江西吉泰盆地卤水型锂钾矿物源区岩石地球化学特征及成因分析

中国探明锂钾资源主要分布于青藏、罗布泊盐湖和川西等地,资源开发成本高、难度大,难以满足产业发展需求。目前,在江西吉泰盆地勘探发现卤水中氯化锂浓度超过600 mg/L,氯化钾含量接近1%,锂钾含量均超过或接近工业品位,综合利用价值高。本文在前人研究的基础上,通过对吉泰盆地中生代火成岩开展矿物学、岩石学、地球化学、流体包裹体研究以及高压釜水-岩反应模拟实验,重点研究了时间、温度、流体成分等对火成岩水-岩反应的影响,探究其对富钾锂卤水物质来源和成因机制的指示意义。研究结果表明,吉泰盆地卤水具有高锂低镁的特征,表明吉泰盆地卤水在成因上受到火山活动的影响;研究区岩浆发生不同程度的分异,火成岩蚀变作用强烈,表明地下热液对研究区火成岩的交代作用强烈,火成岩通过水-岩反应为富锂钾卤水矿提供了物质来源;温度是流体对元素的淋滤能力的主要控制因素,高盐度流体是各成矿元素主要的迁移载体;地表成因的卤水中Mg/Li值主要受原岩成分控制;水-岩反应是卤水形成的重要过程,而地表蒸发浓缩是卤水成矿最主要机理。     

川西坳陷平落坝构造富钾卤水成因探讨

川西坳陷平落坝构造区是我国目前发现的深层海相碳酸盐岩地层中钾离子浓度最高的构造区,同时伴有B,Br,I,Li等多种元素。从平落4井于20世纪90年代初发现富钾卤水以来,研究人员对富钾卤水的成因先后提出了多种认识,主要认为富钾卤水为原生海水沉积变质作用形成。然而,近年来研究发现有很多无法用沉积变质说解释的现象。为此,在研究过程中,不但追踪卤水中溶剂(水)的来源,还关注卤水中溶质的来源,得出了川西坳陷平落坝构造区富钾卤水属于多来源、多期次成因的结论。研究认为:①卤水中水的来源与古海水和成岩作用中含水矿物脱水有关;卤水中钾具有多源多期次成因特点,主要与原始海水浓缩有关,其次与含钾矿物的溶解有关,同时与二叠纪玄武岩、三叠纪绿豆岩及深部流体活动有关。②富钾卤水的成因模式为:膏盐盆地是富钾卤水形成的基础条件;断层是富钾卤水运移的主要通道;夹持在膏盐岩层之间的碳酸盐岩层是富钾卤水的良好储钾层;裂隙和孔洞是富钾卤水储集的主要空间;构造高点是富钾卤水主要储集场所;温度是富钾卤水品位高低的重要因素;厚度大的膏盐岩层是富钾卤水保存的可靠屏障。     

江陵凹陷古新世地下卤水型硼矿成因研究

中国探明硼资源主要分布于东北和青藏等地区,矿床品位低,共伴生矿物多,开发成本高,开发利用程度低,难以满足产业发展需求。目前,在江汉盆地江陵凹陷勘探中发现卤水中B2O3浓度达3 g/L,Li、K、Br、I、Rb、Cs含量超过工业品位,综合利用价值高。本文在前人研究的基础上,对江陵凹陷新生代卤水型硼矿开展水化学、同位素地球化学及实验地球化学分析,重点研究了古气候、构造和玄武岩等对卤水成矿的影响,探究其成因机制。研究初步认为,不同的储卤层岩性具有不同的地球化学和同位素特征,玄武岩有强烈的蚀变,说明地下流体对火成岩发生了交代作用,玄武岩的水-岩反应是富硼卤水矿的重要物质来源;一定盐度的流体有利于硼离子的活化,高盐度流体是硼成矿元素主要的迁移载体,表生环境下干热的古气候使含矿水体蒸发浓缩是富硼卤水富集成矿的重要形成机制。     

