氯化物型钾盐矿床氯同位素地球化学研究

根据国内外许多钾盐矿床大量样品测定的结果：通常石盐（岩）的37Cl／35Cl比值和δ37Cl（％）值高于钾石盐（岩）；钾石盐高于光卤石（岩）。例如：西班牙Catalonia盆地钾盐矿床，其石盐岩为0．31958—0．31941和＋1．002─＋0．470‰，钾石盐岩为0．31913和─0．407‰，光卤石岩为0．31887和─1．221‰，等等。这说明了这些蒸发岩是在水体浓缩的不同阶段形成的，是氯同位素分馏作用长期不断进行的结果。其氯同位素组成与Br、K和Mg含量有着密切关系。困而在我国找钾过程中，可将氯同位素组成及Br、K、Mg含量结合起来作为找钾标志考虑。     

老挝龙湖矿区ZK309农波组中盐段泥岩层硼的地球化学特征研究

由于硼（B）在自然界中分布较集中,平均丰度低,而且11B和10B之间质量差大,分馏效应显著,故元素硼及其同位素组成可以作为判定硼来源的指相标志和沉积环境。老挝龙湖钾盐矿区是呵叻高原钾盐矿在老挝境内最主要的矿区之一,ZK309钻孔在龙湖矿区具有代表性,通过对该钻孔盐岩上覆碎屑层的硼元素及其同位素的分析,B含量（56×10-6～103×10-6, wt.%）,平均值为73×10-6;?11B的范围为+7.44‰到+11.62‰,平均+8.96‰,介于海水的?11B值（+39.5‰）及陆相地下水的δ11B值（-3±5‰）之间,B的含量认为中盐段岩盐层沉积后期曾明显有水流体的活动,这种水流体表现出偏向于淡水、咸水混合水特征,而B同位素研究认为粘土矿物的吸附作用是?11B降低的主要因素。     

老挝龙湖矿区ZK309农波组中盐段泥岩层硼的地球化学特征研究

由于硼(B)在自然界中分布较集中,平均丰度低,而且~(11)B和~(10)B之间质量差大,分馏效应显著,故元素硼及其同位素组成可以作为指相标志来判定硼来源和沉积环境。龙湖钾盐矿区是呵叻高原钾盐矿在老挝境内最主要的矿区之一,ZK309钻孔在龙湖矿区具有代表性。对该钻孔盐岩上覆碎屑层的硼元素及其同位素的分析,B含量56×10~(-6)~103×10~(-6)(wt.%),平均值为73×10~(-6);δ~(11)B的范围为+7.44‰到+11.62‰,平均+8.96‰,介于海水的δ~(11)B值(+39.5‰)及陆相地下水的δ~(11)B值(-3±5‰)之间,B的含量指示中盐段岩盐层沉积后期曾明显有水流体的活动,这种水流体表现出偏向于淡水、咸水混合水特征,而B同位素研究说明粘土矿物的吸附作用是δ~(11)B降低的主要因素。     

滇西兰坪盆地膏盐微量元素、同位素地球化学特征及意义

滇西兰坪盆地中多数金属矿床伴生大量膏盐体,为了探讨膏盐体与金属成矿关系,对膏盐体进行了微量元素和同位素地球化学分析。发育在云龙组中呈层状黑色石膏稀土总量,δEu(0.87)和δCe(0.95),⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(0.708 629～0.710 189),δ³⁴S_V-CDT(9.6‰～+11.9‰)与区域云龙组地层地球化学特征相近;分布在云龙组地层中呈蘑菇状、指状侵入的块状石膏的稀土总量,δEu(0.65)和δCe(0.85),⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(0.707 695～0.708 127),δ³⁴S_V-CDT(+12.6‰～+15.4‰)与晚三叠世三合洞组碳酸盐岩的地球化学特征相近。结合微量元素和同位素地球化学分析,兰坪盆地的Sr、Cu、Pb和Zn等成矿元素主要来源于热卤水对地层的淋滤和萃取,成矿元素S主要为沉积地层中的硫酸盐热化学还原的产物。     

