新疆罗布泊第四纪盐湖上升卤水流体及其成钾意义

野外调查发现，新疆罗布泊罗北凹地等干盐湖地表分布有众多的流体上升或上涌通道，其形状特征呈“垂直的孔洞”、“泥火山口”、“枣状小坑”及“粘附沙丘”等。研究认为，地下卤水流体过去和现在正是通过这些通道上升，至地表排泄或进入盐湖水体及沉积物中；这些地下流体主要源于深部地层水和大气循环水等；上升流体补给罗布泊的罗北凹地等次级盐湖，为钾盐成矿提供重要的物质基础，并导致钙芒硝的大量沉积，促进了盐类沉积物的成岩过程。同时，上升流体的补给还在罗布泊盐湖区近地表处产生了固体钾盐矿的沉积。     

塔里木河的变迁与罗布泊的演化

干旱区河流及湖泊变化是环境演变的最重要标志之一。本文根据实际调查、历史记载和遥感图像解译,论证了塔里木河河道变迁及水量变化与罗布泊的演化关系。魏晋及其以前,塔里木河与孔雀河合流从北面入罗布泊,当时上游农业规模小,入湖水量多,罗布泊水域面积达到5350km2。此后,孔雀河入塔里木河,从南面经喀拉和顺入罗布泊,由于绿洲面积扩大,引水增加,到了清末罗布泊水域明显缩小,但还没有干涸。1921～1952年塔里木河再度与孔雀河汇流,又从北面入罗布泊,湖面扩大到1900km2,代表了这一时期的罗布泊水域,因此罗布泊不是20世纪30年代末40年代初干涸。1952年塔里木河与孔雀河分流,孔雀河单独入湖,水量减少,使湖面缩小,但直至1959年中国科学院新疆综合考察队对罗布泊进行考察时仍有广阔的水面,1961年仍未干涸。孔雀河灌区为扩大灌溉面积,于1958年和1962年,分别在普惠和阿克苏甫修了拦河大坝和水库引起下游断流。因此,罗布泊应在1962年以后逐渐干涸,直到1972年美国第一颗地球资源卫星照片上才得到反映。同时,还根据塔里木盆地绿洲发展、水资源利用及水系关系,分析了罗布泊干涸的原因及与塔里木河开发有着必然联系,主要是人类活动改变了地表径流的地域分配,上中游引水过多,造成下游断流和尾闾湖干涸。     

罗布泊断陷带内形成富钾卤水机理研究

罗布泊干盐湖位于新疆塔里木盆地东部。1995年以来,在罗布泊发现了超大型规模钾盐矿床,钾盐资源主要赋存于罗北凹地等盐系地层中。近年来调查发现,在罗布泊分布有地堑式张性断陷带,不仅控制成钾凹地的形成,其本身也储集卤水,蕴藏有一定规模的卤水钾盐资源。地球物理（EH-4）测量显示,断陷带深达1 000 m处有卤水存在的信息;断陷带内钻孔卤水化学分析结果揭示,下部卤水比重高于上部,卤水中氯化钾含量也呈“下高上低”的态势,这与盐湖蒸发析盐序列不一致或正相反。文章认为,卤水垂向对流是导致卤水化学特征垂向分异的机理,即,在罗布泊盐湖演化过程中,断陷带内出现较小规模的洼地或盐湖,湖表水蒸发浓缩形成卤水,上部卤水比重不断增加,并沿张性断裂逐渐向下部或深部流动、渗透,形成了卤水的对流;由于罗布泊地堑式断陷带长达30～50 km,向下延长深度可达1 000 m,这些都说明罗布泊断陷带内可以形成和储集一定规模的富钾卤水,它们应该成为今后罗布泊盐湖钾盐资源扩大找矿的新空间。     

