罗布泊杂卤石沉积特征及成因机理探讨

罗布泊是世界最大的盐湖之一。罗布泊第四纪地层中不仅蕴藏有超大型规模的卤水钾盐矿床,同时也沉淀了一定规模的固体钾盐矿,杂卤石是主要的固体钾矿物。罗布泊杂卤石主要分布于罗北凹地内部,分布区长轴走向与罗北凹地走向一致,面积约326km2;剖面上,杂卤石分布区呈不对称的扁透镜体状。杂卤石以杂卤石岩或含杂卤石钙芒硝岩等形式产出,杂卤石岩及含杂卤石岩呈薄层状分布,最多达12层,埋深10～38m,其KCl含量一般为3%～10%,最高达15.48%。研究表明,罗布泊杂卤石成因机制有2种:①盐湖(钙芒硝阶段)沉积期间,可能出现气候热波动事件,卤水化学体系演化到杂卤石相区,导致杂卤石结晶析出,主要形成方式为杂卤石交代钙芒硝,部分纯杂卤石岩可能直接从卤水中沉淀出来;②盐湖晚期或干盐湖阶段,石盐晶粒间卤水受地表水混合发生掺杂作用,导致杂卤石析出并沉积于石盐等晶粒间。罗布泊杂卤石等固体钾盐资源具有一定的成矿潜力,查明其成因和分布规律可为勘查评价罗布泊固体钾盐提供理论支持。     

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。     

基于人工智能的川东北三叠系杂卤石地震识别

作为钾肥的主要来源之一,杂卤石矿藏具有旺盛的需求。我国川东北地区三叠系海相地层中,杂卤石矿藏发育。但该地区杂卤石矿体埋藏较深、分布散乱,勘探难度极大。为降低开发成本,需要充分借助地震资料的优势,为钾盐储层的描述提供钻前支持。针对该地区杂卤石层地震反射特征复杂、常规波阻抗反演方法难以直接预测的问题,本文引入人工智能算法对地震资料进行数据挖掘。本方法首先通过模糊粗糙集属性约简,提取适合富钾地层表征的敏感地震属性;然后以极限学习机为数据挖掘工具,自主学习敏感地震属性和井中实测钾含量曲线的非线性映射关系,形成了基于极限学习机的杂卤石预测方法。应用结果证明:利用极限学习机人工智能方法成功地对川东北地区的杂卤石进行了预测,取得了预期的地质效果,为该地区利用地震数据探寻杂卤石提供了一条新的勘探思路。     

四川盆地东部垫江盐盆早三叠世杂卤石特征及成因研究

正钾盐是我国最紧缺矿产资源之一,2018年我国钾肥自给率仅为52.5%。我国目前探明的钾盐储量主要赋存在青海的柴达木盆地和新疆的罗布泊等地区的第四系盐湖晶间卤水中。由于我国成盐地质构造条件复杂,古代盐盆地找钾仍未取得实质性突破。     

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。     

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。     

四川盆地广安构造三叠系深藏杂卤石地质特征及找钾启示

广安构造作为四川盆地重要的隐伏含钾构造之一,下—中三叠统雷口坡组—嘉陵江组杂卤石广泛发育。前人对杂卤石的找钾启示研究较少,杂卤石是否是易溶性钾盐的找矿标志尚无定论。本文通过野外调查、老井复查,结合广安构造ZK1井测录井、岩心样品测试等资料开展杂卤石地质条件及找钾启示研究,以期为广安地区下一步钾盐勘探开发提供参考。ZK1井钻遇杂卤石矿（化）层6层,单层厚度最大为7.03 m,累计厚度可达11.21 m。杂卤石主要呈块状、浸染状与硬石膏共生,少量条带状、簇状、星点状。镜下可见杂卤石呈板状、纤维状、它形粒状、放射状、团块状等。含钾剖面序列为“硬石膏—杂卤石—硬石膏”,KCl最高品位22.9%,平均品位14.57%,石盐层不发育。研究认为ZK1井杂卤石以后生交代成因为主,少量原生成因。在靠近盐湖中心区域,硬石膏层相对较薄的凹陷地段,很可能是易溶性钾盐的找矿突破点。

