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。     

罗布泊“大耳朵”湖区钾元素地球化学与富集机理

对罗布泊“大耳朵”干盐湖盐壳的沉积过程、钾元素空间分布特征及地下卤水化学性质进行了实地调查研究。“大耳朵”湖区地下卤水盐度为341 g/L左右,ρ(K⁺)变化于7.0～12.4 g/L,平均值9.61 g/L,高浓度富钾卤水通过毛细管上升和地表析盐,导致钾盐矿物在地表析出,地表盐壳的w(K⁺)变化于0～4.7 g/kg,平均含量2.05 g/kg,钾盐矿物主要包括光卤石、杂卤石和软钾镁钒。研究表明盐壳盐类矿物在干盐湖地表的聚集及地球化学分布特征与地下卤水的化学性质有着密切关系,盐壳沉积后期风蚀、雨淋、季节性的地表径流都会影响和重塑盐壳地球化学组成特征,钾盐矿物可作为盐壳增长发育的指示矿物。     

沉积特征对低品位钾矿水溶开采的影响——以柴达木盆地马海盐湖北部矿段全新统为例

马海盐湖是柴达木盆地全新世形成的富低品位固体钾盐矿干盐湖,钾盐水溶开采潜力巨大。本文采用岩矿鉴定方法,对含盐系地层的沉积韵律岩性、钾盐矿物与矿层分布特征进行了研究,并分析了地层岩性的分布规律。结果表明,在马海盐湖北部矿区的主要沉积中心,沉积了一套以粘土-粉砂-石盐-粉砂石盐为主的沉积地层,同时在东南部形成了一个次级沉积中心;研究区钾盐矿物主要为杂卤石、光卤石、钾石盐等;沉积韵律分析结果显示,钾盐矿层多分布在Ⅳ₂韵律层顶部和Ⅳ₃-Ⅳ₄韵律层,产出形态在垂向上为层状、透镜状,平面上呈NE-SW向展布且连续性减弱;钾盐矿物和矿层分布与沉积演化关系密切,表明沉积特征对研究区钾盐矿水溶开采具有重要影响,为同类型低品位钾盐矿开采提供了一些参考。     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐液化前后物质组成对比及意义

察尔汗盐湖钾矿是中国最大的钾盐矿床,别勒滩位于察尔汗盐湖的最西端,目前正通过液化技术在别勒滩区段的固体钾盐层中提取钾资源。文章通过野外钻孔采集样品和室内系统的岩矿鉴定、X射线衍射、扫描电镜和化学成分分析,研究了含钾地层液化前、后的石盐和主要钾盐矿物的特征,对常量、微量元素进行了测定。得出的结论是：液化前和液化后主要钾盐矿物都是钾石盐、光卤石和杂卤石,其中杂卤石为最主要的钾盐矿物;液化前和液化后,富集程度高的微量元素为I、B和Li,可见别勒滩区段伴生元素I、B和Li具有开采潜力。通过计算得知此区段埋深22.42 m以上液化前w(KCl)平均为2.15%,液化后w(KCl)平均为1.68%,计算预测溶出的KCl资源量约为5 374万吨;埋深4.1 m以上液化前w(KCl)平均为2.23%,液化后w(KCl)平均为1.71%,计算预测溶出的KCl资源量约为1 087万吨,证明了液化法开采别勒滩地区固体钾盐经济可行。     

