柴达木盆地大柴旦硼矿床地质特征及成矿机理

大柴旦盐湖因蕴藏固体和液体硼矿资源成为柴达木盆地诸多盐湖中最早被关注和开发的盐湖之一。不仅如此,大柴旦盐湖还沉积有全球少有分布的特色柱硼镁石矿床。此种特色硼矿床的成矿环境和形成机理目前尚未得到应有的关注和研究。本研究基于大柴旦盐湖因开采硼矿而揭露出来的湖中高分辨率的天然沉积剖面DCD-2和DCD03,利用岩性地层学、沉积学、矿物学、地球化学以及AMS 14 C年代学等多指标研究方法,深入探讨了更具特色的湖底柱硼镁石矿层以及其他硼矿层的成矿环境和成矿机理,丰富和完善了盐湖硼矿床成因理论。研究结果显示,大柴旦湖底柱硼镁石矿层(第一硼矿层)形成年代始于BC 1790a左右。湖底柱硼镁石含量为35%,B2O3含量约为3%~16%,属于中低品位硼矿层;而湖滨钠硼解石和水方硼石含量分别为82%和35%,B2O3平均含量约为3%~9%,属于低品位硼矿层。硼矿形成前的较长时期内,大柴旦盐湖是以碎屑沉积为主的非盐湖相沉积环境,此后快速进入硫酸盐型盐湖阶段和湖底柱硼镁石矿层形成阶段。湖底柱硼镁石以及湖滨钠硼解石和水方硼石是在特定水文地球化学条件和湖泊环境下形成,在湖区的不同地带,由于不同的成矿作用和成矿机理形成了不同的硼酸盐矿物或硼矿床。大柴旦盐湖硼酸盐矿床的形成受控于硼自身内在地球化学特性及其外在控制条件,是内外条件耦合的结果。在固体硼酸盐整个形成过程中,盐湖卤水都呈现弱碱性—碱性,这是盐湖硼酸盐沉积形成的先决条件。文章提出了盐湖固体硼酸盐的具体形成机理并确定大柴旦盐湖硼矿床为高山-深盆-浅水成矿模式。     

柴达木盆地北缘大柴旦和锡铁山榴辉岩中石榴子石环带对比及地质意义

大柴旦榴辉岩和锡铁山榴辉岩同为柴达木盆地北缘高压—超高压变质带的组成部分,但它们的岩相学特征、形成的PT条件及榴辉岩中石榴子石中保存的成分环带均具有明显的差异。大柴旦榴辉岩峰期变质的PT条件为T=620～730℃,P=2.3～2.8GPa,岩相学研究表明其经历了近等温降压或降温降压的后榴辉岩相历史,保存有进变质的矿物组合和石榴子石的生长环带及增生结构。相反,锡铁山榴辉岩的榴辉岩相的温度较高,岩相学研究显示其具有明显的后榴辉岩相的高温麻粒岩相的叠加,PT轨迹显示压力峰期早于温度峰期,具有略升温降压的后榴辉岩相变质历史,榴辉岩中石榴子石的成分环带表现为扩散环带,没有生长环带保留。大柴旦榴辉岩和锡铁山榴辉岩的不同的石榴子石环带特征反映了两者在形成过程中,特别是折返过程中不同的构造热历史。     

大柴旦盐湖卤水演变及环境变化的矿物学记录

大柴旦盐湖因蕴藏固体和液体硼矿资源成为柴达木盆地诸多盐湖中最早被关注和开发的盐湖之一。然而,对其常年水体底部沉积剖面的相关研究工作却几乎没有开展。报道了该盐湖中央湖底硼矿层以上连续沉积剖面的加速器质谱计（AMS）^14C年代学和矿物学研究结果,首次揭示湖底硼矿层形成于约3600aBP之前,剖面的岩性与矿物组成标示了晚全新世以来该盐湖水化学演化的3个主要阶段,受降水量主控的入湖径流量决定了盐湖水位和卤水水化学的阶段性演化特征,以及各阶段中十年级和百年级的水化学变动。研究结果为探讨柴达木盆地北部晚全新世以来水文气候的演变历史提供了代理记录。     

