地史上巨量蒸发岩省的成因及其地质意义

全球蒸发岩从震旦纪到新近纪均有发育, 其最发育时期为震旦纪-寒武纪、二叠纪-三叠纪以及侏罗纪-白垩纪, 且具有幕式分布特点.它们在一定区域(低纬区)常大规模集中发育, 跨越不同的沉积盆地类型, 面积和厚度巨大, 时代跨度较短且连续, 笔者称之为巨量蒸发岩省.本文基于全球蒸发岩层系古板块再造、沉积岩相恢复、地层柱状对比、盆地构造分析等方法, 对巨量蒸发岩省的发育、分布、成因及其地质意义进行了探讨.巨量蒸发岩省形成、分布与地史中的造山带演化、超大陆的聚合与裂解、干旱气候带(南北纬30°之间)、海平面变化等因素有着密切联系; 其主要形成于干旱环境下相对封闭、靠海水潜流补给的台地和盆地中; 所处的构造单元主要为泛大陆板块内部狭长的裂谷带、特提斯造山带的残余洋盆、海-陆过渡带、陆表海或孤立板块的台地中心.     

准噶尔盆地结构及其圈闭类型

准噶尔盆地是复合叠加前陆盆地 ,其原型分别形成于板块俯冲、碰撞、造山带后期复活、拗拉槽回返和板内皱陷作用有关的大地构造环境。其古生代盆地的形成与相邻的阿尔泰山和东、西准噶尔山、天山及博格达山的造山作用相关。中新生代盆地的形成和改造与其南部特提斯域板块俯冲碰撞造山引起的盆地相邻造山带的复活有关。相邻造山带时空上不均一的造山作用对盆地的影响不同 ,形成了盆地独特的结构。各坳陷均由与其形成有关的造山带前缘冲断带、陡坡带、山前凹陷、缓坡带和前隆及前缘皱陷等构成 ,前隆之间的叠加构成了盆地的大型隆起 ,皱陷叠加构成了盆地的中央坳陷。不同类型的圈闭在坳陷中有规律地分布着     

板块构造对海相钾盐矿床分布与成矿模式的控制

表生钾盐矿床主要沉积于陆壳板块上的陆表海盆地中,其沉积受制于全球板块运动,具体影响表现在板块的规模、边界特征、漂移历史与古纬度、古气候等的控制作用。在巨型稳定克拉通上,出现巨型陆表海盆,沉积分布广、厚度大的巨型钾盐矿床或矿集区,矿床沉积类型属于化学岩型即碳酸盐岩型钾盐矿;板块汇聚区域,如特提斯造山带,出现较多的小陆块并形成较小规模的海相及海陆交互相盆地,也形成了一些厚度大的巨型-超大型钾盐矿床或矿床群,沉积类型有化学岩型及碎屑岩型钾矿两类;而大陆板块边缘及其内部,出现裂谷盆地成钾,沉积环境可以从海相到非海相及过渡类型,钾盐沉积规模不等,也可出现超大型矿床,基本属于碎屑岩型钾矿;最后,在大陆板块内部出现典型陆相钾盐沉积。从时代上看,稳定巨型克拉通板块成钾,主要出现于古生代;而板块汇聚时期成钾,主要发生在中生代;裂谷成钾则主要出现在新生代,典型陆相钾盐矿床则出现在第四纪。由此可见,从古生代到新生代,地球表生成钾模式发生了重大转换。从成钾物质来源看,稳定克拉通海盆主要以海水补给为主,特提斯小陆块的海相盆地成钾物质,以海水补给为主,可能存在非海相(以火山活动带来深部物质等)的补给;而裂谷成钾物质补给,则是海相与非海相混合型,甚至一些盆地以非海相物质补给为主。从古生代到中生代,再到新生代,成钾盆地规模快速变小;所形成的钾盐资源量也呈相应递减变化规律。中国小陆块的漂移演化历史受控于全球主要板块的构造演化,其海相盆地成钾作用也应符合世界主要钾盐成矿的基本规律,因此,掌握全球板块对钾盐成矿基本约束规律,有助于研究中国小陆块海相成钾规律,指导中国海相找钾勘查突破。     

