川东北宣汉地区新型杂卤石钾盐矿的地球化学特征及其意义

新型杂卤石钾盐矿分布于川东北宣汉地区早-中三叠世蒸发岩层中,以杂卤石碎屑不均匀的分布于石盐层为特征。笔者对HC3井新型杂卤石钾盐矿段进行连续取样,并进行水溶化学实验,根据其可溶部分的主量、微量元素特征发现:①溶液中的(K+Mg)/Ca值平均为1.24,略小于杂卤石中的(K+Mg)/Ca值(1.27),整体损失率为2.36%,远小于CaSO4组分在杂卤石中的含量(48%),表明杂卤石在石盐基质溶解形成的NaCl溶液中有较好的溶解度,有利于溶采;②Br×103/Cl值分布在0.16～0.44,显示新型杂卤石钾盐矿的蒸发阶段位于正常石盐阶段内,整体较高,蒸发阶段稳定无剧烈波动,仅顶部出现快速淡化,结合前人对杂卤石的成因研究,笔者认为石盐层不具备形成杂卤石的条件,杂卤石碎屑是一种"外来物";③含硬石膏碎屑中,(K+Mg)/Ca值随着Br×103/Cl值的增加而增高,表明碎屑中的杂卤石的含量随成盐卤水浓缩程度的升高而增加。     

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。     

川东北普光地区新型杂卤石钾盐矿的物源:Sr、S同位素证据

新型杂卤石钾盐矿是近年来发现于四川盆地东北部早—中三叠世的一种可溶性海相固体钾盐,因其可利用性及低成本可开采特征,及其对海相找钾实现突破性进展提供的指示意义,引起了工业界及学术界的广泛关注。但当前以新型杂卤石钾盐矿为载体的海相成钾理论研究尚处于探索阶段,本文聚焦川东北普光地区中下三叠统新型杂卤石钾盐矿,将锶、硫同位素研究方法应用于杂卤石碎屑、石膏及"绿豆岩"等样品,以探讨新型杂卤石钾盐矿中不同组分的物源特征。分析结果显示,杂卤石碎屑和矿层底部硬石膏样品具有相似的δ³⁴S和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素特征,δ³⁴S分布在27.9‰~28.9‰之间,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.70826~0.70829之间。该研究结果与同时期全球海相硫酸盐的δ³⁴S和全球海水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的可对比性表明上述组分的主要物源应为同时期海水。该研究结果为进一步新型杂卤石钾盐矿成矿模型的建立及海相成钾理论的补充和完善提供了一定的参考。     

陕北盐盆中奥陶统马五段蒸发岩硫同位素特征及其古环境意义

奥陶纪时期陕北盐盆位于华北海与祁连海的连接处,该地区在中奥陶世沉积了巨厚的蒸发岩-碳酸盐岩相,其马家沟组五段岩性以中薄层泥晶-细粉晶白云岩-硬石膏岩、中厚层粗粉晶白云岩与灰岩、中厚层石盐-硬石膏、硬石膏-石盐-泥岩的组合特征。本文对马五段蒸发岩-碳酸盐岩层硬石膏硫同位素特征开展了系统的研究工作,研究表明陕北盐盆奥陶系马五段硬石膏硫同位素值普遍较高,马五段大部分硬石膏硫同位素值其分布范围为25.03‰~29.25‰,落于奥陶纪全球海水δ~(34)S值范围内。硫同位素值的大小与岩性密切相关,硬石膏δ~(34)S值具体表现为灰岩/白云岩段均值为27.28‰(25.77‰~29.25‰)泥岩段均值为26.22‰(25.49‰~28.08‰)石盐段均值为25.41‰(25.03‰~26.04‰)。多种因素影响蒸发岩盆地硬石膏同位素值差异,研究区海侵阶段具有δ~(34)S高值,主要受海相沉积作用、古气候及缺氧状态下MSR作用等因素影响;海退阶段封闭环境具有相对较低δ~(34)S值,卤水形成封闭循环及淡水溶解地层原有硫酸盐矿物形成的混合卤水的加入等因素影响。     

川宣地1井发现厚层海相可溶性“新型杂卤石钾盐”工业矿层

1研究目的(Objective)近年来,中国地质科学院矿产资源研究所郑绵平院士团队在四川盆地东北部宣汉普光地区下三叠统嘉陵江组四—五段(简称“嘉四—五段”)发现了一种与石盐共生的碎屑颗粒杂卤石,此种分布于石盐基质中的碎屑颗粒杂卤石易溶于水,便于采用水溶法低成本、规模化开采,因而被命名为“新型杂卤石钾盐矿”,是一种全新的海相可溶性优质硫酸盐型钾盐矿床类型。为进一步查明新型杂卤石钾盐矿的沉积分布特征与含钾性等基本地质参数,结合区域物探资料和野外地质调查结果,优选钻探靶区,以嘉四—五段为主要目的层系,设计部署锂钾综合地质调查井——川宣地1井,力争取得海相可溶性新型杂卤石钾盐找矿突破,并为该区钾盐资源评价提供可靠依据。     

鄂尔多斯盆地奥陶系锶同位素地球化学特征

对于鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩锶同位素的研究主要集中于成岩作用识别与划分。本次以盆地内中东部陕北坳陷镇钾1井马家沟组五段(以下简称马五段)以及盆地西缘桌子山地区三道坎组—桌子山组为研究对象,首次报道了未经成岩作用影响的碳酸盐岩的锶同位素数据,基于锶同位素地层学原理,试图恢复该沉积期古环境特征并对奥陶纪地层格架进行再讨论,共获得了如下几点认识:①镇钾1井马五段锶同位素自下而上以反复震荡、整体上略微增加为特征,震荡周期与蒸发岩韵律相吻合。桌子山地区三道坎组—桌子山组锶同位素以小幅波动为特征,整体上呈现出单调递减趋势。②马家沟组的地质年代归属于中奥陶世达瑞威尔中—晚期,而三道坎组—桌子山组的地质年代早于马家沟组,为中奥陶世达瑞威尔早—中期。③镇钾1井马五段处于局限台地-蒸发台地的沉积背景下,其锶同位素与全球演化曲线特征存在差异,说明了在该沉积背景下锶同位素对古环境变化反应更为敏感,能够成为区域古环境分析的重要指标。桌子山地区三道坎组—桌子山组由于处于开阔台地-缓坡的沉积背景下,与全球锶同位素演化曲线拟合度较高。为进一步研究鄂尔多斯盆地的沉积及构造差异提供了新依据,本次研究为全球锶同位素曲线提供了新的基础资料。