鈣芒硝

鈣芒硝是鈣芒硝礦牀中唯一的原生礦石礦物。鈣芒硝在不同時代層位中產出狀態和共生、伴生礦物亦不同。例如，在震旦紀古鹽礦中，鈣芒硝與石鹽、菱鎂礦共生；在四川三疊紀含鹽地層中鈣芒硝與雜滷石、硬石膏、菱鎂礦共生；在中新生代廣泛分佈的湖相石鹽鈣芒硝礦牀中，鈣芒硝與石鹽和硬石膏共生；在第四紀鹽礦和芒硝礦牀中，鈣芒硝或單獨呈層產出，或與芒硝、石鹽、白鈉鎂礬等共生或伴生。

鈣芒硝與水作用可形成一種呈鈣芒硝假象的石膏或水鈣芒硝的混晶。在鏡下可觀察到溶解時析出的針狀二連晶之中間產物，隨後晶體相聯變為雲霧般氈狀 ^[1]  。

鈣芒硝礦牀成因分類考慮的主要因素有：礦牀產出的時代、巖相、產狀（物相）、礦石建造等。首先，按照礦牀產出的時代與巖相的不同將鈣芒硝礦牀劃分為三大類，即第四紀鹽湖型鈣芒硝礦牀、中新生代陸相碎屑岩型鈣芒硝礦牀、古代海相碳酸鹽巖型鈣芒硝礦牀。其次，根據產狀（物相） ，第四紀鹽湖型鈣芒硝實際上為沙下湖型鈣芒硝礦牀，中新生代陸相碎屑岩型鈣芒硝礦牀可細分為固相和液相兩種礦牀，古代海相碳酸鹽巖型鈣芒硝礦牀僅發現固相礦牀。最後，根據礦石建造又進行了更詳細的劃分。

眾所周知，金屬硫化物礦牀在適宜的條件下可形成次生富集帶，而作為鈉鈣硫酸鹽礦牀的鈣芒硝礦牀能否在適宜的條件下也形成次生富集帶呢? 答案是肯定的。西寧硝溝鈣芒硝礦牀在適宜地段形成次生芒硝礦牀就是一個典型的例證。對鈣芒硝礦牀次生富集的影響因素、形成機理、富集的地區等問題進行研究是具有重要的實際意義的。

鈣芒硝（Na₂SO₄ . CaSO₄）是個複鹽礦物，其由Na₂SO₄ 和CaSO₄ 所組成，當其浸泡於水體中，在水的作用下，被溶蝕分解，生成次生芒硝和石膏，其化學反應式為CaSO₄ ·Na₂SO₄ + 12H₂O vCaSO₄·2H₂O + Na₂SO₄ ·10H₂O ↓。當富含的Na₂SO₄ 的水溶液在低窪區沉澱出相當量的芒硝，便可形成次生芒硝礦牀。實際上，由鈣芒硝次生變成芒硝的過程是長期而反覆進行的。鈣芒硝遇水反應，先變為Na₂SO₄·CaSO₄·nH₂O 即水鈣芒硝，繼而與水繼續反應，分解出石膏和Na₂SO₄的水溶液。

從上述分析可以得知，形成次生芒硝礦的兩個先決條件是：必須要有鈣芒硝礦，必須要有一定量的水體。但是，有了這兩個決條件，不一定都能形成次生芒硝礦，還要取決於其它條件和其它因素。

影響次生芒硝富集的因素大體上有以下三種。

1.氣候條件　氣候條件決定次生作用強度和次生富集帶的發育程度。乾旱少雨的氣候條件是鈣芒硝礦轉變為芒硝礦的先決條件。這是因為氣候潮濕多雨，易溶解的鈣芒硝根本不能在地表上存留，只有在乾旱少雨的我國西部地區，鈣芒硝礦才能裸露於地表接受風化作用。這裏談及的氣候條件是:多雨不成，無雨亦不成，只有乾旱少雨，才能使一定量的水作用於鈣芒硝，就地或在低窪地形處形成芒硝。乾旱氣候條件不利於Na₂SO₄水溶液的流失，而有利於次生芒硝的保存。當然太乾旱，水量少，又限制了鈣芒硝向芒硝的轉化。因此，只有乾旱少雨才是形成次生芒硝礦的最佳氣候條件。

