大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

2013年9月

地球学报

ActaGeoscienticaSinica

Sep.2013

V01.34No.5:515.527

第34卷第5期:515—527

WWW.cagsbulletin.COrn

www.地球学报.corn

大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

刘成林

中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京100037

摘要:全球板块运动对表生成钾控制明显,即从古生代到中新生代,从巨型稳定克拉通陆表海盆成钾,到中生代特提斯海域海盆成钾,再到新生代的大陆裂谷盆地成钾,地球表生成钾模式发生了重大转变;成钾物质来源从海水补给为主,转变为非海相(以火山活动带来深部物质和陆表水)与海相混合型,甚至以非海相深部物质补给为主。全球裂谷成钾时期正好处于Pangea超大陆解体及新特提斯洋闭合时期,成钾的裂谷型蒸发岩盆地也主要位于这两个构造域内,这些进一步表明裂谷成钾是地球板块构造运动演化历史的必然结果。典型的裂谷盆地钾盐矿床有:大西洋裂谷形成初期沉积的刚果(布)白垩纪钾盐矿、欧洲大陆莱茵地堑第三纪钾盐矿、非洲大陆埃塞俄比亚达纳基尔钾盐矿等;同时,还有众多裂谷盆地蕴藏有富钾卤水矿,如死海裂谷富钾卤水、东非大裂谷一些富钾盐湖、美国加州索尔顿海高温富钾热卤以及中国江陵凹陷富钾热卤等。这些钾盐矿的共同特点是:盆地内发育火山岩和温热泉,具有深源补给的明显特征;尽管裂谷盆地规模一般很小,但形成的钾盐规模最大可达数十亿吨。总结世界大陆裂谷盆地钾盐矿床特征、物质来源与成矿作用,提出了大陆裂谷型小盆地成钾模式。其裂谷成钾过程可分解为“二个阶段”,第一阶段,地表盐湖.太阳能作用,第二阶段,埋藏.岩浆热能作用;成钾作用有三个,即蒸发沉积作用、沉积后淋滤改造作用和埋藏变质改造作用。

中国中新生代裂谷型盆地比较发育,进一步研究大陆裂谷盆地成钾作用,可以为此类盆地找钾提供理论依据

和指导。

关键词:大陆裂谷;火山作用;蒸发岩;钾盐;富钾卤水中图分类号:P542.4:P611.4

文献标志码:A

doi:10.3975/cagsb.2013.05.02

CharacteristicsandFormationofPotashDepositsinContinental

RiftBasins:AReview

LIUCheng—lin

MLR

Key

LaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,

ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037

Abstract:Globalplatemovementsobviouslycontroltheformationofsupergenepotashdeposits.The

formationof

potashdepositsunderwentseveraldistinctchangesfromthePaleozoicperiodtotheMesozoic—Cenozoicperiods.Thatis,thepotashdepositswereformedmainlyintheepicontinentalbasinsinthePaleozoicstablegiantcratons,intheTethyan

ocean

basinsinMesozoic,andincontinentalriftbasinsinCenozoicperiod.The

sea

sources

ofpotash

sources

depositswerefirstlymainlyderivedfromcomprisingnon—marineand

sea

sources

water

inthePalaeozoicperiod,thenchangedintothemixed

composedofdeepmaterialsbroughtbyvolcanicactivities,earth’Ssurfacewater

sources

water.Non-marinedeepofpotashformation

were

even

theprimary

sources

especiallyincontinentalriftbasins.The

with

the

periods

ofthecontinental

riftingbasinsjust

correspondedsplitting

ofPangea

本文由国家“973”计划项目(编号:2011CB403007)和国家自然科学基金项目(编号:41202059)联合资助。收稿日期:2013.08—01:改回日期:2013—08—09。责任编辑:闫立娟。

第一作者简介:刘成林,男,1963年生。研究员,博士生导师。主要从事钾盐矿床与盐湖沉积等研究。通讯地址:100037,北京市西城

区百万庄大街26号。联系电话:010—68999067。E-mail:liuchengl@263.net。

地球学报第三十四卷

super—largecontinentandtheclosingofNeo-Tethys,andtheseevaporitebasinswerelocatedinthetwotectonicregions.Sothepotashformationofthetectonicmovement.There

are

riftingbasinswasprobablytheinevitableresultoftheEarth’Scrust

as

sometypicalpotashdepositsthatoccurredinriftbasins,such

theCretaceous

potashdepositinRepublicofCongothatoccurredatthebeginningoftheAtlanticrifting,theTertiarypotashdepositthatoccurredintheRhinegraben,andtheDanaGilpotashdepositthatoccurredinEthiopia.Moreover,there

are

plentyofpotassium—richbrinedeposits,such

as

theDeadSea,somesaltlakesinEastAfricanRiftValley,

are

theSaltonSeaintheUSA,andChina’SJianglingdepression.Thesebrinepotashdepositsvolcanicactivitiesandhotsprings,whichriftbasins

are

area

characterizedby

typicalforthedeep

source

supplement.Althoughthesizesofthese

uptobillionsoftonsin

reserves

relativelysmall,thereexist

greatnumberofpotash

resources

of

KCl.Inthispaper,theauthorgivereviewofthecharacteristicsofpotashdeposits,sourcesandmineralizationin

thecontinentalriftbasins,andproposepotash—formingmodelforsmall-sizedriftbasins.Potash

formationofthe

continentalriftingmightbedividedintotwostages,i.e.,thesolar・pondstageinwhichsaltlakesundergoingevaporation,andthestageofundergroundgeothermalaction.Threekindsofmechanismsofthepotashformationinclude

evaporation,dissolutionofthe

formercrystallizedsalts,andreformation

successes

ofthe

brine.Based

on

the

understandingofthepotash—formingmodelinrifts,theauthorsgainedsomeintheexplorationofpotash

depositsinJianglingriftdepression.Itisthusheldthatfurtherstudyofthemineralizationofpotash-formingincontinentalriftbasins,someofwhich

are

welldevelopedinChina,canprovide

theoreticalbasisandguidancefor

potashexplorationinChina’Sriftbasins.