柴达木盆地成因分析

对柴达木盆地新生代沉降机制存在不同的观点。一个合理的模型必须解释柴达木盆地的两个基本问题： 1）为什么柴达木盆地新生代沉积中心主要位于盆地中部; 2）是什么动力学过程导致盆地发生最大幅度超过15 km的基底沉降。通过对柴达木盆地主要地质特征的分析和对已有盆地模型的评述,本文发展了地壳褶皱模型,认为青藏高原北部上部地壳发生纵弯褶皱是柴达木盆地形成的主要原因。该模型不仅解释了盆地沉积中心的位置,而且揭示了柴达木盆地与周缘其它构造单元的关系。上部地壳发生强烈褶皱与下地壳侧向流动和岩石圈地幔向南俯冲的过程有关。     

柴达木盆地西部地区古、新近系油源成熟度

烃源岩的成熟度决定了原油的成熟度与类型。利用R0、C29 20S/20S+20R与C29 ββ/ββ+αα确定了柴西地区烃源岩的成熟度;通过原油C29 20S/20S+20R、C29 ββ/ββ+αα与折算镜质体反射率Rc确定了原油的成熟度。研究表明,柴西地区古、新近系原油系低熟—成熟油为主,早期形成的低熟油运移至茫崖坳陷及周缘的深层构造,受后期构造运动影响部分低熟油运移到浅层构造,晚期形成的成熟油主要聚集于茫崖凹陷周缘深层,因此,原生低熟—成熟油藏的勘探应围绕茫崖凹陷及尕斯断陷深层构造及小梁山凹陷周缘浅层构造。     

柴达木盆了立体地质与油气预测

笔者在柴达木盆地进行3次野外地质调查，收集并参考了大量资料，编绘了柴达木盆地地质图、纵横剖面图、构造等高线图、等厚度图和不同深度地质图，借以研究盆地地下地层、构造、湖盆演化历史，并对古生代海相油源和含油区、中侏罗世油源和中新生代含油气区及油气田进行预测。     

柴达木盆地生态植被的地下水阈值

生态植被的地下水阈值是指植被依赖地下水生长的最大水位埋深和溶解性总固体含量（TDS）。控制地下水开采生态风险的基础是弄清生态植被与地下水的依存关系并给出地下水阈值。文章利用遥感数据集MOD13Q1和水文地质调查获得的实测数据,统计分析了柴达木盆地主要平原区生态植被与潜水的水位埋深、TDS的关系。结果表明:天然植被依赖地下水的阈值是水位埋深为5.3 m、TDS为7.5 g/L;埋深＞5.3 m地带的天然植被基本与地下水无关;埋深＜1.1 m是水生植被、湿生植被与湿生耐盐碱植被适宜生长的水位埋深区间;埋深1.4~3.5 m是耐盐植被及中生植被与旱生植被适合生长的水位埋深区间;TDS≤1.5 g/L适宜植被生长,1.5 g/L＜TDS≤5 g/L较适宜植被生长,5 g/L＜TDS≤7.5 g/L基本不适宜植被生长,TDS＞7.5 g/L不适宜植被生长。     

柴达木盆地北缘大柴旦地区古生代花岗岩锆石SHRIMP定年

大柴旦地区是柴北缘古生代超高压带的重要组成部分,与超高压岩石相伴的花岗岩十分发育。这些花岗岩具有两类不同的岩石地球化学特征,Ⅰ类以 Na_2O/K_2O 比值小于1、明显的负 Eu 异常和低 Sr、高 Y 为特征,具有 S-型花岗岩的属性,Ⅱ类以 Na_2O/K_2O 比值大于1、弱负 Eu 异常到正 Eu 异常和高 Sr、低 Y 为特征,具有Ⅰ-型花岗岩的属性,反映了它们的源岩及成因上的差异。锆石 SHRIMP U—Ph 定年结果表明,大柴旦地区花岗岩的年龄可分为三组,第一组年龄为446.3±3.9Ma,第二组年龄分别为408.6±4.4Ma、403.3±3.8Ma、401.8±3Ma,第三组年龄分别为374.5±1.6Ma、372±2.1Ma。结合区域地质特征,我们认为,第一组年龄可能反映了柴达木陆块与中南祁连板块碰撞的时代,第二组年龄可能反映了深俯冲地下的板块由于拆沉而折返的时代,第三组年龄可能反映了碰撞隆起后造山带上不同块体之间的伸展、滑塌的时代。     