罗布泊干盐湖第四纪环境演变研究进展

罗布泊干盐湖作为塔里木盆地唯一的尾闾湖,经历了淡水湖—微咸水湖—咸水湖—盐湖—干盐湖的演化历程,是亚洲内陆环境演化及全球气候变化研究的天然实验室。简要概述罗布泊第四纪沉积特征及环境变化过程,并对未来研究提出展望。罗布泊早更新世主要为河流三角洲—滨浅湖—湖泊等沉积环境,是罗布泊盆地第四纪时期最为湿润的时期。自早更新世末期进入以含石膏粉砂黏土为主的咸水湖沉积阶段,中更新世中期罗北凹地进入巨量钙芒硝沉积阶段,干旱程度加剧,指示常年性盐湖亚环境。罗布泊全新统底部发育含石膏黏土、砂岩,表层广泛发育石盐壳,指示全新世伊始,罗布泊气候经历了一个相对湿润期,其北部逆向演化至咸水湖阶段,波动至半干旱气候,而后又向极端干旱气候转变,最终演化为干盐湖环境。展望未来,罗布泊古环境研究主要有以下几方面的内容需要进一步深入：(1)Ca-Cl型卤水对盐湖沉积亚环境综合判别的影响研究;(2)高精度地层时代框架;(3)可替代性环境演化载体;(4)定量化环境演变研究。     

罗布泊干盐湖第四纪环境演变研究进展

罗布泊干盐湖作为塔里木盆地唯一的尾闾湖,经历了淡水湖—微咸水湖—咸水湖—盐湖—干盐湖的演化历程,是亚洲内陆环境演化及全球气候变化研究的天然实验室。简要概述罗布泊第四纪沉积特征及环境变化过程,并对未来研究提出展望。罗布泊早更新世主要为河流三角洲—滨浅湖—湖泊等沉积环境,是罗布泊盆地第四纪时期最为湿润的时期。自早更新世末期进入以含石膏粉砂黏土为主的咸水湖沉积阶段,中更新世中期罗北凹地进入巨量钙芒硝沉积阶段,干旱程度加剧,指示常年性盐湖亚环境。罗布泊全新统底部发育含石膏黏土、砂岩,表层广泛发育石盐壳,指示全新世伊始,罗布泊气候经历了一个相对湿润期,其北部逆向演化至咸水湖阶段,波动至半干旱气候,而后又向极端干旱气候转变,最终演化为干盐湖环境。展望未来,罗布泊古环境研究主要有以下几方面的内容需要进一步深入：(1)Ca-Cl型卤水对盐湖沉积亚环境综合判别的影响研究;(2)高精度地层时代框架;(3)可替代性环境演化载体;(4)定量化环境演变研究。     

罗布泊第四纪含盐系成岩作用特征研究

依据大量钻孔岩心与薄片的详细观察描述,对罗布泊罗北凹地第四纪含盐系盐层及储卤盐层的成岩作用变化进行深入研究。发现含盐系盐层内广泛出现各种成岩变化,主要是压榨作用、溶蚀作用、重结晶作用、交代作用、胶结作用及断裂构造作用等。它们对地层储集卤水能力产生巨大影响。这些成岩作用与晶间流体的活动有密切关系。同时引入“成岩作用相”的概念,探讨其在富钾卤水资源评价上的作用和意义。     

