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。     

陕北奥陶系钾盐层位的发现与研究

陕北奥陶系是一个大型海相蒸发岩盆地,笔者在盆地东侧下奥陶统马家沟组,发现了钾石盐,光卤石等钾盐矿物,这是世界上首次在奥陶系发现钾盐,笔者较详细地研究了地质条件,含盐岩系剖面特下,物质成分和地球化学等,探讨了蒸发岩沉积的古地理环境和成盐模式据蒸发岩组成特征,结构构造,赋存状态,组合关系,地球化学诸方面的综合研究,认为陕北盆地钾盐沉积形成于残留卤水湖和干盐湖阶段。     

库车前陆盆地古近系蒸发岩岩石学、矿物学与成钾环境分析

库车盆地内古近系—新近系发育巨厚的蒸发岩沉积, 尤其是盆地的中部和西部盐层发育好, 厚度大, 局部盐层己暴露地表, 是找寻各种盐类矿床及钾盐的有利地区。DZK01孔是近年来在库车盆地实施的一口以找钾为目的的科研探井。本文主要通过对钻孔古近系蒸发岩岩芯样品进行岩石学及矿物学特征研究, 进而对盆地成钾环境进行分析。DZK01孔古近系蒸发岩以含泥砾石盐岩为主, 含泥砾石盐岩为构造成因, 是古盐湖高度浓缩的产物。盆地古近系蒸发岩以沉积石盐为主, 钻孔中含钾矿物为钾石膏, 钾石盐和光卤石, 同时含钾矿物的发现证明了库车盆地古盐湖可能达到钾盐析出阶段。通过样品分析可知, 库车盆地古近纪时期古盐湖沉积环境为封闭的浅湖沉积环境, 盐湖发育过程中有五次较大规模的淡化事件, 盐类物质得到很好的聚集, 具有良好的成钾环境。     

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,经历了开放台地一局限台地一堰塞湖一盐湖的发展阶段。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T₁j^5~2及T₂l^4~2,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。     

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。     

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。     

中国陆块海相盆地成钾条件与预测研究进展综述

中国古代海相钾盐找矿是一个"久攻不破"的难题,古代海相及海陆交互相盆地能否成钾也是长期争议的问题,也就是中国小陆块能否成钾、成大钾矿的关键问题。为此,本文以板块构造运动为主线,对中国主要小陆块漂移历史、成盆构造、古气候、古地理及海相/海陆交互相蒸发岩沉积特征进行了系统梳理和总结;在此基础上,基于盆地"构造-物源-气候"三要素耦合成钾理论,分析中国小陆块海相盆地成钾条件、成矿机理;同时,总结和借鉴全球海相钾盐成矿标志,建立钾盐成矿评价指标体系。基于这些研究基础,借助对主要陆块的区域构造和古地理特征、物质来源、古气候面貌等恢复及分析,对主要陆块的海相成钾潜力进行评价,同时预测找钾战略靶区。钾盐成矿模式研究表明:兰坪—思茅盆地白垩系、上扬子陆块四川盆地中—下三叠统、华北陆块陕北盆地中奥陶统及塔里木陆块库车盆地古近系等盆地及其层位具有较大的成钾潜力。结合成钾指标对比分析,优选圈定了思茅盆地南部、四川盆地中东部及塔里木的库车盆地等战略靶区内较为明确的重点靶区,可以进一步开展钻探验证。这些研究成果为在中国继续开展海相钾盐成矿研究和找钾提供科学依据。     

