中国含油气盆地沉积研究主要科学问题与发展分析

沉积相研究发展与人类的生存和矿产资源勘探开发密切相关.该文在简单回顾了近200年的沉积学发展历史的基础上,分析了国际和中国沉积学关注的学科热点问题.国际沉积学会重点关注的问题主要包括国际大洋钻探计划、深-时气候变化与全球海平面变化、源-汇系统、碳酸盐岩沉积环境、混合沉积、微生物岩、陆架边缘三角洲、重力流、细粒沉积、构造...     

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。     

云南兰坪盆地古近系云龙组上段沉积环境研究——来自碳、氧同位素的证据

云南兰坪盆地古近系云龙组地层记录了盆地由淡水湖泊→盐湖、干盐湖→淡水湖泊沉积的一个完整的Ⅰ级韵律。在云龙组上段沉积了一套灰岩地层,上覆于云龙组上段含盐层之上,对此套灰岩共取样25个,测试结果显示,δ~(13)C和δ18O均为负值,δ~(13)C介于–13.13‰~–6.67‰之间,均值为–11.57‰,δ18O介于–15.55‰~–13.90‰之间,均值为–15.02‰,δ~(13)C和δ~(18)O具有较小相关性(0.57),表明当时湖泊封闭性较差。根据Z值和δ~(13)C表明,当时为陆相淡水或微咸水湖泊沉积,含盐度较低。根据经验公式计算所得温度为35.5~44.3℃,平均为41.4℃。相对于现代湖水温度,当时水体温度较高,可能与PETM事件有关。因此,整个云龙组沉积时期气候炎热干旱,造成蒸发岩沉积中断的主要原因为湖泊的封闭性降低。     

晚白垩世—古近纪华南蒸发岩矿床形成的构造和气候耦合控制

晚白垩世—古近纪,华南陆相断陷红盆沉积了石盐、硬石膏、钙芒硝等蒸发岩矿床,在部分盆地中还发现深层富钾锂卤水矿床,以及杂卤石矿层等.这些矿床既是晚白垩世—古近纪东亚古气候和构造事件耦合的产物,又记录了这些地质事件,具有重要的研究价值.本文研究华南地区典型蒸发岩盆地的沉积地层学特征,梳理主要蒸发岩矿床的空间分布和地层特征,探讨矿床的构造和古气候控制因素.蒸发岩的岩相学特征表明,大部分矿床为原生沉积,形成于常年性的盐湖环境,主成矿期为晚白垩世、晚古新世、晚始新世-早渐新世.中生代太平洋板块西向俯冲和后撤引起华南构造体系转换和强烈的板内构造变形,造就一系列北东-南西向展布的雁列式排列断陷盆地,为蒸发岩矿床提供了构造容矿空间.在晚白垩世,华南由西风环流系统控制,水汽主要来源于大陆西侧的特提斯海,在远离水汽来源的江西会昌和吉泰盆地,以及江苏淮安凹陷率先沉积白垩系盐岩和硬石膏矿床.肇始于古新世的青藏高原阶段隆升及其关联的特提斯海西退,削弱了西风环流系统由西向东输入华南的水汽供给,致使蒸发岩沉积在晚古新世扩展至江汉盆地、衡阳盆地、南襄盆地等;晚始新世-早渐新世交替的34 Ma,全球急剧变冷、南极永久冰盖形成、海平面大幅下降,导致整个中国东部大部分陆相红盆沉积蒸发岩,成为规模最大、扩展范围最广的一次盐类沉积成矿期.进入晚渐新世,随着青藏高原隆升到一定高度,雨热同期的东亚季风环流系统逐步成型,并扩展至华北地区,华南蒸发岩结束成矿期.     

世界盐湖卤水型锂矿特征、分布规律与成矿动力模型

卤水锂矿在世界探明的锂矿总资源量中占比达65％,由于其易于开采,成本较低,其锂盐产品占总锂盐产品的75％左右.世界卤水锂矿主要产于现代盐湖,这些盐湖分布于世界三大高原:中国青藏高原、南美西部安第斯高原和北美西部高原,形成了三大盐湖卤水锂成矿区.中国青藏高原盐湖主要包括西藏中北部和柴达木盆地盐湖,卤水锂(LiCl)资源量为2330万t;南美西部安第斯高原盐湖,涵盖玻利维亚、智利和阿根廷盐湖,锂(Li2 O)资源量为2300万t;北美西部高原盐湖卤水锂矿(Li2 O)资源量为550万t.同时,中国华南地区在中生代晚期可能也是高原环境,高原地貌孕育了大量盐湖,并形成了一些富锂卤水矿.这些高原的形成与隆升都起因于板块俯冲及陆陆碰撞:南美安第斯高原和北美西部高原是太平洋板块向美洲板块俯冲-增生造山形成的,中国青藏高原是印度板块向欧亚板块俯冲-陆陆碰撞形成的,而中国华南古高原则可能与古太平洋板块向亚洲大陆俯冲作用有关.板块俯冲及陆陆碰撞作用,一方面形成高原地貌,挡住了来自大洋的水汽,从而导致高原内部降水减少,形成干旱气候,引发强烈蒸发作用;洋壳俯冲至上地幔之后,由于脱水和部分熔融导致其中的氯、钾、锂和溴等挥发分进入岩浆并被带到地壳浅部富集;板块俯冲-碰撞作用形成大量构造盆地,同时,岩浆活动又引起大量温热泉水活动,高温水-岩反应将地壳中大量锂等成矿物质释放出来,汇入盆地并通过蒸发浓缩形成富锂盐湖.上述构造、气候和物源等成矿要素的耦合,最终导致高原盐湖卤水富锂成矿.综合世界卤水锂矿特征与成矿作用,提出盐湖卤水锂成矿动力学模式.     

