等。
结核是成分上与围岩有明显差别的一些物质团块。
常呈球状、扁豆状等。
根据内部构造不同可分同心状、放射状（见图6-13），主要成分为钙质、硅质、铁质、锰质。
（4）沉积岩的形成作用
成岩作用：
原沉积物上面被新的沉积物覆盖，与底层水脱离，在没有高温高压条件下，所遭受的一切物理的和化学的变化，并使松散的沉积物转变成固结的岩的岩石的作用。
沉积岩的形成作用可概括为以下几个阶段：
1）沉积物质的来源——沉积岩原始的形成阶段；
2）沉积岩原始物质的搬运和沉积作用阶段；
3）沉积物的同生，成岩作用和沉积岩的后生作用阶段。
（5）沉积岩的种类
根据沉积岩的物质来源，成因和物质成分等特征，可将沉积岩划分为六种：
火山碎屑岩、碎屑岩、泥质岩、蒸发岩、非蒸发岩、可燃有机岩。
盐岩属于蒸发岩。
三、地层
在地壳上部广泛分布，代表某地区，某一地质时代的一个或一套甚至几套岩层，称做那个时代的地层。
上下相邻地层之间，可以由明显的层理或沉积间断所区分，也可以由岩性、化石、矿物成分、物理性质等不十分明显的特征进行划分。
地层是地壳发展历史的记录，通过地层顺序、时代、地理分布、地层分类、地层对比，以及各种地层之间的相互关系等内容的研究，可以了解沉积岩的沉积规律、沉积环境、古地理及古气候等有关情况。
因此盐矿普查勘探、开发利用、成因研究等都具有非常重要的作用。
（一）地层的划分
在地质历史发展过程中，组成地壳的沉积岩层层叠置，井然有序，总是遵循早沉积地层在下，后沉积地层在上，即上新下老的关系，这种规律叫做地层层序律。
但是组成地壳的地层有时由于地壳运动造成地层缺失，构造变动弄得层序颠倒，岩浆活动和变质作用改变了地层的产状和面貌。
因此必须通过地质研究工作进行地层对比，整理出地层上下顺序确定其地质年代，才能进行地层的划分。
地层的划分的依据是：
1.沉积旋回和岩相变化；
2.接触关系。
整合接触：
各个不同地质时代的岩层，层面相互平行或近似平行，时代连续，在岩性和古生物演化上呈现渐变关系。
不整合接触的识别标志：
古生物地层标志、沉积标志、构造标志、岩浆活动和变质作用等标志。
3.古生物
由于自然界的生物演化，是从简单到复杂，从低级到高级发展，即具有不可逆性，又具有阶段性。
所以一定种属的生物或生物群总埋藏在一定时代的地层内，两相同地质年代的地层中必定保持着相同或近似种属的化石或化石群，因此可以根据那些演化最快、水平分布最广的化石来鉴定地质时代。
4.放射性同位素年龄
经过研究人们就发现和利用矿物和岩石中放射性同位素，及其衰变产物的数量来推算它们的地质时代，从而使我们对地球的发展历史有了更加具体的时间概念。
（二）地层分类及单位
通常采用的地层分类单位，有时间地层单位和岩石地层单位两大系统（表6－2）。
时间地层单位（生物地层单位），主要根据古生物化石进行划分，其地层单位由大至小是宇、界、系、统、阶、带，相应的地质时代单位是宙、代、纪、世、期、时。
它们以生物演化发展为理论基础，每个单位都有相应的生物发展阶段与其相对应。
其次以岩性特征为主要划分依据的地层单位，称岩石地层单位。
从大到小是群、组、段，该系统建立的客观标准是岩性、厚度、接触关系等特征。
生物地层单位与岩石地层单位的划分依据各不相同，二者之间没有对应关系，不能互相混用。
表6－2地层分类及地层单位表
生物地层单位（时间地层单位）
岩石地层单位（地方性的）
使用范围
地层单位
时间单位
群
组
段
国
际
性
的
宇
宙
界
代
系
纪
统
世
大区域性的
阶
期
带
时
（三）地质年代表
按时代顺序把地质年代从老到新排列起来，就建立起地质年代表，即地质编年表（表6~3）
表6－3地质年代表
地质时代、地层单位及其代号
同位素年龄（百万年）
开始繁殖时期
代（界）
纪（系）
世（统）
时代间距
距今年龄
植物
动物
新
生
代
KZ
第四纪Q
全新世Q4更新世Q1、Q2、Q3
2~3
—0.01—
—2~3—
—10—
—25—
—40—
—60—
—70—
—140—
—195—
—230—
—280—
—350—
—400—
—440—
—500—
—600—
—800—
—1000—
（900）
—1800—
（1600）
—2600—
—3800—
4500（4600）
←被子植物
←裸子植物
←陆生孢子植物
高级澡类出现
真核生物出现（绿澡）
←古人类出现
←哺乳动物
←爬行动物
←两栖动物
←鱼类
硬壳动物出现
裸露动物出现多细胞动物出现
第
三
纪
R
晚第三纪N
上新世N2
7~8
中新世N1
15
早第三纪E
渐新世E3
始新世E2
20
古新世E1
10
中
Mz
白垩纪K
晚白垩纪K2
早白垩纪K1
70
侏罗纪J
晚侏罗纪T3
中侏罗纪T2
早侏罗纪T1
55
三叠纪T
晚三叠节T3
中三叠节T2
早三叠节T1
35
古
PZ
晚古生代Pz2
二叠纪P
晚二叠纪P2
早二叠纪P1
50
石炭纪C
晚石炭纪C3
中石炭纪C2
早石炭纪C1
泥盆纪D
晚泥盆纪D3
中泥盆纪D2
早泥盆纪D1
早古生代PZ1
志留纪S
晚志留纪S3
中志留纪S2
早志留纪S1
