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。     

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。     

陕北奥陶纪盐盆的区域成矿地质条件分析

本文以鄂尔多斯盆地陕北奥陶纪岩盐为主要研究对象,在深入分析以往岩盐的成因机制和充分利用前人的研究资料基础上,从区域古气候、古地理、古构造和岩相古地理方面综合分析认为,奥陶纪时期,陕北盐盆能够发育巨厚岩盐,并且岩盐沉积时的卤水达到钾石盐至光卤石的阶段,是由有利于成盐的干旱古气候条件,有利于蒸发岩发育的半封闭的区域构造、地质条件,以及区域上有利于氯化物盐类迁移富集的预备盆地发育的区域岩相古地理条件共同作用的结果。     

试论鄂尔多斯盆地奥陶系成钾条件及找钾方向

鄂尔多斯盆地奥陶纪含盐建造且具含钾性是目前世界已知的唯一特例 ,因此 ,对其成盐成钾条件及找钾方向的研究具有重要的意义。鄂尔多斯盆地构造及地层研究表明 ,奥陶系具有成盐成钾的有利条件 ,也具有盐层的良好保存条件。古成盐环境和古盐湖卤水生物、物化条件以及钾石盐岩分析表明 ,下奥陶统马家沟组五段六亚段和四亚段 (O1m5-6、O1m5-4 )是利于钾盐沉积的 ,即是找钾的有利层段 ;古构造和古地理研究表明了成钾的有利地区是 :西北次凹 ,南部次凹 ,西南部次凹和北部次凹。     

鄂尔多斯地区奥陶纪构造古地理演化与沉积充填特征

鄂尔多斯地区在奥陶纪处于华北克拉通板块的西南边缘地区。由于受秦岭—祁连—贺兰三叉裂谷系开裂—聚合作用的影响,奥陶纪鄂尔多斯地区与华北克拉通已开始出现明显构造与沉积作用的分异,突出表现为奥陶纪沉积期鄂尔多斯东部大规模膏盐岩沉积层的发育。古构造分析表明鄂尔多斯地区奥陶纪总体呈现为“三隆—两坳—一古陆”的古构造分布格局;奥陶纪经历了冶里—亮甲山期的早期边部海侵、马家沟期振荡性的整体沉降海侵以及平凉—背锅山期的西南边缘快速沉陷的古地理演化过程,表现出较强的阶段性演化特征。鄂尔多斯地区奥陶纪整体的沉积充填作用具有以下重要特征:一是受中央古隆起控制、东西向沉积分异明显;二是随时代演进,早中期以内源沉积为主,晚期则以混源或陆源碎屑沉积为主;三是西南边缘沉积巨厚,是奥陶纪最为活跃的构造沉降区。     

海相钾盐矿床溶滤卤水找钾指标体系: 以川东北天星桥构造寒武系深部地下卤水为例

长期工作成果显示我国现阶段常用的找钾指标Br×103/Cl值偏低.创新性地应用"以古验古"的溶滤实验与地质统计法厘清了海相蒸发盐盆地找钾指标体系,充分考虑了不同地质年代海水成分的变化,也可克服"将今论古"应用于现代海水在等温等压条件下实验数据的不足.通过对世界上典型钾盐矿床的石盐、含钾石盐及钾盐(含光卤石)进行溶滤实验...     

鄂尔多斯盆地祁连海域奥陶纪岩相古地理特征及演化

根据鄂尔多斯盆地西部及南部奥陶纪露头勘察结果,尤其是中奥陶统平凉组页岩在盆地的西部及南部普遍存在,结合地表露头及盆内钻孔资料,系统分析研究了鄂尔多斯盆地祁连海域早古生代奥陶纪不同时期沉积环境特点,分析了各沉积期的岩相古地理特征。受中央古隆起形成和祁连海向东逐渐海侵影响,马家沟组一期到五期,地形坡度较缓,鄂尔多斯盆地古地理格局由祁连海向盆地内部分别发育开阔海台地、局限海台地到蒸发台地相沉积。马家沟组六期和平凉期以及其上的上奥陶统沉积时期,主要为开阔海台地、斜坡相和深水盆地相沉积,在台地向斜坡的转换部位发育一些生物碎屑灰岩及由珊瑚组成的生物礁滩相沉积,斜坡部位发育平凉组笔石页岩斜坡相沉积,构成了华北盆地边缘中—上奥陶统一套特殊的局部天然气勘探组合。鄂尔多斯祁连海域奥陶纪岩相古地理研究具有重要的地质意义和实际生产意义。     