Keywords:continentalrift;volcanism;evaporite;potashdeposit;potassium—richbrines

全球板块运动、演化与显生宙钾盐矿床分布、沉积特征之间关系的宏观分析表明(中国地质科学院矿产资源研究所等,2012),自寒武纪以来,全球

罗世卡拉库姆盆地和中南半岛白垩纪呵叻盆地为典型代表。离散型钾盐矿床,主要形成于大陆裂谷盆地内,钾盐沉积主要集中在大陆裂谷盆地发育的早中期。

根据钾盐矿床分布位置、沉积特征等,可将裂谷型成钾盆地可进一步分为三个亚类:(1)大西洋裂谷型,即裂谷最终打开成洋的裂谷盆地,沉积环境由陆相转变为海相,如刚果(布)白垩纪海相钾盐矿;(2)大陆板块边缘裂谷型,该类型裂谷盆地通常

钾盐矿床沉积环境及其所处盆地的构造类型与规模

大致遵循如下演变规律:古生代,全球板块经历从冈瓦纳大陆的聚合、裂解,再到Pangea超大陆的聚合,这一过程中全球钾盐沉积以巨型.大型克拉通海相蒸发岩盆地成钾为显著特征;中生代,特提斯海域的板块或陆块上以出现海相及海陆交互相蒸发岩

盆地钾盐为代表;中生代晚期一新生代,海相及非

海相钾盐沉积主要集中在大西洋裂谷和新特提斯洋域的大陆板块裂谷盆地,即裂谷成钾(中国地质科学院矿产资源研究所等,2011),其发育的时期也正处于Pangea超大陆解体与新特提斯关闭的交替期。

基于板块运动与全球钾盐矿床之间的耦合关系,可将全球钾盐矿床归纳为三大类成因类型(中国地

靠近海洋,大致平行海洋展布,如埃塞俄比亚达纳基尔钾盐矿床、中东死海富钾卤水、埃及苏伊士

湾的捷穆萨钾盐矿床、伊朗Great

(Rahimpour.Bonab

et

KavirBasin

a1.,2005,2007a,b)以及我国兰

坪一思茅盆地(帅开业,2000;陈跃昆等,2004)亦属

于该亚类型钾盐盆地,并在那里发育了中小型钾盐矿床(张嘉澍等,1980);(3)大陆板块内部裂谷型,这类裂谷盆地通常近南北向展布,并深入大陆内部,如德国莱茵地堑,北与大西洋沟通,南与古地中海相连,沉积了莱茵地堑海相钾盐矿:东非大裂谷乌干达境内断裂谷中的盐湖一卡推湖(KAWTE)(Arod

et

质科学院矿产资源研究所等,2012):板块离散型、稳

定克拉通型和板块汇聚型。稳定克拉通型钾盐矿床,系指巨型克拉通上的巨型.大型陆表海(坳陷)盆地中形成的钾盐矿床,矿床规模巨大,属于典型海相钾盐矿床;该类型钾盐矿以寒武纪西伯利亚板块上涅帕盆地钾盐矿、泥盆纪北美克拉通ElkPoint盆地萨斯喀彻温钾盐矿、志留纪美国密执安盆地钾盐矿、二叠纪美国新墨西哥钾盐矿和二叠纪欧洲蔡希斯坦盆地坦钾盐矿等为典型代表。汇聚型钾盐矿,主要形成于特提斯海域块陆上边缘海盆地、残留海盆地、前陆盆地等,属于海相及海陆交互相,以中亚晚侏

a1.,1969)以及我国东部裂谷系的江陵凹陷深层富

钾卤水等。

1世界(国外)主要大陆裂谷盆地钾盐矿床

特征

裂谷盆地钾盐矿床从白垩纪至第四纪均有产出,其中以刚果(布)、德国莱茵地堑、埃塞俄比亚、死海

第五期

刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

裂谷、索尔顿热卤水以及江陵凹陷热卤水等矿床最

为典型,各类型钾盐矿床主要特征如下。

1.1

地堑呈NNE--SSW向展布,是在阿摩力克一海西造山运动时期形成的大陆边缘构造。地堑下沉始于始新世末,并在渐新世中一晚期与北部的北海和南部的地中海连接,海水从两个方向进入地堑。区内发育三个含盐系,第一含盐系即上始新统,厚达800

m,

刚果(布)钾盐矿

位于大西洋两岸的南美洲巴西和非洲刚果一加

蓬钾盐盆地,形成于南美与非洲板块裂开初期即大西洋开始打开时;盆地内蒸发岩大致沿大西洋两岸呈狭长分布,时代为下白垩统Aptian阶。地层结构:(1)裂谷形成前,盆地发育三叠系到中侏罗统的陆相碎屑岩(Cocobeach群),沉积物以同生沉积为主,其厚度受断层控制;(2)裂谷形成后,Aptian阶沉积了一个新旋回:裂谷作用导致大陆边缘逐渐下沉,并与海水联系;海水进入大陆边缘下沉凹陷形成海相蒸发岩建造。

