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。     

宣达地区中、下三叠统含杂卤石蒸发岩测井响应及岩性识别

钾盐主要用于农业中钾肥的生产,中国是钾盐消费和进口大国,但中国钾资源少、产量低,因此钾盐勘探对中国粮食安全有重要意义。四川盆地是中国找钾的重要区域,文章运用岩芯样品、测井等资料,通过X射线粉晶衍射、元素含量测试等实验对宣达地区中、下三叠统嘉陵江组-雷口坡组含盐系典型矿物特征及岩石测井响应特征进行分析,并基于测井解释方法原理对杂卤石进行识别。结果表明,研究区钾盐矿物包括氯化盐矿物、硫酸盐矿物、碳酸盐矿物3类,固态钾盐矿物主要为杂卤石,常与石盐、硬石膏共存,具有高电阻率、高密度、高伽马、高K的特征,主要分布于T₁j^4-2、T₁j^5-2层段。     

川西地区雷口坡组岩相古地理与富钾卤水预测

利用测井、录井、岩芯、薄片、扫描电镜及能谱分析等资料,综合研究川西地区雷口坡组岩相古地理、分析富钾卤水成因并预测有利分布区带。川西地区中三叠统雷口坡组发育蒸发台地相、局限台地相和开阔台地相。地层年代从古到新可分为雷一至雷五共5期,海平面经历了2次变浅→加深的旋回,雷四¹期由于快速海退,广泛发育蒸发台地相,其中成都地区膏盆内发育平落坝、盐井沟及大兴场3个盐盆。认为川西地区雷口坡组富钾卤水是由海水蒸发浓缩而成的海相原生沉积含钾卤水,在晶间卤水、钾盐类溶滤水和陆相径流来源卤水的掺合下,发生高度变质作用而形成的混合型水。富钾卤水遵循"膏盆-盐盆控区、褶皱-断层定带、裂缝-孔隙储卤"的分布特征。在沉积相、岩相古地理、富钾卤水来源与分布特征等综合研究的基础上,提出了"卤水聚钾中心"和"储卤中心"的概念,结合单井卤水层水化学分析数据与富钾卤水的工业开采指标,在川西地区雷口坡组圈定并预测出1个卤水聚钾中心和3个储卤中心;卤水聚钾中心位于平落坝构造区,储卤中心分别位于江油中坝、丹棱大兴场以及彭山盐井沟构造区,可为四川盆地中三叠统雷口坡组富钾卤水的勘探指明方向。     

蒸发岩盆地杂卤石成因及找钾意义

全球大型杂卤石矿床主要分布在二叠纪、三叠纪以及古近纪-新近纪这三个时期的地层中,并集中在北纬20~50°之间,我国正处于这一富集区内。由于杂卤石较其他含钾矿物溶解度低,因此常常被保留下来,为寻找可溶性钾盐或富钾卤水提供了有利线索。通过分析杂卤石成因类型并结合海水演化特点认为蒸发岩盆地杂卤石成因主要有两种:①原生沉积,但需要一定附加条件,即盐湖浓缩到硫酸钾镁盐沉积阶段时有外来钙离子的补给,或在硫酸钙盐沉积阶段有外来钾镁离子的补给,主要以前者为主;②后生交代,富钾镁的卤水通过构造裂隙运移并与石膏(或硬石膏)接触发生交代作用形成杂卤石。     

