中国富钾正长岩资源与水热碱法制取钾盐反应原理

中国的盐湖钾盐资源短缺,导致钾盐消费的对外依存度达50%以上,严重制约农业发展,威胁粮食生产安全。而正长岩型钾资源丰富,K2O品位达8.5%~15.4%,预测资源潜力(K2O)达盐湖钾盐储量的20倍以上。此类矿石钾资源的主要富钾矿物为微斜长石、霞石和白云母,地理上主要分布于中国东部的“秦岭大别正长岩带”和“燕辽阴山正长岩带”。采用电解质溶液热力学软件OLI Analyzer 9.2,对KAlSi3O8-NaOH/KOH/Ca(OH)2-H2O体系相平衡进行模拟,继而对代表性富钾正长岩进行水热碱法分解反应实验,证实K2O溶出率高达85.6%以上。所得硅酸钠钾碱液适于加工多种钾盐或生态型钾肥产品,硅铝组分同时转化为沉淀硅酸钙、钠型/钾型沸石、硅灰石、高岭土等多种工业产品。水热碱法技术的加工过程清洁高效,资源利用率高,环境相容性良好,可为发展绿色可持续的中国钾盐工业新体系提供良好的技术基础。     

思茅和呵叻盆地钾盐矿研究新进展和新认识

思茅盆地与呵叻盆地属于同一大地构造带。二者的含钾盐建造在区域分布、沉积特征、成盐层位、析盐矿物组合特征及物质来源等方面具有良好的可比性,是中国海相找钾实现突破的重要潜在区之一。尽管目前对两地钾盐矿的成矿认识取得了许多进展,但对于二者的关系和成矿模式及规律等还存在着较大争议。为了下一步更好地建立思茅盆地钾盐矿的成矿规律和实现深部找钾的突破,本文从构造背景、地层年代、古气候环境和物质来源等方面对最近一些重要进展和认识做了梳理,现已确定:(1)思茅陆块与印度支那陆块在中生代可能为统一的整体,思茅与呵叻盆地基本位于副热带高压带内,在晚三叠世、中—晚侏罗世和晚白垩世具有较好的成盐成钾构造和古气候条件;(2)思茅和呵叻盆地在含钾盐及其下伏地层沉积期间可能具有相似的潜在物源区,包括扬子、松潘—甘孜、可可西里、义敦、北羌塘和南羌塘陆块等;(3)思茅与呵叻盆地钾盐矿的成钾物质主要来自陆源水体,同时也有海水和深部热液补给;(4)思茅和呵叻盆地含钾盐地层的年代部分重叠,但不完全吻合;(5)勐野井钾盐矿与呵叻钾盐矿可能系非同期矿床。综合构造和气候等证据,推测思茅盆地在约85.0 Ma这一呵叻钾盐矿成矿的时段就可能具有了重要的成钾潜力。     

中国钾盐矿产预测评价模型和资源潜力分析

为摸清全国钾盐矿资源家底,制定科学合理的经济产业政策,依据全国矿产资源潜力评价数据和成果,系统地开展了中国钾盐矿成矿特征研究和资源潜力评价。研究和评价结果显示,中国钾盐矿已发现的矿产资源以第四纪盐湖型钾盐矿为主,成矿时代以第四纪为主。钾盐矿主要分布在西部大型新生代陆相成盐盆地,在空间上可划分为12个Ⅲ级成矿区带。在典型矿床、区域成矿要素和预测要素研究的基础上,归纳总结了第四纪盐湖型、深藏地下卤水型、碎屑岩型、碳酸盐岩型4类钾盐矿的预测评价模型特征。以成矿系列理论为指导,采用矿床模型综合地质信息预测方法,共圈定钾盐矿最小预测区320个,归并圈定了42个3级预测区,并对各预测区进行了定量预测评价,6000m以浅钾盐矿预测资源量计32.63×10~8t(KCl),其中500m以浅钾盐矿预测资源量计15.10×10~8t。分析结果显示,全国以柴达木盆地及北缘钾盐成矿带和塔里木盆地钾盐矿成矿带预测资源量较大,预测资源量主要为第四纪盐湖型和深藏地下卤水型。潜力预测工作较全面地反映了当前的钾盐矿床地质和勘查信息资料水平,对指导钾盐矿地质找矿工作具有重要意义。     