矿床成因:Aptian时期,两个板块裂开形成海湾型的闭流蒸发岩盆地,海水蒸发浓缩至光卤石和水氯镁石沉积。矿床中大量溢晶石的出现,以及B、F、Cu、zn、Pb、Ba、Mn含量高出世界同类矿物含量的数十至百余倍等证据显示,其蒸发岩形成过程中,裂谷活动导致的CaCl2卤水(类似红海深渊的热卤和美国索尔顿的深I卤)(Wardlaw,1972),或深循环变质卤水或深部油田水(Braitsch,1971)沿深断裂带为大量溢晶石以及其他盐类矿物的形成提供了重要的物质补给。

1.2莱茵地堑钾盐矿床

莱茵地堑位于法国和德国交界处狭窄的莱茵河谷沉积带内,地堑长约300km,平均宽36km(图1)。

第二含盐系为下渐新统,厚850~900m,含盐系上部有l~2层钾盐;第三含盐系位于中一下中新统,厚1000m。盆地含盐系厚度约2700m。钾盐矿床分布于地堑南部的三个次级盆地中,产有三个钾盐矿,钾盐总储量15亿吨(钱自强等,1994)。钾矿层中石盐的溴含量较高,一般在0.10%~0.22%,说明钾盐矿床受到海水补给。沉积特征表明,蒸发岩沉积环境为边缘泻湖环境,季节性的石盐.光卤石韵律显示其具有原生沉积特点,而由于淋滤作用大多数原生光卤石变化为红色的钾石盐(博歇特H等,1976)。1.3达纳基尔钾盐矿床

钾盐矿床位于埃塞俄比亚北部达纳基尔洼地内(图2),洼地长185km,宽64.40km。裂谷洼地大体与红海岸线平行,洼地南部的2/3被次火山熔岩和河流所覆盖。该盆地具有不对称性,西部沉积物厚达976m,岩浆从断裂处侵入、喷发。蒸发岩产于第四系,埋藏较浅。从红海岸至达纳基尔洼地沉积物序列为:海相礁灰岩一红层一石膏与硬石膏一岩盐一钾石盐,具有海相蒸发岩序列的典型特征。第四系与第三系之间有火山岩发育。整个蒸发岩系厚度

976

m。含盐系:近地表为石膏、冲积扇砾石和细砂,

厚度数米到64m;上盐层,由层状盐岩组成,含少量石膏、硬石膏和粘土;含钾层,由四个亚层组成:(1)标志层,由盐岩层和薄层波状条带的硬石膏层构成,平均厚度7

m,直接覆盖在钾石盐层之上;(2)

钾石盐层,厚度3.1~3.7m,KCl含量为35%~40%,矿石中含角砾状硬石膏,具有滑动特征;(3)中夹层:仍为钾矿层,KCl含量降低,含钾盐镁矾,少量硬石膏,偶见水氯镁石、钾铁盐,厚度24.4m;(4)钾盐镁矾层:由纯净细粒、致密、坚硬的琥珀色钾盐镁矾组成,混有25%的石盐,厚度4~13m,平均厚度7.6m。初步勘探盆地内的Musaley钾矿钾盐资源/储量达10亿吨(钱自强等,1994)。

矿床成因:达纳基尔洼地蒸发岩沉积于浅海盆

75]“su郇b砸sidi。。圈s盐al鬻慧‰。。圈臊ravt?沉Id似cp。。…。

图1

地,属于濒临广海边部的闭流环境。钾盐沉积,除钾石盐外,均为原生蒸发沉积。物质来源,除海水外,较早期火山活动流体及火山岩风化产物也提供重要物质来源。盆地内部及边缘地下冒出的热卤水泉带来很多物质,同时伴随着很多钾盐等盐类析出(Holmearda

et

莱茵地堑第三系蒸发岩分布简图(据钱自强等,1994修改)

Fig.1

SimplifiedgeologicalmapofTertiaryevaporatesin

Rhinegraben(afterQIANeta1.,1994)

A.晚始新世一早渐新世:B冲新世

A--LateEocene——Early

Oligocene;B・・Miocene

a1.,1968),黑山热卤水泉由高温(达

地球学报

第三十四卷

d洼ep地re。。。口前the雄Pi毒嚣喜篙锝簧拦苍嚣錾∽F--]郜the“p…mash‰。口矗鉴.鬣譬翘跺?龋…斯…’F-I断rau屋h

r-q

g熟基G机il

图2达纳基尔洼地钾盐矿床位置(据钱自强等,1994修改)

locationofpotashdepositinDanaGil

et

Fig.2

The

depression(afterQIAN

a1.,1994)

30。C)饱和卤水构成,氯化钾含量约2%;圆山卤泉

卤水化学分析,含KCl为1.69%,NaCl为11.70%,MgCl2为6.49%,CaCl2为6.45%(钱自强等,1994)。1.4死海富钾卤水矿

死海盆地位于约旦一以色列裂谷.裂谷南北长达1100km,宽5~20km,是一个典型拉张和剪切性裂谷。死海面积1000多km2,直到更新世时期才完全与海水隔绝,形成于12000年前。死海盆地汇水面积40000km2,自上新世一更新世至今的死海群,沉积了一套碎屑岩.蒸发岩系,厚度达8~10km。区内东北部有较大面积新近纪玄武岩等基性火山岩出露,但70%以上面积为古生代至新生代海相灰岩、白云岩和砂页岩覆盖(图3)。裂谷盆地中广泛沉积新近系