40
奥陶纪O
晚奥陶纪O3
中奥陶纪O2
早奥陶纪O1
60
寒武纪￠
晚寒武纪￠3
中寒武纪￠2
早寒武纪￠1
100
元古代（宙）Pt
晚Pt3
震旦纪Z
200
中Pt2
800
早Pt1
700
太古代（宙）Ar
1300
原核生物出现（菌类及藻类）生物现象开始出现
说明：
1、表中只列出地质时代单位。
地层单位则把代、纪、世改为界、系、统，同时把早、中、晚或早、晚改为下、中、上或下、上。
如早寒武世、中寒武世、晚寒武世所形成的地层则称为下寒武统、中寒武统、上寒武统，余此类推。
2、更新世可分为早更新世Q1、中更新世Q2、晚更新世Q3。
四、地壳运动与地质构造
（一）基本概念
1.地质作用
地壳形成以来其物质成分、构造、形态均在不断地运动、发展和变化，促使这种运动的作用叫地质作用。
按动能的来源和发生作用的主要部位，可分外两大类：
（1）外力地质作用：
如太阳能、地球重力能和日月引力而产生的动力（风、流水、海洋等），在地壳表部进行的各种地质作用，称为外力地质作用。
包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。
（2）内力地质作用：
以地球内部的热能、地球自转产生的动能为主，在地壳深部进行的各种地质作用，称为内力地质作用。
2.地壳运动与地质构造
（1）地壳运动
地壳运动也称构造运动，是指由内力作用引起的，促使地壳物质移动，发生变形、变位，从而使岩石发生弯曲、破裂和地表形态改变的地质作用。
是以地壳运动控制着地表海陆分布的轮廓，引起各种各样地质作用的发生发展，造成岩层变位、变形及原始产状的改变，导致各种各样地质构造形态的形成。
按地壳运动的方向，可以分为以下两种基本形式。
水平运动：
地壳物质沿着大地水准面的切线方向，即大致平行地球表面进行的运动。
主要由地壳表面切线方向的作用力引起，常表现为地壳岩层的水平移动，使岩层在水平方向上，遭受不同程度的挤压和引张；
造成各种形态的褶皱和断裂等构造，所以，又称造山运动。
垂直运动：
地壳物质沿地球半径方向进行的缓慢升降运动，由于升降运动是长期交替进行的，所以又叫振荡运动。
常表现为大规模的隆起和凹陷，并引起地势高低变化和海陆变迁，所以，又称造陆运动。
（2）地质构造
组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位、变形留下的形迹称为地质构造。
地质构造在层状岩石中最明显，在块状岩体中也存在。
地质构造的基本类型有：
水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造等。
确定岩层的产出状况是研究地质构造的基础，为此地质学中常常应用岩层产状的概念。
岩层的产状是指岩层在空间的位置。
用走向、倾向和倾斜角来确定岩层的空间位置，这三者称为岩层的产状要素（见图6－14）。
走向——岩层的层面与水平面相交线的延伸方向叫走向，其交线叫走向线。
倾向——岩层向下倾斜的最大倾斜线在水平面上的投影所指的方向，它与走向正交。
倾角——岩层层面与水平面之间所夹的平面角，即最大倾斜线与其在水平面上投影之间所夹的角。
图6-14岩层产状要素
ab—走向线ce—倾斜线cd--倾向α--岩层的倾角
水平构造：
岩层的产状近于水平的构造称为水平构造。
倾斜构造：
岩层层面与水平面之间有一定夹角时称为倾斜构造。
（二）褶皱构造
1.褶皱是指地壳中成层岩石形成的众多弯曲构造的总称。
褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲。
所以褶曲是组成褶皱的基本单位。
褶皱的规模差别极大，许多矿产从成因上或矿体产状和空间分布上与褶皱有密切关系（如石油、天然气等），因此研究褶皱具有的理论意义和实用意义。
褶曲的基本形态特征
2.根据褶曲的核与两翼岩层的相互关系，将褶曲的形态分为背斜和向斜两种。
将褶曲的形态分为背斜和向斜两种（见图6-15）。
任何褶曲褶曲都具有核部、翼、翼角、顶和槽、轴面、顶角、轴、枢纽、转折端、褶曲的宽度、高度和幅度基本要素，褶曲构造要素名称见图6-15、6-16，褶曲的宽度、高度和幅度见图6-17。
背斜指一个中间向上拱起的弯曲，组成褶曲的两翼岩层倾向相背，其核部岩层时代较老，翼部岩层时代较新。
向斜指中间向下凹陷的弯曲，组成褶曲的两翼岩层倾向相向，其核部岩层时代较新，翼部岩层时代较老。
图6-15背斜与向斜示意图
图6-16褶曲构造要素名称图
图6-17褶曲的宽度、高度和幅度
（三）断裂构造
岩石受到外力地质作用，产生断裂或破裂，使岩石的连续性和完整性遭到破坏的地质现象，称为断裂构造。
断裂构造又可分为节理和断层两类。
1.节理
岩石断裂后的两侧，没有明显的位移，或没有微小的错开称节理。
节理常成组出现，并沿一定的方向作定向排列（见图6-18、6-19）。
图6-18、与断层有关的羽状张节理图6-19、背斜顶部发育的张节理
2.
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