新元古代—寒武纪硫同位素异常事件(Yudomski事件)的起源与结束

新元古代晚期—寒武纪早期是地球历史演化的关键时期,整个生物圈、大气圈和水圈在此期间都发生了巨大的变化,海水成分在其间也发生了明显的变化。而石盐流体包裹体恰恰记录了该时段海水主要离子成分的转变:海水成分从新元古代晚期的“文石海”,快速转化为寒武纪的“方解石海”；同时海水中的碳、锶、硫同位素都发生了剧烈的改变,其中海水硫酸根的硫同位素从新元古代冰期前的20‰左右,迅速升高到新元古代冰期后的35‰左右,甚至可以到45‰,海相蒸发岩沉积中的硫酸盐沉积(主要是石膏、硬石膏)则直接记录了当时海水中硫酸根的硫同位素变化。现有研究表明,新元古代晚期——寒武纪时期的海相蒸发岩沉积记录了当时海洋中存在着地质历史时期最大的硫同位素异常,即“Yudomski事件”。塔里木盆地的寒武纪早期、中期蒸发岩记录了“Yudomski事件”的硫同位素异常高值(35‰左右,甚至更高),表明这一起源于新元古代晚期的同位素异常事件持续到了寒武纪的早期和中期；塔里木盆地奥陶纪早期的蒸发岩、鄂尔多斯盆地奥陶纪中期蒸发岩和美国Williston盆地奥陶纪晚期地层的蒸发岩的硫同位素数据相似,都在+25‰左右则记录了较低的海洋硫同位素值,表明起源于新元古代冰期之后的“Yudomski事件”的硫同位素异常,持续到了寒武纪的中期,而结束于寒武纪的晚期。     

青海湖湖水蒸发实验研究

青海湖位于青藏高原的东北部 ,是一个典型的大陆微咸水湖。其湖水盐度为 1 4 0 7g/L ,水化学类型为硫酸钠亚型 ,化学组成不同于海水。该湖水为CaCO3所饱和 ,正在析出文石。为了揭示其湖水演化的趋势、析盐顺序和各种盐类形成的条件 ,曾在湖的南岸采集了大量湖水进行了蒸发实验和冷冻—蒸发实验。蒸发实验的结果表明 :首先析出水菱镁矿 ,随着湖水继续浓缩进一步析出石盐、无水芒硝、白钠镁矾、软钾镁矾、泻利盐、钾石盐和光卤石。冷冻—蒸发实验的结果是 :首先析出水菱镁矿 ,然后是芒硝、三水菱镁矿、石盐、泻利盐、光卤石和水氯镁石。这些实验的最终母液在室内保存了 1— 2月 ,均析出了硼酸盐。上述实验的析盐顺序和结晶途径与海水明显不同 ,而与某些青藏高原盐湖和我国东部某些第三纪古湖盆相似 ,如柴达木盆地的大浪滩干盐湖和山东的大汶口盆地等。因此 ,这些实验结果对于阐明青海湖湖水的演化趋势、青藏高原盐湖的形成和演化、以及大陆湖盆钾盐和其它盐类矿产资源的形成都是非常重要的     

老挝万象通芒矿区成盐期元素地球化学特征研究

呵叻高原是世界上最大的钾盐矿床之一,老挝万象盆地是呵叻高原北部沙空那空盆地的一个次级盆地,通芒矿区则是万象盆地钾盐矿床的重要组成部分。近期,大量钾盐地质勘探工作的实施为该地区钾盐沉积的研究提供了良好条件和物质基础。研究表明,含盐地层包括上、中、下3个盐段,巨厚钾镁盐主要富集在塔贡组下盐段。盐类矿物主要包括石盐、光卤石、钾石盐、水氯镁石、溢晶石、硬石膏等,还包括一些碳酸盐和硼酸盐矿物。矿石类型以光卤石矿为主。含盐层位的Br含量、Br×10³/Cl比值在剖面上的变化指示了成盐期卤水不断蒸发浓缩,最终形成了具有重要经济价值的钾镁盐矿床。与世界其它海相及陆相钾盐矿床对比表明,通芒矿区钾盐沉积具有明显的海相特征,成盐成钾物质应该来自海水。     