新疆罗布泊盐湖深部钾盐找矿新进展

罗布泊是世界最大干盐湖之一,罗布泊超大型钾盐矿床从1995年发现至今,经历了找钾远景预测、勘查、系统科学研究、扩大找矿及开发利用快速推进的过程,浅部(200m以浅)钾盐资源量已基本查明,但没有一个穿透第四系的较深地质科学钻井。通过区域气候条件、盐类矿物分布、碎屑岩层储卤等方面与柴达木盆地西部的对比分析以及罗布泊地堑式断陷带储卤的发现,提出罗布泊深部具有钾盐成矿远景。在罗布泊罗北凹地西北部实施盐湖深部钾盐找矿第一深井(LDK01井),首次发现钾芒硝、钾锶矾、红钾铁盐等盐类矿物;在深部地层碎屑岩层中发现钾盐矿物钾石盐、光卤石等,地层中KCl含量高达2.86%,揭示地层深部存在低品位固体钾矿,确定为一种新类型钾矿,即碎屑岩型钾矿,为罗布泊深部钾盐找矿拓展了方向和空间;深层碎屑岩地层储集卤水,卤水KCl平均品位1.50%,揭示出罗布泊盐湖深部存在富钾卤水。重力探测发现罗布泊盆地西部发育次级凹地,初步确定凹地中心第四系沉积厚度大于1200m。结合地质分析,预测库鲁克塔格山前断陷盆地和罗北盆地为进一步寻找深部隐伏钾盐矿床的重要靶区。综合遥感、物探、物性特征等资料及研究成果,估算罗北凹地深部钾盐预测资源量为1.60×108t,并提出罗北凹地西部及附近区域的深部地层中还蕴藏有丰富的钾盐资源,罗布泊深部找钾潜力巨大。该成果对深化认识罗布泊盐湖的形成演化及满足钾肥生产企业大规模开发均具有重要意义。     

罗布泊AK1孔沉积物地球化学组成与古气候

通过对罗布泊东部阿奇克谷地中部AK1孔沉积物中易溶盐组分及氧化物特征的研究,综合沉积序列及岩性变化特征,初步分析了罗布泊阿奇克谷地晚第三纪以来的沉积环境及古气候演化.结果表明,阿奇克谷地第三纪晚期即开始出现咸化湖泊沉积,易溶盐以SO42-、Cl-、Na+为主,各离子含量最高;第四纪以来沉积环境与古气候均有明显变化,早更新世气候以干冷为主,中更新世易溶盐组分中各离子浓度明显降低,以Cl-降低最显著,气候转为温湿;中更新世晚期气候湿润,湖相沉积范围扩大,为罗布泊湖的一次大发展期;晚更新世以来湖泊环境波动变化加快,气候向干旱化发展.表层易溶盐浓度显著增大,出现岩盐沉积,代表罗布泊出现极端干旱的气候环境.     

罗布泊盐湖巨量钙芒硝沉积及其成钾效应分析

罗布泊盐湖位于新疆塔里木盆地东部,盐湖沉积的主要盐类矿物是钙芒硝,其资源量巨大,卤水钾矿赋存于钙芒硝岩晶间孔隙中,显然,钾盐的聚集与钙芒硝沉积有着密切的联系。文章通过对罗布泊盐湖的钙芒硝沉积特征研究,探讨了钾盐矿床的形成与钙芒硝的沉积关系。研究显示钙芒硝沉积时期,古气候具有“热”的特点,有利于钙芒硝沉积;盐湖物质来源有“富硫酸根”的地表水,也可能存在富钙水的补给。结晶试验显示,罗布泊现代卤水与含氯化钙水掺合后,蒸发析出石膏和水钙芒硝;同时,早期沉积的石膏被交代成为钙芒硝,这两种方式是钙芒硝形成的主要机制。罗布泊钙芒硝的成钾效应主要表现于3个方面:钙芒硝具有菱板状结构,在沉积和成岩过程中钙芒硝岩发育大量孔隙;钙芒硝孔隙储集了富钾卤水;大量钙芒硝的析出导致卤水中钾离子相对富集。研究认为,罗布泊盐湖巨量钙芒硝的沉积控制了钾盐的形成和分布,钙芒硝岩成储钾盐的认识在实践上推进了罗布泊盐湖的找钾工作。     