2.地形條件　地形坡度小，即平緩、低窪處利於厚層次生芒硝礦的生成。因為這樣的地方利於水的聚集，使鈣芒硝次生變化具備有水的條件，且水滯留時間越長，與鈣芒硝礦反應時間亦越長，後期次生作用越強烈，從而利於次生芒硝礦的生成。

3.鈣芒硝礦體條件　礦體中礦石質量對次生作用影響較大。這裏有三種情況：當礦石中泥砂含量小於30 %時，易生成次生富礦，Na₂SO₄ 含量一般都在35%以上；當泥砂質含量高於50%時，鈣芒硝水解不太充分，礦石中Na₂SO₄ 含量一般小於25%；泥砂含量介於上述二者之間時，次生礦石為泥質、晶質、粒狀結構混雜，塊狀、角礫狀、條帶狀構造俱存。後者是主要的次生芒硝礦石類型。鈣芒硝礦體上覆岩層巖性、厚度也直接影響到次生作用的強弱程度。

次生芒硝礦多分佈於產有鈣芒硝的溝谷兩側及溝谷底部。芒硝礦呈瓜皮帽式覆蓋於鈣芒硝礦體之上。礦體厚度與地形的關係極為密切，當鈣芒硝礦所處的地形平緩時，上覆次生芒硝礦層的厚度一般較大，反之，地形坡度大，次生芒硝礦則變薄。例如，在山坡平台處，次生芒硝礦可厚達7.55m ，而在斜坡處厚度僅3.5m 或更小，次生芒硝礦發育的深度一般不大。

在鈣芒硝礦體內部常見沿裂隙產出脈狀或透鏡狀的次生芒硝礦。因其規模較小，不構成工業礦體。鈣芒硝礦牀的次生富集帶只發現於中國的西部地區，這是特殊地質氣候條件下的特殊產物 ^[2]  。

鈣芒硝礦物成因的研究是鈣芒硝礦牀成因研究的基礎。關於鈣芒硝的成因在地學界歷來有兩種看法，其一是原生成因説，其二是次生説。原生説認為鈣芒硝是直接從硫酸鹽溶液中晶出的，例如，別勒希科夫對鹹海滷水的蒸發試驗和格拉西莫娃對費爾干納含鹽系的研究都得出了這樣的結論。次生説或認為鈣芒硝是交代石膏而成的（如範特—霍夫、謝爾賓納等），或認為鈣芒硝從滷水中沉澱必先經過一個準穩定狀態即先形成Na₂SO₄·CaSO₄·2H₂O ，繼而形成Na₂SO₄·CaSO₄·H₂O ，最後形成鈣芒硝（Na₂SO4·CaSO₄）。

鈣芒硝與其它一些鹽類礦物，如石鹽、石膏、無水芒硝、芒硝、鉀石鹽等一樣，是生物化學成因的。另外，從鈣芒硝在地史上最早出現的時代是震旦紀，也可以説明這一點。因為震旦紀是低等生物菌藻類（也包括嗜鹽菌藻類）開始大量繁殖的時期。因此，在這個時期作為生物化學成因的鈣芒硝最早出現也是很自然的事情。

過去地質學家一直把鈣芒硝作為標準陸相鹽湖之產物。當古代海相鹽礦中也發現了鈣芒硝，地質學家的觀點開始發生了轉變，鈣芒硝不再是陸相獨有的產物了。古代海相鹽礦中，與菱鎂礦密切共生之鈣芒硝形成於潮坪（乃至潮上）鹽湖環境。這種鹽湖的水體主要來源於海水，同時，也接受古大陸地下水流的補給。富含嗜鹽菌藻類且富含CaSO₄ 和Na₂SO₄ 的水溶液與輸入的富含MgSO₄的溶液相反應而形成鈣芒硝和菱鎂礦。因此，海相碳酸鹽蒸發巖建造中的鈣芒硝可作為一種很好的指相標誌。