鄂尔多斯盆地奥陶纪华北海和祁连海演变及岩相古地理特征

鄂尔多斯盆地奥陶纪华北海与祁连海演变关系是多年来研究中的一大难题。本依据古生态演化的不可逆性及地理分区，并结合盆地中东部、西部和南部奥陶纪地层的系统对比，深入探讨了奥陶纪牙形刺动物群在不同沉积分区的演化特征及其与华北海和祁连海之间的关系。并在此基础上，将祁连海侵漫到盆地西缘地区的时间，确定在华北海马家沟四期最大海侵的晚期，侵漫范围尚末过中央古隆起带的鄂6井到定探1井一线。中央古隆起在马家沟四期沉积后，对华北海和祁连海具有明显的分隔作用。根据牙形刺动物群的面貌及不同阶段的地理分区，结合古构造格局及岩石、岩相标志，系统分析了奥陶纪不同阶段的沉积特征，再现了各期岩相古地理面貌，为鄂尔多斯奥陶系天然气勘探奠定了地质基础。     

陕北奥陶系含钾盆地的形成及其演化

华北奥陶系马家沟组是一套海相碳酸盐岩夹蒸发岩建造,可分成6个岩性段,其中马一段、马三段和马五段为蒸发岩段。古构造和古地理是控制蒸发岩盆地的主要因素。华北含膏盆地是受深大断裂控制的大型克拉通盆地,陕北盐盆是含膏盆地内受同沉积断裂控制的断陷盆地,含钾盆地则是盏盆内的次级凹陷。蒸发岩盆地的周边存在一系列古陆或水下隆起,使水体循环受到限制,有利于蒸发岩的形成。蒸发岩沉积具有多旋回性和多韵律性的特点,以马五段的蒸发强度最强,含钾沉积仅见于该段的第六亚段。蒸发岩盆地具有明显的继承性,各时期的沉积中心基本一致,但面积却有所变化,马一期的含膏盆地和含盐盆地面积较大,马三期达到最大,至马五期缩小。     

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.     

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。     

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.     

鄂尔多斯盆地奥陶纪马家沟期岩相古地理演化与成钾意义

本次研究主要依据龙探1井、镇钾1井等8口基干井,通过岩心观察、测井解释、镜下薄片鉴定、沉积微相分析,结合区域构造资料并参考前人研究成果,对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组沉积相进行了识别和划分,编制或修编了鄂尔多斯盆地马家沟一期至马家沟六期各时期的岩相古地理图。研究结果表明:鄂尔多斯盆地马家沟组主要发育碳酸盐岩台地相,包含开阔台地和局限蒸发台地两种亚相,与成盐成钾密切相关的局限蒸发台地可进一步划分为云坪、盐湖、膏湖、淡化泻湖等微相;平面上,马家沟组一段—六段主要发育陆(隆)、云坪、盐湖、膏湖、开阔台地及浅滩6个古地理单元,每个古地理单元在各段的分布情况有所不同。在半封闭的构造格局、华北古陆表海为主的预备卤水补给方式和奥陶纪极端干旱的古气候条件共同作用下,使有利成钾区最终定位在鄂尔多斯盆地东部盐坳绥德地区。     

古盐湖卤水温度对钾盐沉积的控制作用探讨

古盐湖卤水的温度对钾盐沉积的控制作用的定量研究是钾盐成矿机理分析的重点和难点。本文分析和测试陕北盐盆奥陶系马家沟组、四川盆地三叠系嘉陵江组、云南兰坪-思茅盆地白垩系及老挝沙空那空盆地白垩系等八个含盐系的石盐岩中的流体包裹体,并利用均一温度计算了古盐湖的蒸发速率。若以老挝白垩纪时盐湖的蒸发速率为标准值100,陕北奥陶纪、四川三叠纪、云南白垩纪的蒸发速率标准值分别为54、68和90,而目前在老挝和云南白垩系都找到了一定规模的钾盐矿,因此高温(气温及水温)是盐湖成钾的有利条件,在卤水演化成钾的过程中可以起到重要的"催化"作用。     

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。     

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.     