蒸发岩序列中氯化物盐的氯同位素分馏效应及应用——兼论塔里木盆地、柴达木盆地古代岩盐的沉积阶段

卤水蒸发析盐到晚期阶段,才有可能析出溶解度极大的钾盐类矿物,因此在一个成盐盆地要找到钾盐矿床,除判断物源特征外,还必须找到最晚沉积阶段的区域和层位。本文通过对实验室配制溶液和盐湖卤水蒸发析出的不同氯化物矿物、钾盐矿床沉积序列不同阶段盐类矿物对比分析,讨论了氯同位素的分馏规律。结果表明,不同蒸发浓缩阶段的氯化物盐,氯同位素发生显著分馏。一般钾盐沉积层位的石盐δ³⁷Cl值小于0,钾石盐及其以后沉积的氯化物δ³⁷Cl值小于-0.5‰,特别是钾石盐以后析出的氯化物更为偏负,光卤石一般小于-1.00‰,而钾盐沉积阶段之前早期沉积石盐的δ³⁷Cl值显著偏正。因此,δ³⁷Cl值是判断岩盐沉积阶段的有效指标。基于此,对塔里木库车盆地第三纪、莎车盆地白垩-第三纪部分代表性盐矿点以及柴达木盆地西部不同构造单元、不同层位第三纪岩盐沉积做了氯同位素分析。初步结果表明塔里木莎车盆地晚白垩世岩盐的沉积阶段明显晚于库车盆地第三纪沉积,特别是莎车盆地喀什次级凹陷δ³⁷Cl值最低,大部分样品小于-0.5‰,推测该区成盐古卤水已浓缩到晚期或接近晚期钾盐沉积阶段,应是今后一重点开展钾盐找矿的区域。柴达木盆地油墩子、南翼山地区中新统、上新统蒸发岩沉积序列δ³⁷Cl值普遍偏正,推测当时卤水浓缩演化可能只达到石盐沉积阶段,浓缩到后期阶段的富K⁺、Mg²⁺盐溶液随西部隆起迁移到柴达木盆地南部地区,因此认为第三纪地层虽然石盐沉积层位多,厚度大,但找到大规模钾盐矿床的可能性不大。     

罗布泊“大耳朵”湖区钾元素地球化学与富集机理

对罗布泊“大耳朵”干盐湖盐壳的沉积过程、钾元素空间分布特征及地下卤水化学性质进行了实地调查研究。“大耳朵”湖区地下卤水盐度为341 g/L左右,ρ(K⁺)变化于7.0～12.4 g/L,平均值9.61 g/L,高浓度富钾卤水通过毛细管上升和地表析盐,导致钾盐矿物在地表析出,地表盐壳的w(K⁺)变化于0～4.7 g/kg,平均含量2.05 g/kg,钾盐矿物主要包括光卤石、杂卤石和软钾镁钒。研究表明盐壳盐类矿物在干盐湖地表的聚集及地球化学分布特征与地下卤水的化学性质有着密切关系,盐壳沉积后期风蚀、雨淋、季节性的地表径流都会影响和重塑盐壳地球化学组成特征,钾盐矿物可作为盐壳增长发育的指示矿物。     

四川盆地三叠系蒸发岩的变质作用与富钾卤水的成因

在四川盆地三叠系蒸发岩建造中已发现钾盐镁矾、无水钾镁矾、软钾镁矾、杂卤石、钾石膏、多钙钾石膏、钙芒硝等矿物,并在多处发现富钾卤水。已有的资料表明,这些矿物组合是已沉积的固体钾盐层在成岩期水溶变质作用过程中形成的变质矿物组合。在此过程中大量的钾质转入水溶液,形成了富钾卤水。这种富钾卤水是可综合利用的ＫＣｌ、ＮａＣｌ和Ｌｉ、Ｓｒ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｂ、Ｂｒ、Ｉ的优质盐化工业原料卤水。     

泸州-开江古隆起对川东三叠纪成盐成钾环境的控制作用

泸州-开江古隆起的活动对早中三叠世川东盐类矿床的形成具有重要影响。本文通过川东三叠纪不同成盐阶段古构造特征、石盐及杂卤石的分布和古隆起不同位置含盐系的岩性组合对比等综合研究发现,古隆起相对周缘地形较高,其内部及边缘发育的小盐洼(如长寿地区)由于其水浅、盆小、蒸发速率快,有利于卤水浓缩形成原生杂卤石,也是可溶性钾盐的潜力区;早中三叠世之间发生了大规模的火山活动,成钾的物质来源更加丰富,富钾、镁离子卤水迁移渗流至厚层膏岩层中形成次生杂卤石岩,形成该时期川东杂卤石广布,且范围明显超过石盐岩的格局。     

