川东北普光地区新型杂卤石钾盐矿的物源:Sr、S同位素证据

新型杂卤石钾盐矿是近年来发现于四川盆地东北部早—中三叠世的一种可溶性海相固体钾盐,因其可利用性及低成本可开采特征,及其对海相找钾实现突破性进展提供的指示意义,引起了工业界及学术界的广泛关注。但当前以新型杂卤石钾盐矿为载体的海相成钾理论研究尚处于探索阶段,本文聚焦川东北普光地区中下三叠统新型杂卤石钾盐矿,将锶、硫同位素研究方法应用于杂卤石碎屑、石膏及"绿豆岩"等样品,以探讨新型杂卤石钾盐矿中不同组分的物源特征。分析结果显示,杂卤石碎屑和矿层底部硬石膏样品具有相似的δ³⁴S和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素特征,δ³⁴S分布在27.9‰~28.9‰之间,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.70826~0.70829之间。该研究结果与同时期全球海相硫酸盐的δ³⁴S和全球海水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的可对比性表明上述组分的主要物源应为同时期海水。该研究结果为进一步新型杂卤石钾盐矿成矿模型的建立及海相成钾理论的补充和完善提供了一定的参考。     

川东北宣汉地区新型杂卤石钾盐矿的地球化学特征及其意义

新型杂卤石钾盐矿分布于川东北宣汉地区早-中三叠世蒸发岩层中,以杂卤石碎屑不均匀的分布于石盐层为特征。笔者对HC3井新型杂卤石钾盐矿段进行连续取样,并进行水溶化学实验,根据其可溶部分的主量、微量元素特征发现:①溶液中的(K+Mg)/Ca值平均为1.24,略小于杂卤石中的(K+Mg)/Ca值(1.27),整体损失率为2.36%,远小于CaSO4组分在杂卤石中的含量(48%),表明杂卤石在石盐基质溶解形成的NaCl溶液中有较好的溶解度,有利于溶采;②Br×103/Cl值分布在0.16～0.44,显示新型杂卤石钾盐矿的蒸发阶段位于正常石盐阶段内,整体较高,蒸发阶段稳定无剧烈波动,仅顶部出现快速淡化,结合前人对杂卤石的成因研究,笔者认为石盐层不具备形成杂卤石的条件,杂卤石碎屑是一种"外来物";③含硬石膏碎屑中,(K+Mg)/Ca值随着Br×103/Cl值的增加而增高,表明碎屑中的杂卤石的含量随成盐卤水浓缩程度的升高而增加。     

四川盆地广安构造三叠系深藏杂卤石地质特征及找钾启示

广安构造作为四川盆地重要的隐伏含钾构造之一,下—中三叠统雷口坡组—嘉陵江组杂卤石广泛发育。前人对杂卤石的找钾启示研究较少,杂卤石是否是易溶性钾盐的找矿标志尚无定论。本文通过野外调查、老井复查,结合广安构造ZK1井测录井、岩心样品测试等资料开展杂卤石地质条件及找钾启示研究,以期为广安地区下一步钾盐勘探开发提供参考。ZK1井钻遇杂卤石矿（化）层6层,单层厚度最大为7.03 m,累计厚度可达11.21 m。杂卤石主要呈块状、浸染状与硬石膏共生,少量条带状、簇状、星点状。镜下可见杂卤石呈板状、纤维状、它形粒状、放射状、团块状等。含钾剖面序列为“硬石膏—杂卤石—硬石膏”,KCl最高品位22.9%,平均品位14.57%,石盐层不发育。研究认为ZK1井杂卤石以后生交代成因为主,少量原生成因。在靠近盐湖中心区域,硬石膏层相对较薄的凹陷地段,很可能是易溶性钾盐的找矿突破点。     

四川盆地东部垫江盐盆早三叠世嘉陵江组四段杂卤石成因及对成钾的指示

四川盆地三叠纪是主要的成钾期,目前发现的主要含钾矿物为杂卤石,有关早三叠世嘉陵江组四段石盐岩中杂卤石成因一直存在争议.采用薄片鉴定、扫描电镜、稀土元素和锶同位素等手段,分析了四川盆地东部垫江盐盆长寿地区嘉陵江组四段石盐岩中杂卤石矿物形态特征,初步探讨了该杂卤石成因及对寻找海相钾盐的指示意义.扫描电镜下与石盐岩共生的杂卤...     