图3

Fig.3

中东死海地区地质图(据钱自强等,1994)

East(afterQIAN

et

湖相沉积,第四系为蒸发岩和碎屑岩(死海群)。盐岩

层中常含1%~4%杂质,它们主要是硬石膏、白云石、粘土、石英、少量磁铁矿、褐铁矿、磷灰石和自然硫等,少数层段有浸染状的钾石盐和光卤石,通常呈粉红色或红色。一些地区还出现盐底劈。裂谷盆地自北向南都广泛分布有盐泉(钱自强等,1994)。

死海卤水化学具有高钙、溴特征。死海盐类物质来源:1/3来自约旦河,2/3来自高盐度泉水;3个泉水钾离子平均含量达15.99g/L。计算氯化钾资源量40亿吨,调查资源量20亿吨(Bentor,1961;Zaket

1972)。

a1.,

TheGeologicalMapofDeadSeaarea.theMiddle

a1.,1994)

2倍左右,钙高出10倍左右。江陵卤水镁含量比索尔顿海卤水高出2-3倍,硼含量较高,为

866

mg/L(索尔顿卤水硼含量420~530mg/L)。而索

尔顿卤水中主要重金属铜、锌、铁等则要高出数十甚至数百倍。但是,索尔顿海富钾热卤水可能不含溴碘,甚至不含硫酸根离子。可见,索尔顿海富钾热卤水属于典型裂谷深部起源卤水。

2中国江陵凹陷深层富钾热卤水矿

2.1地质背景

江陵凹陷位于中国东部裂谷盆地系中南部,是江汉盆地西部的一个次级凹陷,面积6500km2。中国东部裂谷盆地系(前人称为新华夏裂谷系)北起松辽,经渤海湾、江汉等盆地向南抵北部湾盆地,总体呈:lt:IL东向雁行展布。该裂谷系是在太平洋板块向

1.5美国索尔顿海富钾热卤水矿

在美国加利福尼亚州索尔顿海湖东南的科学钻探中,钻遇高温(270~370。C)热卤,富含钾硼锂铷铯及重金属铁铅锌铜等元素(表1)(Thompson

et

a1.,

1988)。将表1与表2、3对比,可以发现,索尔顿海富钾热卤水的钾、锂、铷、铯等比江陵热卤水高约

第五期

刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

519

表l

Table1

Port2

索尔顿海热卤化学组成(Thompson

Port3221191.2365.44340164018303860046.55452716230020000250139436108.21870186200

1541131.3230.275.155.25

Port41899.51.2455.06428163020504090049.55801876030020300270156496258.6780185100

1942032.30

et

a1..1988)

AnalyticalresultsforbrinescollectedfromtheSaltonSeascientificdrilling(afterThompsoneta1.,1988)

Port516451.2523.08251189021504250052.65862196270021800286155466148.700190000

1243732.3632.225.405.36

Port61543.51.2613.89236

温度(℃)压力(帕)密度(重量)

pHSi02+Fe+

23532.51.2225.473221430173036100

Mn4

Ca+

4320051.95901846950022600281161476349.400196800

1552833.4433.335.765.55

Mg+42.6

Sr+495Ba+Na+K+Li+Rb+Cs+Zn+Cu+HC03+

2345710018800241132425476.0217

S04+0CI+F+B+

170800

1753028.8429.234.754.81

合计,wt%

TDS,wt%

34.00r?1

5.185.22

总阴离子总阳离子

注:4mg/Kg;表中“-”表示没有相关数据。

图4

Fig・4

江陵凹陷古近纪火山岩分布图(据江汉油田研究院,2010)

(after

ResearchInstituteof

ThedistributionofthePaleogenevolcanicrocksinJianglingdepression

JianghanOilfield,2010)

520

地球学报第三十四卷

欧亚板块俯冲,印度一太平洋板块同欧亚板块聚合和碰撞背景下,白侏罗纪以来,两种作用交替活动,在中国东部形成强大的应力释放带,裂解形成的巨型裂谷系(童崇光,1980)。江陵凹陷内白垩系至第三系最大沉积厚度近万米,蒸发岩主要发育于古新统沙市组和始新统新沟嘴组。

江陵凹陷火山岩非常发育,火山岩分布面积达

3527

km2,厚度大,分布层位多,从沙市组一潜江组

均有火山岩分布(徐论勋等,1995;彭头平等,2006)。根据江陵凹陷火山岩厚度等值线图可以看出(图4),凹陷北部的火山岩最发育,厚度最大达588.6m,往南火山岩的厚度逐渐变薄,减薄为小于50m。江陵凹陷玄武岩常微量元素组成见表2、3,富含钾锂铷锶锌铜等元素,为大陆裂谷拉斑玄武岩(杨长清等,2003)。

中国东部在古新世一始新世为典型的亚热带干旱半干旱气候(叶芝萍,1992),内陆干旱化与青藏高原隆升有关(王成善等,2001;方小敏等,2007a,b)。根据矿物学和地球化学特征,推断江陵沙市组沉积晚期的古气候属于暖旱型气候(王春连等,2012,2013)。万重芳(1