美国新墨西哥州钾盐矿床及其开发

新墨西哥州卡尔斯巴德 (Carlsbad)钾盐矿床是美国最早发现的古钾盐矿床 ,该矿床一直是美国钾盐的主要供给地。含钾蒸发岩系产出于得克萨斯州西部、新墨西哥州东南部Delaware盆地上二叠统海相地层中。含钾蒸发岩系可分为 4个建造。由下向上分别为 :①Castile建造 ,由石盐岩和其夹层硬石膏岩或石灰岩构成 ;②Salado建造 ,由钾盐、石盐岩、含泥石盐岩、硬石膏岩、杂卤石岩、白云岩、泥岩构成 ;③Rustler建造。由石盐岩、石膏岩、硬石膏岩、硅质岩、白云岩及石灰岩构成 ;④DeweyLake红层建造 ,由红色泥岩和砂岩构成。其中 ,Salado建造 ,厚 6 70m ,含 12个矿带 ,面积为 492 0km2 ,钾盐矿体主要由钾石盐和无水钾镁矾以及石盐等矿物所组成。次生的钾盐矿物有 :钾盐镁矾和钾镁矾等     

陕北盐盆马家沟组五段六亚段沉积期的古气候信息--来自石盐包裹体的证据

石盐包裹体的均一温度能够代表卤水结晶的温度,因而是揭示古气候的有效手段。陕北盐盆位于鄂尔多斯盆地中东部,区内奥陶纪马家沟组发育厚层含盐沉积。对采自该盐盆的镇钾1井中的石盐包裹体进行详细的岩相学研究以及均一温度测定。岩相学研究结果表明,包裹体的形态主要为方形、圆形及不规则形,包裹体的类型主要为纯液相、气液两相和含子矿物包裹体三种。包裹体均一温度的测定采用低温冷冻测温法,其中,深度2 738 m的样品zjy-1,均一温度为18.5℃~27℃;深度2 740 m的样品zjy-2,均一温度为14.9℃~29.9℃;深度2 744 m的样品zjy-3,均一温度为24℃~36.9℃;深度2 812.8 m的样品zjy-4,均一温度为14.7℃~31℃;该温度与前人所研究的奥陶纪古温度基本吻合。样品均一温度反映陕北盐盆马家沟组五段六亚段沉积期的古气温在27℃~36.9℃之间,其古气候为地处南半球低纬度干旱气候带,炎热干旱的气候特征。     

中国主要陆块特定时段的漂移演化历史及其对海相钾盐成矿作用的制约

中国钾盐资源匮乏,目前陆相钾盐资源已基本探明,但海相找钾还没有取得重大进展,然而,要想建立适合中国小陆块海相成钾理论框架,实现海相找钾突破,一个重要基础性工作是确定特定时段中国小陆块典型海相盆地的古地理纬度。而古地磁学是确定陆块的纬向运动,开展古地理重建的最有效手段。文章针对中国4类成钾潜力较高的典型海相盆地所属陆块——华北、华南、羌塘、兰坪-思茅陆块,通过收集、评价和筛选以往古地磁研究成果,总结了这些陆块在主要成盐成钾阶段的古纬度变迁历史,确定华北陆块(绥德)在中、晚奥陶世的古纬度为9.2°S~14.2°S,华南陆块(成都)在三叠纪的古纬度为10.6°N~23.1°N,羌塘陆块(雁石坪)在中、晚侏罗世的古纬度为14.6°N~27.5°N,兰坪-思茅盆地(江城)在白垩纪至古新世的古纬度为20.9°N~27.6°N。同时,为了更好地探讨兰坪-思茅盆地的成钾潜力,对与其相邻的已发现巨型钾盐矿床的印度支那块体开展了相应时段的古纬度研究,确定该陆块(万象)在白垩纪的古纬度约为21.1°N~21.3°N。最后,综合古纬度和其他地质证据,从大地构造背景上探讨了4个陆块的成盐、成钾条件。     

北美地质演化与钾盐成矿

北美大陆拥有世界上最大的钾盐矿床,北美大陆的钾盐储量占全球已探明钾盐储量的一半数。本文在总结北美大陆地质构造单元划分、地质演化历史的基础上,重点分析了晚古生代地台沉积序列及其与钾盐矿床形成的关系,指出钾盐主要形成于欠补偿的海相地台型盆地,个别形成于海陆交互相的克拉通边缘地堑/裂谷盆地中;钾盐层主要位于海相台地序列的最后一个旋廻(Kaskaskia序列),以及从台地向前陆盆地转化的过渡阶段(Absaroka序列),当海相台地转化为前陆盆地之后,就不再有钾盐矿床的形成。北美晚古生代钾盐大规模集中成矿作用,也与该时期北美大陆古赤道位置密切相关。钾盐矿床的形成是构造-盆地-古气候等多种因素耦合的结果,钾盐找矿是有章可循的。