K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)/Cl~-、SO_4~(2-)-H_2O六元体系中杂卤石形成条件的研究

<正> 杂卤石(K_2SO_4·MgSO_4·2CaSO_4·2H_2O)是一种分布较广的钾盐矿物,几乎所有硫酸盐型的钾盐矿床中都有杂卤石层分布。波兰下三迭统赫洛波夫杂卤石矿床是一重要的工业矿床,绝大多数氯化物型钾盐矿床中也常有少量杂卤石产出。杂卤石是最易保存的钾盐矿物之一。美国新墨西哥钾盐矿床,就是在石油钻井岩屑中发现了杂卤石之后,进一步找到钾石盐的。袁见齐教授(1974)指出:就现有的地质资料来看,杂卤石的产出无论是在时间上还是在空间上都与可溶性钾盐矿层(或矿化)有密切的关系。不论成因如何,一个盐盆地中若有杂卤石出现,其中就有可能存在其它钾盐矿物或矿     

四川南充盐盆下中三叠统杂卤石形成条件及找钾意义

杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)是一种复盐,为盐类矿产中分布较为广泛的一种含钾矿物,在四川盆地三叠纪蒸发岩中广泛发育,并经常和其它钾镁盐矿物密切共生.由于杂卤石较其它钾镁盐矿物的溶解度低,易于残存保留,因此常被作为寻找钾盐矿床的重要标志和线索.其中南充盐盆嘉陵江组五段-雷口坡组一段(T1 j5-...     

四川华蓥山浅层杂卤石钾矿地质特征及其成因意义

四川浅层杂卤石钾矿分布于华蓥山背斜北倾没端下中三叠统之硬石膏岩层中。杂卤石钾矿体呈透镜体状分布,伴有多钙钾石膏和硫锶钾石,为富钾溶液交代作用形成。浅层杂卤石钾矿具有资源及固态可溶性钾盐找矿的指示意义。     

四川盆地东部垫江盐盆三叠系嘉陵江组成钾远景分析

垫江盐盆位于四川盆地东部,是四川盆地三叠纪时期重要的成盐盆地之一,但本区是否具备形成海相钾盐的良好条件,一直存在争议。本文通过对四川盆地东部垫江盐盆长寿地区高探1井和长平3井嘉陵江组四段二亚段岩盐样品进行光薄片鉴定、扫描电镜、X粉晶衍射及化学成分分析,发现长平3井岩芯岩盐样品K~+含量最高达到3.82%,在2749~2778m岩盐段发现大量杂卤石和少量钾石盐矿物。两个钻孔岩盐样品溴氯系数均显示其达到钾盐析出阶段。通过对长寿地区气候-物源-构造条件分析,发现长寿地区三叠纪嘉陵江时期古海水温度较高,气候条件炎热,有利于钾盐矿形成;成盐和成钾物质主要来自海水,物质来源丰富;保合村一带可能存在次级凹陷,古构造条件优越,有利于钾盐的形成和保存,是寻找钾盐矿的有利区。     

四川盆地三叠系杂卤石的时空分布、显微特征及成因研究

四川盆地是我国重要的成盐聚钾盆地,三叠系嘉陵江组、雷口坡组发育大量的杂卤石,具分布广泛、层数多、累计厚度大的特点。前人对杂卤石的微观结构及成因机制研究较少,影响了四川盆地杂卤石钾盐资源的勘查及深部化学开采。本次研究通过野外调查,结合薄片、电子探针、定量光谱分析及蒸发试验等方法,开展杂卤石的微观组构特征及成因机制研究。研究发现四川盆地杂卤石的分布与盐岩分布并不一致,杂卤石主要分布在广安—武胜、邛崃—浦江、长寿—垫江地区,四川盆地以发育“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”、“硬石膏—杂卤石—硬石膏”两种成钾序列为主,微观形态以 ① 呈块状、片状、集合体状、不规则粒状与石盐、硬石膏共生;② 呈放射状、纤维状、花瓣状与硬石膏共生;③ 呈星点状、碎片状、港湾状与硬石膏共生三种为主。研究认为杂卤石主要有原生沉积及后生交代两种成因,“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”型的杂卤石应为从饱和含钾卤水中直接析出,“硬石膏—杂卤石—硬石膏”型杂卤石为交代成因,杂卤石交代硬石膏,具明显的交代残余结构,钾石膏可能作为交代过程的中间产物。盐类矿物在沉积成岩—埋藏变形变质—差异隆升改造等漫长的过程中会出现溶解、交代、重结晶等改造和重塑,形成现今四川盆地含盐剖面的组合特征。     