99

1)通过孢粉分析,也认为从古新世沙市组

到早始新世新沟嘴组古气候条件以炎热干旱为主。刘耕武等(2006)通过对渔阳组上部的古新世孢粉组合的研究,认为渔阳组上部已经达到古新世,且根据麻黄粉、胡颓子粉和忍冬粉等特征认为江汉盆地当时为偏干旱的亚热带气候。Meng(2013)应用石盐原生流体包裹体的冷冻测温方法,得到了江汉盆地应城地区

表2江陵凹陷北部玄武岩常量组分含量(%)

Table2

Majorelementcompositionofbasalt

innorthern

Jianglingdepression(%)

注:数据由国家地质测试中心测试分析;测试仪器为x射线荧光光谱仪(2100)。

始新世中晚期古气温比现代最高平均气温高出4.6。C。这些都表明,始新世时期,江汉盆地处于一个明显的高温时期。

2.2富钾热卤矿特征与成因

裂谷成钾是地壳演化的必然结果,是一种具有

全球性的成钾模式(中国地质科学院矿产资源研究

所等。2012)。基于江陵凹陷具有裂谷成钾的条件及

表3

江陵凹陷北部玄武岩微量组分含量

Table3

Minorandtrace

elementcompositionsofbasaltin

northern

Jianglingdepression

注:数据由国家地质测试中心测试分析;测试仪器为等离子质谱(x—series)。

第五期

刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

52l

以前石油勘探曾钻遇深层富钾卤水情况(潘源敦等,2011),据裂谷成钾的理论认识(中国地质科学院矿产资源研究所等,2010),开展江陵凹陷钾盐勘查,在富钾卤水储集规律及资源量预测评价取得J,新的进展(中国地质科学院矿产资源研究所等,2011,

盐阶段时,溴碘含量则低得多,例如,罗布泊卤水溴平均为15.3mg/L,碘0.22mg/L(SE弭力等,2001),柴达木盆地昆特依盐湖卤水(青海盐湖勘查开发研究院等,1991),溴含量一般20~60

mg/L,Br×103/C1

介于0.01-0.3之间,碘含量一般0.5~0.6mg/L,个别达5.5mg/L。对比可知,江陵深层富钾卤水具有明显的海水起源特征。溴元素长期被用作海相来源的经典指示(瓦里亚什科,1965),然而Hardie(1984)认为,溴不一定总能指示蒸发岩补给水来自海洋,因为一些非海相蒸发岩也可以有较高的溴含量(Holster,1970)。尽管如此,江陵凹陷富钾卤水除溴含量高外,碘含量也很高,结合生物化石指标等(林景星,1981),尚不能完全排除古海水部分补给的可能性,当然尚需更多证据支持。

从地质产状上看,江陵凹陷高温富钾卤水与玄武岩及辉绿岩可能有密切的关系。卤水中Rb高达

56.1~73.6

2013;锦辉(荆州)精细化工有限公司等,2011)。

江陵凹陷南岗构造岗钾1井,在3581m深度,

钻遇高温高压富钾卤水矿,井口异常高压(35兆帕),计算每天流量可达4320方,放喷管口卤水温度97。C,推测井底温度130。c(李瑞琴等,2013)。江陵富钾卤水化学组成见表4、5。

地质普查圈定江陵凹陷中南部富钾卤水分布范围近1000km2,评价凹陷中南部的部分储层卤水氯

化钾资源有2亿多吨(中国地质科学院矿产资源研究

所等,20131。

由表6可见,江陵富钾卤水主要特征系数

(nNa/nCl、Br×103/C1、K×103/C1、K/Br、nNa/nk)

mg/1,Sr含量高达400mg/1,钾含量也比一

相当于海水蒸发到石盐沉积阶段的产物,溴平均含量200mg/L,碘70mg/L,而典型陆相盐湖卤水达石

表4

Table4

般地下卤水高,此外,卤水还富含Ca、F、Fe等组分和重金属元素(Mn、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Ag)

江陵凹陷岗钾1井深层富钾热卤水化学组成

Well

inJianglingdepression

Chemicalcompositionofpotassium-richhotbrinewaterfromGangjia1

12345678910ll1213141516

GKl一28.2GKl.28.3GKl—29.1GKl—29—2GKl.30.1GKl一30.2GKl—N1GKl.N2GKl.N3GKl一N6GKl.N12GKl.N18GKl.N24GKl.N31GKl一N34GKl.N37

1.2010.276311196811953118.83118.91

3.713.664.234.214.194.184.234.234.244.2l4.204.2l4.184.164.174.18

0.130.130.180.180.170.170.190.19O.190.180.180.190.18O.18O.18O.17

200.00200.00200.OO200.00200.00200.00200.00200.OO200.002000020000201.43200.OO20000200.00200.00

1.1441.1610.7280.724O.8l10.8310.7740.7240.7160.73307160.8810.7900.8520.8440.835

0.7748090.0480670.8036620.900646

0.0490.0518

0.000850.19210.24990.245650.243l0.245650.243l

0.0540.0540.0600.0600.0610.0600.0620.0620.0610.06l0.0610.0620.0620.0590.0580.060

一一

74747574

1.20010.642761.20010.218721.20010.12449

0.9180140.0513340.9126860.9133180.975229

0.51847O.05180.0518

1.20010.22396l18.931.20010.23966118.951.1989.5714911.1939.5797781.1949.5963521.1989.3891771.1979.2897331.1979.3063071.1989.7620921.1989.090844

119+22119.19119.16119.33119.4012037119.18119.64

一.