江汉盆地大型富锂卤水矿床成因与资源勘查进展:综述

古近纪时期,华南江汉盆地的潜江凹陷和江陵凹陷发育盐湖,沉积了巨厚的蒸发岩,并形成和储藏了富锂、钾、铷、铯、溴、碘等元素的卤水资源,这些元素含量达到工业品位或综合利用品位;富锂卤水属于深层地下卤水型锂矿资源,镁锂比值低,是非常优质的锂资源。本文总结了江汉盆地大地构造特征、火成岩及古气候背景,论述了古盐湖沉积岩相特征、富锂卤水水化学、分布及储层特征、卤水中锂的来源与富集机理、卤水型锂矿成矿模式以及富锂卤水勘查与开采技术进展,提出了卤水开发利用中存在的问题和解决途径。江汉盆地富锂卤水成因包括:古盐湖锂可能主要来自高温水岩反应产生的富锂热液流体的补给;在干旱的气候下,古湖水不断蒸发浓缩,导致卤水中锂浓缩富集;在盐湖演化末期,逐渐埋藏的盐类晶间富锂卤水被转移至裂隙、砂岩及玄武岩储层中储集;在较高的地热背景值下,埋藏卤水与储层岩石可能发生水岩反应,进一步促进了卤水中锂的富集。江汉盆地深层卤水初步勘查显示,氯化锂资源量已达到大型工业规模,展示了巨大的资源潜力。此外,卤水锂开采技术已基本形成,建议进一步加强富锂卤水的绿色开发技术研究,制定相关勘查开发规范。     

深层天然卤水特征及成因探讨——以江陵凹陷深层天然卤水研究为例

首次对江陵凹陷深层天然卤水成因进行研究,初步明确江陵凹陷的天然卤水为沉积成因,具有分布广、矿化度高等特点。其中砂岩中天然卤水高矿化度分布具有明显的规律性,即越靠近洼陷或盐岩地层,天然卤水的矿化度越高;并通过化学成分分析,表明了江陵凹陷存在大量富含微量元素卤水的流体矿床,且矿化度越高所含的微量元素含量越高,部分元素为国家紧缺矿产资源,如钾、铷、铯等。     

湖北江陵凹陷深层高温富钾卤水特征及其成因探讨

江汉盆地江陵凹陷深处赋存高温富钾卤水,含卤地层主要是古新统沙市组。富钾卤水的分布受持续的继承性沉降中心(洼陷)、沙市组含盐系、石盐-硫酸盐沉积相的控制,聚集在砂岩、玄武岩、辉绿岩和白云岩等孔隙-裂隙内,裂隙的发育又与局部构造(背斜、盐构造等)枢纽部共轭裂隙带有关。古新世,盐湖已经蒸发浓缩到钙芒硝-石盐阶段,可能短暂达到硫酸镁盐和硫酸钾镁盐阶段。以后,原生的晶间卤水在成岩后期受到玄武岩侵入和高温流体影响,发生变质作用、去镁和去硫酸根作用,同时带入丰富的钾、铷、铯等元素,最后形成了高温富钾卤水。这种成矿过程可称为地下热事件激发成矿机制,值得进一步探讨。     

冕宁-德昌稀土成矿带碳酸岩流体研究

通过对四川冕宁-德昌稀土矿带主要矿物中包裹体岩相学、显微测温分析与包裹体成分分析,指出由岩浆碳酸岩分异出的成矿流体为富含高密度CO2、K、Na、SO42-和多种成矿元素的超临界流体,流体以高温、高压、超高盐度、富CO2为特征,从早期到晚期流体中CO2含量增加。结合前人对碳酸岩流体、稀土矿带周边新生代盆地中无机成因CO2气藏、富钾卤水、稳定同位素和隋性气体同位素研究成果,从碳酸岩流体的性质、流体体系、碳、氦同位素组成,初步探讨了碳酸岩流体与周边新生代盆地中CO2气藏、富钾卤水的成因联系。     

川东北中—下三叠统流体动力场及成藏成钾耦合机理

川东北地区是近年来的找钾重点区。本文研究了三叠系嘉陵江组和雷口坡组的卤水储层特征、卤水化学特征和地下流体动力场,结果表明:川东北地区嘉陵江组和雷口坡组卤水储层主要为裂缝-溶孔型和白云岩型,属低孔低渗储层;宣汉—达州—开县—开江一带为中上扬子区的一个咸化凹陷,发育巨厚蒸发岩层,并且正好为流体越流浓缩成藏成矿区;该地区的卤水矿化度和钾离子含量较高,K+、Br+等离子含量达到卤水工业开采指标。综合分析川东北地区地下流体(气、水)的动力学特征,揭示地下流体动力场是二次富钾成矿的主要机制,在这一机制下,地层中封存的通过海水浓缩初始富钾形成的原始沉积水进一步浓缩富钾,并运聚至合适的构造-地层圈闭中,造就了该地区具备上气下水的耦合成藏成钾条件,有望成为"气钾兼探"的重要耙区。     

