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。     

高压压汞与核磁共振技术在致密储层孔隙结构分析中的应用: 以鄂尔多斯盆地合水地区为例

孔隙结构制约着油气在储层中的储集能力和流动能力, 是研究致密砂岩储层的关键要素, 也是当前研究的重点和难点问题。以鄂尔多斯盆地合水地区上三叠统延长组长7致密储层为例, 结合高压压汞、核磁共振等分析技术, 对储层孔隙结构、可动流体参数之间的关系进行了深入研究, 主要取得以下认识: ①利用常规方法, 线性最小二乘法将核磁共振T₂谱转换孔隙半径时, 这种通过线性关系得到的结果精度较低, 相关系数为(0.87~0.98)/0.92, 通过分形理论, 计算出压汞曲线对应的拐点, 进行分段换算出对应的T₂, 以此为界限将核磁共振T₂谱分段转换, 结果显示转化后曲线叠合程度高, 相关系数(0.97~0.99)/0.98;②通过分析流体可动性的影响因素, 岩石的物性具有直接的关系, 其中孔隙度更适合表征储层的储集空间大小, 相关性为0.9, 和可动流体饱和度的相关性更好; 孔隙结构特征参数与可动流体参数相关性较好, 致密的孔隙结构制约着流体的可动性。      

序

正钾盐是我国七种大宗紧缺矿产资源之一,探明储量约占世界探明储量2%,而消费量占世界钾盐产量的1/4强,近年来我国钾盐保有储量呈下降趋势。我国是一个农业大国,粮食生产是立国之本,而钾盐是粮食的"粮食",2017年表观消费量已达1700万吨,远超预测值。目前,我国钾盐的自给率仅为50%左右,远不能满足农业发展的需求量,直接影响着粮食的生产。目     

罗布泊盐湖深部卤水钾盐找矿取得新进展

正罗布泊位于中国塔里木盆地东端,是全球最大的干盐湖之一,蕴藏着丰富的盐类矿产资源。自1995年在罗布泊北部发现罗北凹地超大型卤水钾盐矿床以来(王弭力等;1996;1998;2001),经过十余年的勘探评价,已经基本查明浅部(150 m)钾盐资源。然而,随着罗布泊钾盐资源大规模的开发利用,后备资源问题日益突出,寻找新的钾资源接替区,对     

显生宙全球海水化学成分演化及其对蒸发岩沉积的约束

通过搜集显生宙以来不同地质时期内海相碳酸盐岩鲕粒及胶结物矿物成分、钾盐矿床矿物种类及组合特征、蒸发岩盆地中石盐流体包裹体成分,并利用这些资料与人工海水模拟实验得到的石盐中Br分配特征的对比,得出海水成分在5.5亿年以来的显生宙期间,经历了五个阶段:其中晚元古代至寒武纪早期、二叠纪早期至中生代早期、新生代早期至现今,这些时期的原始海水组成特征系数m(SO_4~(2-))+m(HCO_3~-)/2m(Ca~(2+)),为Na-Mg-K-SO_4-Cl型海水,此期间沉积的钾盐矿床的钾镁盐矿物主要为钾盐镁矾、无水钾镁矾、杂卤石、硫酸镁石等含MgSO_4矿物,海相鲕粒和碳酸盐胶结物矿物成分为文石;而寒武纪早期至石炭纪、中生代早期至新生代早期,原始海水组成特征系数m(Ca~(2+))m(SO_4~(2-))+m(HCO_3~-)/2,为Na-Mg-KCa-Cl型海水,此期间沉积的钾镁盐矿物主要为光卤石和钾石盐,甚至含有溢晶石,海相鲕粒和碳酸盐胶结物矿物成分为方解石。根据石盐流体包裹体成分计算得出:显生宙期间,海水K+含量大部分时间变化幅度较小,为9.3～11.5mmol/kg H_2O(除了石炭纪和晚元古代),平均为10.55mmol/kg H_2O。Mg~(2+)含量在早寒武世≥67mmol/kg H_2O、晚志留世至中泥盆世31～41mmol/kg H_2O、晚古生代≥48mmol/kg H22O、晚白垩世34mmol/kg H_2O和现代55.1mmol/kg H_2O。Ca~+含量在晚元古代至古生代早期≤11mmol/kg H_2O、古生代早期至石炭纪22～35mmol/kg H_2O、石炭纪至中生代早期≤17mmol/kg H_2O、中生代早期至新生代早期19～39mmol/kg H_2O及新生代早期至今7～21mmol/kg H_2O。SO_4~(2-)含量在晚元古代至古生代早期≥23mmol/kg H_2O、古生代早期至石炭纪5～17mmol/kg H_2O、石炭纪至中生代早期13～22mmol/kg H_2O、中生代早期至新生代早期5～19mmol/kg H_2O及新生代早期至今12～29.2mmol/kg H_2O。海水Ca~(2+)与SO_4~(2-)含量的相对变化是控制海相钾盐矿床钾镁盐矿物类型的基本因素。同时,利用以上数据计算得到的显生宙各时期海水[m(Mg~(2+))+m(SO_4~(2-))]/[m(K~+)+m(Ca~(2+))]的变化与各时期海相蒸发岩系石盐层底部的Br含量变化具有同步性,进一步验证了显生宙期间海水成分是不断变化的,是约束海相蒸发岩钾盐矿物类型的主要因素。海水成分变化的控制因素为洋中脊热液和陆地水,其中洋中脊热液起主要作用,而控制这些因素变化的根本原因为板块构造运动。     