鈣芒硝礦牀是能提取硫酸鈉組分的礦牀。與能提取硫酸鈉組分的芒硝礦牀、無水芒硝礦牀、白鈉鎂礬礦牀等相比，它具有在時空上分佈廣的特點。從時代上來説，芒硝礦牀和白鈉鎂礬礦牀只分佈於新生代，無水芒硝礦牀分佈於中新生代，而鈣芒硝礦牀則可穿越古生代、中生代、新生代一直到第四紀;從空間上講，芒硝礦牀、白鈉鎂礬礦牀一般僅分佈於西部現代鹽湖區，無水芒硝礦牀數量很少，只散佈於廣東、湖南等地的少數幾個中新生代陸相盆地中，而鈣芒硝礦牀則從海相地層到陸相地層均有分佈。粗略統計，全國13 個省區有鈣芒硝礦牀產出，尤以青海、四川、雲南、湖北、湖南等省為多。

鈣芒硝礦牀具有潛在的巨大的工業價值。從全國的硫酸鈉組分儲量來説，鈣芒硝礦牀與芒硝礦牀各佔一半，或者説，鈣芒硝礦牀要多於芒硝礦牀，這是因為有的超大型鈣芒硝礦牀，比如，雲南安寧盆地超大型鈣芒硝礦牀等尚未列入儲量表。

國家主要是開發利用現代鹽湖中的芒硝礦牀，當然，在雲南、四川和東部省分早已用水採、旱採和硐室水溶法開發利用鈣芒硝礦牀。中國的巨大的鈣芒硝礦產資源有朝一日必將成為芒硝資源枯竭後的唯一開發對象。

鈣芒硝是鹽類礦物中分佈最廣泛的礦物之一。它分佈於現代湖相沉積和古代湖相沉積以及海相沉積中。國外鈣芒硝主要分佈於費爾幹納盆地、卡拉博加茲海灣、阿塔卡馬沙漠的含硝石沉積、美上志留統石鹽石膏礦層、美國三疊系含鹽系、德國二疊系含鹽系等。鈣芒硝在中國廣泛分佈並形成大型、超大型礦牀，在世界上是級為罕見的 ^[2]  。

1.中國鈣芒硝礦牀分佈廣、儲量巨大，是與芒硝礦牀同等重要的硫酸鈉礦牀。我國主要開發利用的是芒硝礦牀，但從長遠來看，芒硝礦開發的差不多的時候，鈣芒硝礦牀將是唯一的替代礦種。

2.在對中國產出的不同時代、不同層位、不同巖相鈣芒硝研究的基礎上提出了鈣芒硝礦牀的成因分類。這個分類不僅考慮到礦牀產出的時代和巖相，而且也考慮到產狀的物相和建造，因此，應該是符合實際且便於運用的一個成因分類。

3.在中國西部乾旱地區，鈣芒硝礦牀發育次生富集帶並形成次生芒硝礦牀，具有一定的經濟意義。對這種硫酸鹽礦牀的次生富集帶的研究也具有一定的理論價值。筆者對該類礦牀次生富集帶，從形成機理，從影響次生富集的氣候、地形、礦體等因素進行了分析，提出了進一步尋找此種礦牀的有利地區。

4.過去研究者認為鈣芒硝礦牀屬化學沉積或化學碎屑沉積，通過對鈣芒硝礦牀的礦石礦物鈣芒硝的深入研究，發現鈣芒硝與生物作用關係極為密切，從而提出鈣芒硝礦牀生物化學成因的新觀點 ^[3]  。