新疆库车盆地古近纪—新近纪盐湖成钾与靶区预测

库车前陆盆地位于塔里木盆地北部,属于副特提斯域,古近纪受副特提斯海海水补给,古近纪—新近纪发育巨厚蒸发岩。研究显示,库车盆地始新世和中新世古盐湖卤水已演化至钾盐析出阶段,在地层中广泛发现了原生钾盐矿物,如钾石盐、光卤石、杂卤石等;通过岩芯岩屑地球化学及矿物学分析,基本确定了至少3个富钾层或成钾层位,其中始新统中上部两个和中新统中上部一个,钾离子含量最高达3%,另外,上新统可能存在一个成钾层位。本文在综述此前库车盆地构造、蒸发岩、盐类矿物学、地球化学与盐湖沉积等研究基础上,建立了新的库车盆地古盐湖构造- 沉积演变、成钾模式;提出了4个钾盐成矿区带,即北部克拉苏成矿带、中部秋里塔克成矿带、南部沙雅构造沉降成矿带以及东部阳霞凹地成钾区,这些关键认识为库车盆地的钾盐勘查提供了重要的理论和科学依据。     

柴北缘东段奥陶纪埃达克岩-富Nb玄武岩:对大陆深俯冲之前大洋俯冲及地壳增生的启示

在柴北缘东段识别出早古生代埃达克岩-富Nb玄武岩的火山岩组合。埃达克岩富Na₂O、贫K₂O,K₂O/Na₂O比值介于0.14~0.43之间;高Sr（614×10^-6~1043×10^-6）,但亏损Y（3.26×10^-6~14.1×10^-6）和Yb（0.33×10^-6~1.46×10^-6）,具有高的Sr/Y比值（44~282）;富集Sr、Ba等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素及Cr、Ni、Co、V等相容元素。富Nb玄武岩富Na₂O、贫K₂O、高TiO₂,其Nb含量较高,介于16.9×10^-6~17.9×10^-6之间,具有高的Nb/Ta、Nb/U、（Nb/La）_N比值,同时富集高场强元素。埃达克岩锆石U-Pb定年得到453±4Ma和457±4Ma的结晶年龄。锆石ε_Hf（t）范围较大,介于3.40~13.23之间,对应的二阶段模式年龄t_DM2介于1059~566Ma之间,显示以新生物质为主的特征。综合研究表明柴北缘东段埃达克岩可能为岛弧环境下俯冲的南祁连大洋板片部分熔融的产物。板片来源的埃达克质熔体交代或与上覆地幔楔橄榄岩反应,导致被交代的地幔橄榄岩部分熔融而形成富Nb玄武质岩浆。柴北缘东段埃达克岩-富Nb玄武岩火山岩组合的厘定表明南祁连洋可能直到~455Ma之前并未完全闭合,同时表明俯冲大洋板片的部分熔融可能是柴北缘早古生代地壳增生的一种重要方式。     

中亚盆地钾盐矿床盐类矿物Rb-Sr同位素体系研究及其意义

中亚盆地钾盐矿床的形成时代目前被限定为晚侏罗世至早白垩世,较为宽泛。盐类矿物沉积之后若未被改造,可测定其形成时代;若被改造则可利用同位素测年研究其沉积后作用。为了得到中亚盆地钾盐矿床的形成时代和/或了解盐类矿物受到的后期改造过程,利用Rb-Sr同位素定年对矿床中的盐类矿物进行了测定。结果表明,无法形成可靠的Rb-Sr等时线,说明钾盐矿床中盐类矿物在形成以后Rb-Sr体系并未保持封闭;钾盐样品模式年龄介于9～4 Ma之间,岩盐样品模式年龄约为190～170 Ma。岩盐Rb含量低,积累的放射性87Sr较少,而钾盐Rb含量高,积累的放射性87Sr较多。后期受到外来流体或者光卤石结合水的作用,盐类矿物发生溶解,重结晶后造成岩盐中87Sr/86Sr值升高而钾盐87Sr/86Sr值降低。结合世界上其它钾盐矿床的Rb-Sr测年结果,认为盐类矿物并不适合研究其成矿时代,但可用来揭示钾盐盆地的变质作用过程和水文演化历史。     

Triassic magmatism and Mo mineralization in Northeast China: geochronological and isotopic constraints from the Laojiagou porphyry Mo deposit