柴达木盆地西部新生代沉积演化特征

藏北高原的柴达木盆地保存有完整的新生代沉积地层,通过对柴西茫崖凹陷背斜北东翼长尾台剖面详细的野外测量,结合室内薄片鉴定,研究了该剖面岩石组构、沉积构造、沉积相、岩石组合特征,划分了各组基本层序,分析了其旋回特征。最后,系统总结新生代地层的整体沉积演化特征,试图通过这些特征来揭示该地区整个新生代的沉积环境演化。     

柴达木盆地环境地质的调查及评价

对柴达木盆地进行开发，首先要对盆地的现状进行了解，本文着重从土地荒漠化，风蚀与风沙淤埋，地下水位上升，下降，土地盐渍化及人类工程活动引起的环境问题进行调查，实际考察，并对盆地相关点取水样分析，从地质地貌，生态环境，地质环境以及人类工程活动等方面对盆地现状作以综合评价，为开发盆地提供依据。     

柴达木盆地西部卤水特征及成因探讨

柴达木盆地自中生代末-新生代初以来,四周山体不断抬升,形成"高山深盆"的沉积环境,为盆地带来了大量盐类物质,再加上新近纪干旱封闭的气候环境,使得其西部沉积了广阔而厚层的岩盐.在对柴达木盆地西部新近系、第四系地层出露盐矿点实地考察的过程中,采集、分析了18件卤水样品的水化学组成.结果表明,卤水矿化度高,油田卤水富B3 、Li 、Sr2 和Br-等有益组分,其前缘第四纪形成的盐湖也有大量K 资源分布.通过离子含量及水化学特征系数,查明了卤水的水化学类型主要为氯化物型和硫酸镁亚型,地表浅层卤水富Mg2 、SO24-贫Ca2 ,而油田卤水富Ca2 ,贫Mg2 、SO24-.反映了油田卤水具有深部CaCl2型水体的特征,这种富Ca2 的卤水可能与白云岩化作用使卤水中的Ca2 增加而Mg2 减少,以及硫酸盐的还原作用使SO24-减少有关;地表浅层卤水接近青海湖湖水蒸发线,说明盆地卤水主要是由大气降水汇聚蒸发形成.通过卤水氢氧同位素的分析,发现卤水明显偏离于大气降水线,发生了明显的"氧同位素正漂移"现象,且卤水演化趋势线和当地大气降水线的交点与周围山体前缘的盐泉水的氢氧同位素值相近,地表浅层卤水主要分布在大气降水线附近,而油田卤水集中分布在变质水的范围内.说明地表浅层卤水主要是由大气降水汇聚而形成的;而深部油田卤水推测基本上来源于冰雪融水或雨水补给,这些冰雪融水或雨水沿着断裂带下渗,在迁移的途中发生了变质作用和深部地热水体掺杂作用,形成了深部油田卤水.     

柴达木盆地西部地区渐新世沉积物源分析

沉积物源分析在确定沉积物源位置、母岩性质及沉积物搬运距离,甚至整个盆地的沉积作用和构造演化等方面都有重要意义。本文从重矿物组合、轻矿物组合、稀土元素分配和古水流恢复等方面系统地分析了柴达木盆地西部地区渐新世物源方向,确定了阿尔金东段物源、阿尔金西段物源、阿拉尔物源、铁木里克物源、祁漫塔格—东柴山物源和弯西—甘森物源6大沉积物源。沉积物源特征明显控制了沉积物特征,来自阿尔金西段物源的沉积物搬运距离短,碎屑物供给明显受季节性洪水控制,故稳定性差,发育近源陡坡型的扇三角洲、近岸水下扇沉积物;来自其余物源的沉积物搬运距离较长,最长搬运距离约190 km,碎屑物供给的稳定性较好,发育远源缓坡型的辫状三角洲沉积物,受不同沉积物源的影响,其沉积特征具有明显的差异性。     