成盐理论引领我国找钾取得重要进展

中国地质科学院矿产资源研究所郑绵平院士钾盐团队在地质调查项目和国家自然科学基金重点项目联合资助下,联合柴达木综合地质矿产勘查院等单位,在柴达木盆地西部阿尔金山前第四纪早期地层发现新型砂砾含钾卤水层,根据钻探资料控制的资源量3.5亿吨,有望成为柴达木盆地钾盐后备基地。在塔里木库车凹陷发现厚达百米的古新纪含钾盐矿层,氯化钾达工业品位盐层厚度为41 m;深入阐明了在四川盆地大规模三叠系杂卤石资源:提出该资源既是深层富钾卤水钾重要来源,更是宝贵的缓释钾肥;对上扬子盆地13个储卤构造含钾卤水矿进行评估,估算氯化钾资源量4917万吨;在滇西南勐野井建立钾盐二层楼成矿模式,大幅度缩小陕北奥陶系盐盆找钾靶区,海相钾盐找矿崭露曙光。     

四川渠县浅层杂卤石矿分布特征及其成因和意义

渠县浅层杂卤石矿分布于华蓥山背斜北倾没端的下中三叠统之硬石膏层中。杂卤石矿体呈透镜体状分布,伴有多钙钾石膏,为交代作用形成。杂卤石具有资源及固态可溶性钾盐找矿的指示意义。     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段杂卤石成因及其成钾指示意义

别勒滩区段位于青海察尔汗盐湖西部,前人认为察尔汗盐湖固体钾盐矿物以光卤石为主,在别勒滩区段西部发现有杂卤石,但并未引起足够重视,对杂卤石成因未做详细研究。本文通过对别勒区段七个钻孔样品的矿物鉴定及地球化学分析,发现别勒滩区段杂卤石以原生和准同生交代方式赋存,且以后者为主,多交代石膏等硫酸盐矿物产出,少量出现交代石盐现象。杂卤石主要分布于别勒滩中西部地区,整个别勒滩区段自西向东出现了以杂卤石为主渐变为以钾石盐—光卤石为主的分布规律。结合别勒滩区段晶间卤水的补给条件,研究认为别勒滩区段杂卤石形成是涩聂湖硫酸镁亚型湖水与先期形成的盐类矿物发生交代反应的结果。别勒滩地区杂卤石作为典型的陆相成因,对研究海相蒸发岩矿床中普遍存在的杂卤石成因具有一定的对比借鉴意义,海相蒸发岩矿床中的杂卤石可能是盆地形成的内陆盐湖湖水与早期沉积的盐类矿物发生交代反应形成,对寻找海相钾盐有一定的指示意义。     

中国三叠纪钾盐沉积——以四川为例

中国三叠系蒸发岩分布于华南,面积超过１００×１０４ｋｍ２,发现硫酸钾盐及富钾卤水,钾盐矿物有杂卤石、无水钾镁矾、硫锶钾石及多钙钾石膏等,富钾卤水矿化度２５５～３８２ｇ／ｌ,含钾量４～４９ｇ／ｌ。蒸发盆地的发展受控于古构造及古地理,经历了开放台地—局限台地—堰塞湖—盐湖的发展阶段。钾盐沉积后,经历多阶段的复杂演变。富钾卤水中的钾主要来自硫酸钾盐的深滤,其次来自蒸发浓缩卤水及火山灰吸附钾的释放。杂卤石与富钾卤水的钾同位素测年值分别为２１０～１５０Ｍａ及２６４～１５０Ｍａ,说明固液相钾盐同源。从地质背景及成矿环境预测,三叠系的钾盐类型只能是硫酸钾盐,主要目的层为Ｔ１ｊ５～２及Ｔ２ｌ４～２,主要成矿带为构造分异及钾异常明显的四川盆地东、西部,富钾卤水的储集取决于蒸发岩地层的含钾性、碳酸盐夹层的裂隙发育程度及构造控矿条件。找矿模型应是油气钾卤兼探。     

