四川盆地三叠系蒸发岩的变质作用与富钾卤水的成因

在四川盆地三叠系蒸发岩建造中已发现钾盐镁矾、无水钾镁矾、软钾镁矾、杂卤石、钾石膏、多钙钾石膏、钙芒硝等矿物,并在多处发现富钾卤水。已有的资料表明,这些矿物组合是已沉积的固体钾盐层在成岩期水溶变质作用过程中形成的变质矿物组合。在此过程中大量的钾质转入水溶液,形成了富钾卤水。这种富钾卤水是可综合利用的ＫＣｌ、ＮａＣｌ和Ｌｉ、Ｓｒ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｂ、Ｂｒ、Ｉ的优质盐化工业原料卤水。     

Q凹陷杂卤石的地质意义

杂卤石(K_2SO_4·MgSO_4·2CaSO_4·2H_2O)是较钾芒硝、钾石盐、光卤石等难溶的钾盐矿物。 Q凹陷下第三系杂卤石发现于1972年底。虽因其埋藏太深(1410米—2800米)而无工业价值,但通过研究表明,杂卤石在硫酸盐型碎屑岩系含盐盆地的发展过程中有其特殊的地质意义:     

蒸发岩盆地杂卤石成因及找钾意义

全球大型杂卤石矿床主要分布在二叠纪、三叠纪以及古近纪-新近纪这三个时期的地层中,并集中在北纬20~50°之间,我国正处于这一富集区内。由于杂卤石较其他含钾矿物溶解度低,因此常常被保留下来,为寻找可溶性钾盐或富钾卤水提供了有利线索。通过分析杂卤石成因类型并结合海水演化特点认为蒸发岩盆地杂卤石成因主要有两种:①原生沉积,但需要一定附加条件,即盐湖浓缩到硫酸钾镁盐沉积阶段时有外来钙离子的补给,或在硫酸钙盐沉积阶段有外来钾镁离子的补给,主要以前者为主;②后生交代,富钾镁的卤水通过构造裂隙运移并与石膏(或硬石膏)接触发生交代作用形成杂卤石。     

四川盆地三叠系杂卤石形成条件的实验研究

四川盆地三叠系杂卤石有很大一部分产于硬石膏层中,与硬石膏互层。在许多杂卤石产出层位,缺失钾镁盐甚至石盐等易溶盐类。上述现象用已有的研究资料难以解释。本文通过100多个实验点的平衡实验,研究了35℃ K—Na—Mg—Ca—SO_4—Cl—H_2O六元海水体系中,NaCl及K、Mg盐均不饱和条件下杂卤石形成的可能性。与饱和溶液相比,不饱和溶液中杂卤石稳定区收缩。但在饱和溶液被稀释将近1倍时,杂卤石仍有一定的稳定范围。 在实验研究的基础上分析了四川盆地三叠系含杂卤石剖面的成因。由于成盐期卤水频繁地被淡化,形成“石膏——石盐+钾镁盐——石膏”沉积韵律。成岩作用中盐层遭受来自石膏层的水的溶滤。在石膏层较厚,盐层较薄的层段,石盐和钾镁盐可被全部溶掉,形成对NaCl及K、Mg盐均不饱和的液体。当这种对易溶盐类不饱和的液体进入膏层,部分K、Mg组分就能与CaSO_4结合生成杂卤石被保留下来,形成现在所看到的“硬石膏一杂卤石——硬石膏”剖面。     

K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)/Cl~-、SO_4~(2-)-H_2O六元体系中杂卤石形成条件的研究

<正> 杂卤石(K_2SO_4·MgSO_4·2CaSO_4·2H_2O)是一种分布较广的钾盐矿物,几乎所有硫酸盐型的钾盐矿床中都有杂卤石层分布。波兰下三迭统赫洛波夫杂卤石矿床是一重要的工业矿床,绝大多数氯化物型钾盐矿床中也常有少量杂卤石产出。杂卤石是最易保存的钾盐矿物之一。美国新墨西哥钾盐矿床,就是在石油钻井岩屑中发现了杂卤石之后,进一步找到钾石盐的。袁见齐教授(1974)指出:就现有的地质资料来看,杂卤石的产出无论是在时间上还是在空间上都与可溶性钾盐矿层(或矿化)有密切的关系。不论成因如何,一个盐盆地中若有杂卤石出现,其中就有可能存在其它钾盐矿物或矿     

