盐类矿床是在适宜的地质与气候条件下,含氯化物、硫酸盐、碳酸盐等不同来源的盐类物质的水盐体系通过蒸发、浓缩、结晶、沉积甚至变形等长期的自然地质作用,形成的天然卤水或固体化学沉积矿床。地表盐湖、地下含高浓度卤水岩层及地下固体盐岩矿都属盐类矿床。表1-1为常见盐类矿物与化学成分。
表1-1 常见盐类矿物与化学成分
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我国盐湖资源十分丰富,具有代表性的青藏高原柴达木盆地察尔汗盐湖,盐类沉积始于晚更新世晚期,距今约25 000多年,盐滩成盐结束时期距今也有6 000多年。关于盐湖资源的开发与利用,以中国地质科学院郑绵平院士为代表的科学家们进行了深入系统的研究,并建立了包括盐湖地质学、盐湖化学、盐湖工程学、盐湖生物学及盐湖环境学在内的盐湖学研究体系,成为矿床地质学与湖泊学之外的新分支学科。
地下高浓度卤水以四川自流井最为闻名,其高浓度卤水自中生代地层出。早在20世纪初,当时的国立北洋工学院(现天津大学)采冶系谭锡畴先生即对其成因进行过研究,概其成因有二:①盐质或盐水在气候干燥区域,与含之之地层同时沉积于浅水之中,该区域白垩纪与三叠纪地层均为含有此种盐质或盐水之沉积物;②地面之水流向地下,溶解地层盐质或与所含盐水混合,而成地下盐水,并于白垩纪及深部三叠纪灰岩中聚集赋存。
本书重点关注在地下固体盐类矿床中进行溶解建腔的相关问题,因此对流态的地表盐湖与地下高浓度卤水资源不进行详述。对固体盐类矿床按物质来源划分,可分为海相沉积盐类矿床与陆相沉积盐类矿床。由于海水成分相对单一,而大陆水携带的盐类物质成分与来源比较复杂,因此在漫长的地质年代中,陆相沉积盐类矿床种类与成分均较海相沉积盐类矿床的成分复杂且多变。无论何种成因,由于食盐(NaCl)是人类日常生活的必需品,对盐类矿床的开采利用历史悠久;而其他盐类矿物(硫酸钠、氯化钾、碳酸钠等)又是重要的化工原料,因此早已被广泛开发与利用。近年来,由于地下盐类矿床的特殊地质条件及其孔隙率低、蠕变性强、能够损伤后自愈合等优良的物理力学特性,其开采后形成的巨型溶腔成为了石油、天然气地下储存与废物处置的理想场所,并在国际上已有广泛应用。因此,对盐类矿床控制开采理论与技术、采后溶腔形状检测以及不同功用腔体稳定性分析等问题的研究,越来越受到科学家与工程技术人员的关注。
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