哈萨克斯坦日良矿成矿模式及其开发潜力

中国是个缺钾的国家,每年需要大量进口钾肥。哈萨克斯坦的日良钾盐矿是一座大型钾石盐-杂卤石矿山,位于哈萨克斯坦西部滨里海盆地的东部边缘,紧邻乌拉尔褶皱带。含盐矿层为二叠系孔谷阶,矿体位于近南北向的日良背斜上,上钾盐层为2~3个钾石盐分层,下钾盐层为3个杂卤石分层。日良钾盐矿与滨里海盆地及乌拉尔褶皱带上的其他钾盐矿(如上卡姆钾盐矿)的沉积条件类似,同时拥有滨里海盆地及乌拉尔褶皱带上其他钾盐矿的特征,但具有独特的产生大规模原生杂卤石成矿条件,使得研究日良的杂卤石对研究滨里海盆地及乌拉尔褶皱带这2个重要钾盐成矿带的形成和演化有很大的参考价值。     

川东盆地长寿地区三叠系杂卤石的发现及其成因研究

笔者先后2次对川东盆地盐矿实地考察,并系统采集了样品。水溶化学分析结果表明,长寿地区T1j4-2地层中岩盐w(K+)较高,最高可达3.25%,明显高于其他盐矿点(合川盐矿、云阳盐矿及万州高峰盐矿)。岩盐Br-含量也较高;Br×103/Cl值相对较高,一般为0.26~0.36,最大可达0.41,已达到晚期石盐沉积,甚至是钾镁盐早期沉积阶段。而后又对K+含量较高的样品(不含KCl)进行配矿分析,同时结合岩矿鉴定及XRD分析验证,首次发现和确定长平3井的主要含钾矿物为杂卤石,样品中不含钾石盐(KCl)。通过对样品薄片镜下观察,杂卤石为自形-半自形的板状和柱状及叶片状形态,结合杂卤石与石盐的接触关系及Br×103/Cl值分析,认为长平3井杂卤石为原生沉积成因,而非如前人所认为的四川盆地其他地区的杂卤石成因——后期含钾镁较高的热卤水交代硬石膏而形成。这一认识对该区寻找可溶性钾盐具有一定的启示作用。     

中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范

本项研究得到国家“十三五”重点研发计划支持,系“深地资源勘探开采专项”2017年启动的重点项目之一,由中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所牵头,来自自然资源部、中国科学院、教育部、大型石油国企等10家骨干单位以及多家协作单位参加,联合开展协同创新研究,充分体现“产研学用”密切融合。本项研究聚焦“特提斯东段中生代(三叠纪、侏罗纪)海相成钾作用与后期改造、青藏高原北部柴达木盆地深层富钾卤水迁移-分异-汇聚成矿机制”的关键科学问题和“深部含钾盐系‘双复杂’高精度地震成像技术、深部钾盐矿层(富钾卤水层)测井识别与地震预测技术”的关键技术问题,以柴达木西部和川东北两个重点成钾区为资源基地落脚点,兼顾其他含钾盆地研究,建立三维地质模型和成矿模型,完善海、陆相成钾理论,形成3 000 m以浅钾盐勘探成套技术能力,综合评价深部钾盐资源潜力,实施异常验证钻探,新发现1个大型钾盐资源基地,值得综合评价的有利成钾远景区3~4处,实现深部钾盐找矿突破和增储示范。值得强调的是,只有立足国内,突破海相,在中西部大中型叠合盆地古代海相蒸发岩地层中找到大规模海相可溶性固体钾盐矿床,方能从根本上扭转中国钾盐资源严重短缺的被动局面。令人欣慰的是,通过近10年的艰苦努力,我国海相钾盐取得了一系列成矿理论新认识和钾盐找矿新发现:创新提出了滇西南“二层楼”成钾模式,指出侏罗纪海相找钾新方向;在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,开拓了四川盆地海相找钾新领域和新方向;在新疆库车地区发现埋深超5 000 m的钾石盐矿层,取得了库车坳陷海相找钾的实质性进展;创新提出“W型复底锅”成钾模式,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段,取得古陆表海型钾盐找矿重要新进展。至此,中国海相钾盐找矿崭露了突破的曙光。如何在这些新发现的基础上,进一步加大投入、深入研究,取得海相可溶性钾盐找矿的实质性突破,落实建成若干大型以上海相钾盐资源基地,将是“十四五”及以后时期中国钾盐的主攻方向。     