The Laojiagou Mo deposit is a newly discovered porphyry Mo deposit located in the Xilamulun Mo metallogenic belt, Northeast China. Mo mineralization mainly occurred within the monzogranite and monzogranite porphyry. Re–Os isochron dating of molybdenites indicate a mineralization age of 234.9 ± 3.1 Ma. Zircon LA–ICP–MS U–Pb analysis for monzogranite porphyry and monzogranite yield ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages of 238.6 ± 1.8 and 241.3 ± 1.5 Ma, respectively, indicating that Laojiagou Mo mineralization is related to Middle Triassic magmatism. Hf isotopic compositions of zircons from both monzogranite porphyry and monzogranite are characterized by positive ε_Hf(t) values [ε_Hf(t) = 2.9–7.3 and 1.5–7.9, respectively] and young T_DM2 model ages, which implies that the magma was derived from juvenile crust created during accretion of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB). Identification of the Laojiagou Mo deposit adds another important example of Triassic Mo mineralization in the Xilamulun Mo metallogenic belt where most Triassic Mo deposits in northeast China cluster around the northern margin of North China Craton. Based on the regional geological setting and geochronological and Hf isotope characteristics, we propose that Triassic Mo deposits and related magmatic rocks in northeast China formed during the last stages of evolution of the CAOB. These deposits formed during post-collisional extension after the closure of the Palaeo-Asian Ocean and amalgamation of the North China–Mongolian Block with the Siberian Craton.     

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。     

前陆盆地钾盐矿床成因及模式——以西班牙北部埃布罗盆地为例

前陆盆地蕴藏有巨量的钾盐资源,而对于其内的钾盐矿床成因和模式还欠缺系统的总结。西班牙埃布罗盆地是由于伊比利亚和欧亚块体碰撞而形成的前陆盆地。始新世晚期(约36 Ma)海水完全从盆地退出后,在极端干旱气候作用下,由于碰撞造山导致盆地的封闭作用,在南比利牛斯前陆盆地系统的前渊带(即埃布罗盆地北部)形成了典型的厚层含钾石盐_光卤石的正常海相蒸发岩序列。后期受到构造挤压作用,钾盐地层以盐底劈的形式出露在背斜核部。埃布罗盆地钾盐成因是构造、气候和物源三者耦合作用的结果,与中国库车前陆盆地有很大的相似性。据此,作者建议可重点关注盆地南北盐丘地带苏维依组蒸发岩以及卤水的迁移方向。     

柴达木盆地西部卤水水化学特征与找钾研究

柴达木盆地自中生代末-新生代初以来,四周山体不断抬升,形成"高山深盆"的沉积环境,为盆地带来了大量盐类物质,再加上晚第三纪干旱封闭的气候环境,使其西部沉积了广阔而厚层的盐岩.在对柴达木盆地西部第三系、第四系地层出露盐矿点实地考察的过程中,采集、分析了22件水样品的水化学组成,通过K+含量及一些水化学系数变化特征的研究,查明了卤水的水化学类型主要为氯化物型和硫酸镁亚型,其成因基本属溶滤岩盐卤水、深部循环水以及二者的混合水体,Br-、B3+、Sr2+、Li+等微量离子含量较高,区域差异性较大,出现显著水化学系数异常;相比之下,柴达木盆地西部南翼山坳陷Br-、B3、Sr2+、Li+含量值明显高于昆特依、察汗斯拉图、油砂山、开特米里克、油泉子、油墩子等坳陷区.Br×103/Cl、K×103/Cl等具找钾意义的水化学系数比其他地区高1～2倍,Br-、K+出现相对的富积,推测该坳陷成盐原始卤水曾浓缩达到较高析盐阶段或可能有大量深部富钾水体的补给,可作为寻找钾盐矿(富钾卤水)重点区域之一.     

干盐湖阶段的沉积特征兼论钾盐矿层的形成

盐盆地演化到析钾阶段时,广袤的干盐滩与若干卤水湖并存。这种特殊的地质地埋背景称为“干盐湖”。察尔汉盆地是现代干盐湖的一个典型实例。由于选择性溶解作用使钾富集在水位最低的卤水湖内,并在干盐滩与卤水湖之间的平坦湖滨地带形成钾盐层。成钾机理与现代海滨萨布哈类似,但钾-镁盐类来源于干盐滩内的孔隙(晶间)卤水。     