7875747273767374

一一

0.0250.0250.0260.0260.0260.0260.0250.0220.0210.022

201.11

0.9839950.0522670.243950.9525020.0522670.9536990.0522670.9322990.0513340.9069570.0527340.8977380.0527340.9l18660.875546

0.0513340.0518

0.242250.24650.249050.240550.247350.24140.243l0.2414

203.41

71706968

200.18

1.1988.974826119.691.1989.173715

119.57

0.8555560.051334

注:Br由国家地质实验测试中心测试完成,分析方法:等离子质谱仪X.series。其他元素是在中国地质科学院矿产资源研究所测

试完成,分析方法:阳离子用原子吸收仪器型号国产瑞利WFX一130,阴离子用容量法分析。表格中“一”表示元素含量没有分析。

表5江陵凹陷岗钾1井深层富钾卤水重金属微量元素组成(mg/L1

Table5

Heavy

metaltraceelementcompositionsofpotassium—richhotbrinewaterfromGangjia1

Jiangling

Well

in

depression(rag/L)

注:测试单位为国家地质测试中心;测试方法:Ba、Br、Cd、Co、Cs、Mn、Mo、Ni、Pb、Rb、Sc、Sr、Th、Ti、T1、U、Zn用等离子质谱仪X.series;A1、Fe用等离子光谱仪IRIS。

Table6

Chemicalcharacteristiccoefficientsofpotassium—richhotbrinewatersandseawater

注:表中“.”表示没有相关数据。

等(表4),元素起源多与火山喷发活动有关。而现代石盐矿层。如果盐湖富钾卤水不能进一步蒸发浓缩,而是被埋藏转入地层储层中,此时开始受岩浆热能与流体的改造变质,转变为氯化物型卤水,其中的钾等有益组成可能会得到进一步富集。3.1成钾条件

(1)盆地构造特征

裂谷发育位置:①大陆板块腹地,如大西洋裂谷,东非裂谷;②板块边缘,死海裂谷;③裂谷一端口甚至两个端口可能与大洋相通。

富硼、锂、铯等微量元素特种盐湖矿床的形成也均

与火山热水补给有关(刘喜方等,2007;赵元艺等,2007)。江陵刚Rb比值平均177,与玄武岩比值166相近,也与索尔顿海热卤143相近,它们均远小黄海海水比值4790。此外,蒸发岩系中较广泛出现一些自生金属硫化物矿物(王春连,2013),可能反映了含重金属元素热液对盐湖沉积的影响。因此.火山活动带来的物质对江陵富钾卤水的形成可能起到关键性作用。

盆地多呈狭长带状,控盆构造为同生张性断裂,盆地持续沉降;成钾次级盆地小,呈串珠状分布,

封闭性较好。

(2)古气候:中新生代,大陆裂谷大多发育于南、北半球副热带高压带,相应时期的气候为干旱一极端干旱,这种气候分布有利于盐湖发育和卤水的持续蒸发浓缩。此外,高地热背景也有利于卤水蒸发。

(3)物质来源:①火山活动带来成矿物质,可能

总之,江陵古盐湖受到深源物质等补给;盐湖

卤水经过长期蒸发浓缩,形成富钾卤水,埋藏后卤水进入储层;因火山岩浆继续侵入,促使卤水一矿物交换反应变质,硫酸根被还原,镁离子进入碳酸盐形成白云石,最终形成了富钾溴碘锂硼铷铯的氯化钙型卤水。

3裂谷盆地成钾条件、模式与找矿标志

综上各矿床特征,可知裂谷成钾的重要物质来源是海相和深源补给(岩浆及火山活动有关的热液、氯化钙型卤水),后者可能更多,甚至可能有源于上地幔和地壳深部的卤水流体(Thompson,1992;Wyllie,1978;Bell,1992;Plank,1996)。通常,裂谷盆地内,以海相和深源水混合补给为主,同时有其他多种来源物质,它们汇聚到盐湖中,强烈蒸发浓缩析出石盐,形成富钾卤水,进一步浓缩析出光卤石及溢晶石等;在沉积后期,光卤石被淋滤,形成钾

提供了钾及其伴生硼锂铷铯的重要补给;②海侵作用导致海水从裂谷口或中部处进入盆地,是钠、钾及溴碘等元素的重要来源;③深部更老地层的地层水(建造水),提供钙、钠、钾、溴等来源;深循环大气降水,提供钠、钾镁等来源;④地表径流。关于蒸发岩盆地的补给来源,一般分为三类(Hardie,1984):

①海相:②非海相(包括大气降水、地热水、成岩水、

火山成因水);③混合型。为了更加准确表达物源,可将非海相进一步划分为:陆源相(大气降水,即河水、湖水等,物质主要来自地表化学风化,物质运动

第五期刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

523

能量来自太阳能)和深源相(地热水、火山成因水及成岩水,矿物质主要来自深部岩浆岩等,驱动能量来自岩浆热能)。将非海相划分为陆相和深部相,更加符合地壳水分布与成因的自然属性。裂谷成钾的物质来源一般都具有明显的深源相特征。

(4)成矿能量:裂谷成钾除受到太阳能影响外,

水持续浓缩,先出现大量石盐沉积,在石盐沉积区内进一步浓缩出现光卤石及溢晶石等:在盐湖沉积后期或成岩期,受到海侵或大气降水影响,已沉积的光卤石被淋滤,氯化镁被带走,氯化钾残留下来形成钾石盐矿层(图6)。