马海盐湖北部矿段低品位固体钾矿中钾盐矿物的赋存特征及成因探讨

马海盐湖位于柴达木盆地中北部赛什腾凹陷内, 其矿区北部矿段全新统固体钾矿大规模固液转化开采已稳定运行近十年, 为钾肥生产提供了重要的资源保障。本文拟查明马海矿区北部矿段现阶段低品位固体钾盐矿物的类型和赋存特征, 开展了矿物薄片鉴定、能谱扫描电镜和X射线粉晶衍射等分析测试工作, 为水溶开采的可持续开发提供依据。研究发现: (1)杂卤石集中分布在70–79勘探线, 以原生和后生交代成因赋存, 且以前者为主。原生杂卤石呈片状、纤维状、粒状、纤维放射状和花瓣状集合体; 后生交代成因的杂卤石呈浸染状和具石膏假象的毛毡状。(2)光卤石多分布在67–70勘探线, 呈熔融状、他形粒状、裂纹状, 与石盐、杂卤石、钾石盐等矿物共生。(3)钾石盐仅在72勘探线集中分布, 呈自形-半自形立方单体, 与光卤石、杂卤石、水氯镁石等矿物共生。(4)根据马海盐湖杂卤石赋存特征分析其成因可能为在气候干冷, 流域补给水量减少, 湖水大面积收缩和浓缩, 矿区东南部富K+、Mg2+的硫酸镁亚型卤水与牛郎织女湖富Ca2+的高盐度氯化物型卤水发生混合掺杂作用, 形成了含钾镁钙硫酸盐型杂卤石钾盐矿物。高盐度氯化物型卤水在向东南部浓缩中心迁移渗透过程中, 受蒸发和浓缩, 便在研究区西北部形成了氯化物型光卤石、钾石盐等矿物。(5)需要根据杂卤石的赋存特征, 制定相应的固液转化方案。     

大汶口凹陷下第三系含盐段杂卤石的成因及其找钾意义

大汶口凹陷成盐时代为早第三纪始新—渐新世。含盐段的中上部有大量薄层状杂卤石岩和含杂卤石的石盐岩等产出。本区的杂卤石有原生沉积和同生交代两种成因类型,是内陆盐湖在持续蒸发浓缩条件下,由周边含钙补给水掺杂而形成的。标志着卤水已接近饱和钾镁盐的程度,具有重要的找钾意义。钾盐层应位于杂卤石分布区内受补给水影响较小的凹陷中心地带。     

基于人工智能的川东北三叠系杂卤石地震识别

作为钾肥的主要来源之一,杂卤石矿藏具有旺盛的需求。我国川东北地区三叠系海相地层中,杂卤石矿藏发育。但该地区杂卤石矿体埋藏较深、分布散乱,勘探难度极大。为降低开发成本,需要充分借助地震资料的优势,为钾盐储层的描述提供钻前支持。针对该地区杂卤石层地震反射特征复杂、常规波阻抗反演方法难以直接预测的问题,本文引入人工智能算法对地震资料进行数据挖掘。本方法首先通过模糊粗糙集属性约简,提取适合富钾地层表征的敏感地震属性;然后以极限学习机为数据挖掘工具,自主学习敏感地震属性和井中实测钾含量曲线的非线性映射关系,形成了基于极限学习机的杂卤石预测方法。应用结果证明:利用极限学习机人工智能方法成功地对川东北地区的杂卤石进行了预测,取得了预期的地质效果,为该地区利用地震数据探寻杂卤石提供了一条新的勘探思路。     

罗布泊杂卤石沉积特征及成因机理探讨

罗布泊是世界最大的盐湖之一。罗布泊第四纪地层中不仅蕴藏有超大型规模的卤水钾盐矿床,同时也沉淀了一定规模的固体钾盐矿,杂卤石是主要的固体钾矿物。罗布泊杂卤石主要分布于罗北凹地内部,分布区长轴走向与罗北凹地走向一致,面积约326km2;剖面上,杂卤石分布区呈不对称的扁透镜体状。杂卤石以杂卤石岩或含杂卤石钙芒硝岩等形式产出,杂卤石岩及含杂卤石岩呈薄层状分布,最多达12层,埋深10～38m,其KCl含量一般为3%～10%,最高达15.48%。研究表明,罗布泊杂卤石成因机制有2种:①盐湖(钙芒硝阶段)沉积期间,可能出现气候热波动事件,卤水化学体系演化到杂卤石相区,导致杂卤石结晶析出,主要形成方式为杂卤石交代钙芒硝,部分纯杂卤石岩可能直接从卤水中沉淀出来;②盐湖晚期或干盐湖阶段,石盐晶粒间卤水受地表水混合发生掺杂作用,导致杂卤石析出并沉积于石盐等晶粒间。罗布泊杂卤石等固体钾盐资源具有一定的成矿潜力,查明其成因和分布规律可为勘查评价罗布泊固体钾盐提供理论支持。