柴达木盆地大浪滩梁 ZK02孔的磁性地层及其古环境研究

对柴达木盆地西部大浪滩盐湖梁-ZK02孔岩芯进行详细的磁性地层研究,确定钻孔岩芯的B—M界线位于315m,Jaramillo位于405～430m,Olduvai位于772～816m。在磁性年代学框架基础上,以蒸发岩沉积序列作为主要依据,结合碎屑岩变化以及孢粉分析,认为该地区在第四纪发生过三次较大的沉积环境变化,分别发生在2.5～2.2Ma,1.2～0.7Ma与0.4Ma。青藏高原第四纪的隆升是造成上述三次变化的主要原因,其中早更新世末—中更新世早期的隆升对柴达木盆地的气候影响较大,导致柴达木盆地的气候由温凉湿润转换为寒冷干旱。高原隆升引起的气候干旱并非简单的逐渐加剧,而是早更新世末期以来,气候湿润期表现得更为湿润,这种现象可能由高原隆升增加了夏季风的强度导致,冰川和积雪面积的增大也起到了叠加效应。     

青藏高原晚新生代湖泊地质环境与成盐成藏作用

青藏高原湖泊演化是地质构造和气候环境变化共同作用的产物。湖泊沉积既是地质环境记录器,又是盐类和油气战略资源。但是,以往在高原内部还缺乏连续完整的高分辨率的长达1～2km的湖芯。本项目在柴达木东、西部获取1～2km5支系统的岩芯,取得丰富的高原沉积盆地新纪录。将本轮工作的年代学结果与最新的国际标准相对比,建立了柴达木盆地较精确的磁性地层年代框架。通过柴达木钻孔剖面冷、暖相盐类矿物环境指标研究,从2MaBP开始断续出现冷相矿物至今,柴达木盆地西部共出现31个冷系列,这与国外冰期研究结果相近。通过对钻孔沉积速率和粒度的研究,尝试对青藏高原隆升的几个阶段进行划分。对盆地盐沉积的综合研究,首次发现在盆地中部存在古大气环流的明显界限和成盐突变带。在该线以北,反映冷湿期盐沉积的西风优势区,在该区西侧2Ma出现冷相盐沉积,向东侧渐变至0.72Ma出现冷相盐沉积;而在该分界线以南,0.048Ma才突然出现盐沉积。提出在高山深盆背景下多级盐盆迁聚成钾观点,进一步完善陆相成钾理论。本轮工作还在柴达木盆地西部发现富钾卤水的新型矿层。     

基于克希霍夫偏移的槽波超前探测方法及应用

为查明邢台矿区葛泉矿1199工作面掘进巷前方地质构造,采用井下槽波地震进行超前探测,用线性拉东变换提取来自巷道前方的反射波,在时间域内进行速度分析获得围岩参数信息,通过克希霍夫偏移对巷道前方地质异常体成像。结果显示,掘进巷前方距离G12检波点205 m与237 m存在异常,分别对应采空巷道与SF4断层;通过速度分析提取速度参数,初步判断SF4含水。钻探验证结果表明,克希霍夫偏移方法能对掘进巷前方断层异常体进行成像。      

柴达木盆地西部黑北凹地—大浪滩深层卤水钾盐储卤层地震响应特征研究

柴达木盆地西部深层卤水型钾盐是近期新发现的一种以砂砾层为储存介质的氯化钠亚型钾盐资源,其中,以黑北凹地—大浪滩次级盐湖凹地工作程度较高,研究也相对深入。该区已经求取该类型KCl资源量(333)约3.5亿吨。对该类型成矿地质体的解剖可对该区钾盐找矿在面上和纵深拓展提供借鉴。鉴于此,笔者根据实际生产需要,系统收集了该区的钻井、测录井及地震探测资料,通过地震资料解释和属性分析,对比钻孔揭露储卤层岩性特征,获得研究区域内中深部孔隙储卤层地震响应特征:储卤层底部同相轴振幅较强、局部连续性较好,顶部同相轴为中-强振幅,内部多为弱反射振幅,成团块状;瞬时频率属性表现为中-低频反射特征;甜点属性表现为顶、底为甜点高值而内部为甜点低值的特征;包络属性表现为顶、底为异常高值而储层内部为低值分布。通过对地震剖面及钻孔资料分析,建立了砂砾储卤层的地球物理识别标志,为预测中深部储卤层分布范围及优选水文-地质钻孔提供依据。     

