加拿大薩斯喀徹溫省鉀鹽礦床

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徐慧，編譯．朱建東，校．

鉀鹽層賦存于中泥盆統埃爾克群蒸發巖頂部的鹽巖—硬石膏沉積組合建造中。這套含礦沉積組合蒸發巖系的下伏巖層為溫尼伯戈西斯碳酸鹽巖沉積建造，同時與上覆的道森灣紅層泥質巖建造呈不整合接觸關系。該地區中泥盆統蒸發旋回可分為三個階段，這套含礦沉積組合蒸發巖系與下伏的溫尼伯戈西斯碳酸鹽巖沉積建造共同組成了蒸發旋回的第一個階段。含礦沉積組合蒸發巖系的北部隱伏于地下400 m左右，南部則隱伏于地下2 740 m，其最大厚度可達213 m。這套沉積組合蒸發巖的頂部為含礦層位，厚約60 m，可具體分為4個含礦層。按時代由老到新分別是 Esterhazy，White Bear，Belle Plaine和Patience Lake。這4個含礦層位厚約6～15 m，層位之間往往夾著一套巖鹽(厚約1～45 m)。含礦層位中一般賦存有一層或多層鉀礦層，單層鉀鹽層的厚度最大可達7 m。

沉積作用發生于埃爾克大型封閉的內海盆地中，氣候干燥，蒸發速率強。隨著蒸發速率的增大，海水中的礦物沉淀序列為:灰巖—白云巖—石膏—無水石膏—巖鹽—鉀鹽層。周期性的海侵作用可形成礦物沉淀序列的一個完整旋回。同生沉積作用之后的成巖過程包括礦物顆粒的溶解、變質及次生富集等作用。

構造環境為由礁石、島嶼等圈閉所形成的封閉的內海環境，蒸發巖層后期受到構造作用而發生褶皺、加厚、斷裂、溶解等現象。

鉀鹽層一般由巖鹽(NaCl)、鉀鹽(KCl)、光鹵石(KCl-Mg-Cl2-6H2O)以及少量不溶于水的粘土類物質(無水石膏、少量石英、白云石及粘土)所組成。鉀鹽是主要的成礦物質。氧化鐵所形成的“鐵染”現象很發育，顏色從淺肉紅色到鮮紅色。

一般為層控型礦床，礦物結晶顆粒粗大。成礦物質中的鉀鹽和光鹵石往往伴生，也可單獨成礦。鉀鹽層中不同礦物成分的分布特征由周期性變化的蒸發沉積作用所決定。受含鎂鹵水次生過濾作用和活化作用的影響，同一鉀鹽層的中部往往富集巖鹽和鉀鹽，光鹵石則富集在其邊部。變質作用在沉積過程中普遍不發育。沉積作用后期，礦物元素的溶解和活化作用特征明顯。地質控礦因素主要為:①發育在大型的封閉蒸發巖內海盆地中的含鹽沉積建造;②蒸發作用周期性旋回;③有利的蒸發巖沉積組合序列;④后期構造作用對于礦層的加厚、重溶及活化作用。

目前在加拿大薩斯喀徹溫省約分布有10座鉀鹽礦山，其中8座礦山采用傳統地下開采，2座采用溶浸法開采。傳統地下開采的深度約為900～1 100 m。鉀鹽礦床中的K2O含量平均為21%～27%，局部可超過30%。據估算，薩斯喀徹溫省的鉀鹽資源儲量可滿足全世界幾百年鉀鹽的需求。2008年，這10座鉀鹽礦山KCl的產量達16 133 000 t，占到當年全世界總產量的30%。加拿大薩斯喀徹溫省是世界上最大的鉀鹽生產基地。美國地調局對該地區普遍發育的四套鉀鹽含礦層的鉀鹽資源量分別進行了評估，其潛在的資源量分別為:Patience Lake 3 790 億 t、Belle Plaine 2 310 億 t，White Bear 478 億 t，Esterhazy 2 060億t。這些資源儲量并不包含目前已發現的或已公布的儲量。

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徐慧，編譯．朱建東，校．