Na+,K+,Mg2+,Ca2+//Cl-,SO42——H2O六元体系中杂卤石形成条件的再认识

研究海水体系(即Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^-,$SO_{4}^{2-}$-H₂O六元体系)中杂卤石的形成条件不仅有助于理解海相蒸发盐成因,对开发杂卤石钾资源利用技术也具有重要的指导作用。但杂卤石以及其他含有硫酸钙矿物(如二水石膏、半水石膏、无水石膏、钾石膏、多钙钾石膏、钙芒硝和水钙芒硝)的相平衡,无论是在实验研究方面还是在热力学模拟方面都仍然存在很多争议。由于缺乏杂卤石在复杂水溶液体系中可靠的相平衡数据,使人们对认识杂卤石成因和利用杂卤石钾资源带来巨大障碍。本工作对海水体系中杂卤石的形成条件进行了热力学模拟和实验研究。超过一年的长时间固液平衡实验表明25 ℃下Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^-,$SO_{4}^{2-}$-H₂O六元体系中杂卤石的形成区域极为可观,且较前人实验结果均大数倍;同时证实了热力学模型预测结果的可靠性。这些结果为讨论盐矿床中杂卤石的形成条件提供了物理化学依据。25 ℃下可靠的热力学信息表明:杂卤石与其他盐类矿物的共生情况丰富多样,并且与前人看法不同,杂卤石的形成并不需要极高的钾、镁浓度。这给以杂卤石为指示寻找可溶性固体钾盐带来了挑战,但却指示了以杂卤石为线索更容易找到钾、镁盐未饱和的富钾卤水。     

多钙钾石膏的矿物学研究

多钙钾石膏产于四川省渠县农乐地区中-下三叠统的杂卤石矿层里,与硬石膏一起交。代杂卤石。矿物呈板状,{110}解理中等。比重2.91。折光率:Ng=1.585,Nm=1.5θ8,NP=1.560。二轴晶正,2V=79°。该矿物属单斜晶系。空间群C2/c。晶胞参数:a_0=17.479A,b_0=6.821A,C_0=18.218A,β=113.39°。粉末图的五条强衍射线为:3.01(10)、3.16(8)、3.38(6)、2.83(4)、2.74(3)。根据化学分析计算,其化学式为:K_2SO_4·5CaSO_4·H_2O。结晶水含量2.O4%。文内列出了该矿物的差热(DTA)和热失重(TGA)、红外吸收光谱等新资料。     

大汶口凹陷下第三系含盐段杂卤石的成因及其找钾意义

大汶口凹陷成盐时代为早第三纪始新—渐新世。含盐段的中上部有大量薄层状杂卤石岩和含杂卤石的石盐岩等产出。本区的杂卤石有原生沉积和同生交代两种成因类型,是内陆盐湖在持续蒸发浓缩条件下,由周边含钙补给水掺杂而形成的。标志着卤水已接近饱和钾镁盐的程度,具有重要的找钾意义。钾盐层应位于杂卤石分布区内受补给水影响较小的凹陷中心地带。     

四川盆地三叠系杂卤石形成条件的实验研究

四川盆地三叠系杂卤石有很大一部分产于硬石膏层中,与硬石膏互层。在许多杂卤石产出层位,缺失钾镁盐甚至石盐等易溶盐类。上述现象用已有的研究资料难以解释。本文通过100多个实验点的平衡实验,研究了35℃ K—Na—Mg—Ca—SO4—Cl—H2O六元海水体系中,NaCl及K、Mg盐均不饱和条件下杂卤石形成的可能性。与饱和溶液相比,不饱和溶液中杂卤石稳定区收缩。但在饱和溶液被稀释将近1倍时,杂卤石仍有一定的稳定范围。 在实验研究的基础上分析了四川盆地三叠系含杂卤石剖面的成因。由于成盐期卤水频繁地被淡化,形成“石膏——石盐+钾镁盐——石膏”沉积韵律。成岩作用中盐层遭受来自石膏层的水的溶滤。在石膏层较厚,盐层较薄的层段,石盐和钾镁盐可被全部溶掉,形成对NaCl及K、Mg盐均不饱和的液体。当这种对易溶盐类不饱和的液体进入膏层,部分K、Mg组分就能与CaSO4结合生成杂卤石被保留下来,形成现在所看到的“硬石膏一杂卤石——硬石膏”剖面。     