青海囊谦盆地始新世石膏层沉积环境研究

囊谦盆地出露有晚始新世贡觉组石膏—红色泥岩沉积旋回,对研究古气候演化和沉积环境提供了良好的素材。以往的研究仅限于膏盐地层海陆相判定,而对其形成过程未有报道。采集囊谦盆地的盐泉水、贡觉组第三段的石膏和碎屑沉积物样品,并分析锶同位素比值和孢粉组合特征。结果表明,囊谦盆地盐泉水和石膏~(87)Sr/~(86)Sr比值分布在0.708 53～0.708 98之间,且位于陆源水的比值范围内;红色碎屑层孢粉组合主要以麻黄—白刺—栎粉为主,其中干旱成分占到45%,主要以麻黄粉(30%)和白刺粉(13%)为主,指示了干旱的气候环境;裸子植物杉粉在红色泥岩中的含量有所波动,最高含量达到36%,平均含量为9%,指示气候干湿交替变化。综合Sr同位素分析和孢粉分析认为,在全球中纬度干旱的大背景下,囊谦盆地石膏层形成于相对干旱和相对湿润的气候环境交替变化的陆相环境。     

钾盐变质作用的矿物学和地球化学响应特征——以老挝沙湾拿吉钾盐盆地ZK004孔为例

通过对老挝沙湾拿吉钾盐盆地ZK004钻孔岩芯中的钾盐层段矿物学、微量元素地球化学特征的分析,探讨了钾盐变质过程的矿物学和地球化学指标的响应特征。结果表明,ZK004孔变质作用大致可分为2个阶段:第一阶段为不均匀交代阶段,该阶段光卤石层受到非海相流体淋滤,在光卤石层顶部形成次生钾石盐;第二阶段为强烈淋滤重结晶阶段,早期交代成因次生钾石盐层受到多次非海相流体的交代淋滤作用,发生溶解—重结晶乃至淋失。元素地球化学分析表明,光卤石阶段石盐中Fe、Si和Sr具有较好的峰值对应且光卤石阶段的含量高于钾石盐阶段,指示了陆相地表水的补给作用主要发生在光卤石沉积阶段,钾石盐阶段石盐中Cu、Zn等具有较好的含量峰值对应关系,表明改造次生钾石盐的流体可能主要是地下水。     

盐湖沉积改造与地下卤水成因——以库车盆地和渤海湾盆地为例

2015年在新疆库车盆地发现富钾盐泉水,进一步为库车盆地地下钾盐找矿提供了线索。为探讨地下卤水成因,结合渤海湾盆地总结了受断裂活动控制发育的古盐湖底辟构造的盐湖沉积改造模式。控制盐体改造的断裂带及后期发育的断裂系为地下卤水的沟通和混合提供了空间和通道,从而影响地下卤水的矿化度和化学组分。氢氧同位素特征揭示,库车盆地富钾盐泉水的水体来源主要为当地大气降水,而钾的物质来源与古盐湖析盐后期浓缩卤水或地下固体钾盐的溶解有关；渤海湾盆地地层水则继承了古盐湖沉积卤水,后期经受水—岩反应、浅层水体掺杂等改造作用,最终形成矿化度分布具有极大差异性的地层水。沉积盐体的“古拗今隆”决定着钾盐的沉积、分异变形改造和保存,隆起盐体的次级拗陷及陡坡一侧是高矿化度卤水储存及钾盐矿物沉积的有利部位,值得关注和深入研究。     