华南陆块液体钾、锂资源的区域成矿背景与成矿作用初探

中国华南陆块江汉盆地的江陵凹陷和潜江凹陷以及江西吉泰盆地等裂谷盆地,在白垩纪—古近纪时期,发育了大量的蒸发岩,并形成了富含钾、锂、铷、铯、溴、碘、硼元素的卤水,这些高价值元素的含量多达到工业利用品位或综合利用品位,资源潜力巨大。这些资源的富集区域分布于华南陆块与新华夏裂谷构造的交汇处,同时也是华南花岗岩省与新华夏裂谷玄武岩的分布区。通过对该区域大地构造、火成岩、古气候、古地理特征与全球海侵事件等综合分析,同时结合盆地卤水化学成分的研究,作者提出华南陆块(地区)的中生代—新生代盆地(群)可能是液体钾、锂、铷、铯、溴、碘、硼资源的成矿区;成矿物质受到白垩纪—古近纪火山活动带来的深部物质及海侵事件带来的海水等多源补给,前者主要带来锂、钾、铷、铯等,后者带来钾及溴、碘等。华南盆地卤水中钾、锂等元素的富集是内生与外生地质动力作用的结果,即构造-火成岩-海侵-干旱气候耦合作用的结果,成矿作用过程可以归结为裂谷沉积成矿,主要形成富钾、锂卤水;埋藏阶段这些卤水通常转移到孔隙发育的碎屑岩、玄武岩及断裂带内保存,形成盆地深层卤水矿床。     

新疆罗布泊富钾卤水矿床异常富集机理

罗布泊是世界上最大的单体硫酸盐型液体钾盐矿床,对于其矿床成因一直存在争议.基于大量盐泉、地下潜水及地表水的化学实测数据,从水文化学的角度探讨罗布泊富钾卤水矿床成因.结果表明,矿区富钾卤水钠氯系数为0.76～1.24,钾氯系数为38.58～60.49,主体表现为溶滤型卤水特征,指示有其他来源卤水混合参与成矿;首次在罗布泊...     

川东北地区三叠系聚盐成钾机制及富集模式

川东北地区三叠系发育巨厚的蒸发岩层,并赋存优质的深层富钾卤水.因构造沉积条件的整体差异,川东北富钾卤水的成因机制与富集规律未有详尽研究.以"气钾兼探"为指导思想,综合利用野外露头?岩心?测井等资料,对川东北地区三叠系蒸发岩分布规律以及岩相古地理演化进行分析,明确了膏盐盆在T1j4?5?T2l1期间规模逐渐缩小、向SW逐...     

深层富钾卤水的地球物理探测技术及应用——以江陵凹陷为例

上世纪在江陵凹陷的石油钻孔中发现了深层富钾卤水矿层,但是卤水矿层的空间展布一直不清。借用油气勘探领域中地球物理储层预测方法和理论,利用钻孔对矿层的垂向高分辨率的识别,标定到三维地震剖面上,利用多种地震属性横向高分辨率识别卤水矿层,预测矿层的空间分布,为靶区钻孔的部署提供依据。文章利用已经发现富钾卤水矿层的路9井的资料,开展模型正演,发现地震中振幅、频率、波形等属性可以较好地识别卤水矿层;将路9井的卤水矿层标定到地震剖面上,通过提取地震属性,识别出的富钾卤水矿层平面面积达5.53 km2;在该富钾卤水区中部署的岗钾1井,钻探获得高产富钾卤水矿层,验证了地球物理探测深层富钾卤水方法的正确性。     

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。     

区域成矿流体的形成与演化

成矿流体是富含挥发份、碱金属的含矿卤水 ,其中碱金属来源于岩浆热液、变质热液、海水及通过水岩作用从岩石中萃取等 ;而挥发份来源于地幔、水岩作用与有机质分解作用。成矿流体中的硫也是多来源的 ,硫的活度与氧逸度有关 ,高温还原环境H2 S的活度降低 ;成矿流体的同位素分馏与水岩作用强度有关 ,控制同位素分馏的基本因素是温度及水岩比值。根据成矿流体的成分及物理化学性质 ,可以分类为高温硅钾卤水、中温碳酸盐卤水及低温硫酸盐型卤水。成矿流体没有固定的来源 ,在一定地质条件下 ,任何来源的热水流体都可以形成成矿流体。控制成矿流体形成的主要地质作用是岩浆作用、变质作用、地热增温作用及构造作用等。文中根据地质作用类型对区域地质流体进行划分 ,可分为岩浆作用区域成矿流体 (以高温硅钾卤水为主 ,可以有高温到中低温的流体分带 ) ,沉积作用区域成矿流体 (以中低温碳酸盐及硫酸盐型卤水为特征 ) ,大洋盆地区域成矿流体 (与岩浆岩区域成矿流体类似 ,有高温到低温的流体分带 )和变质作用区域成矿流体 (变质程度不同而有不同的流体类型混合 )。