四川盐源盐矿成盐成钾分析预测

四川盐源盆地盐矿成盐于早、中三叠世时期,区域构造复杂,经历多期次的构造变动与演化,在成盐后经历了种种的基底反复变动后形成盐矿底辟构造。以前在该区域做过多方面的研究工作,其中包括三叠纪岩相古地理及生物古地理、三叠系地层、区域古构造演化及水化学分析、物探、钻探等勘探工程。通过这些工作可以证实,盐源盆地在早、中三叠世,经历了蒸发岩盆地的发育阶段。盆地不仅发育有石膏夹层,而且保存有石盐层及含盐卤水层,但有盐无钾。通过对上覆的陆相古近纪和新近纪盆地中出现的三叠系岩盐层和盐丘的研究发现,它们与基底为含盐的海相蒸发岩有一定的内在联系,尽管还不能确定其盐、钾资源前景,但可以确定该区域有成钾盐矿藏的条件和可能,因此,该盆地有可能成为深入研究成盐找钾的重点地区。     

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。     

大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

全球板块运动对表生成钾控制明显, 即从古生代到中新生代, 从巨型稳定克拉通陆表海盆成钾, 到中生代特提斯海域海盆成钾, 再到新生代的大陆裂谷盆地成钾, 地球表生成钾模式发生了重大转变; 成钾物质来源从海水补给为主, 转变为非海相(以火山活动带来深部物质和陆表水)与海相混合型, 甚至以非海相深部物质补给为主。全球裂谷成钾时期正好处于Pangea超大陆解体及新特提斯洋闭合时期, 成钾的裂谷型蒸发岩盆地也主要位于这两个构造域内, 这些进一步表明裂谷成钾是地球板块构造运动演化历史的必然结果。典型的裂谷盆地钾盐矿床有: 大西洋裂谷形成初期沉积的刚果(布)白垩纪钾盐矿、欧洲大陆莱茵地堑第三纪钾盐矿、非洲大陆埃塞俄比亚达纳基尔钾盐矿等; 同时, 还有众多裂谷盆地蕴藏有富钾卤水矿, 如死海裂谷富钾卤水、东非大裂谷一些富钾盐湖、美国加州索尔顿海高温富钾热卤以及中国江陵凹陷富钾热卤等。这些钾盐矿的共同特点是: 盆地内发育火山岩和温热泉, 具有深源补给的明显特征; 尽管裂谷盆地规模一般很小, 但形成的钾盐规模最大可达数十亿吨。总结世界大陆裂谷盆地钾盐矿床特征、物质来源与成矿作用, 提出了大陆裂谷型小盆地成钾模式。其裂谷成钾过程可分解为“二个阶段”, 第一阶段, 地表盐湖-太阳能作用, 第二阶段, 埋藏-岩浆热能作用; 成钾作用有三个, 即蒸发沉积作用、沉积后淋滤改造作用和埋藏变质改造作用。中国中新生代裂谷型盆地比较发育, 进一步研究大陆裂谷盆地成钾作用, 可以为此类盆地找钾提供理论依据和指导。     

我国钾盐找矿规律新认识和进展

本文通过对比研究国内外钾盐矿床成钾特征,总结出了我国海、陆相成盐盆地和成盐成钾特性:成盐具有多期性、成盐时代差异性、成盐作用迁聚性、物质成分多样性、后期盐盆地的变动性和多液态矿的特点;厘定了3个盐类成矿域和1个成矿带;提出了我国找钾策略——以海相蒸发盐盆地为主攻方向、兼探陆相盐湖及含钾地下卤水;提出了我国主要的古代盐盆地多产于“准克拉通(陆块)”,特别是海相盐盆地均发育于前寒武纪为基底的陆块中,以及钾盐沉积于构造稳定区中相对活动的亚稳定区和在构造亚稳定区中聚集于相对稳定区的新认识;发展了适合中国地质特点的找钾理论认识,有效地推动了油钾兼探工作.发现滇西南—羌北中上侏罗统若干钾盐显示,特别是指导和部署滇西南深部侏罗纪找钾,并取得超常规的进展;进一步缩小陕北奥陶系找钾包围圈;引领“油钾兼探”实施,实现了塔里木盆地库车凹陷古近系找钾的重大实质性进展;在柴达木盆地西部发现新的早第四纪富钾层位;指导和取得青藏高原特种盐湖综合找锂、钾和评价的重要进展,新发现一批大中型锂、钾特种盐湖(特别是多格错仁大型锂、硼(钾)盐湖)和取得综合利用工艺新进展.     