云南兰坪—思茅盆地勐野井钾盐矿床盐构造特征及成因机制

云南兰坪—思茅盆地南部勐野井钾盐矿床沉积了巨厚的钾石盐,岩盐层整体呈现盐构造特征,且发育较强,多期褶皱频出,与上覆碎屑岩之间呈不整合或假整合接触。在喜马拉雅运动造成的强烈挤压和差异负载作用及盆地升降过程中的重力滑移作用下,岩盐形成较为复杂的盐构造体系。研究表明勐野井钾盐矿床盐构造受多重作用影响,重力滑移作用是盐构造初始动力来源,之后在差异负载作用及浮力作用下,盐构造发育相对缓慢,强烈的区域挤压作用是盐构造快速发育的重要原因,并促进差异负载、重力滑移作用和浮力作用进一步发展,形成较为复杂的盐构造体系。盐构造的研究对于探寻钾盐矿体的成因、运动规律和成矿作用具有重要意义。     

重力测量在老挝万象盆地固体钾盐矿勘查中的有效性分析

老挝万象盆地钾盐矿赋矿地层为古近系古新统塔贡组下岩段,为隐伏矿层,分布面积广,厚度大,品位高。由于受钾盐矿层沉积基底地形差异及矿层的后期改造,钾盐矿层局部缺失。在钻探揭露控制矿层前预测矿体的赋存位置,可有效节约探矿成本。根据万象盆地古近系古新统塔贡组石盐岩、钾镁岩矿与泥岩之间存在密度差,认为重力测量能够有效区分盐类矿层的埋深、厚度,而钾盐矿层往往赋存于古近系古新统塔贡组巨厚层石盐矿层上部,重力负异常与钾盐矿层的对应性好,是钻探验证首选区域和万象盆地钾盐矿勘查较为有效的物探方法。     

盐湖沉积改造与地下卤水成因——以库车和渤海湾盆地为例

2015年在新疆库车盆地发现高钾盐泉水，进一步为库车盆地地下钾盐找矿提供了线索。为探讨地下卤水成因，结合渤海湾盆地总结了受断裂活动控制发育的古盐湖底辟构造的盐湖沉积改造模式。控制盐体改造的断裂带及后期发育的断裂系为地下卤水的沟通和混合提供了空间和通道，从而影响地下卤水的矿化度和化学组分。氢氧同位素特征揭示：库车盆地高钾盐泉水的水体来源主要为当地大气降水，而钾的物质来源与古盐湖析盐后期浓缩卤水或地下固体钾盐的溶解有关；渤海湾盆地地层水则继承了古盐湖沉积卤水，后期接受水岩反应、浅层水体掺杂等改造作用，最终形成矿化度分布具有极大差异性的地层水。沉积盐体的“古凹今隆”决定着钾盐的沉积、分异变形改造和保存，隆起盐体的次级凹陷及陡坡一侧是高矿化度卤水储存及钾盐矿物沉积的有利部位，值得关注和深入研究。     

额济纳盆地浅层地下水演化特征与滞留时间研究

以地球化学和氚(3H)同位素测年技术相结合,通过额济纳盆地地下水、地表水地球化学及同位素的研究,探讨中国西北干旱区内陆河流域下游盆地地下水地球化学演化规律和平均滞留年龄.额济纳盆地浅层地下水状况主要受地表水补给状况的影响,离河道近的水样矿化度低;而离河道较远的戈壁区,地下水矿化度高.水体化学成分主要受岩盐、石膏、白云石等矿物的溶解及蒸发作用的影响.通过利用指数-活塞模型流模型(EPM),计算出额济纳浅层地下水年龄在13～58年之间.     