东天山哈尔里克山区二叠纪高钾钙碱性花岗岩成因及地质意义

本文从岩石学、地球化学和同位素等方面讨论东天山克拉麦里-哈尔里克岛弧东段八大石和小铺东两个岩体的特征和成因。八大石岩体和小铺东岩体主要为二长花岗岩,SiO₂含量分别为61.92%~74.40%和69.17%~74.92%,K₂O+Na₂O的含量分别为6.50%~8.32%和7.74%~8.14%,绝大部分岩石具有高钾钙碱性花岗岩特征;∑REE分别为105×10^-6~210×10^-6和100×10^-6~172×10^-6,(La/Yb)_CN分别为4.1~8.9和9.1~15.3,配分模式右倾,δEu分别为0.40~0.93和0.59~0.80,为中-低负异常;两个岩体均富Rb、Ba等大离子亲石元素和Th、U、Hf、Zr等高场强元素,而贫Ta、Nb、Sr、Ti等。通过LA-ICP-MS分析得到八大石岩体中锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为298±2Ma,表明岩体形成于早二叠纪,计算得到八大石和小铺东岩体的模式年龄t_DM分别为944Ma和648Ma;八大石和小铺东岩体的ε_Nd(t)u分别为+3.06和+4.47,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _i分别为0.70475和0.70384,表现出高ε_Nd(t)u 低(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _i。综上所述,认为哈尔里克高钾钙碱性花岗岩可能为碰撞后挤压-伸展转折阶段的产物,主要由来自新生地壳的中钾钙碱性岩浆经过结晶分异作用而成。     

蒸发岩序列中氯化物盐的氯同位素分馏效应及应用——兼论塔里木盆地、柴达木盆地古代岩盐的沉积阶段

卤水蒸发析盐到晚期阶段,才有可能析出溶解度极大的钾盐类矿物,因此在一个成盐盆地要找到钾盐矿床,除判断物源特征外,还必须找到最晚沉积阶段的区域和层位。本文通过对实验室配制溶液和盐湖卤水蒸发析出的不同氯化物矿物、钾盐矿床沉积序列不同阶段盐类矿物对比分析,讨论了氯同位素的分馏规律。结果表明,不同蒸发浓缩阶段的氯化物盐,氯同位素发生显著分馏。一般钾盐沉积层位的石盐δ³⁷Cl值小于0,钾石盐及其以后沉积的氯化物δ³⁷Cl值小于-0.5‰,特别是钾石盐以后析出的氯化物更为偏负,光卤石一般小于-1.00‰,而钾盐沉积阶段之前早期沉积石盐的δ³⁷Cl值显著偏正。因此,δ³⁷Cl值是判断岩盐沉积阶段的有效指标。基于此,对塔里木库车盆地第三纪、莎车盆地白垩-第三纪部分代表性盐矿点以及柴达木盆地西部不同构造单元、不同层位第三纪岩盐沉积做了氯同位素分析。初步结果表明塔里木莎车盆地晚白垩世岩盐的沉积阶段明显晚于库车盆地第三纪沉积,特别是莎车盆地喀什次级凹陷δ³⁷Cl值最低,大部分样品小于-0.5‰,推测该区成盐古卤水已浓缩到晚期或接近晚期钾盐沉积阶段,应是今后一重点开展钾盐找矿的区域。柴达木盆地油墩子、南翼山地区中新统、上新统蒸发岩沉积序列δ³⁷Cl值普遍偏正,推测当时卤水浓缩演化可能只达到石盐沉积阶段,浓缩到后期阶段的富K⁺、Mg²⁺盐溶液随西部隆起迁移到柴达木盆地南部地区,因此认为第三纪地层虽然石盐沉积层位多,厚度大,但找到大规模钾盐矿床的可能性不大。     

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     

四川盆地东部垫江盐盆早三叠世嘉陵江组四段杂卤石成因及对成钾的指示

四川盆地三叠纪是主要的成钾期,目前发现的主要含钾矿物为杂卤石,有关早三叠世嘉陵江组四段石盐岩中杂卤石成因一直存在争议.采用薄片鉴定、扫描电镜、稀土元素和锶同位素等手段,分析了四川盆地东部垫江盐盆长寿地区嘉陵江组四段石盐岩中杂卤石矿物形态特征,初步探讨了该杂卤石成因及对寻找海相钾盐的指示意义.扫描电镜下与石盐岩共生的杂卤...     