罗布泊盐湖罗北凹地杂卤石沉积、分布特征及成因分析

采用岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜以及元素地球化学等分析测试手段,对罗布泊盐湖罗北凹地杂卤石的沉积和分布特征进行了研究。结果显示,罗北凹地杂卤石主要发育于含盐系中上部,或以质地较纯的层状杂卤石岩产出,或与钙芒硝/石盐/白钠镁矾共同产出。杂卤石有交代和原生两种成因类型：前者是罗北凹地杂卤石产出的主要类型,是罗布泊硫酸盐型盐湖自身蒸发析出产物,在盐湖演化中后期交代钙芒硝或者石膏形成;后者可能为富钙卤水补给富钾镁盐湖形成。罗北凹地杂卤石的分布具有在南北方向上南厚北薄、在东西方向上中间厚两侧薄的特点,对应的KCl含量也同样具有南高北低、中间高两侧低的特点,它们的分布特征明显受控于区域构造活动,构造导致的沉降区有利于杂卤石聚集成矿。本区杂卤石矿埋藏浅、规模较大,可作为后备钾盐资源。     

中国三叠纪钾盐沉积——以四川为例

中国三叠系蒸发岩分布于华南,面积超过100×10⁴km²,发现硫酸钾盐及富钾卤水,钾盐矿物有杂卤石、无水钾镁矾、硫锶钾石及多钙钾石膏等,富钾卤水矿化度255~382g/l,含钾量4~49g/l。蒸发盆地的发展受控于古构造及古地理,经历了开放台地一局限台地一堰塞湖一盐湖的发展阶段。钾盐沉积后,经历多阶段的复杂演变。富钾卤水中的钾主要来自硫酸钾盐的深滤,其次来自蒸发浓缩卤水及火山灰吸附钾的释放。杂卤石与富钾卤水的钾同位素测年值分别为210~150Ma及264~150Ma,说明固液相钾盐同源。从地质背景及成矿环境预测,三叠系的钾盐类型只能是硫酸钾盐,主要目的层为T₁j^5~2及T₂l^4~2,主要成矿带为构造分异及钾异常明显的四川盆地东、西部,富钾卤水的储集取决于蒸发岩地层的含钾性、碳酸盐夹层的裂隙发育程度及构造控矿条件。找矿模型应是油气钾卤兼探。     

论四川盆地三叠系盐类变质作用及找钾方向

四川盆地三叠系盐类在地质历史时期中经受强烈的热融、水溶变质作用及叠加影响，已使原始盐类沉积发生深刻变化。现剖面上所见硬石膏、杂卤石、多钙钾石膏和无水钾镁矾等矿物多系热融、水溶变质产物。由此导致固体钾矿的溶滤破坏，钾组分转入液相，形成液态钾矿（富钾卤水）。面对这一现实，理顺和拓宽四川找钾思路，开辟液态钾矿的找矿工作，是四川找钾工作至为重要的找钾新方向。     