老挝龙湖钾盐矿床沉积碳酸盐碳、氧同位素组成及其对成钾环境的初步指示

碳、氧同位素作为反映古沉积环境、成矿物源和水–岩反应等良好的稳定同位素指标,被广泛应用。通过对老挝龙湖钾盐矿区ZK309、ZK301、ZK311和ZK004四个钻孔农波组盐岩上覆泥岩碳、氧同位素组成的分析,讨论了盐岩上覆泥岩沉积的碳、氧同位素组成变化特征及其指示的沉积环境。经分析,所测碳、氧同位素基本代表了碳酸盐碳、氧同位素组成,初步推测这些碳酸盐均为当地自生,受后期改变很少,δ13C和δ18O平均值分别为-5.1‰和-4.6‰,其中δ13C值略高于一般陆相碳酸盐碳同位素最大值–5.69‰,δ18O值介于–2.71‰~–10.8‰之间,ZK309和ZK301钻孔碳、氧同位素相关系数均小于0.7,初步指示盐岩沉积之后沉积环境为陆相。δ13C值略高于–5.69‰,推测是后期盐岩层被淋滤,泥岩层受淋滤后的残余卤水影响的结果,这也解释了蒸发岩沉积层序异常(钾石盐覆盖于光卤石之上)的沉积特征。因此,在本研究中,大气水在泥岩碳、氧同位素的变化中扮演了重要角色。     

基于相化学研究老挝万象钾镁盐矿床形成的机制

老挝万象钾镁盐矿床是一个典型的海相碎屑盐缺硫酸盐型钾盐矿床,该矿床形成于古近纪,是古海水蒸发浓缩沉积形成.老挝万象钾镁盐矿床中缺乏硫酸盐和碳酸盐沉积物,因此深入研究该矿床的形成机制很重要.本文研究探讨了该矿床形成时的古海水特点,根据相化学,分析成钾原始卤水的物理化学特性,从矿体形成的化学基础来研究老挝钾镁盐矿床形成的机制.结果表明:显生宙以来海水组分发生变化,经海相非骨骼灰岩和钾盐蒸发岩矿物学研究,发现这两种沉积岩长期以来连续变化,在文石海是MgSO4型蒸发盐.在方解石海是KCl型蒸发盐,从白垩纪晚期、第三纪早期的底部石盐溴含量及矿物学特征表明,此时处于方解石海,古海水组分的特点是造成缺硫酸盐型钾盐矿床形成的物化基础;通过NaCl-KCl-MgCl2-H2O和NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O两个体系相图的分析认为,当时所形成的成钾原始体系母液是高镁、低钾氯化物型的卤水,在母液蒸发过程中,由于原始海侵母液与残余高镁母液的掺杂作用,致使结晶路线直接从氯化钠区到E点母液或光卤石与氯化钠共饱线上,而没有通过氯化钠和氯化钾的共饱线,因而在矿体中氯化钾相很少或几乎不存在,由于外界CaCl2型水体的掺杂,使成钾母液进入光卤石相区,随着蒸发的进行,最终形成溢晶石矿物.     

前陆盆地钾盐矿床成因及模式——以西班牙北部埃布罗盆地为例

前陆盆地蕴藏有巨量的钾盐资源,而对于其内的钾盐矿床成因和模式还欠缺系统的总结。西班牙埃布罗盆地是由于伊比利亚和欧亚块体碰撞而形成的前陆盆地。始新世晚期(约36 Ma)海水完全从盆地退出后,在极端干旱气候作用下,由于碰撞造山导致盆地的封闭作用,在南比利牛斯前陆盆地系统的前渊带(即埃布罗盆地北部)形成了典型的厚层含钾石盐_光卤石的正常海相蒸发岩序列。后期受到构造挤压作用,钾盐地层以盐底劈的形式出露在背斜核部。埃布罗盆地钾盐成因是构造、气候和物源三者耦合作用的结果,与中国库车前陆盆地有很大的相似性。据此,作者建议可重点关注盆地南北盐丘地带苏维依组蒸发岩以及卤水的迁移方向。     

