喜马拉雅东段库曲岩体锂、铍和铌钽稀有金属矿物研究及指示意义

稀有金属矿物记录了花岗伟晶岩成岩成矿的重要信息。喜马拉雅是全球著名的淡色花岗岩带,库曲岩体位于喜马拉雅东段的特提斯喜马拉雅岩系中。本文调查了库曲岩体的二云母花岗岩、白云母花岗岩、电气石花岗岩和花岗伟晶岩,其中,花岗伟晶岩涉及花岗岩的伟晶岩相和独立伟晶岩脉。库曲岩体产出的稀有金属矿物包括锂辉石、锂绿泥石、绿柱石、铌铁矿-钽铁矿、钇铀钽烧绿石和细晶石,它们主要赋存于似文象伟晶岩、石英-钠长石-白云母伟晶岩、块体长石-钠质细晶岩、块体长石-电气石钠质细晶岩、锂辉石-块体长石-细晶岩、白云母花岗岩的伟晶岩相以及电气石花岗岩内。显微镜观察、电子探针和LA-ICP-MS测试结果显示锂辉石具有四种产状,包括粗粒锂辉石自形-半自形晶、细粒锂辉石-石英镶嵌晶、中细粒锂辉石-钾长石-钠长石-云母镶嵌晶以及发育锂绿泥石的粗粒锂辉石,揭示了其形成时复杂的熔流体动荡结晶环境。绿柱石背散射电子图像（BSE）下呈均一结构和不均一结构（蚀变边、不规则分带和补丁分带）,元素替代机制包括通道-八面体替代、通道-四面体替代以及通道中碱金属阳离子间的置换。铌铁矿族矿物包括原生、蚀变边和不规则分带结构,部分被钇铀钽烧绿石和细晶石交代。与原生铌铁矿相比,蚀变边和不规则分带铌铁矿族矿物总体上富钽贫锰,显示了结晶分异、过冷却引起的过饱和以及流体作用。根据稀有金属矿物揭示的成因信息,独立伟晶岩脉（似文象伟晶岩）、白云母花岗岩的伟晶岩相和电气石花岗岩在岩浆分异程度、经历的演化过程、以及流体活动方面存在差异,很可能是不同期次岩浆活动的产物。库曲岩体绿柱石的Rb和Zn含量、以及铌铁矿族矿物的Sc₂O₃、SiO₂和PbO含量,与已有指示标志存在相关性,作为潜在指示标志仍需开展更多的研究工作。综合含锂辉石伟晶岩的产出、岩浆分异演化程度、多期花岗质岩浆活动、复杂的流体作用以及所属锂丰度高值区等因素,库曲岩体是喜马拉雅东段找锂的有利地段。     

中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范

本项研究得到国家“十三五”重点研发计划支持,系“深地资源勘探开采专项”2017年启动的重点项目之一,由中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所牵头,来自自然资源部、中国科学院、教育部、大型石油国企等10家骨干单位以及多家协作单位参加,联合开展协同创新研究,充分体现“产研学用”密切融合。本项研究聚焦“特提斯东段中生代(三叠纪、侏罗纪)海相成钾作用与后期改造、青藏高原北部柴达木盆地深层富钾卤水迁移-分异-汇聚成矿机制”的关键科学问题和“深部含钾盐系‘双复杂’高精度地震成像技术、深部钾盐矿层(富钾卤水层)测井识别与地震预测技术”的关键技术问题,以柴达木西部和川东北两个重点成钾区为资源基地落脚点,兼顾其他含钾盆地研究,建立三维地质模型和成矿模型,完善海、陆相成钾理论,形成3 000 m以浅钾盐勘探成套技术能力,综合评价深部钾盐资源潜力,实施异常验证钻探,新发现1个大型钾盐资源基地,值得综合评价的有利成钾远景区3~4处,实现深部钾盐找矿突破和增储示范。值得强调的是,只有立足国内,突破海相,在中西部大中型叠合盆地古代海相蒸发岩地层中找到大规模海相可溶性固体钾盐矿床,方能从根本上扭转中国钾盐资源严重短缺的被动局面。令人欣慰的是,通过近10年的艰苦努力,我国海相钾盐取得了一系列成矿理论新认识和钾盐找矿新发现:创新提出了滇西南“二层楼”成钾模式,指出侏罗纪海相找钾新方向;在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,开拓了四川盆地海相找钾新领域和新方向;在新疆库车地区发现埋深超5 000 m的钾石盐矿层,取得了库车坳陷海相找钾的实质性进展;创新提出“W型复底锅”成钾模式,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段,取得古陆表海型钾盐找矿重要新进展。至此,中国海相钾盐找矿崭露了突破的曙光。如何在这些新发现的基础上,进一步加大投入、深入研究,取得海相可溶性钾盐找矿的实质性突破,落实建成若干大型以上海相钾盐资源基地,将是“十四五”及以后时期中国钾盐的主攻方向。     