国内外古陆表海盆成钾条件对比——兼论华北成钾的可能性

克拉通古陆表海盆中的固体钾盐矿床占居全球钾盐资源总量的90%以上,其中最典型的2个巨型钾盐矿床是加拿大萨斯喀彻温和俄罗斯涅帕。为探究华北奥陶纪古陆表海盆的成钾可能性,对比分析了国内外同类型盆地的成钾条件,结果表明:萨斯喀彻温泥盆纪钾盐矿床的形成主要表现为巨量海水在稳定克拉通预备盆地的持续蒸发浓缩,进而迁移至相对活动的亚稳定构造区汇聚成钾盐矿床,其上覆盖着红层沉积,其成钾模式概括为"泪滴式";俄罗斯涅帕寒武纪钾盐矿床的形成过程总体表现为半封闭巨型蒸发台盆接受巨量海水的多次补给并持续蒸发浓缩,富钾卤水最终汇聚于受同沉积断裂控制的深坳中,形成巨型钾盐矿床,钾盐层系上覆为膏岩或灰岩等淡化沉积层,其钾盐成矿模式概括为"牛眼式"。华北奥陶纪古陆表海盆与形成上述2大典型钾盐矿床的盆地具有十分相似的构造古地理和古气候环境条件,且在华北西部的陕北盐盆已钻获厚1.22 m的钾石盐矿层和厚达64.7 m的钾石盐高矿化段,根据盆地特殊地质条件,建立了陕北奥陶纪盐盆的"复底锅"成钾模型。笔者认为,华北奥陶纪古陆表海盆完全可能形成一定规模的海相固体钾盐矿床,并对其中最有希望的陕北盐盆的钾盐资源潜力和找钾前景进行了分析讨论。     

上扬子区(四川盆地)寒武系的含盐性与地质背景

据记载,分布于上扬子区寒武系的石膏岩仅有零星资料。如今,大量蒸发岩如溶蚀角砾岩、硬石膏、石盐岩及富钾卤水等已被发现。沉积相经历了从盆地相、台地相到蒸发岩相的演化过程。在中、下寒武统中找到海退沉积序列。古构造-古地理背景是蒸发岩沉积的重要控矿条件之一。周边板块运动及塑性基底的褶皱,导致台缘隆起及台内坳陷的形成。岩相古地理图展示从碳酸盐、硫酸盐到氯化物盐类的“泪滴式”沉积相带。蒸发岩沉积于台缘隆起及礁生长进入堰塞潟湖至盐湖阶段。在稳定坳陷区沉积盆地中蒸发岩系发育;石盐岩较厚,其溴氯比值为0.2—0.4;古气候炎热、干燥;在蒸发岩体周围有沉积(封层)水及溶滤水,其含钾(K~+)量为0.10—4.76g/L;水文地球化学比值(如钾氯比值、钾盐比值及钾溴比值等)指示含钾异常;盐湖浓缩卤水达到氯化物盐类沉积阶段及相应的构造封闭程度;含盐地质标志广泛分布等等。鉴于上述,估计该区可能具备钾盐成矿条件。然而目的层埋藏太深,因此笔者建议,应在浅埋部位进行有效的成矿预测,为普查指出远景区。     

滇南勐野井钾盐矿床成因新解

勐野井钾盐矿床的成因,众说纷纭.笔者将此矿床和兰坪思茅坳陷沉积盆地的演化与板块构造活动相结合,提出侏罗纪古钾盐矿经再溶蚀、再沉积、再改造的成因假说.认为今后在兰坪思茅坳陷探盐找钾的新方向是深埋在地下的中侏罗统和平乡组及下侏罗统,有可能在此层位找到大型或超大型的海相固体古钾盐矿床.     