新疆罗布泊地区32.0～9.1kaB.P.期间的孢粉记录及其古气候古环境演化

新疆罗布泊地区罗北洼地CK­2钻孔的孢粉记录揭示出： 32.0～9.1kaB.P. 植被演替明显,气候干湿波动显著; 晚冰期向全新世过渡期间,气候波动频繁且具突变性。31.98～19.26kaB.P.罗布泊地区处于末次冰期的盛冰期阶段,气候寒冷湿润,冷暖波动频繁,但幅度不大,研究区植被以草原－荒漠草原为主; 19.26～13.67kaB.P. 气候明显变为温暖干燥,植被以荒漠为主; 13.67～12.73kaB.P.气候冷湿偏干,植被以草原－荒漠草原为主; 12.73～9.14kaB.P.气候冷湿与暖干交替频繁,波动幅度较大,植被逐渐由荒漠向草原－荒漠草原过渡。其中, 16.45～15.39kaB.P.,14.27～13.67kaB.P.和 11.74～11.23kaB.P.之间的冷颤动分别相应于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件; 15.39～14.27kaB.P.和 12.73～11.74kaB.P.之间的暖期则分别对应于欧洲博令和阿勒罗得暖期; 新仙女木事件后的气候具有突变性的特点,10.49kaB.P.前后的暖事件和9.14kaB.P.前后的冷事件,成为全新世早期气候变化的显著特征。孢粉浓度和花粉组合所反映的罗布泊地区晚冰期以来的气候演化同全球性的气候事件具有显著的可比性。     

基于砂箱模拟实验的罗布泊盆地新构造变形特征分析

在现有罗布泊盆地新构造活动特征分析的基础上,设计了刚性基底和塑性基底两种砂箱实验模型进行实验模拟。实验结果显示,在近南北向区域构造挤压应力作用下,罗布泊盆地两侧的阿尔金山与库鲁克塔格均以逆冲岩片的形式向盆地强烈逆冲,形成一系列向盆地推覆的冲断-褶皱带,且局部发育断层三角带。库鲁克塔格山发育一系列具右旋走滑作用的冲断层,而阿尔金断裂带则形成具左旋走滑的逆冲活动,在两者共同作用下,导致塔东地块发生向西逃逸,导致罗布泊盆地内部处于东西向伸展状态,发育一系列近南北向断层。模拟实验结果较好再现了罗布泊盆地新构造变形特征,有助于探讨塔里木地块东缘构造形成机制。模拟实验也表明罗布泊盆地两侧的盖层变形特征明显受控于基底发育特征,而两种模拟实验结果的分析比较表明罗布泊盆地具有刚性基底。实验结果为研究该区构造与成钾、油气成藏关系提供了依据。     

新疆罗布泊K1孔磁性地层及古纬度初析

Ｋ１孔位于罗布泊“耳轮”构造的北缘。磁性地层初步研究得知,在孔深６１～６２ｍ处为界,以上为布容正向极性时（Ｂｒ）,以下为松山反向极性时（Ｍａ）。在孔底９７～１００ｍ处的正向极性偏移应属Ｃｏｂｂ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ事件,对照Ｓ．Ｃ．Ｃａｎｄｅ和Ｄ．Ｖ．Ｋｅｎｋ修定的古地磁极性年表,氏地层的年代为１．２Ｍａ,归属早更新世中期。中更新世地层厚５０余米,晚更新世地层厚１０ｍ左右,全新世地层厚度小于５ｍ。根     

罗布泊第四纪湖盆物源与盆地构造演化特征：来自LDK01孔碎屑锆石U-Pb年龄证据

为揭示罗布泊盐湖第四系潜在物源区及凹陷阶段性演化过程,本文对罗布泊第一口钾盐科探深钻LDK01孔更新统不同深度样品进行碎屑锆石U-Pb微区定年分析。Th/U比值显示,钻孔碎屑锆石类型主要为岩浆锆石,少量为变质成因锆石。锆石年龄主要集中在209~240Ma、265~304Ma、320~385Ma、406~446Ma、705~880Ma及2376~2405Ma几个区间。综合分析潜在物源区的岩石属性和年龄构成,初步认为罗布泊地区前寒武纪年龄来自北部山前库鲁克塔格地区,加里东期碎屑锆石可能来源于阿尔金造山带和(或)南天山构造带。276Ma的峰值记录了塔里木盆地二叠纪大火成岩省事件,南天山最有可能为主导物源区。印支期和新生代碎屑锆石年龄暗示了北山地块和东天山,甚至较远的帕米尔-西昆仑山等地可能也提供了物源。凹陷周缘富钾岩体广泛出露,经风化、淋滤搬运至罗布泊,为凹陷第四纪成钾提供了有利的物质来源。塔里木盆地内部流域带来的碎屑组分是主要的物质来源,近源地区造山带岩体提供的物源有限。碎屑锆石年龄纵向变化特征显示,罗布泊北部地区在中更新世发生一次明显的构造抬升,可能是导致罗北凹地形成的重要原因。     