     

川东北嘉陵江组嘉四-五段杂卤石地震识别及属性预测方法

杂卤石作为一种重要的钾盐矿产,在川东北地区下三叠统嘉陵江组嘉四-五段(T₁j^4-5)分布广泛,而T₁j^4-5埋藏深,杂卤石横向分布不稳定,利用地震技术对杂卤石进行预测是本区钾盐勘探的必要需求。而杂卤石夹杂在低速盐膏岩和高速膏云岩互层的地层中,一般单层较薄,在地震剖面上反应弱,地震识别困难。本文通过井震联合对比和地震正演分析,总结了杂卤石的地震响应特征,认为杂卤石由于形成机理的特殊性,其一般位于厚层盐膏层的上部,因此在地震上具有低频、强波谷背景上的高频、弱振幅的特征。在低频地震剖面上,杂卤石对应低频、强波谷的部位;而在高频地震剖面上,杂卤石对应高频、弱波峰的部位。在此基础上,通过分析传统的层属性在杂卤石预测上的难点和制约因素,提出了利用杂卤石在高、低频地震体上的幅频差异特征,通过体属性运算预测杂卤石分布的技术方法,并取得了较好的预测效果。该方法可为其他地区杂卤石的地震识别和预测提供借鉴。研究结果认为,杂卤石在纵向上主要发育于T₁j^4-5第2旋回盐膏层的上部,平面上主要在盐膏层塑性变形增厚的部位富集,呈条带状展布。     

宣达地区中、下三叠统含杂卤石蒸发岩测井响应及岩性识别

钾盐主要用于农业中钾肥的生产,中国是钾盐消费和进口大国,但中国钾资源少、产量低,因此钾盐勘探对中国粮食安全有重要意义。四川盆地是中国找钾的重要区域,文章运用岩芯样品、测井等资料,通过X射线粉晶衍射、元素含量测试等实验对宣达地区中、下三叠统嘉陵江组-雷口坡组含盐系典型矿物特征及岩石测井响应特征进行分析,并基于测井解释方法原理对杂卤石进行识别。结果表明,研究区钾盐矿物包括氯化盐矿物、硫酸盐矿物、碳酸盐矿物3类,固态钾盐矿物主要为杂卤石,常与石盐、硬石膏共存,具有高电阻率、高密度、高伽马、高K的特征,主要分布于T₁j^4-2、T₁j^5-2层段。     

广西新路-水岩坝钨锡矿田的成因探讨

广西新路—水岩坝钨锡矿田位于广西平桂地区、燕山中期姑婆山花岗岩的西南接触带,为南岭钨锡多金属成矿带的重要组成部分。文章在前人成果基础上,进行了岩石地球化学、石英流体包裹体成分及Rb-Sr同位素定年等研究,结果表明,该区成矿作用(约151Ma)与姑婆山花岗岩主体(161～165Ma)存在较大的年龄差,因此没有直接的成因联系。姑婆山花岗岩形成后,由于进一步的断裂活动和幔源物质上升在姑婆山南缘形成了晚期花岗质小岩体,伴随的深源流体活动造成了W、Sn等成矿物质的活化、运移和富集,才形成了以六合坳、烂头山为代表的矿床。矿床受晚期成矿花岗岩、有利赋矿层位及断裂构造等因素的综合控制,成矿物质主要来源于花岗岩。激光拉曼探针分析显示,该区矿床流体包裹体的成分主要为CO2、CH4和H2O,结合其他特征,显示可能有较多幔源成分参与,其中新路六合坳矿床流体包裹体极富CH4,而水岩坝烂头山矿床流体包裹体富CO2,反映了两者在流体来源、形成机制、成矿深度等方面的差异。     