四川盆地南充盐盆下、中三叠统测井响应特征及成钾条件分析

通过野外地质调查及钻井资料复查,探明了雷口坡组及嘉陵江组顶、底界面特征。根据岩性组合、电性特征、旋回特征及地层厚度特征,对南充盐盆雷口坡组及嘉陵江组地层进行对比分析。在此基础上,对南充盐盆嘉陵江组及雷口坡组地层进行了重新梳理,得到南充盐盆盐岩层位的空间展布,及3个主要成盐段:嘉四段、嘉五2—雷一1亚段和雷三2亚段。通过大量单井分析,统计各成盐段石盐岩的单层厚度,结合各段岩性组合特征及放射性测井分析各成盐段的成钾条件;绘制各段石盐岩等厚图,得出各段盐岩分布范围及成盐中心,从而确定有利的成钾区。在广安构造的雷三2亚段,首次发现了杂卤石,否定了以往认为的雷三2亚段原始沉积石盐岩的海水中钾含量异常偏低的推测。     

Time Sequence of Himalayan Endogenetic Mineralization on the East Side of the Qinghai-Tibet Plateau

Among the endogenetic deposits in the Sanjiang area and at the west margin of the Yangtze platform, Himalayan deposits are the most important and contribute a large proportion of the resources of superlarge deposits. Among the controlled resources of this region, 84% of copper resources, 67% of Pb-Zn, 31% of Ag, 77% of gold and 24% of tin come from Himalayan deposits on the east side of the Qinghai-Tibet plateau. Himalayan endogenetic mineralization shows a relatively complete sequence evolution in the Sanjiang area and on the west margin of the Yangtze platform. Mineralization is manifested by gold deposits related to K-rich lamprophyre, REE deposits related to alkalic complexes and Cu-Au-polymetallic deposits related to alkaline porphyry. Six sequences of mineralization evolution since 65 Ma B.P. in the Sanjiang area and on the west side of the Yangtze platform can be recognized. Himalayan endogenetic mineralization on the east side of the Qinghai-Tibet plateau reached its peak before the Oligo-cene,     

U–Pb zircon,geochemical and Sr–Nd–Hf isotopic constraints on age and origin of the intrusions from Wunugetushan porphyry deposit,Northeast China: implication for Triassic–Jurassic Cu–Mo mineralization in Mongolia–Erguna metallogenic belt

The Wunugetushan porphyry Cu–Mo deposit is located in northeastern China. The deposit lies within the Mongolia–Erguna metallogenic belt, which is associated with the evolution of the Mongol–Okhotsk Ocean. The multiple episodes of magmatism in the ore district, occurred from 206 to 173 Ma, can be divided into pre-mineralization stage (biotite granite), mineralization stage (monzogranitic porphyry and rhyolitic porphyry), and post-mineralization stage (andesitic porphyry). The biotite granite has (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i values of 0.704105–0.704706, ε_Nd(t) values of ?0.67 to ?0.07, and ε_Hf(t) values of ?0.4 to 2.8, yielding Hf two-stage model ages (T_DM2) 1250–1067 Ma, and Nd model ages of 1.04–0.96 Ga, indicating that the pre-mineralization magmas were generated by the remelting of Neoproterozoic juvenile crustal material. The monzogranitic porphyry has (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i values of 0.704707–0.706134, ε_Nd(t) values of 0.29–1.33, and ε_Hf(t) values of 1.0–2.9, yielding T_DM2 model ages of 1173–1047 Ma. The rhyolitic porphyry has (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i ratio of 0.702129, ε_Nd(t) value of ?0.21, and ε_Hf(t) values of ?0.5 to 7.1, T_DM2 model ages from 1269 to 782 Ma. These results show that the magmas of mineralization stage were generated by the partial melting of juvenile crust mixed with mantle-derived components. The andesitic porphyry has (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i ratio of 0.705284, ε_Nd(t) value of 0.82, and ε_Hf(t) values from 4.1 to 7.4, indicating that the post-mineralization magma source contained more mantle-derived material. The Mesozoic Cu–Mo deposits which genetically related to Mongol–Okhotsk Ocean were temporally distributed in Middle to Late Triassic (240–230 Ma), Early Jurassic (200–180 Ma), and Later Jurassic (160–150 Ma) period. The Middle Triassic to Early Jurassic Cu–Mo mineralization was dominated by Mongol–Okhotsk oceanic plate southeast-directed subducted beneath the Erguna massif. The Later Jurassic Cu–Mo mineralization was controlled by the continent–continent collision between Siberia plate and Erguna massif.