川东北普光地区深层富钾卤水钾资源提取研究

四川盆地地下卤水资源丰富,尤其川东北地区地下卤水富含高品质钾资源。本项目以四川普光地区富钾卤水为研究对象,根据卤水组成,采用模拟计算并结合实验验证的方法,研究了高温蒸发时,氯化钠、氯化钾、光卤石、硼酸等矿物的析出阶段及特点。研究结果表明,当蒸失水率约80%时,体系中约85%的NaCl析出,同时KCl达到饱和,继续蒸发可获取钾石盐。控制总蒸失水率94%~95%时分离,体系中大于80%的钾可在这一阶段析出,且湿基中KCl品位可高达约45%;析出钾石盐后的卤水降至室温可获得NaCl、KCl、KCl·MgCl₂·6H₂O及H₃BO₃的混合物,硼的析出率可达到约80%。同时,研究表明,将蒸失水率约80%时分离石盐后的卤水直接降温可以获得湿基品位约高达70%的钾石盐矿,钾析出率约50%。综合对比分析,提出两条以钾资源开发为主的工艺路线:其一为“高温蒸发析氯化钠-高温蒸发析氯化钾-冷却析钾硼混盐”,通过加工获得KCl及H₃BO₃产品;其二为“高温蒸发析氯化钠-冷却析钾”,通过加工获得高端KCl产品。     

同层型气钾复合矿藏的形成机理浅析:以四川盆地磨溪背斜中三叠统雷口坡组富钾卤水矿为例

四川盆地中三叠统雷口坡组中发育多种类型的钾盐矿藏,是我国找钾的重点目标层系。磨溪气田雷口坡组地层卤水富含K、Li、Br、B元素,定性为中低矿化度KCl、LiCl、Br^-、B₂O₃等超标的优质化工原料水,显示出较好的钾盐勘探前景。地震资料解释结果表明,磨溪气田雷口坡组一段的第一亚段(雷一¹)顶面表现为一个完整的长轴背斜形态,断层不发育。富钾卤水发育在背斜的翼部,而天然气则占据了背斜的核部,二者共同贮存在雷一¹亚段溶蚀孔洞发育的滩相白云岩中,构成了典型的同层型气钾复合矿藏。借鉴含油气系统的概念,将富钾卤水的形成、聚集及后期保存等影响卤水型钾矿形成全过程的各种因素总结归纳为6大关键要素,即钾的物质来源,储层物性、封盖条件、圈闭条件、运移方式和保存条件。在乐山—龙女寺古隆起形成和演化的背景下,确定构造圈闭形成时间,分析优质储层发育有利因素以及后期保存条件,并按照各要素在时空上的搭配关系,动态地分析雷口坡组同层型气钾复合矿藏的形成过程。烃类物质和卤化物都是地下水所含的特殊物质,在地下水动力场的作用下,地层水在雷口坡组内部向着川中地区的继承性发育的古构造高点——磨溪背斜持续运移。被运移而来的由蒸发浓缩的古海水和石膏脱水形成的初始富钾地层水不断捕获下伏绿豆岩释放的钾离子,使得钾离子二次富集成藏。在地层水运移和气藏压力的共同作用下,形成气在上、富钾卤水在下的复合矿藏。长期继承性发育的古隆起不仅是油气聚集的有利部位,亦是二次运移、聚集的富钾卤水矿藏发育部位。本次研究成果为四川盆地及其他类似盆地的“气钾兼探”工作提供了一种新的方法和思路。     

南图尔盖盆地Aryskum坳陷钾盐的测井响应特征及其分布

钾盐作为战略资源,在农业、工业等领域具有重要的使用价值。世界大多数固态钾资源发现于大规模的石油勘探过程中,充分利用各种油气地质、地球物理资料开展钾盐勘探对于国家发展尤为重要。位于哈萨克斯坦的南图尔盖盆地地质构造简单、资源勘探潜力较大。文中以南图尔盖盆地Aryskum坳陷为研究区块,基于其沉积地质特点,结合多口井的常规测井资料及前人研究成果,综合分析自然伽马、自然电位、三孔隙度等测井曲线的响应特征,含钾层段具体表现为自然伽马异常高值,并通过无铀伽马曲线等排除铀、钍元素影响,扩径使得中子值偏高,自然电位异常幅度由砂岩层的负异常变化为正异常,电阻率值偏高,密度值介于2.25~2.45 g/cm³,声波时差在270~350 μs/m范围内。基于含钾层测井曲线特点,利用测井曲线综合识别法、重叠法、交会图法进行研究区钾盐识别。在研究区30余口井中发现有可溶性钾盐层分布,分布在M-Ⅱ-3、M-Ⅱ-2小层底部,其中M-Ⅱ-3层底部为主要钾盐层段,并对各井含钾层段累计厚度进行统计分析。最后,借助地层对比分析含钾层段在横向和纵向上的展布情况,通过等厚图的绘制开展了找钾有利区分析,拓展了测井资料在南图尔盖盆地钾盐勘查中的应用,进而为今后研究区钾盐找矿提供重点方向。     