对于尚未蒸发浓缩演化至钾盐矿物析出的盐湖富钾卤水,在沉积晚期及埋藏时期,沉积与成矿环境从地表太阳能驱动转为岩浆热能驱动环境。盐湖卤水转入同沉积期或更深部地层的盐类晶间及碎屑孔隙.裂隙中;随着埋藏加深,物理化学条件变为还原条件。岩浆流体侵入,继续带来成矿物质,岩浆热能加速卤水.矿物反应作用,结果,卤水中硫酸根绝大部分被还原,同时镁离子进入方解石或文石形成白云石,卤水化学类型转变为氯化钙型。随着地层

因岩浆房或岩浆活动带来的地下热能作用也很重要,

一方面,促进卤水.矿物反应形成氯化钙型卤水(Lowenstein

et

a1.,2009),卤水溶滤出钾、锂、硼、

铷及铯等物质,另外,驱动热卤水流体上涌排泄,推动卤水循环运动,裂谷盆地高热流场背景也有利于古盐湖蒸发作用。3.2成钾模式

综合上述典型裂谷盆地钾盐矿床特征,提出裂

谷成钾模式(图5、6)。裂谷成钾过程可分解为“两个阶段”以及“三个成钾作用过程”。“两个阶段”:第一阶段,地表盐湖.太阳能作用阶段;第二阶段,埋藏.岩浆热能作用;“三个成钾作用过程”:第一是蒸发沉积,第二是沉积淋滤,第三是变质.改造。固体钾盐形成过程如下:

压力增加,富钾卤水转移至孔隙及裂隙发育的岩层

中储藏(图6);如果断裂切穿储卤层,一部分热卤又可以盐泉的形式补给盐湖,开始新的地球化学循环。

(3)裂谷后期,古盐湖开始淡化,出现石膏和碳酸盐岩沉积,形成钾盐盖层;盆地重新开始陆相碎屑岩沉积,或者裂谷进一步裂开,转变为大洋,结束蒸发岩沉积。3.3找矿标志

(1)沉积特征

蒸发岩系沉积特征总体上应该以碎屑岩.化学岩沉积组合为主,局部层段出现碳酸盐岩沉积,不能形成典型海相的碳酸盐岩.化学岩沉积组合。

f2)沉积序列

基本沉积序列:底部,陆相碎屑岩,沉积环境为河流或三角洲,属于稳定克拉通内的碎屑沉积;中部,海相蒸发岩,其顶底板可出现灰岩;上部,陆相碎屑岩。此外,盆地中有大面积火山岩分布。

(1)裂谷发育早期,地壳开始裂开、断陷沉降,

为陆相碎屑岩沉积:

(2)中期,裂谷凹陷持续沉降,湖面大多低于海平面,海水侵入;同时火山大量喷发,温热泉发育,带来大量深源物质补给。由于气候干旱.极端干旱,导致盐湖发育。

在上述构造.物源.气候耦合作用下,古盐湖卤

回:a1盐lit。

I---1

固t砾on打gI。。。。。。回嚣怠h

iilC

ori

ro

.n1ne・n1

i11cra

reac

ioit

peedads武aIs玄bd深ee循p环cy‘c新le水b‘r越in源e(o于ri‘gkiI水la—te矿d物fro’zm‘l¨brl

】Ilbasa墓

Its

s粉ih砂st。。。。

团嚣嫱箍燃黝w6a。阳。m。。。日然。。。

口7÷浆分异黼徘rentL—Cdiifferenliattaarga111d日lai删、hvdrotull掀a围11sermadiult1

Oil

ds

L_

a11

deposits

团地sur盎fa盐ce轴sal米tSeht彻fo排sp—r深rag黧se丌grahc上的si水d

L!_J

LI

rface

Sat

sprigs

dccP

cYcIewateralld

from

cp水ine、f建ro造m

conae

tormatlon

SChargc0fthe

waterl

图5

Fig.5

裂谷盆地成钾模式图

ofpotash

saltsintheriftbasin

图6

Fig.6

裂谷盆地钾盐沉积及富钾卤水形成过程示意图

Schematicdiagramshowingpotashdepositsandthe

Schematicdiagramshowingtheformation

formationprocessofpotassium-richbrinesintheriftbasin

524

地球学报

第三十四卷

f3)岩石学与矿物学

盆地内广泛分布与蒸发岩时代相近的玄武岩及辉绿岩:蒸发岩系中可能出现大量溢晶石以及金属硫化物等矿物。

(4)地球化学

蒸发岩及卤水中富含钾锂硼铷铯、溴碘锶、铁铜锌铅组合等元素。

(5)分布特征

钾盐矿床空间分布具有方向性,即沿裂谷展布方向,呈“不连续”的“串珠”状分布或产出。

4结论与讨论

从古生代到中生代晚期一新生代,钾盐成矿的

大地构造环境从克拉通稳定巨型陆表海,转变为大陆裂谷盆地,盆地规模大大减小。裂谷成钾时期正好处于Pangea超大陆解体及新特提斯洋闭合时期,成钾的裂谷型盆地也主要位于这两个构造域内,这表明裂谷成钾是地球板块构造运动演化历史的必然结果。