罗布泊盐湖深部钾盐地质科学钻探LDK02孔冲洗液工艺

罗布泊盐湖深部钾盐地质科学钻探LDK02孔钻遇地层主要为第四系松散层,其中,卵砾石层及砂层孔段易发生坍塌埋钻事故,粘土层孔段易缩径卡钻,导致钻探施工中孔壁极不稳定、极易引发孔内事故;现场使用卤水配制冲洗液,对冲洗液处理剂性能影响较大,导致配制的冲洗液胶体稳定性差、易沉淀分层、不能有效悬浮和携带岩粉。针对上述问题,对现场卤水进行了离子成分分析,选用抗盐性能好的处理剂配制卤水冲洗液,在LDK02孔现场应用,取得了良好效果,保证了钻探施工的顺利实施。     

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。     

The Impact of the Linked Factors of Provenance, Tectonics and Climate on Potash Formation: An Example from the Potash Deposits of Lop Nur Depression in Tarim Basin, Xinjiang, Western China

Potash deposits commonly accumulate in highly restricted settings at the final stage of brine evaporation. This does not mean that potash deposits are formed simply as a result of the evaporation concentration of seawater or lake water, but rather as a coupling result of particular provenance, tectonics and climate activities. In this paper, we focus on the formative mechanism of the potash deposits of Lop Nur depression in Tarim Basin to interpret the detailed coupling mechanism among provenance, tectonics and climate. In terms of the provenance of Lop Nur Lake, the water of the Tarim River which displays “potassium-rich” characteristics play an important role. In addition, the Pliocene and Lower-Middle Pleistocene clastic beds surrounding Lop Nur Lake host a certain amount of soluble potassium and thus serves as “source beds” for potash formation. During the late Pliocene, the Lop Nur region has declined and evolved into a great lake from the previous piedmont and diluvial fan area. Since the mid Pleistocene, the great-united Lop Nur Lake has been separated and has generated a chain system consisting of Taitema Lake, Big Ear Lake and Luobei Lake which has turned into the deepest sag in Lop Nur Lake. Dry climate in Lop Nur region has increased since the Pliocene, and became extreme at the late Pleistocene. The study implies that potash formation in Lop Nur Lake depends on the optimal combination of extreme components of provenance, tectonics and climate during a shorter-term period. The optimal patterns of three factors are generally characterized by the long-term accumulation and preliminary enrichment of potassium, the occurrence of the deepest sub-depression and the appearance of an extremely arid climate in Lop Nur region. These factors have been interacting synergistically since the forming of the saline lake and in the later stages strong “vapor extraction” caused by extremely arid climate is needed to trigger large scale mineralization of potash deposits.     

应用自然电场法寻找地下富钾卤水的探讨

本文探讨自然电场法在盐湖区寻找和评价富钾卤水的应用及效果。根据罗布泊地质、本文地质和卤水化学特征研究,鉴于富钾卤水具有低电阻率的特点,论证了自然电场法在监测区找富钾卤水的地球物理机理和可行性。在罗北凹地已查明的富钾卤水区开展自然电场法测量方法试验,负异常对应干盐湖的卤水分布区,正异常主要分布于山前地区;应用于铁南凹地,自电负异常带南北长约24km、东西宽约3km,面积约100km^2,解译该带为高盐度卤水的富集地。结果表明,自然电场法可为盐湖区寻找和评价卤水钾矿提供一种新的、快速的技术手段。