盆地钾盐找矿模型探讨

钾盐是中国紧缺的重要战略资源之一,寻找大型钾盐矿是中国矿床学界的一大难题。文章通过综合国内外找钾成果,提出了盆地找钾矿的准则,主要涉及：① 分析盆地含盐系沉积时期是否出现长期干旱气候条件和丰富的钾源补给,确定蒸发沉积是否到钾盐析出阶段;② 在什么层位成钾;③ 钾盐在盆地什么构造部位沉积;④ 在什么新构造部位找钾。钾盐找矿的基本步骤是,在查明盆地成钾的宏观条件之后,解决上述有关成钾科学问题并阐明成钾机理,最后圈定找矿靶区,并开展勘查评价。罗布泊盐湖找钾是盆地找钾的成功范例之一,找钾模型就建立在与其相关的经验和理论基础之上,即,首先通过塔里木与柴达木盆地成钾宏观对比研究,确定罗布泊具备成钾条件,然后,应用相关理论及经验圈定成矿靶区,并实施工程验证,最终取得了找钾重大突破,这既得益于前人资料的积累和柴达木盆地经验与理论的应用,也是不断创新成钾理论与长期开展实际地质工作的结果。总之,钾盐找矿评价遵循“从已知到未知、从理论到实践、再理论再实践”的原则,学习和吸收国内外新理论成果,使得找钾工作不断上新台阶。     

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。     

探索中国陆块找钾——中国东特提斯域成钾作用及模式

中国陆块海相成钾规律及预测(973)课题五年硏究,完成构建我国海相盆地钾盐成矿理论及"模式"构建。"中国东特提斯域成钾作用及模式"从中国海相蒸发岩盆地成盐聚钾探索中,得出:气侯、物源及构造在时间和空间上"三位一体"耦合作用成钾理论,对东特提斯域成钾提出了"多级盆地"及"深源补给"等成钾模式,为中国陆块找钾提供了理论依据。     

上扬子区寒武系蒸发岩沉积相及成钾潜力分析

寒武纪是世界上重要的成钾时代之一。早寒武世成钾的西伯利亚涅帕钾盐矿床是世界上特大型钾盐矿床之一;印度一巴基斯坦在“始寒武世”地层成钾;伊朗在寒武纪地层也有钾盐发现。与其它大陆成盐强度相比,寒武系成盐成钾成为“亚洲现象”。中国地处东亚,已发现越来越多寒武系成盐盆地。本文着重介绍上扬子区寒武系蒸发岩发育特点,指出在上扬子陆块之上,发育面积达20万km2的蒸发岩盆地,并首次圈定两个膏盐岩聚集区（次盐盆地）：泸州一江津区与巫溪一建南区,该区具备有利成盐找钾条件,值得今后进一步研究探索。     

东特提斯域兰坪盆地含盐系地层云龙组研究：进展与问题

兰坪盆地位于东特提斯构造域,是三江地区的重要成矿带和中国海相找钾的潜在地区之一。其中,云龙组发育厚层膏盐蒸发岩系,是盆地内的重要含盐层位。为了更好地理解兰坪盆地在特定时期的成盐成钾条件和钾盐成矿潜力,笔者等从地层年代、古气候环境以及碎屑岩和蒸发岩物源等方面对近些年来围绕云龙组的研究工作进行了总结梳理,获得以下主要结论和认识：① 多种同位素定年结果基本限定云龙组地层年代为白垩纪,但目前缺乏直接的精细年代学研究;② 古纬度演化表明盆地自晚三叠世以来长期处于副热带高压带内,云龙组沉积期间总体表现为炎热、高温特征,同时存在炎热干旱与温暖湿润交替的古气候环境;③ 云龙组蒸发岩物源以海水为主,而碎屑岩主要来自大陆上地壳再旋回造山带的长英质岩石,其碎屑锆石年龄谱可较好地与扬子、松潘—甘孜和南羌塘陆块以及盆地内部与周缘缝合带的岩浆岩对比;④ 兰坪盆地云龙组与蕴藏有中国大陆目前唯一固体钾盐矿的思茅盆地勐野井组具有可对比的沉积序列、地层年代、古气候和物源演化特征,指示了良好的海相成钾前景。下一步,开展建立在云龙组精细地层年代基础上的“气候—构造—物源”耦合关系研究,是深刻认识兰坪盆地钾盐成矿条件和资源潜力的关键。     