柴达木盆地盐类矿产成矿单元划分

柴达木盆地是我国主要的盐类存储矿带,有己发现并探明储量和资源量的矿产12种,氯化钾、氯化镁和氯化锂等资源储量居全国首位,同时不断有许多新地域、新层位、新类型、新深度的矿床/矿体被发现,显示出柴达木盆地具大的找矿潜力。本文在全国成矿单元划分基础上,利用最新研究成果,以柴达木盆地新生代地质构造环境为基础,突出盐类矿产原则,综合分析赋盐矿产的岩相、古气候、水文条件和盐类成矿规律及成矿特征等,全面系统地划分了柴达木盆地盐类矿产成矿单元。本文提出柴达木盆地Ⅰ级成矿域隶属秦祁昆成矿域,Ⅱ级成矿省属昆仑成矿省,Ⅲ级成矿区带为柴达木盆地锂-硼-钾-钠-镁-盐类-石油-天然气-芒硝-天然碱成矿带;进一步划分为柴北缘硼-锂-钾盐成矿亚带、中央钾-石盐-镁-锂-天青石-芒硝成矿亚带、昆北硼-钾-石盐-芒硝成矿亚带、察尔汗钾-石盐-镁-锂-硼-天然碱成矿亚带、德令哈石盐-天然碱成矿亚带5个Ⅳ级成矿亚带以及21个Ⅴ级矿集区。     

柴达木盆地原油成因研究

柴达木盆地是我国西北地区大型含油气盆地之一.经过50年的油气勘探,已在该盆地发现18 个油田,它们主要分布柴西地区,对其成因一直是人们关注的问题.通过对这些油田原油的物理化学性质、油源对比和成因机制综合研究表明,柴西地区和柴北地区是两个不同的成油单元,它们原油的形成环境、母质类型、成熟度和油源都是截然不同的.并且认为,虽然柴达木盆地第三系生油岩有机碳含量较低,但是其形成于强还原和咸水环境,有利于生物脂类的保存,生物脂类与可溶有机质和干酪根一起在低成熟阶段可以生成大量石油,是柴西地区未熟低熟原油形成的主要途径.     

柴西南昆北断阶带油气运移特点

本文在分析昆北断阶带油气运移输导层基本特点的基础上,结合油气显示的分布特点分析,对昆北地区油气运移特点进行了分析和预测。基岩顶面不整合是昆北断阶带油气的主导输导层。受印支期的长期风化剥蚀,昆北地区普遍发育基岩风化壳,从而形成广泛的不整合输导层。不整合输导层由古近系底砾岩和基岩风化层两部分构成,在不同井区可表现出单通道或双通道等不同输导特点。从宏观上看,油气从昆北油源断层爬上昆北断阶带后主要通过不整合进行横向扩展运移,不整合输导层的构造形态导致油气优先沿不整合输导层的构造脊线进行优势运移,当遇到不封闭断层时,则发生沿断层面向上调节运移或顺沿断层面进行横向运移。昆北地区断层侧向封闭性普遍较强,而NNE、NE走向的断层垂向封闭性弱,成为调整油气向上或改向运移的重要通道。除底砾岩外,昆北地区古近系砂层输导油气的范围有限,只有与断层和基岩不整合输导层有接触的砂层才起到局部的输导作用。因此,昆北地区油气主要集中分布在基岩不整合和断层附近。     

柴达木盆地东部侏罗纪原型盆地恢复

中下侏罗统是柴达木盆地东部中深层主力生烃层系,针对研究区前人“早-中侏罗世为广盆沉积、现今残留凹陷均有分布”的普遍认识与实际钻探的矛盾,以及侏罗系有效生烃中心不明确等问题,笔者从地面地质调查、山前冲断带构造建模入手,运用平衡剖面技术研究控凹断裂活动性及盆山演化过程,认为发育持续沉降型、构造正反转型、构造负反转型等三类凹陷;按照 “七因素法”恢复了侏罗纪各时期盆地原型,认为柴东地区发育尕西-鱼卡、红山-小柴旦、霍布逊、德令哈等4个早-中侏罗世分隔性湖盆,晚侏罗世才发展为统一沉积湖盆,纵向充填表现为早侏罗世伸展弱断陷、中侏罗世伸展拗陷湖沼相、半深湖相以及晚侏罗世挤压拗陷河流冲积相逐层超覆沉积、湖盆不断扩展的特征。中、下侏罗统有效烃源岩残留分布于原始湖盆改造后的尕西等4个持续沉降型凹陷以及鱼卡等两个构造正反转型凹陷。     