罗布泊盐湖区深部钾盐找矿：理论、勘查、进展及前景分析

本文对近年来罗布泊深部钾盐成矿规律研究及找矿进展进行了梳理总结.将其大致归纳为"上升卤水补给"及"含水墙"等成钾理论/模式,为罗布泊后备钾资源找矿提供了新的方向和思路,预测了有利成钾靶区.建立以遥感地质解译、高精度重力剖面测量、EH4连续电导率成像以及氡气剖面测量为主的勘查技术体系,实现了盐湖区深部钾盐找矿靶区高效、经济圈定以及钻孔定位.实施深部钾盐科学钻探验证工程,揭示罗布泊深部赋存有丰富、可采的卤水钾盐资源,取得了找矿突破.罗布泊深部钾盐找矿是理论指导找矿取得突破的又一案例,其成矿理论和勘查技术体系可为其他盐湖及古代盐盆地深部卤水钾盐找矿提供借鉴和参考.鉴于罗布泊卤水钾盐的高强度开发态势以及深部找矿的良好前景,有必要进一步加强深部富钾卤水成因机理研究,重点摸清200～500 m层段资源、研发相应开采技术,为罗布泊钾盐基地可持续发展提供后备资源和技术储备.     

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。     

Sedimentary characteristics and depositional model of a Paleocene-Eocene salt lake in the Jiangling Depression,China

We studied the sedimentary characteristics of a Paleocene-Eocene salt lake in the Jiangling Depression through field core observation,thin section identification,scanning electron microscopy,and X-ray diffraction analysis.On the basis of sedimentary characteristics we have summarized the petrological and mineralogical characteristics of the salt lake and proposed 9 types of grade IV salt rhythms.The deposition shows a desalting to salting order of halite-argillaceous-mudstone-mud dolostonemud anhydrock-glauberite-halite.The relationship among grade IV rhythms,water salinity and climate fluctuations was analyzed.Based on the analysis of the relationship between boron content and mudstone color and by combining the mineralogy and sedimentary environment characteristics,we propose that the early and late Paleocene Shashi Formation in the Jiangling Depression was a paleolacustrine depositional environment with a high salt content,which is a representation of the shallow water salt lake depositional model.The middle Paleocene Shashi Formation and the early Eocene Xingouzui Formation were salt and brackish sedimentary environments with low salt content in a deep paleolake,which represents a deep salt lake depositional model.     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐液化前后物质组成对比及意义

察尔汗盐湖钾矿是中国最大的钾盐矿床,别勒滩位于察尔汗盐湖的最西端,目前正通过液化技术在别勒滩区段的固体钾盐层中提取钾资源。文章通过野外钻孔采集样品和室内系统的岩矿鉴定、X射线衍射、扫描电镜和化学成分分析,研究了含钾地层液化前、后的石盐和主要钾盐矿物的特征,对常量、微量元素进行了测定。得出的结论是：液化前和液化后主要钾盐矿物都是钾石盐、光卤石和杂卤石,其中杂卤石为最主要的钾盐矿物;液化前和液化后,富集程度高的微量元素为I、B和Li,可见别勒滩区段伴生元素I、B和Li具有开采潜力。通过计算得知此区段埋深22.42 m以上液化前w(KCl)平均为2.15%,液化后w(KCl)平均为1.68%,计算预测溶出的KCl资源量约为5 374万吨;埋深4.1 m以上液化前w(KCl)平均为2.23%,液化后w(KCl)平均为1.71%,计算预测溶出的KCl资源量约为1 087万吨,证明了液化法开采别勒滩地区固体钾盐经济可行。     

罗布泊盐湖化学沉积序列及其控制因素

罗布泊位于塔里木盆地的东部,是世界最大的第四纪干盐湖之一。罗布泊盐湖化学沉积序列总体简单,即为石膏—钙芒硝（巨厚）—石盐（很薄）,但细节变化则很复杂,在钙芒硝阶段和石盐阶段出现了很多含钾盐矿物的薄层,按时代从老到新,可划分出9个区段。罗布泊化学沉积序列除了与江汉盆地第三纪古盐湖有一定的相似性之外,与其他陆相、非海相和海相蒸发沉积序列有明显的差异,这可能与该地区的气候变化、物源背景及构造环境等有关。这种特殊的化学沉积序列应该是全球气候变化与大地构造运动在盐湖沉积中的响应,气候持续干化与补给变化的耦合,是造成罗布泊盐湖特殊的化学沉积序列的机制。