马海盐湖北部矿段低品位固体钾矿中钾盐矿物的赋存特征及成因探讨

马海盐湖位于柴达木盆地中北部赛什腾凹陷内, 其矿区北部矿段全新统固体钾矿大规模固液转化开采已稳定运行近十年, 为钾肥生产提供了重要的资源保障。本文拟查明马海矿区北部矿段现阶段低品位固体钾盐矿物的类型和赋存特征, 开展了矿物薄片鉴定、能谱扫描电镜和X射线粉晶衍射等分析测试工作, 为水溶开采的可持续开发提供依据。研究发现: (1)杂卤石集中分布在70–79勘探线, 以原生和后生交代成因赋存, 且以前者为主。原生杂卤石呈片状、纤维状、粒状、纤维放射状和花瓣状集合体; 后生交代成因的杂卤石呈浸染状和具石膏假象的毛毡状。(2)光卤石多分布在67–70勘探线, 呈熔融状、他形粒状、裂纹状, 与石盐、杂卤石、钾石盐等矿物共生。(3)钾石盐仅在72勘探线集中分布, 呈自形-半自形立方单体, 与光卤石、杂卤石、水氯镁石等矿物共生。(4)根据马海盐湖杂卤石赋存特征分析其成因可能为在气候干冷, 流域补给水量减少, 湖水大面积收缩和浓缩, 矿区东南部富K+、Mg2+的硫酸镁亚型卤水与牛郎织女湖富Ca2+的高盐度氯化物型卤水发生混合掺杂作用, 形成了含钾镁钙硫酸盐型杂卤石钾盐矿物。高盐度氯化物型卤水在向东南部浓缩中心迁移渗透过程中, 受蒸发和浓缩, 便在研究区西北部形成了氯化物型光卤石、钾石盐等矿物。(5)需要根据杂卤石的赋存特征, 制定相应的固液转化方案。     

青海昆特依盐湖杂卤石矿焙烧过程的矿物学特征研究

以柴达木盆地昆特依盐湖大盐滩矿区杂卤石矿为原料,在300℃~500℃温区内进行杂卤石的焙烧,利用XRD表征焙烧前后矿物特征。结果表明:(1)杂卤石矿样焙烧后重量损失约0.41g,与杂卤石中两个结构水重量0.43g相当,表明在此温区内杂卤石结构破坏而使结构水脱除所致;(2)杂卤石矿样焙烧后,杂卤石中CaSO_4组分主要以硬石膏形式存在,K_2SO_4和MgSO_4组分以无水钾镁矾形式存在,两种矿物XRD特征峰非常明显;(3)随着焙烧温度的增加,焙烧产物中硬石膏和无水钾镁矾XRD特征峰强度随之变强,说明两种矿物含量增加,尤其在450℃和500℃时无水钾镁矾XRD特征峰最强;(4)杂卤石矿样中石英、云母、钠长石等硅酸盐矿物XRD特征峰强度不变,说明它们对杂卤石的热解无影响。经90℃热水浸取焙烧产物后发现,350℃~500℃温区内杂卤石矿样焙烧热浸后K收率皆大于95%,K离子含量皆大于43g/L,且随着焙烧温度的增加,溶浸液中K,Mg,SO_4离子含量和K收率随之增加,与无水钾镁矾XRD特征峰变化趋势一致,表明从杂卤石中提取价值元素K,Mg,SO_4等时,杂卤石结构破坏是非常重要的环节。     

四川渠县浅层杂卤石矿分布特征及其成因和意义

渠县浅层杂卤石矿分布于华蓥山背斜北倾没端的下中三叠统之硬石膏层中。杂卤石矿体呈透镜体状分布,伴有多钙钾石膏,为交代作用形成。杂卤石具有资源及固态可溶性钾盐找矿的指示意义。     

四川华蓥山浅层杂卤石钾矿地质特征及其成因意义

四川浅层杂卤石钾矿分布于华蓥山背斜北倾没端下中三叠统之硬石膏岩层中。杂卤石钾矿体呈透镜体状分布,伴有多钙钾石膏和硫锶钾石,为富钾溶液交代作用形成。浅层杂卤石钾矿具有资源及固态可溶性钾盐找矿的指示意义。     

中国三叠纪钾盐沉积——以四川为例

中国三叠系蒸发岩分布于华南,面积超过１００×１０４ｋｍ２,发现硫酸钾盐及富钾卤水,钾盐矿物有杂卤石、无水钾镁矾、硫锶钾石及多钙钾石膏等,富钾卤水矿化度２５５～３８２ｇ／ｌ,含钾量４～４９ｇ／ｌ。蒸发盆地的发展受控于古构造及古地理,经历了开放台地—局限台地—堰塞湖—盐湖的发展阶段。钾盐沉积后,经历多阶段的复杂演变。富钾卤水中的钾主要来自硫酸钾盐的深滤,其次来自蒸发浓缩卤水及火山灰吸附钾的释放。杂卤石与富钾卤水的钾同位素测年值分别为２１０～１５０Ｍａ及２６４～１５０Ｍａ,说明固液相钾盐同源。从地质背景及成矿环境预测,三叠系的钾盐类型只能是硫酸钾盐,主要目的层为Ｔ１ｊ５～２及Ｔ２ｌ４～２,主要成矿带为构造分异及钾异常明显的四川盆地东、西部,富钾卤水的储集取决于蒸发岩地层的含钾性、碳酸盐夹层的裂隙发育程度及构造控矿条件。找矿模型应是油气钾卤兼探。     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段杂卤石成因及其成钾指示意义