大别造山带研子岗碱性岩体成因及其构造意义：锆石U-Pb年龄和地球化学制约

出露于大别造山带西南部的研子岗碱性杂岩体侵位于元古代和新太古代随县群中,本文采用锆石LA-ICPMS U-Pb定年方法,获得岩体的主体岩性角闪正长岩的岩浆锆石年龄为133± 1Ma,代表岩体的结晶年龄,这一年龄也是大别造山带中已知形成时代最早的早白垩世碱性岩体的结晶年龄（单颗粒锆石U-Pb法）。研子岗碱性杂岩体具有碱性岩典型的富碱（K₂O＋Na₂O＝8.38%~11.26%）、低硅（SiO₂＝63.41%~66.51%）的特点。主要矿物为微斜条纹长石,暗色矿物主要为镁角闪石。地球化学特征表明,全部岩石均具有高Ba-Sr花岗岩类高Ba（1230× 10^-6~4865× 10^-6）、高Sr（583× 10^-6~2088× 10^-6）和无负Eu异常（Eu/Eu^*＝0.97~1.12）等特征,并具有A型花岗岩的部分地球化学特征。岩石的Y/Nb比（0.46~1.09）较低,具洋岛玄武岩的部分地球化学特征,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _i初始比值（0.70513~0.70543）较低,表明岩体的物源主要来源于幔源。Nd二阶段模式年龄(t_2DM=1859~1942Ma)和锆石Hf二阶段模式年龄(t_DM2=2130~2330Ma）较老,ε_Nd(133)值(-12.5~-11.4）和ε_Hf(133)值(-18.2~-15.4）较低。综合分析表明,岩体主要为古老的富集岩石圈地幔物质低程度部分熔融和随后地壳物质轻度AFC（混染和分离结晶作用）过程的产物,源岩熔融的热量主要来源于软流圈物质的上涌底侵作用提供。研子岗岩体形成于碰撞后构造环境,岩体的形成预示着大别造山带早白垩世造山过程的即将结束,板内时期的即将来临。     

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。     

四川盆地南充盐盆下、中三叠统测井响应特征及成钾条件分析

通过野外地质调查及钻井资料复查,探明了雷口坡组及嘉陵江组顶、底界面特征。根据岩性组合、电性特征、旋回特征及地层厚度特征,对南充盐盆雷口坡组及嘉陵江组地层进行对比分析。在此基础上,对南充盐盆嘉陵江组及雷口坡组地层进行了重新梳理,得到南充盐盆盐岩层位的空间展布,及3个主要成盐段:嘉四段、嘉五2—雷一1亚段和雷三2亚段。通过大量单井分析,统计各成盐段石盐岩的单层厚度,结合各段岩性组合特征及放射性测井分析各成盐段的成钾条件;绘制各段石盐岩等厚图,得出各段盐岩分布范围及成盐中心,从而确定有利的成钾区。在广安构造的雷三2亚段,首次发现了杂卤石,否定了以往认为的雷三2亚段原始沉积石盐岩的海水中钾含量异常偏低的推测。     

川东北黄金口背斜三叠系深部杂卤石特征及成因探讨

川东北早中三叠纪具备成盐成钾条件,黄金口背斜地区发现深部富钾卤水已经有近40年的历史,但是尚无对深层杂卤石的系统研究。近年,四川省启动了新一轮的找钾工作,并在黄金口背斜地区施工了钾盐探井,文章依托钻孔编录及测井资料,对该孔含盐系地层沉积特征进行了研究,并系统采集了3500 m以深的杂卤石、石盐、硬石膏等蒸发岩样品进行了分析测试。该孔杂卤石主要赋存于嘉陵江组五段二亚段与雷口坡组一段一亚段含盐地层中,可细分为4个成盐旋回,共发现杂卤石矿层8层,累计厚度33.5 m。该孔杂卤石主要呈薄层状产于硬石膏中,部分呈斑点状、团块状、薄层状产于石盐中,镜下呈半自形-他形粒状、板状、柱状结构,结合粉晶X衍射及扫描电镜观察,初步认为该孔杂卤石为原生沉积成因。     