昌都—兰坪—呵叻成盐带白垩纪成盐成钾过程

以昌都—兰坪—思茅盆地及呵叻盆地含盐带盐类沉积为研究对象,在分析总结前人研究成果的基础上,通过系统的大地构造学、矿床学、地球化学等研究方法,总结和研究了该区含钾蒸发岩矿床的矿床特征,提出了新的成矿模式。研究表明,兰坪—思茅盆地和呵叻盆地的含钾蒸发岩矿床为"海源陆相"成因,即在陆相环境下与海水的变异有关。该矿床缺失正常海水蒸发浓缩而形成的硫酸盐沉积,同时,矿床中少量菱镁矿等自生矿物的出现无法用正常海水蒸发理论解释。矿床中少量溢晶石等矿物的出现预示着该矿床富钙。兰坪—思茅盆地内广泛发育了白垩纪蒸发岩系(勐野井组或云龙组),江城地区甚至沉积了小型钾盐矿床。同位素和微量元素的研究表明,该区蒸发岩矿床为海相成因,Rb和Br的含量变化指示海水从北部兰坪侵入到呵叻。昌都及兰坪地区的白垩纪石膏硫、锶同位素研究表明,该区大套的硫酸盐沉积为海相成因,物源研究成果揭示思茅盆地的物源可能来自东羌塘地区,预示着昌都地区的硫酸盐沉积跟兰坪—思茅盆地的蒸发岩沉积具有同源性。通过上述研究,提出了多级盆地海水迁移变质成盐成钾模式。     

钾盐矿床的化学及其成因

世界各地发现的钾盐主要是海相成因,即在海水盆地干化后期形成的。但是海水蒸发的物理化学并不认为钾石盐(KCl 和 NaCl)可以在任何条件下直接结晶出来,并且还要形成大量较次要的矿物硫镁矾(MgSO_4·H_2O)。本文提出了一个新的理论来解释这种反常现象。这种理论认为太阳蒸发的、封闭的海水盆地,经受了广泛的湖沼层理作用。正常结晶出的钾盐(如介稳溶解度关系所要求的那样)软钾镁矾(K_2SO_4·MgSO_4·6 H_2O),钾镁矾(K_2SO_4·MgSO_4·4 H_2O)和钾盐镁矾(KCl·MgSO_4·2.7 H_2O),当通过或留存在浓的下层卤水中时,则会转变成光卤石(KCl·MgCl_2·6 H_2 O);而光卤石在钾盐阶段盆地的最后淹没时,又转变成钾盐(KCl)。泻利盐(MgSO_4·7 H_2O)则是在较浅的地带于较冷的夜晚或冬季从卤水中结晶除掉的,并与光卤石中氯化镁溶出的同时最后从沉积中再溶解和冲洗出。因为岩盐(NaCl)是连续结晶出的,它将与光卤石一起发现,而且在最后的混合物中形成了钾石盐。由于这种沉积顺序的简单变化还可能形成其他的钾盐矿物或混合物。     

辽河三角洲芦苇沼泽植物冠层内外大气中水汽的稳定同位素组成

于2019年5～11月,在中国气象局东北地区生态与农业气象野外科学试验基地辽河三角洲芦苇湿地站,观测芦苇(Phragmites australis)冠层内外大气中水汽的浓度及其稳定同位素组成。采用激光光谱同位素分析技术,在辽河三角洲芦苇湿地站距地表1 m、3 m、10 m和15 m处,对芦苇冠层内外大气中水汽的稳定同位素δ~(18)O值、δ~2H值和水汽浓度进行连续测量;采用功率谱分析方法,分析大气中水汽的δ~(18)O值和δ~2H值变化的周期特征。研究结果表明,2019年5～11月芦苇冠层内外大气中水汽浓度为1 076～28 414 mg/m~3,平均值为13 095 mg/m~3,水汽浓度最大值出现在7月31日,最小值出现在11月27日;大气中水汽的稳定同位素δ~(18)O值为-29.40‰～-10.01‰,δ~2H值为-174.56‰～-67.01‰;从海洋输送的水汽带来的降水量占总降水量的54.4%,从内陆输送的水汽的δ~(18)O值和δ~2H值分别为-31.11‰～-7.81‰和-187.26‰～-52.38‰,从内陆输送的水汽同位素值明显更低;在垂直方向上,随着高度的升高,大气中水汽浓度、δ~(18)O值和δ~2H值都逐渐减小;大气中水汽的δ~(18)O值和δ~2H值在8～24 h内具有周期性变化。     