基于海相石盐流体包裹体的古海水演化热力学模拟

传统观点认为地质时期海水成分一成不变,然而包裹体测试技术的迅速发展,揭示出显生宙以来海水成分至少发生过两次大的旋回变化。本文基于世界多个海相沉积盆地的原生石盐包裹体实测数据,探讨了显生宙以来古海水地球化学、水化学类型、蒸发岩矿物组合特征的显著变化,并结合EQL/EVP卤水蒸发平衡模型,定量模拟了两种典型海水的蒸发演化过程、析盐规律和矿物组合特征,分析和探讨了中国海相沉积盆地的成钾前景。应用Spencer相图,揭示出在过去的600 Ma期间,古海水成分点在Cl-SO4和Ca-Cl两个相区内随时间发生周期性的震荡变化,志留纪、泥盆纪、侏罗纪和白垩纪的海水类型与现代海水迥然不同,为典型的Ca-Cl型水。Mg-2KSO4/Mg-Ca-2KJnecke相图分析结果显示,这些时期的石盐包裹体成分,位于富CaCl2、贫MgSO4的Mg-Ca-2K相图中光卤石、钾石盐稳定相区,指示原始海水相对于现代海水具有富Ca、贫Mg的特征,其析出的典型矿物组合主要有石盐、钾石盐、光卤石和溢晶石等。而新元古代、二叠纪和第三纪大部分石盐包裹体成分,都落到了Mg-2KSO4相图上的钾盐镁矾和钾石盐相区,和现代海水成分较为类似,具有富Mg2+、SO2-4的特征,其析出的典型矿物组合包括石盐、钾盐镁矾、硫镁矾、钾石盐和光卤石等。EQL/EVP定量模拟结果显示,富SO4-Mg型的海水和富CaCl型的古海水,蒸发演化路径和矿物析出序列截然不同,Ca-Cl型的海水更易形成优质钾盐矿床,有利的成钾时段为寒武纪-早石炭世、侏罗世-新生代早中期。     

塔西南坳陷古新统蒸发岩沉积条件及成因模式初探

基于近期野外地质调查及钻井资料整理,对塔西南地区古新统蒸发岩沉积特征、展布规律及成因模式进行了初步探讨。研究表明,塔西南古新统吐依洛克组蒸发岩以石盐岩为主,为海退过程中的产物;阿尔塔什组蒸发岩以石膏岩或者硬石膏岩为主,为缓慢海侵的产物。吐依洛克组石盐岩沉积是海退背景下、多级盆地卤水回流的结果,其受控于同时期区域性构造运动和海平面变化等多种因素。古新世早期,从卡拉库姆盆地向东至费尔干纳-阿富汗-塔吉克盆地再到塔西南地区,在空间上表现为一个自西向东水体盐度逐渐升高的湖链系统。在塔西南与最西部特提斯海之间,以石膏相为主的预备盆地的出现,是导致塔西南地区吐依洛克组蒸发岩以石盐岩为主而显著缺乏石膏岩的主要原因。这种多级次级盆地中卤水的回流作用对盐类物质向后期分异具有积极意义,指示了塔西南古新统具有较好的成钾远景。     

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。     

湖北潜江凹陷古近系深层富钾卤水矿床特征及成因

潜江凹陷富钾卤水矿床是我国古近纪重要的卤水矿床之一,本文在详细的野外地质调查基础上,结合二维、三维地震解译,测井解译,室内化学分析,研究了该矿床储层特征、卤水赋存规律和地球化学特征,探讨了其矿床成因。富钾卤水主要赋存于古近系渐新统潜江组,含矿面积达1630km2,水化学类型主要为硫酸钠亚型,次为氯化钙型、硫酸镁亚型和碳酸盐型。卤水总矿化度平均值为280.94g/L,酸碱度在5~9之间。卤水储集体为砂岩,卤水矿床的分布主要受砂体展布的控制,各卤水组底板埋深表现出"一洼两斜坡"的展布特征,矿体厚度自北而南累积厚度减薄,东西方向以向斜为中心,累积厚度向东或向西逐渐增加。在平面上与沉积时期古地貌密切联系,在蚌湖、王场和周矶向斜沉降中心卤水矿化度最大,氯化钾、B2O3、LiCl、Br等微量元素含量相对较高,达到综合利用或工业品位。     

老挝他曲盆地钾盐矿床蒸发岩硫 同位素特征及成钾指示意义

老挝含盐盆地白垩纪时期位于新特提斯域东南部,晚白垩世沉积了巨型钾盐矿床。其中,万象东南部的他曲盆地钻孔含盐系中硬石膏δ34SV-CDT值集中分布在13.8‰~15.3‰,与同期海相蒸发岩δ34S值近似,表明石膏为海相成因。据此,也进一步证实老挝含盐盆地成钾物质大多来自于同时期的古海水,但同时也受到大陆水的掺杂。依据老挝含盐盆地与思茅盆地钾盐矿床沉积时代相近,同时结合勐野井组石膏硫同位素组成,笔者初步认为两盆地在硫同位素组成上具有相近的海源特征,推断它们在海侵期可能曾连通。