别勒滩区段位于青海察尔汗盐湖西部,前人认为察尔汗盐湖固体钾盐矿物以光卤石为主,在别勒滩区段西部发现有杂卤石,但并未引起足够重视,对杂卤石成因未做详细研究。本文通过对别勒区段七个钻孔样品的矿物鉴定及地球化学分析,发现别勒滩区段杂卤石以原生和准同生交代方式赋存,且以后者为主,多交代石膏等硫酸盐矿物产出,少量出现交代石盐现象。杂卤石主要分布于别勒滩中西部地区,整个别勒滩区段自西向东出现了以杂卤石为主渐变为以钾石盐—光卤石为主的分布规律。结合别勒滩区段晶间卤水的补给条件,研究认为别勒滩区段杂卤石形成是涩聂湖硫酸镁亚型湖水与先期形成的盐类矿物发生交代反应的结果。别勒滩地区杂卤石作为典型的陆相成因,对研究海相蒸发岩矿床中普遍存在的杂卤石成因具有一定的对比借鉴意义,海相蒸发岩矿床中的杂卤石可能是盆地形成的内陆盐湖湖水与早期沉积的盐类矿物发生交代反应形成,对寻找海相钾盐有一定的指示意义。     

四川盆地三叠系杂卤石的时空分布、显微特征及成因研究

四川盆地是我国重要的成盐聚钾盆地,三叠系嘉陵江组、雷口坡组发育大量的杂卤石,具分布广泛、层数多、累计厚度大的特点。前人对杂卤石的微观结构及成因机制研究较少,影响了四川盆地杂卤石钾盐资源的勘查及深部化学开采。本次研究通过野外调查,结合薄片、电子探针、定量光谱分析及蒸发试验等方法,开展杂卤石的微观组构特征及成因机制研究。研究发现四川盆地杂卤石的分布与盐岩分布并不一致,杂卤石主要分布在广安—武胜、邛崃—浦江、长寿—垫江地区,四川盆地以发育“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”、“硬石膏—杂卤石—硬石膏”两种成钾序列为主,微观形态以 ① 呈块状、片状、集合体状、不规则粒状与石盐、硬石膏共生;② 呈放射状、纤维状、花瓣状与硬石膏共生;③ 呈星点状、碎片状、港湾状与硬石膏共生三种为主。研究认为杂卤石主要有原生沉积及后生交代两种成因,“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”型的杂卤石应为从饱和含钾卤水中直接析出,“硬石膏—杂卤石—硬石膏”型杂卤石为交代成因,杂卤石交代硬石膏,具明显的交代残余结构,钾石膏可能作为交代过程的中间产物。盐类矿物在沉积成岩—埋藏变形变质—差异隆升改造等漫长的过程中会出现溶解、交代、重结晶等改造和重塑,形成现今四川盆地含盐剖面的组合特征。     

四川南充盐盆下中三叠统杂卤石形成条件及找钾意义

杂卤石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)是一种复盐,为盐类矿产中分布较为广泛的一种含钾矿物,在四川盆地三叠纪蒸发岩中广泛发育,并经常和其它钾镁盐矿物密切共生。由于杂卤石较其它钾镁盐矿物的溶解度低,易于残存保留,因此常被作为寻找钾盐矿床的重要标志和线索。其中南充盐盆嘉陵江组五段-雷口坡组一段(T₁j⁵-T₂l¹)的杂卤石分布面积最广,剖面揭露较完整,主要和纹层状硬石膏及菱镁矿、岩盐、“绿豆岩”等岩类共生,组成各种韵律层,根据岩矿鉴定、化学分析杂卤石还往往伴有微量的硫镁矾、无水钾镁矾等钾镁盐矿物。因此研究四川盆地三叠纪杂卤石分布特征、形成条件,对进一步寻找钾盐和指出找钾方向具有重要实际意义。