川东盆地长寿地区三叠系杂卤石的发现及其成因研究

笔者先后2次对川东盆地盐矿实地考察,并系统采集了样品。水溶化学分析结果表明,长寿地区T1j4-2地层中岩盐w(K+)较高,最高可达3.25%,明显高于其他盐矿点(合川盐矿、云阳盐矿及万州高峰盐矿)。岩盐Br-含量也较高;Br×103/Cl值相对较高,一般为0.26~0.36,最大可达0.41,已达到晚期石盐沉积,甚至是钾镁盐早期沉积阶段。而后又对K+含量较高的样品(不含KCl)进行配矿分析,同时结合岩矿鉴定及XRD分析验证,首次发现和确定长平3井的主要含钾矿物为杂卤石,样品中不含钾石盐(KCl)。通过对样品薄片镜下观察,杂卤石为自形-半自形的板状和柱状及叶片状形态,结合杂卤石与石盐的接触关系及Br×103/Cl值分析,认为长平3井杂卤石为原生沉积成因,而非如前人所认为的四川盆地其他地区的杂卤石成因——后期含钾镁较高的热卤水交代硬石膏而形成。这一认识对该区寻找可溶性钾盐具有一定的启示作用。     

川东北早-中三叠世聚盐环境及海水浓缩成钾模式

川东北地区中下三叠统海相含蒸发岩地层是近十年来油气勘探开发的重点区域,但对其中的蒸发岩沉积序列研究较少,对含钾蒸发岩系的分布规律还不清楚。本文以气钾兼探为指导思想,在钻井岩心、野外露头和大量钻测井资料的基础上,开展了川东北中-下三叠统层序岩相古地理、蒸发岩分布特征和成钾条件研究,结果显示:嘉陵江组沉积时期,蒸发岩明显受三级海平面升降变化的控制,主要发育于高位体系域,即层序SQ1高位期沉积的嘉二段和层序SQ2高位期沉积的嘉四、五段;雷口坡组沉积时期则主要受上扬子区域构造体制转换的控制,盆地整体抬升及周缘古陆或古隆起的形成,造成该时期总体为相对局限的沉积环境,海侵体系域和高位体系域的蒸发岩分布没有明显差别,都有膏盐层发育,且厚度都较小;川东北早-中三叠世在克拉通浅水环境碳酸盐岩局限台地、低纬度温暖干旱气候、海平面下降的联合控制下,海水向中心浓缩咸化,在宣汉-达州地区形成浓缩咸化中心,是最有利的找钾地区。     

柴达木盆地别勒滩杂卤石矿床特征及其沉积环境研究

别勒滩是青海察尔汗盐湖固体钾矿的主要分布区段,也是企业固转液开采和生产钾盐的主要矿区,该区段分布着大面积的杂卤石矿(K₂Ca₂Mg[SO₄]₄2H₂O)。文章利用2022年察尔汗盐湖储量核查项目获得的岩芯样品和钻孔资料,通过系统的分析测试,开展别勒滩杂卤石成矿特征及沉积环境研究。文章首次查明别勒滩区段杂卤石矿床分布面积超过150 km²,平均厚度0.8 m,w(K₂SO₄)平均大于5%,计算获得K₂SO₄资源量2089.79×10⁴t。研究认为,别勒滩杂卤石形成于钾石盐、光卤石析出阶段的高浓缩盐湖相沉积环境,周期性淡化带入的大量Ca²⁺和SO₄^2-与卤水中含量较高的K⁺、Mg²⁺离子反应形成了杂卤石矿层。别勒滩杂卤石矿层具有较好渗透性和给水...     