中国盐湖科学技术研究的若干进展与展望

我国拥有得天独厚的盐湖资源,分布于北半球盐湖带欧亚盐湖亚带东部,主要分布在现代降水量500mm/a的范围内。本文对中国盐湖科学技术60年来取得的若干进展进行初步梳理。1.在盐湖沉积与古气候、古环境研究方面:提出了各种盐类矿物的古气候转换指标。柴达木西部-塔里木东部氯化物型-硫酸盐型沉积区为我国第四纪以来干旱成盐中心,历经了6次以上的向外干旱(成盐)扩张期;提出青藏高原第四纪晚期存在5次泛湖高湖面;2.在盐湖成矿与成盐成钾理论研究方面:首编青藏高原湖泊水化学分带图(1/250万),揭示了青藏高原盐湖水化学类型由南往北、由碳酸盐-氯化物型分布规律及其相应成盐成矿专属性;发现几个大型陆相钾盐矿床,提出了高山深盆成盐模式、链式多级中浅盐湖成矿模式、多级湖盆深盆成盐模式、砂砾型含钾卤水成矿模式以及"隔代承袭成钾"等新认识,建立和发展了"陆相成钾"理论认识;发现青海大柴旦湖钠硼解石-柱硼镁石矿床、西藏扎仓茶卡柱硼镁石-库水硼镁石矿床、聂尔错库水硼镁石矿床等新类型镁硼酸盐(锂)矿床,进而提出冷冻稀释成硼理论新认识。3.自主研发出的"反浮选冷结晶工艺"生产氯化钾自控系统,使察尔汗盐湖钾盐达到300万吨/年KCl产量,形成了名牌钾肥产品。成功研发了罗布泊120万吨/年硫酸钾成套技术,建成世界最大的硫酸钾生产装置,2015年产量达160万吨,以上为我国钾肥生产作出了重大贡献。在自主研发的"冬储卤-冷冻-日晒-分离-盐梯度太阳池积热沉锂"创新技术支撑下,在西藏高原海拔4421米的扎布耶盐湖建成了世界海拔最高的锂盐产业,也是我国首条年产5000吨碳酸锂的盐湖提锂基地。4.根据盐水域发育大面积杜氏藻等嗜盐菌藻、盐沼带和盐碱地繁衍多种盐生植物的盐境生态特点,提出"盐湖农业"("盐土农业")农业新概念,发展盐境绿色产业提供新的理念和技术支持。最后,为今后盐类科学发展方向,提出了深绿科技与产业研发方向,随着盐类科学技术的发展,将会促进新的边缘交叉学科盐类学(Salinology)的发展和日臻完善。     

柴达木盆地西部油泉子凹地晶间卤水层水文地质及水化学特征

油泉子凹地位于柴达木盆地西部,凹地中蒸发岩的晶间孔隙发育,包含了大量的高浓度卤水,KCl品位高,富水性中等,水化学类型有氯化物型、硫酸镁亚型、硫酸钠亚型。研究表明,周边山区岩石中钾、硼、锂、钠、镁等元素物理风化后经流水搬运,形成了研究区丰富的钾盐矿物质;相关元素比值反映了矿区卤水陆相来源、溶滤水的成因特点。研究显示,研究区内地下水的密度、矿化度均有由西向东逐渐变淡的趋势;水文地质条件表明,季节性洪水、大汽降水是卤水重要的补给源。研究区地势低洼,地下水的排泄方式主要为蒸发排泄,形成了具有典型内陆蒸发型的水文地球化学特征,因此富集了大量高矿化度、且含多种金属离子的咸卤水。     

柴达木盆地西部大浪滩140 ka以来沉积特征与古环境

文章选取柴达木盆地西部大浪滩盐湖沉积中心的钻孔岩芯为研究对象,通过U系年代学研究,建立了该地区140kaBP以来的湖相地层沉积序列。从沉积特征来看,期间共经历了8次成盐期和6次淡化期,成盐期沉积的主要矿物为石盐、石膏、芒硝和白钠镁矾。淡化阶段主要矿物为粘土(伊利石占绝大多数,次为绿泥石和高岭石)、碳酸盐(方解石和白云石为主)和石英长石。对该时段碳氧同位素分析显示,140～113kaBP(92～84m),同末次间冰期的演化阶段(5e)有着很好的对应关系;113～93kaBP(84～78m)(5d),从碳同位素组成特征看,该阶段也有多次气候的颤动发生,在78～80m层段,有近2m厚的中粗粒芒硝,其为冷相矿物,这说明该阶段水体温度变化频繁;此外,93～87kaBP(78～74.6m)、87～79.5kaBP(74.6～67.5m)、79.5～76kaBP(67.5～63.5m)也都分别对应着末次间冰期后的5c、5b、5a三个阶段。76～72kaBP(60～64m)(MIS4),氧同位素组成快速偏重(-4‰～-8‰(PDB)),温度下降,水体明显咸化;72～30kaBP(60～16m)(MIS3),总体碳氧同位素组成偏重,代表干凉的古气候环境,期间有两次成盐期,代表了冷干时段;30～14kaBP(16～0m)(MIS2),氧同位素组成明显偏重,代表了末次盛冰期的到来,进而结束了湖泊水体沉积。     