哈尔滨沙尘沉降物碳酸盐及其碳同位素特征

分析了哈尔滨2002年3月20日、2007年5月8日和2008年5月28日沙尘沉降物的碳酸盐及其稳定同位素组成.结果表明,哈尔滨沙尘沉降物的碳酸盐含量介于3.8%～7.3%,均值为5.28%,2002年沙尘沉降物碳酸盐含量为4.62%,2007年为7.11%,2008年为4.43%,含量普遍偏低,为国内有报道的最低值;沙尘沉降物的碳酸盐碳同位素组成在-6.39‰～-7.83‰,均值为-7.3‰,2002年沙尘沉降物碳酸盐δ13C为-7.12‰,2007年为-7.36‰,2008年为-7.51‰,也为国内有报道的最低值.沙尘沉降物碳酸盐含量的低值而道路表土碳酸盐含量的高值表明,仅有碳酸盐含量还不足以证明沙尘的物质来源,而碳同位素组成则显示本地源而非西北粉尘源区对沙尘的主要贡献.利用沙尘沉降物的碳酸盐含量和碳同位素组成示踪沙尘源区是可能的.     

罗布泊罗北西3号断陷带固体钾盐矿地质特征及成因分析

经遥感解译及地表调查,在罗布泊新庆台地罗北西3号断陷带内存在固体钾盐矿化带。为初步查明该断陷带钾盐矿化带的矿体赋存特征、矿物组分、矿石类型及矿体规模,开展了系统的坑探揭露、刻槽取样、盐矿鉴定、X射线衍射及化学分析测试等工作。经勘查,钾盐矿层赋存于洼地内第四系全新统化学沉积层中,呈似层状分布。面积约30 km²,矿层厚0.30～2.73 m,平均1.02 m。经X射线衍射及盐矿鉴定,矿石中含钾矿物以杂卤石为主,钾盐镁矾次之,局部见含光卤石,矿石中KCl含量在2.07%～8.44%,平均含量在3.55%。通过本次研究,确认该区存在一低品位固体钾盐矿床,初步查明了矿床地质特征,其成因为台地内的局部洼地汇水经蒸发作用沉积形成,为进一步的勘查及开发提供了地质依据。     

柴达木盆地昆特依盐湖大盐滩矿区杂卤石沉积特征及成因浅论

昆特依盐湖是柴达木西北部一个次级断陷盆地,大盐滩矿区即位于其中。大盐滩矿区赋存有丰富的卤水钾盐矿床,同时也沉积了储量可观的固体钾盐矿,杂卤石是主要的固体钾盐矿物。大盐滩杂卤石主要分布于矿区中南部,面积约302 km2。杂卤石主要产出于石盐粒晶间及淤泥或粘土层中,呈薄层状分布,埋深12~65 m,钻孔岩芯化学分析结果揭示,K2SO4品位在2.43%~8.78%之间,平均3.95%。对不同赋存状态的杂卤石成因进行了初步探讨,推测杂卤石成因的两种可能性:1在盐湖沉积期间,当石膏和石盐沉淀后,浓卤水和硬石膏反应而生成杂卤石,并交代了硬石膏或结晶在石盐孔洞中。2在构造较为剧烈的升降期,由于钾易被粘土物质吸附,当进一步浓缩的卤水与粘土作用便以杂卤石的形式沉积下来,此类杂卤石原生沉积的特征明显。大盐滩固体钾盐资源成矿潜力大,查明其成因和分布规律可为开发大盐滩固体钾盐提供理论支持。