钾镁煌斑岩:优质金刚石主要载体与幔源流体活动标志

钾镁煌斑岩是一类较为特殊的火山成因或浅成的超基性岩,是一种重要的深源岩石,是深源岩浆活动的标志性产物,可作为了解地幔信息的窗口,也作为继金伯利岩之后的另一种金刚石寄主岩被持续关注.全球最优质的金刚石产于钾镁煌斑岩中,主要分布于西澳阿盖尔等地.中国钾镁煌斑岩主要分布于黔湘一带、山西饮牛沟、山东大井头、湖北大洪山和西昆仑克里阳地区,综合分析认为,钾镁煌斑岩主要分布于深大断裂附近,中国钾镁煌斑岩受江南台隆西缘的都匀—贵阳—铜仁—怀化深断裂、常德—安仁深断裂以及郯庐断裂带等深大断裂带控制;贵州镇远马坪、湖南宁乡云影窝、山东平邑大井头等钾镁煌斑岩有原生金刚石产出,钾镁煌斑岩的金刚石成矿潜力仍然有待深入研究,尤以湘黔钾镁煌斑岩带、郯庐断裂带大井头等地可望突破.钾镁煌斑岩的标志性矿物有富钛贫铝金云母、钾碱镁闪石、镁橄榄石、镁铝榴石、铬尖晶石、铬铁矿等.其中S1、S2组贫铝富镁铬铁矿对钾镁煌斑岩中金刚石的形成有指示意义.中国钾镁煌斑岩活动具多期性,其中晚侏罗世—早白垩世(147—100 Ma)时期属于中国含金刚石钾镁煌斑岩和相关的金-稀土等金属矿产的重要成矿时期.     

冕宁-德昌稀土成矿带碳酸岩流体研究

通过对四川冕宁-德昌稀土矿带主要矿物中包裹体岩相学、显微测温分析与包裹体成分分析,指出由岩浆碳酸岩分异出的成矿流体为富含高密度CO2、K、Na、SO42-和多种成矿元素的超临界流体,流体以高温、高压、超高盐度、富CO2为特征,从早期到晚期流体中CO2含量增加。结合前人对碳酸岩流体、稀土矿带周边新生代盆地中无机成因CO2气藏、富钾卤水、稳定同位素和隋性气体同位素研究成果,从碳酸岩流体的性质、流体体系、碳、氦同位素组成,初步探讨了碳酸岩流体与周边新生代盆地中CO2气藏、富钾卤水的成因联系。     

阿尔金山羌塘高原水资源开发及罗布泊钾盐矿建设的设想

阿尔金山水资源相对丰富,是巴音郭楞蒙古自治州河川径流的主要形成区之一,巴音郭楞蒙古自治州若羌县罗布泊镇钾盐贮量很大,经济效益可观,但水资源成为了罗布泊钾盐矿发展的限制性因素。能否把阿尔金山的水资源作为罗布泊钾盐矿发展的支撑,是我们必须回答的一个问题。本文利用新疆维吾尔自治区水利厅阿尔金山野外考察资料,分析阿尔金山的水系与湖泊、自然地理和社会经济特点,以期为探讨阿尔金山能否作为罗布泊钾盐矿开发的水源条件提供理论依据。     

西台吉乃尔盐湖原卤水历年来钾硼锂镁等元素品位变化及未来变化趋势预测

研究统计了西台吉乃尔盐湖(以下简称西台)自开发以来原卤水中钾硼锂镁各元素品位变化,利用K+,Na+,Mg2+/Cl-,SO2-4-H2 O五元体系298K介稳相图研究了主要元素之间相对含量的变化关系.根据西台开发现状建立数学模型,预测了未来10年钾硼锂元素品位变化趋势,为西台盐湖钾硼锂镁等资源的开发和综合利用提供依据.     

鲁西南隐伏区单县煤田曹县煤田的发现及其意义

继巨野煤田之后,近期在鲁西南隐伏区又相继发现了单县煤田和曹县煤田。它指示着隐伏区赋煤规律及找煤方向是：掀斜断凸的北缘,大型潜凸的周边,凹陷中的凸起,凸起中的凹陷。表明山东省深部找煤潜力巨大,前景广阔。应系统开展曹县一鄄城、阳谷一茌平、黄河北、章丘煤田深部、淄博煤田外围、单县一嘉祥6个含煤预测区的深部找矿工作。