典型小陆块海相成钾机理——以西西里微陆块钾盐矿床为例

中国大陆是由多个小陆块经多期次离散碰撞拼合而成,而\"小陆块是否能成大钾\"一直是国内钾盐研究领域关注的科学问题。文章剖析了意大利西西里微陆块的典型海相钾盐矿床形成条件与机理,为中国小陆块成钾研究提供借鉴。在晚中新世墨西拿盐度危机(Messinian Salinity Crisis)最盛期(5.60~5.55 Ma),西西里岛的卡尔塔尼塞塔盆地聚集了高达2亿t的钾盐镁矾矿。通过对卡尔塔尼塞塔盆地钾盐矿的赋存地层格架、矿体特征、成矿模式和机理进行梳理和总结,指出该矿床呈层状赋存于地中海\"再沉积下石膏组\"的原生石盐岩中,形成于深水、分层的常年性盐湖环境;晚中新世中地中海碰撞挤压的构造活动导致卡尔塔尼塞塔盆地强烈挠曲下凹,形成多个次级成矿凹陷;次级凹陷接受海水的周期性补给;在墨西拿盐度危机最盛期,由于气候变冷变干、直布罗陀海峡关闭、海平面急剧下降,远离补给源的次级凹陷变得更加封闭,从而在5万年的极短时间内经强烈蒸发,聚集为大规模钾盐矿。西西里微陆块尽管陆块小、盆地小,但在满足封闭构造_干旱气候_充足物源三要素耦合的特定时期内,同样形成了大型钾盐矿床。因此,西西里微陆块的钾盐成矿实例证明海相小陆块同样具有形成大型钾矿床的潜力,这对中国海相小陆块汇聚区的找钾工作具有重要的借鉴意义。     

安徽省风化花岗岩资源的开发与利用

介绍了安徽省风化花岗岩资源,通过提取钾长石矿物原料,生产免烧砖的改良土壤等途径,更好地解决开发利用风化花岗岩资源的问题,提出合理开发和保护风化花岗岩资源的建议。     

江陵凹陷古新统光卤石的发现及其钾盐找矿意义

通过薄片鉴定和XRD等分析,在江陵凹陷古新统发现光卤石矿物,单层厚度达23cm,经化学分析该层含光卤石石盐岩中光卤石含量为1.6%。光卤石在江陵凹陷古新统有两种产出状态:一种是被包裹在石盐岩内,呈颗粒状分布,粒度大小0.1~0.5mm;另一种是充填硬石膏孔隙中,粒度大小0.1~0.2mm。经石盐包裹体测温、碳氧同位素和元素地球化学研究,确定了江陵凹陷古新统时期的古气候属于"暖旱"型。江陵凹陷古近纪时期属于裂谷型小盆地,构造期沉降较大,盆地封闭性良好,同时期火山活动频繁,为凹陷带来丰富的成矿物质,火山期后的温热泉水补给同样也为凹陷带来丰富的成矿物质;裂谷的某些部分与大洋沟通,接受海水补给。这样的构造条件、物质条件与古近纪时期的干旱气候相互耦合,出现光卤石沉积。江陵凹陷古新统光卤石发现,说明在该时期江陵凹陷卤水已演化到析出钾盐阶段,具有重要找钾指示意义。     

四川盆地东部垫江凹陷三叠系嘉陵江组岩盐氯同位素特征与成钾指标研究

垫江凹陷位于四川盆地东部,是四川盆地三叠纪时期重要的成盐凹陷之一,但当时古卤水是否达到钾盐沉积阶段,是否具备形成海相钾盐的良好条件,一直存在争议。本文通过对垫江凹陷长平3井、高探1井和ZK001井嘉陵江组岩盐样品进行化学成分分析,以及对长平3井典型岩盐样品进行氯同位素分析来判断古卤水沉积阶段和成钾条件。结果发现垫江凹陷三叠系嘉陵江组岩盐δ37 Cl值均为负值,均小于-0.32‰,最低达到-1.18‰,绝大部分岩盐样品溴氯系数大于0.31,有很大一部分样品溴氯系数超过0.45,进一步表明垫江凹陷在嘉陵江期古卤水浓缩已达到钾石盐析出阶段,与岩盐包裹体成分分析结果一致。综合气候-物源-构造因素,认为垫江凹陷三叠纪嘉陵江期气候条件炎热,物质来源丰富,存在次级凹陷,古构造条件优越,具备良好的成钾潜力。