北羌塘坳陷中侏罗统夏里组蒸发岩硫同位素特征及其钾盐成矿意义

羌塘盆地是一个资源丰富的含蒸发岩盆地。为进一步探讨盆地内蒸发岩原始物源、沉积环境以及钾盐资源的成矿潜力,文章分析了北羌塘坳陷QY-1井37件中侏罗统夏里组硬石膏岩样品的硫同位素特征。结果表明：(1) QY-1井硬石膏岩的硫同位素值介于11.76‰～15.96‰,主峰值区间为15.0‰～16.0‰,平均值为15.16‰,与中侏罗世海水相比偏小,相对较低的硫同位素值指示存在陆源淡水补给蒸发盆地;(2)硫同位素值分布范围非常集中,98%的样品硫同位素值介于14.0‰～16.0‰。稳定的硫同位素值指示硬石膏沉积期及成岩后未遭受微生物的改造,沉积和成岩环境的氧化还原电位较高;(3)北羌塘坳陷地表盐泉水具有与夏里组硬石膏岩相一致的硫同位素特征,这表明盐泉水在地下运移时可能溶解了地层中的石膏沉积。再结合沉积学、矿物学、古地磁学等研究成果,笔者综合判断北羌塘坳陷具有良好的钾盐成矿条件和远景。     

库车坳陷古近纪石盐岩空间展布及找钾意义

新疆库车坳陷古近纪发育巨厚的蒸发岩沉积,厚度从几十米至上千米不等。主要蒸发岩沉积(特别是石盐岩沉积)发生在古新世-始新世的库姆格列木群沉积期。依据3Dmine矿业工程软件、库车坳陷地形点三维坐标统计数据、部分钻井数据(包括孔位、孔深、孔斜)、石盐岩层在钻井中的沉积厚度及蒸发岩沉积旋回,对坳陷库姆格列木群蒸发岩沉积期石盐岩空间展布进行研究,绘制库车坳陷古新统-始新统石盐岩空间分布模型,探讨盆地找钾意义。通过石盐岩空间模型展布特征分析,石盐岩体与库车坳陷的地形特征和构造特征紧密相关,石盐岩受构造挤压并于与地形的总体起伏基本一致。从石盐岩体空间模型南北向剖面变化规律分析,古新世-始新世,库车坳陷西部出现2个蒸发岩沉积中心,分别位于西盐山口盐场一带和拜城凹陷。为库车次级古盐湖发育区,而钾盐的富集一般产于大的坳陷当中的次级构造单元,为有利的找钾区域。     

西伯利亚涅帕钾盐矿床地质,发展经过及其对我国找钾工作的启示

西伯利亚含盐盆地位于西伯利亚地台。含钾盐系属下寒武统安加拉组，岩盐层总厚６００余米，钾盐层厚７０－１５０ｍ，共有钾石盐岩和钾石盐－光卤石岩６层。钾石盐层中ＫＣｌ含量达３５％－４５％，Ｍｇｃｌ＿２和水不溶物含量均小于１％，含盐盆地四周以堡礁带和陆岛与广海相隔，含钾坳陷处于地台上坳陷最深部位。作者介绍了涅帕钾盐矿床的地质特征和形成条件，从钾盐预测－钾盐普查－发现钾盐矿床历经４０余年，在找钾工作中总结了大量的成功经验，对我国地质工作者如何寻找钾盐矿床是一种很好的启示。     

库车坳陷沉降与天山中新生代构造活动

位于塔里木盆地北缘、天山南侧的库车坳陷为中新生代发育的构造单元。坳陷与天山造山带在成因上紧密相连，坳陷的沉降是由于天山山体隆升扩展引起的岩石圈挠曲响应。根据纵横向不同位置盆地沉降史的分析对比，该坳陷为典型的挤压盆地。推测中生代时期天山造山带以走滑和逆冲作用为主，新生代时期至少在库车坳陷北缘，天山造山带以向南冲断作用为主。库车坳陷强烈沉降时期并不对应于粗碎屑沉积，而对应于细碎屑沉积时期，即天山造山带构造强烈活动时期。天山造山带强烈活动造成库车坳陷强烈沉降，其主要原因与塔里木板块南侧的羌塘地体、拉萨地体、科西斯坦杂岩和印度次大陆的增生碰撞有关。