柴达木盆地石炭系油气调查最新进展

柴达木盆地石炭系是海相油气勘探的新领域,通过对柴达木盆地石炭系油气地质条件进行调查,评价其资源潜力,为该区寻找油气战略接替区提供科学依据。以柴达木盆地石炭系为主要目标,通过调查和研究,首次获得柴达木盆地石炭系油气流,在柴达木盆地古生界海相新层系油气方面取得重要发现;综合区域调查、平衡剖面反演及镜质体反射率等分析,获取柴达木盆地主要构造运动期次;结合盆地模拟技术,重建了石炭系埋藏史,分析了柴达木盆地德令哈坳陷石炭系烃源岩油气地化指标,研究了烃源岩生烃演化史。研究表明:柴达木盆地德令哈坳陷石炭系烃源岩广泛发育,有机质丰度较高,埋深较大,但未发生变质,处于成熟-高成熟阶段;德令哈坳陷石炭系埋藏史主要表现为快速埋藏期、稳定期与强烈抬升剥蚀期,新生代以来沉降史与抬升剥蚀史存在着差异;石炭系烃源岩热演化史主要表现为“存在二次生烃,晚期生烃为主”的特点,主要受该区构造运动控制;柴达木盆地热演化总体表现为缓慢降低的趋势,主要受控于柴达木盆地岩浆热事件与构造活动。调查分析表明,新层系石炭系油气条件良好,资源前景广阔,是柴达木盆地下一步勘探的接替层系。     

柴达木盆地北缘东部侏罗系发育特征

侏罗系是柴达木盆地主力生油层,主要分布于盆地北缘。通过对柴北缘侏罗系标志层、岩性特征和沉积体系的综合研究,明确了主要露头剖面侏罗纪不同时期的沉积相类型。本区侏罗系主要发育 5 种类型沉积相,包括冲积扇、辫状河、扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊,相带的展布和古地理演化均与区域构造运动密切相关。根据侏罗系内部及其与上下地层的接触关系和沉积旋回演化,柴达木盆地北缘东部经历了早--中侏罗世断陷湖盆沉积到晚侏罗世挤压坳陷沉积两大沉积演化阶段。     

柴达木盆地西部中生界原型盆地及其演化

柴达木中生界盆地形成时间及其盆地原型研究存在很大争议,主要原因在于对盆地内有无三叠系陆相沉积及其与上覆下侏罗统地层接触关系和中生界原型盆地形成的构造背景等问题认识不清.区域地质调查在盆地西部月牙山北发现中、上三叠统陆相地层与上覆下侏罗统地层整合接触,在此基础上,结合地表露头、古流分析及地震解释资料研究认为:柴达木中生界盆地起始于中三叠世.中生代在古阿拉巴斯套山与古昆仑山间发育一个大的近东西向展布的活动型山间盆地,盆地经历了中-晚三叠世、早-中侏罗世和晚侏罗世-白垩纪三个演化阶段,分别对应发育了中-晚三叠世坳陷型盆地、早-中侏罗世断陷型盆地和晚侏罗世-白垩纪坳陷型盆地三种原型盆地类型.中-晚三叠世盆地分布比较局限,沉积以氧化环境下的红色碎屑岩建造为主,不具生烃能力;早-中侏罗世盆地范围扩大,沉积物以暗色含煤建造为主,主要分布于现今的阿尔金山地区及其山前地带,沉积中心在阿尔金山地区.晚侏罗世-白垩纪阿尔金山快速隆升,成为主要物源区,开始分割塔里木和柴达木盆地沉积,沉积物为红色磨拉石建造.该研究对于准确评价柴达木盆地生烃潜力及合理进行勘探部署具有重要意义.     

柴达木盆地及相邻造山带区域断裂系统

根据对祁连山、昆仑山、阿尔金山和柴达木周缘露头的野外地质调查和盆地地震反射剖面的解释，分析了柴达木盆地及相邻造山带区域断裂系统及其对盆地演化的控制作用，提出5个区域断裂系统对柴达木盆地的形成和发展演化起着重要控制作用：（1）祁连山－柴达木盆地北缘断裂系统；（2）东昆仑山－柴达木盆地南缘断裂系统；（3）阿尔金走滑断裂系统；（4）鄂拉山走滑断裂系统；（5）甘森－小柴旦断裂系统。这些断裂系统控制了柴达木盆地的展布方向、盆地内次级断裂的形成和分布、沉积中心的迁移及油气聚集带的分布。