金川铜镍硫化物矿床磁黄铁矿矿物学特征及成因意义

金川铜镍硫化物矿床矿石类型主要为浸染状矿石、海绵陨铁状矿石及块状矿石。采用矿相显微镜观察、磁性胶体浸润与电子探针分析等方法,对3种类型矿石中磁黄铁矿的结构状态、共生组合与成分特征作了研究,探讨了矿石成因及成矿过程。在浸染状矿石与海绵陨铁状矿石中,磁黄铁矿为单纯的六方(NC型)磁黄铁矿,或者六方与单斜(4C型)磁黄铁矿构成的不规则状交生体。这2类矿石中磁黄铁矿的成因很可能是岩(矿)浆中S含量低,且高温结晶后缓慢降温,后期又受到了富硫和/或高氧逸度流体的交代作用。在Ⅱ矿区块状矿石中,单斜与六方磁黄铁矿构成平行叶片状交生体,表明六方磁黄铁矿在高温下结晶后温度曾快速下降,这期间仅出溶了微量的黄铁矿,而当温度下降到254℃以下时,发生了六方磁黄铁矿中单斜磁黄铁矿出溶作用。磁黄铁矿的结晶类型、金属原子(Fe、Ni、Cu、Co)与硫原子比值M/S演化等佐证了块状矿石晚期贯入成因。依据Fe-S系统相图拟合曲线计算得到块状矿石中六方磁黄铁矿结晶温度为743~518℃,且在结晶过程中,硫逸度logf(S2)曾从0.427降至-3.767。     

四川盆地东北部长兴期沉积相、沉积模式及其演化

笔者根据四川盆地东北部长兴组沉积特点,将其分为台地边缘生物礁相、台地边缘浅滩相、开阔台地相、局限台地相、碳酸盐斜坡相、盆地相和蒸发台地相等7个基本的相带。由于期间经历了一次二级海平面的升降过程,使得长兴组广泛发育海侵生物礁滩,形成了两类最为有利的储集相带。礁滩沉积相带在纵横向上不断迁移、抬升,主要发育于台盆的两侧,呈带状分布,明显受沉积相带控制。主要沉积微相类型有生物粘结云岩微相、亮晶颗粒云岩微相、角砾云岩微相、云泥岩微相、生物粘结灰岩微相、灰泥岩微相、亮晶颗粒灰岩微相和介屑灰岩等,其中对储层最有利的微相类型是角砾云岩微相、生物粘结云岩微相和亮晶颗粒云岩微相。在详细研究分析各沉积相带沉积特点的基础上,探讨了该期沉积相带的空间展布。利用钻井、野外露头、岩心和岩石薄片等资料,对目的层进行了沉积相和沉积微相研究的基础上,建立了研究区的沉积模式以及对沉积模式的演化进行了研究,最后编制了沉积相平面分布。     

川西前陆盆地下侏罗统白田坝组沉积特征

依据钻井、露头及岩心资料,结合区域地质特征,详细研究了川西前陆盆地下侏罗统白田坝组沉积相和岩相古地理特征。结果表明,川西前陆盆地下侏罗统白田坝组主要发育冲积扇相、曲流河相、湖泊三角洲相和湖泊相4种沉积相类型。冲积扇相主要发育扇中和扇端两个亚相,扇根不发育;曲流河相发育河道和洪泛平原两个亚相;湖泊三角洲相发育三角洲平原、三角洲前缘两个亚相,前三角洲亚相不发育;湖泊相主要发育滨浅湖亚相和半深湖亚相,深湖亚相不发育。龙门山前缘的邛崃、安县、江油、旺苍、南江等地冲积扇广泛发育,大小、形状不同的冲积扇连接叠覆构成冲积扇群。在安县地区发育的冲积扇往东砾石由粗变细,逐渐过渡到河流的砂岩相。在金堂、三台等地河流入湖形成三角洲相沉积,并由三角洲进入湖泊沉积区,构成冲积扇-河流-三角洲-湖泊的沉积模式。