钙芒硝（灰色或黄色的原生矿石矿物）

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更新时间：2023-05-19
钙芒硝
灰色或黄色的原生矿石矿物
钙芒硝是灰色或黄色的原生矿石矿物，硬度为2.5～3.0。
基本信息
中文名
钙芒硝
外文名
glauberite
学科
冶金工程
硬度
2.5～3.0
比重
2.75～2.85
颜色
常呈灰色或黄色
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简介
钙芒硝是钙芒硝矿床中唯一的原生矿石矿物。钙芒硝在不同时代层位中产出状态和共生、伴生矿物亦不同。例如，在震旦纪古盐矿中，钙芒硝与石盐、菱镁矿共生；在四川三叠纪含盐地层中钙芒硝与杂卤石、硬石膏、菱镁矿共生；在中新生代广泛分布的湖相石盐钙芒硝矿床中，钙芒硝与石盐和硬石膏共生；在第四纪盐矿和芒硝矿床中，钙芒硝或单独呈层产出，或与芒硝、石盐、白钠镁矾等共生或伴生。
钙芒硝与水作用可形成一种呈钙芒硝假象的石膏或水钙芒硝的混晶。在镜下可观察到溶解时析出的针状二连晶之中间产物，随后晶体相联变为云雾般毡状。
钙芒硝矿床之成因分类
钙芒硝矿床成因分类考虑的主要因素有：矿床产出的时代、岩相、产状（物相）、矿石建造等。首先，按照矿床产出的时代与岩相的不同将钙芒硝矿床划分为三大类，即第四纪盐湖型钙芒硝矿床、中新生代陆相碎屑岩型钙芒硝矿床、古代海相碳酸盐岩型钙芒硝矿床。其次，根据产状（物相） ，第四纪盐湖型钙芒硝实际上为沙下湖型钙芒硝矿床，中新生代陆相碎屑岩型钙芒硝矿床可细分为固相和液相两种矿床，古代海相碳酸盐岩型钙芒硝矿床仅发现固相矿床。最后，根据矿石建造又进行了更详细的划分。
钙芒硝矿床的次生富集带及其形成机理
众所周知，金属硫化物矿床在适宜的条件下可形成次生富集带，而作为钠钙硫酸盐矿床的钙芒硝矿床能否在适宜的条件下也形成次生富集带呢? 答案是肯定的。西宁硝沟钙芒硝矿床在适宜地段形成次生芒硝矿床就是一个典型的例证。对钙芒硝矿床次生富集的影响因素、形成机理、富集的地区等问题进行研究是具有重要的实际意义的。
次生芒硝矿的形成机理
钙芒硝（NaSO . CaSO）是个复盐矿物，其由NaSO 和CaSO所组成，当其浸泡于水体中，在水的作用下，被溶蚀分解，生成次生芒硝和石膏，其化学反应式为CaSO ·NaSO + 12HO vCaSO·2HO + NaSO·10HO ↓。当富含的NaSO 的水溶液在低洼区沉淀出相当量的芒硝，便可形成次生芒硝矿床。实际上，由钙芒硝次生变成芒硝的过程是长期而反复进行的。钙芒硝遇水反应，先变为NaSO·CaSO·nHO 即水钙芒硝，继而与水继续反应，分解出石膏和NaSO的水溶液。
从上述分析可以得知，形成次生芒硝矿的两个先决条件是：必须要有钙芒硝矿，必须要有一定量的水体。但是，有了这两个决条件，不一定都能形成次生芒硝矿，还要取决于其它条件和其它因素。
影响次生芒硝富集的因素
影响次生芒硝富集的因素大体上有以下三种。
1.气候条件　气候条件决定次生作用强度和次生富集带的发育程度。干旱少雨的气候条件是钙芒硝矿转变为芒硝矿的先决条件。这是因为气候潮湿多雨，易溶解的钙芒硝根本不能在地表上存留，只有在干旱少雨的我国西部地区，钙芒硝矿才能裸露于地表接受风化作用。这里谈及的气候条件是：多雨不成，无雨亦不成，只有干旱少雨，才能使一定量的水作用于钙芒硝，就地或在低洼地形处形成芒硝。干旱气候条件不利于NaSO水溶液的流失，而有利于次生芒硝的保存。当然太干旱，水量少，又限制了钙芒硝向芒硝的转化。因此，只有干旱少雨才是形成次生芒硝矿的最佳气候条件。
2.地形条件　地形坡度小，即平缓、低洼处利于厚层次生芒硝矿的生成。因为这样的地方利于水的聚集，使钙芒硝次生变化具备有水的条件，且水滞留时间越长，与钙芒硝矿反应时间亦越长，后期次生作用越强烈，从而利于次生芒硝矿的生成。
3.钙芒硝矿体条件　矿体中矿石质量对次生作用影响较大。这里有三种情况：当矿石中泥砂含量小于30 %时，易生成次生富矿，NaSO含量一般都在35%以上；当泥砂质含量高于50%时，钙芒硝水解不太充分，矿石中NaSO含量一般小于25%；泥砂含量介于上述二者之间时，次生矿石为泥质、晶质、粒状结构混杂，块状、角砾状、条带状构造俱存。后者是主要的次生芒硝矿石类型。钙芒硝矿体上覆岩层岩性、厚度也直接影响到次生作用的强弱程度。
次生芒硝富集的地段