柴达木盆地大浪滩梁ZK05钻孔的磁性地层研究

本文展示了柴达木盆地西北地区大浪滩盆地梁ZK05钻孔上部330m岩芯的最新磁性地层结果。梁ZK05钻孔的磁极性序列记录了4个正极性亚时,分别对应于布容期、Jaramillo、Cobb Mountain和Olduvai。磁极性序列底部未出现Reunion亚时,其年代应小于2128ka,B/M界限深度位于94m。根据钻孔的平均沉积速率,我们推算出钻孔最顶部的年代为111ka,钻孔在330m深度的年代为2046ka。由此可知,钻孔330m以下的卵砾石层沉积的结束年代为2Ma,代表阿尔金山的这次强烈隆升应早于2Ma,与青藏运动B幕相当,其启始时间为2.6Ma,结束时间大致为2Ma。另外,梁ZK05钻孔记录了3次极性漂移事件,位于51~58m、207.5~212m和249~252m,分别对应于Calabrian Ridge2(515~525ka)、Gardar(1465~1485ka)和Gilsa(1567~1575ka)。我们在沈振枢等人(1993)的8个钻孔磁性柱基础上,加上梁ZK05钻孔和ZK02钻孔的磁极性序列,辅以最新的国际标准磁极性年表,建立了柴达木盆地最新的磁性地层年代框架。     

石盐中流体包裹体在古气候研究中的应用进展

蒸发岩沉积在地质历史上分布十分广泛。其中的石盐属于广温相矿物,其内部捕获的流体包裹体记录了大量石盐沉积时的古温度信息。石盐中流体包裹体的冷冻测温法已经广泛应用于包裹体均一温度的测定。通过该方法,目前已经初步建立了包裹体记录的均一温度与古气温的关系,即石盐中纯液相原生流体包裹体均一温度最大值与卤水结晶温度符合,与最大平均气温关系密切,且形成于卤水底层"人"字型晶石盐中的流体包裹体记录的温度信息更能代表较长时间尺度的古气温变化等。除此以外,成岩作用对于石盐中流体包裹体的温度记录的影响也被广泛讨论,尽管石盐矿物中流体包裹体可能发生变形以及热再平衡等一系列的变化,但"人"字型结构的原生石盐晶体特征以及石盐颗粒云雾状环带中呈负立方体形状的流体包裹体为原生包裹体等一系列识别标志的建立,为我们利用石盐中流体包裹体进行古温度的研究提供了很好的样品基础。通过对石盐中原生流体包裹体最大均一温度测试,已经得到了一些现代盐湖以及古代盐类沉积时的环境温度信息,并在古气温波动方面也展示了一定前景。尽管石盐中流体包裹体在古气候研究中取得了初步成果,但仍存在一些亟待解决的问题:如除最大均一温度的其它温度数据代表的环境温度意义问题;通过对盐类地质剖面进行连续的包裹体测温建立高分辨率定量古温度变化记录等,也尚未有大量文章报道。我国盐类资源分布广泛,石盐包裹体测温技术的应用,对于盐类发育地区古气候环境定量化信息提取具有十分重要的意义。     

柴达木西部南翼山构造富钾深层卤水矿的控制因素及水化学特征

柴达木盆地西部南翼山地区深层卤水是经济价值极高的液体矿床,以富含钾、硼、锂和溴等为特征,前人认为南翼山背斜构造区地层的岩性控制着深层富钾卤水的分布。本次研究结果认为,该区卤水主要受控于背斜构造中发育的断层裂隙,深度范围为上新统上油砂山组至渐新统下干柴沟组。本文着重以青藏高原柴达木盆地西部南翼山背斜构造E3g–N1y地层富钾深层卤水的形成机制及水化学特征为研究对象,在野外观察、取样及室内分析的基础上,综合分析地质及石油等相关部门地质、水文、物探等方面资料,及对青海油田公司老井最新的卤水层射孔资料,结合储卤层沉积环境、地质构造,富钾深层卤水水文地质及地球化学特征,认为柴达木盆地西部南翼山背斜构造从渐新世至上新世经历了深湖相—半深湖相—浅湖相—潮坪相沉积。沉积环境决定着原始深层卤水的水性与水质,南翼山背斜褶皱构造形成的同时,产生了一系列纵向、横向及顺层等断层及相应的构造裂缝(隙),构成了富钾深层卤水的储水空间。大量的化学分析资料显示,南翼山背斜构造区深层卤水是封闭程度高的还原环境下沉积变质作用的产物。