库车盆地古近纪岩盐层中钾盐资源量预测研究

新疆库车盆地的古盐湖沉积了巨厚的岩盐层,在构造环境上具备形成钾矿的条件.近年来,在库车盆地古近纪岩盐中发现了众多的钾盐矿物及其组合.文章采用石盐质量法,即通过统计和分析盆地中的石盐质量、海陆相沉积的比值关系及成钾概率,预测出库车盆地古近纪可能沉积的钾盐资源量.其理论基础是,海水和地表水中钾离子与钠离子含量存在一定的比例关系,石盐与钾盐沉积量也应存在固定比值,利用这一比值将已经发现并计算得出的石盐质量转换为钾盐资源量.分析确定库车盆地中带人钾总量的成钾概率是4.69%,据此,预测出可能沉积蕴藏的钾盐资源量(KCl)可达39.78亿t.     

钾盐找矿工作中的综合地球物理-地质研究

运用板块构造理论为探讨、确定世界钾盐矿成矿部位提供了新的思路。利用综合地球物理一地质方法,可以抓住钾盐成矿的构造主线——含盐盆地问题,通过沉积盆地的选择、沉积盆地含盐性的初步评价及含盐盆地含钾性的初步评价的三步找矿程序,应成为寻找钾盐资源的途径。根据此法预测中国若干地区尚具备成钾条件。     

罗布泊盐湖盆地结构新发现及找钾意义

首次将重力探测技术引入到罗布泊盐湖盆地结构及钾盐勘探中,通过对重力资料的处理和反演,发现罗布泊盆地北部地区由南北两个局部次级盆地(凹地)组成：南盆地第四系沉积厚度小于或近于300 m,北盆地则为库鲁克塔格山前隐伏断陷凹地的次级延伸,其中心第四系沉积层厚度大于700 m,山前主盆地——库鲁克塔格山前隐伏断陷凹地的中心埋深大于1 200 m。同时在罗北凹地内还发现了8～9条相间分布的断裂构造,认为这是控制成钾凹地、储集富钾卤水、张性断裂控制的地堑式断裂带。在对罗布泊盐湖盆地结构新发现的基础上,圈定了罗布泊北部找钾远景靶区,初步确定了寻找深部钾盐矿床的探索孔位,并提出了深部隐伏钾盐矿勘探的方法技术组合。     

中新生代盆地蒸发岩沉积旋回对比及库车盆地成钾探讨

新疆库车盆地古近纪—新近纪发育巨厚的蒸发岩沉积,古近纪蒸发岩沉积主要发生在盆地西部的拜城凹陷,新近纪吉迪克时期,蒸发岩沉积迁移至盆地东部的康村凹陷。根据剖面及钻井资料,利用蒸发岩沉积旋回,对欧洲莱茵地堑盆地、库车盆地、云南兰坪_思茅盆地、江汉盆地、大汶口等盆地蒸发岩沉积特征进行分析和对比。结合蒸发岩沉积背景及库车盆地钻井资料,对库车盆地成钾影响因素、成钾可能性、成钾层位进行了探讨。研究认为,库车盆地的次级构造单元拜城凹陷、康村凹陷具有成钾的能力,钾盐层应位于Ⅰ₂、Ⅰ₄蒸发岩沉积旋回的上部。对比研究显示,库车盆地具有成钾的远景和潜力。