次生芒硝矿多分布于产有钙芒硝的沟谷两侧及沟谷底部。芒硝矿呈瓜皮帽式覆盖于钙芒硝矿体之上。矿体厚度与地形的关系极为密切，当钙芒硝矿所处的地形平缓时，上复次生芒硝矿层的厚度一般较大，反之，地形坡度大，次生芒硝矿则变薄。例如，在山坡平台处，次生芒硝矿可厚达7.55m ，而在斜坡处厚度仅3.5m 或更小，次生芒硝矿发育的深度一般不大。
在钙芒硝矿体内部常见沿裂隙产出脉状或透镜状的次生芒硝矿。因其规模较小，不构成工业矿体。钙芒硝矿床的次生富集带只发现于中国的西部地区，这是特殊地质气候条件下的特殊产物。
钙芒硝矿床的生物化学成因
钙芒硝矿物成因的研究是钙芒硝矿床成因研究的基础。关于钙芒硝的成因在地学界历来有两种看法，其一是原生成因说，其二是次生说。原生说认为钙芒硝是直接从硫酸盐溶液中晶出的，例如，别勒希科夫对咸海卤水的蒸发试验和格拉西莫娃对费尔干纳含盐系的研究都得出了这样的结论。次生说或认为钙芒硝是交代石膏而成的（如范特—霍夫、谢尔宾纳等），或认为钙芒硝从卤水中沉淀必先经过一个准稳定状态即先形成NaSO·CaSO·2HO ，继而形成NaSO·CaSO·HO ，最后形成钙芒硝（NaSO4·CaSO）。
钙芒硝与其它一些盐类矿物，如石盐、石膏、无水芒硝、芒硝、钾石盐等一样，是生物化学成因的。另外，从钙芒硝在地史上最早出现的时代是震旦纪，也可以说明这一点。因为震旦纪是低等生物菌藻类（也包括嗜盐菌藻类）开始大量繁殖的时期。因此，在这个时期作为生物化学成因的钙芒硝最早出现也是很自然的事情。
过去地质学家一直把钙芒硝作为标准陆相盐湖之产物。当古代海相盐矿中也发现了钙芒硝，地质学家的观点开始发生了转变，钙芒硝不再是陆相独有的产物了。古代海相盐矿中，与菱镁矿密切共生之钙芒硝形成于潮坪（乃至潮上）盐湖环境。这种盐湖的水体主要来源于海水，同时，也接受古大陆地下水流的补给。富含嗜盐菌藻类且富含CaSO 和NaSO 的水溶液与输入的富含MgSO的溶液相反应而形成钙芒硝和菱镁矿。因此，海相碳酸盐蒸发岩建造中的钙芒硝可作为一种很好的指相标志。
我国芒硝矿发展情况
钙芒硝矿床是能提取硫酸钠组分的矿床。与能提取硫酸钠组分的芒硝矿床、无水芒硝矿床、白钠镁矾矿床等相比，它具有在时空上分布广的特点。从时代上来说，芒硝矿床和白钠镁矾矿床只分布于新生代，无水芒硝矿床分布于中新生代，而钙芒硝矿床则可穿越古生代、中生代、新生代一直到第四纪；从空间上讲，芒硝矿床、白钠镁矾矿床一般仅分布于西部现代盐湖区，无水芒硝矿床数量很少，只散布于广东、湖南等地的少数几个中新生代陆相盆地中，而钙芒硝矿床则从海相地层到陆相地层均有分布。粗略统计，全国13 个省区有钙芒硝矿床产出，尤以青海、四川、云南、湖北、湖南等省为多。
钙芒硝矿床具有潜在的巨大的工业价值。从全国的硫酸钠组分储量来说，钙芒硝矿床与芒硝矿床各占一半，或者说，钙芒硝矿床要多于芒硝矿床，这是因为有的超大型钙芒硝矿床，比如，云南安宁盆地超大型钙芒硝矿床等尚未列入储量表。
国家主要是开发利用现代盐湖中的芒硝矿床，当然，在云南、四川和东部省分早已用水采、旱采和硐室水溶法开发利用钙芒硝矿床。中国的巨大的钙芒硝矿产资源有朝一日必将成为芒硝资源枯竭后的唯一开发对象。
钙芒硝是盐类矿物中分布最广泛的矿物之一。它分布于现代湖相沉积和古代湖相沉积以及海相沉积中。国外钙芒硝主要分布于费尔干纳盆地、卡拉博加兹海湾、阿塔卡马沙漠的含硝石沉积、美上志留统石盐石膏矿层、美国三叠系含盐系、德国二叠系含盐系等。钙芒硝在中国广泛分布并形成大型、超大型矿床，在世界上是级为罕见的。
总结
1.中国钙芒硝矿床分布广、储量巨大，是与芒硝矿床同等重要的硫酸钠矿床。我国主要开发利用的是芒硝矿床，但从长远来看，芒硝矿开发的差不多的时候，钙芒硝矿床将是唯一的替代矿种。
2.在对中国产出的不同时代、不同层位、不同岩相钙芒硝研究的基础上提出了钙芒硝矿床的成因分类。这个分类不仅考虑到矿床产出的时代和岩相，而且也考虑到产状的物相和建造，因此，应该是符合实际且便于运用的一个成因分类。
3.在中国西部干旱地区，钙芒硝矿床发育次生富集带并形成次生芒硝矿床，具有一定的经济意义。对这种硫酸盐矿床的次生富集带的研究也具有一定的理论价值。笔者对该类矿床次生富集带，从形成机理，从影响次生富集的气候、地形、矿体等因素进行了分析，提出了进一步寻找此种矿床的有利地区。
4.过去研究者认为钙芒硝矿床属化学沉积或化学碎屑沉积，通过对钙芒硝矿床的矿石矿物钙芒硝的深入研究，发现钙芒硝与生物作用关系极为密切，从而提出钙芒硝矿床生物化学成因的新观点。