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.     

江陵凹陷富钾锂卤水矿田地质特征及成藏模式研究

江汉盆地江陵凹陷内的高温高压高盐度卤水,富含钾、锂、硼、溴、碘、铷、铯等,达到工业品位或超过综合利用品位,构成富钾锂卤水矿,长期以来其矿体定位一直是难题,对于钾锂卤水的富集与矿田构造的关系还没有完全查清。本研究以现代矿田地质学为指导,以地球物理勘探、钻井和野外地质等资料为基础,综合分析江陵富钾锂卤水的矿田建造、矿田构造与矿田成矿作用。江陵凹陷富钾锂卤水矿田建造分为构造沉积岩相矿田和构造火山岩相矿田。江陵凹陷内各地区由于受所处构造位置的影响,在不同时期发育了不同类型的局部构造,这些局部构造在空间上有序的分布与叠置形成了大量的构造圈闭,为钾锂卤水的聚集提供了有利的场所。从古新世沙市组到早始新世新沟嘴组沉积时期,江汉盆地的古气候条件总体为高温干旱,利于古盐湖的蒸发作用,火山活动带来丰富的钾锂物质,从而利于钾锂卤水的富集。江陵凹陷富钾卤水属构造—储层耦合成藏模式:江陵凹陷盐湖沉积特征,决定了有大量卤水储存在其地层中。这些卤水最大的储集体就是砂岩孔隙,而构造产生的大量裂缝大部分位于泥岩和火成岩中,也成为储集卤水的场所。在构造褶皱及埋藏作用下,卤水开始从盐类晶间,首先进入砂岩体孔隙内,而后可能进入裂隙系统及火山岩系统。     

江陵凹陷始新世早期古气温：来自无水芒硝流体包裹体的证据

江陵凹陷古新统沙市组和始新统新沟嘴组下段沉积为一套巨厚含盐岩系。对始新世早期新沟嘴组下段沉积的无水芒硝中的原生单一液相流体包裹体采用冷冻法进行均一温度测定。原生流体包裹体是在矿物沉积的过程中被捕获的,矿物生长过程中所圈闭的流体(即古盐湖卤水)保存了当时地质环境的各种地质地球信息,可以为研究古温度、古水体成分、古大气成分以及生物的演化等方面提供可靠的定量数据。测温结果显示,其均一温度范围是17.6~38.5℃,均值为27.2℃。这可能说明,江陵凹陷早始新世新沟嘴组下段的古气温在27.2℃左右,极端情况下,当时的古气温可达38.5℃。通过与前人的研究比对发现江陵凹陷自沙市组上段到新沟嘴组下段有明显降温趋势。由于古新世—始新世的升温事件(PETM)使全球气温普遍升高,可以看出江陵凹陷自新沟嘴底部虽已进入PETM事件后的降温期但气候依然以炎热干旱为主要特征。     

运用扫描电镜和压汞法研究江汉盆地古新统—白垩系砂岩储层孔喉结构及定量参数特征

通过储集层的孔喉结构来评价储层已广泛运用于油气开发,但目前尚未运用于钾盐储层的评价。本文利用扫描电镜和压汞法获得的大量储层孔隙、孔喉实验数据,研究了江汉盆地古新统—白垩系富钾卤水砂岩储层的孔喉类型和结构、毛细管压力曲线,以及孔喉定量特征参数。研究表明,古新统沙市组砂岩储层以Ⅱ类孔隙结构为主,排驱压力平均值为2.72 MPa,孔隙度平均值为6.32%。而白垩系红花套组砂岩储层以Ⅰ、Ⅱ类孔隙结构为主,Ⅰ类排驱压力平均值为0.28 MPa,孔隙度平均值为16.99%,渗透率为87.79×10~(-3)μm~2;Ⅱ类排驱压力平均值为1.103 MPa,孔隙度平均值为10.02%,渗透率为18.83×10~(-3)μm~2。通过综合分析孔喉定量特征参数(如最大汞饱和度、最大孔喉半径、中值半径、退汞效率等)来评价储层质量,认为古新统沙市组砂岩类型以粉砂岩为主,储层质量较差,属于特低孔低渗储层;白垩系红花套组砂岩类型以细砂岩为主,储层质量较好,属于低孔低渗储层。本研究为该区富钾卤水储层评价以及进一步勘探开发提供了可靠的地质依据。     