PSO-LIBSVM在钾盐矿层识别中的应用研究

钾盐的紧缺严重制约了中国农业的发展,加大钾盐的勘探开发力度有助于提高我国钾盐的自给自足能力。四川盆地钾盐资源丰富,是我国目前重要的钾盐勘探开发研究区域之一。杂卤石作为四川盆地最重要的固态钾盐矿物,常夹杂在硬石膏、岩盐和白云岩等岩层中。针对常规测井解释方法难以精确识别杂卤石的问题,因此,提出一种新的基于粒子群算法(PSO)优化的支持向量机(SVM)杂卤石识别方法开展四川盆地杂卤石的分类识别研究。以PSO和SVM理论为基础,结合测井解释方法,选择对杂卤石测井响应灵敏的有效数据作为输入样本,随机产生训练集和测试集,并采用PSO优选出径向基核函数参数,建立杂卤石分类预测模型。与录井结果对比,基于PSO的SVM模型识别准确率达到了97.5758%,在识别精度和速度上明显优于交叉验证方法优化的SVM模型。结果表明,该模型在四川盆地钾盐勘探中具有广阔的应用前景。     

Application of PSO-LIBSVM in Recognition of Potassium Salt Deposits

The shortage of potassium salt seriously restricts the development of China's agriculture. Increasing the exploration and development of potash will help improve the self-sufficiency of potassium in China. With rich potassium salt resources, Sichuan basin is one of the most important research areas for potash exploration and development in China. Polyhalite is an important solid potassium salt mineral in Sichuan basin, often intercalated in rock minerals such as anhydrite, rock salt and dolomite. Aiming at the problem that conventional log interpretation methods are difficult to accurately identify polyhalites, this paper proposed a new Support Vector Machine (SVM) recognition method based on Particle Swarm Optimization (PSO) to classify polyhalites in Sichuan basin. Based on particle swarm optimization and support vector machine theory, combined with logging interpretation theory, the effective data sensitive to polyhalite logging response were selected as input samples to generate training sets and test sets randomly. The Radial Basis Function (RBF) parameters were optimized by particle swarm optimization, and the classification and prediction model of polyhalite was established. Compared with mud logging results, the recognition accuracy of SVM model based on particle swarm optimization reached 97.5758%, which is obviously better than that of SVM model optimized by cross validation method in recognition accuracy and speed. The results show that the model has broad application prospects in potash exploration in Sichuan basin.     

Classification and Recognition of Polyhalite in Chuanzhong Based on Support Vector Machine

Polyhalite is mainly solid mineral potassium in Sichuan Basin, The most of polyhalite layer in Sichuan region is impurity, and usually accompanied by layers of gypsum, anhydrite, rock salt, and even deposited in the same layer. Conventional logging interpretation method can only roughly identificate polyhalite layers. Based on the theory of Support Vector Machine and logging interpretation methods,this paper creates prediction model with the input of logging curves, and discriminates the polyhalite reservoirs in the lower-middle Triassic strata. Compared with logging data, the accuracy rate of the discrimination results reaches 90%. According to the prediction model, identification model can be established with the curve features of polyhalite to discriminate pure polyhalite reservoirs, gypsiferous polyhalite reservoirs and polyhalite-gypsum reservoirs, the accuracy rate is 91.78%. The study demonstrates that Support Vector Machine is superior to the method of logging interpretation, and it has broad prospects in potash exploration.     

青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义

察尔汗盐湖为我国目前最大的钾肥产地。根据钾盐层的矿物组成可以确定钾盐开发的难易程度以及化学组成可以确定钾盐富集层位并可对资源量进行估计的原则,通过在察尔汗盐湖别勒滩区段和察尔汗区段野外系统取样和室内的分析测试,研究了固体钾盐层的矿物组成、化学组成和物理参数。结果表明,别勒滩区段钾盐层最主要的钾盐矿物是杂卤石,其矿物晶形完好,排列紧密,表明液化开发至"中期阶段"即可利用,此段22.42 m以上钾盐的资源量约为2.5亿吨,主要赋存层位为断续的5段;察尔汗区段钾盐层最主要的钾盐矿物为光卤石,其矿物晶体排列疏松,表明液化开发到"晚期阶段"才可利用,察尔汗盐湖3区段3.55 m以上资源量共约为0.89亿吨,钾盐的主要赋存层位为浅表的60 cm以浅的盐层。对该区段钾盐的物理参数进行探讨,为察尔汗盐湖的进一步研究和固体钾盐的开发提供了新资料。