江陵凹陷古新统沉积岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

稀土元素因其化学性质稳定已成为研究湖泊沉积物的物源、古环境和古气候等变化的良好示踪剂。笔者采集江陵凹陷GK2井古新统沙市组上段岩芯样品21件、新沟嘴组下段岩芯样品39件,并采用电感耦合等离子体质谱技术对其稀土元素进行测试分析。结果表明:∑REE为67.941~284.385μg/g,平均值为174.63μg/g,高于全球平均大陆上地壳值,稍大于北美页岩。样品的δEu值为0.61~0.89,平均为0.71,中度Eu异常;δCe值为0.88~0.99,平均为0.93,Ce微负异常。稀土元素的配分模式为LREE、HREE分异明显,LREE呈现右倾,HREE较为平坦,富集LREE,HREE相对亏损。δEu、δCe值的变化表明当时的水体为还原环境;∑REE和(La/Yb)N值的变化表明,从沙市组上段到新沟嘴组下段气候由干热变得相对暖湿;物源以沉积岩为主,也有部分可能来自花岗岩和玄武岩。黄陵隆起的隆升剥蚀过程和东秦岭、华容地区花岗岩稀土元素配分模式与江陵凹陷样品的对比分析结果,表明东秦岭、黄陵隆起和华容地区花岗岩在古新世时期可能向江陵凹陷提供了物源。     

战略性非金属矿产厘定、关键应用和供需形势研究

战略性矿产是国家资源宏观调控和的监督管理的重点对象, 加强战略性矿产研究、明确自身比较优势和薄弱环节。战略性非金属矿产是指对国家经济发展和国家安全至关重要的非金属矿产。建议将萤石、高纯石英、石墨、硼、金红石、硅藻土、叶蜡石、石榴子石、金刚石、泥炭、重晶石等11种非金属矿产为战略性非金属矿产, 对其重要性及用途、资源供需形势等进行研究, 为国家制定勘查投入规划及制定矿业发展政策提供参考。对于完善全国矿产资源规划中的战略性矿产资源目录、为国家相关产业政策制定提供借鉴参考具有重要意义。     

吉泰盆地石炭系黄龙组黑色碳质泥岩物源、构造背景与古风化作用:来自稳定元素地球化学的证据

吉泰盆地在白垩纪—古近纪时期, 沉积了巨量的富锂钾卤水, 同时富含硼、铷、铯、溴、碘等新兴矿产资源, 综合利用价值高。本文采用X射线荧光光谱(XRF)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了吉泰盆地石炭系黄龙组黑色碳质泥岩的主、微量和稀土元素地球化学特征。通过对其物源、构造背景及古风化作用的详细分析, 探讨了其对上覆卤水矿层的影响。吉泰盆地M2钻孔底部细碎屑岩具有LREE富集, HREE较平缓的特征, 且均表现明显的Eu负异常, 综合La/Th-Hf和Zr-TiO2图解, 认为其主要来自长英质/基性岩浆岩和古老沉积组分的混合源区, 为卤水形成带来了丰富的深源物质。微量元素和稀土元素的含量和比值(La/Th、Cr/Th、Th/Sc), 反映出被动大陆边缘的构造背景特征。通过计算化学风化指数(CIA、CIW、PIA和ICV)及Al2O3-(CaO+Na2O)-K2O图解, 表明其化学风化程度较高, 有利于元素的迁移和富集, 为卤水矿床的形成提供了丰富的成矿元素。     

江汉盆地SKD1深钻记录的古新世—始新世极热事件时期的古气候

古新世—始新世极热事件(PETM,～56 Ma)是发生古新世与始新世界线附近的一次快速增温事件,研究PETM事件的气候变化及驱动机制对应对全球变暖对气候和生态系统带来的影响至关重要.然而目前PETM记录较少且其气候效应仍存在很大争议.本文基于江汉盆地SKD1钻孔材料,利用湖泊自生碳酸盐矿物及其氧同位素组成,并结合岩芯岩...     

湖北潜江凹陷北部古近系孔隙卤水矿床特征及成因

深层卤水是我国重要的液体矿产资源,其中含有钾、锂、铷、铯、溴、碘、硼等高价值元素,具有广阔的综合利用开发前景。通过研究江汉盆地潜江凹陷北部地区潜江组卤水矿床的储层以及水化学特征,对该地区卤水成因及其成藏条件进行了分析。深层卤水赋存于潜江凹陷古近系潜江组砂岩中,水化学类型以硫酸钠亚型为主,其次为碳酸盐型、氯化钙型和硫酸镁亚型。总矿化度在221.3~323.5 g/L之间,平均值为274.08 g/L,酸碱度为4.5~6.5。潜江组卤水浓缩程度不高,变质程度低,体系较为开放。结合卤水矿床的水化学和储层特征,盆地卤水来源主要有火山—地热水的补给、基性火山岩的水—岩反应和蒸发岩的地下溶解。位于潜江凹陷北缘的钟西地区砂岩厚度大,具有巨大的储集空间,在构造—岩相作用下可能储藏了来自潜江凹陷南部古盐湖的卤水,因此潜江凹陷北部钟西地区砂岩具有较好的成藏条件。