大陆裂谷是地幔物质上涌导致地壳减薄拉张的结果,也是板块演化威尔逊旋回的一个重要环节。由于地幔物质和能量上涌,裂谷构造形成发展,并产生一系列裂谷盆地,面积通常较小;裂谷构造沉降形成封闭性良好的盆地或凹陷,同时,伴有大量火山活动,带来丰富的深源成矿物质,其中可能以火山期后的温热泉水补给为主,一些裂谷还与大洋沟通,可能还受到海水补给,等。这些构造、物质条件与干旱气候的耦合,导致钾盐沉积成矿。

裂谷盆地,一般比较小,具有海相、陆相、及深源相及混合型沉积特征,深源相补给可能是裂谷成钾必不可少的重要条件之一,由此也导致裂谷盆地蒸发岩及卤水具有独特地球化学特征,除钾离子外,还有锂.硼.铷.铯和溴.碘及铁.铜.锌等重金属组合元素。

裂谷盆地成钾作用,按成矿的能量,分为两阶段,第一,太阳能作用下,卤水蒸发浓缩成钾,包括光卤石转变为钾石盐;第二,岩浆热能作用下,埋藏卤水变质或改造,深源相继续补给,硫酸盐型富钾卤水转变为氯化钙型富钾热卤水。

总之,裂谷型钾盐矿床是大地构造、气候与火山活动耦合作用的结果,也是地球深部作用在地球表面的一种响应,裂谷成钾与典型海相和陆相成钾最明显的差别就是在于前者明显受到深源补给。中新生代时期,在中国大陆形成了一些裂谷型盆地,例如,渤海湾盆地、江汉盆地等。鉴于江汉盆地的

江陵凹陷具备裂谷成钾条件,基于裂谷成钾认识,开展钾盐勘查,取得了一定的找钾效果。因此,进一步研究和完善裂谷型盆地成钾规律与成矿机理认识,对于开展中国裂谷型小盆地找钾具有重要的实际意义。

致谢:参加此项工作还有中国地质科学院矿产资源

研究所王春连博士、王立成博士、徐海明高工、沈立建博士、赵艳军博士、陈永志研究员、王英素高工等,中国科学院青藏高原研究所方小敏研究员,天津科技大学蔡晓琳硕士;中国地质科学院矿产资源研究所樊莉、王凤莲清绘图件,在此一并致谢!

参考文献:

博歇特H,缪尔RO.1976盐类矿床.蒸发岩的成因、变质和变

形[M].袁见齐,张瑞锡,张昌明译.北京:地质出版社.陈郁华.1983.黄海水250c恒温蒸发时的析盐序列及某些微量

元素的分布规律[J】.地质学报,(04):379.390.

陈跃昆,廖宗廷,魏志红,李明辉.2004.兰坪一思茅中生代盆

地的特征及构造演化[J].石油实验地质,26(3):219.228.方小敏,宋春晖,戴霜,朱迎堂,高军平,张伟林.2007a.青藏

高原东北部阶段性变形隆升:西宁、贵德盆地高精度磁性地层和盆地演化记录[J].地学前缘,14(1):230—242.

方小敏,徐先海,宋春晖,韩文霞,孟庆泉,鸟居雅之.2007b.

临夏盆地新生代沉积物高分辨率岩石磁学记录与亚洲内陆干旱化过程及原因【J].第四纪研究,27(6):989.1000.锦辉f荆州)精细化工有限公司,中国地质科学院矿产资源研究所

2011江陵凹陷深层富钾卤水勘查与研究阶段性总结报告JR].荆州:锦辉(荆州)精细化工有限公司.

李瑞琴,刘成林,陈侠,陈永志,王春连.2013.江陵凹陷深层富

钾卤水井内降温析盐情况探讨[J].盐湖研究,21(1):l一6.林景星1981.北京顺义早更新世有孔虫动物群的古生态及古环

境….地质科学,16(01):55—59.

刘耕武,李伟同,张清如,陈钦保,肖传桃,李群.2006.江汉盆

地渔洋组上部的古新世孢粉组合【J].古生物学报,45(1):

60.68.

刘喜方,郑绵平,齐文.2007.西藏扎布耶盐湖超大型B、Li矿床

成矿物质来源研究[J】.地质学报,8l(12):1709—1715.潘源敦,刘成林,徐海明.2011.湖北江陵凹陷深层高温富钾卤

水特征及其成因探讨[J].化工矿产地质,2(33):65—72.彭头平,王岳军,范蔚茗,喻晓冰,彭冰霞,徐政语.2006.江汉

盆地早第三纪玄武质岩石”Ar/40Ar年代学和地球化学特征及其成因意义[J].岩石学报,22(6):1617.1626.

钱自强,曲懿华,刘群.1994.钾盐矿床[M].北京:地质出版社.青海盐湖勘查开发研究院,地质矿产部矿床地质研究所.199I.

“七五”地质矿产部科技攻关成果一柴达木盆地第四纪钾盐矿床形成条件及找矿方向的综合研究报告[R].青海:青海盐湖勘查开发研究院.

第五期刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

525

帅开业.2000.兰坪一思茅中、新生代盆地成因新解【J】地学前

缘,7f4):380.

童崇光.1980.中国东部裂谷系盆地的石油地质特征[J].石油学

报,1(4):19—26.

瓦里亚什科1965.钾盐矿床形成的地球化学规律[M].范立等,

译.北京:中国工业出版社.

万重芳.1991.江汉盆地早第三纪古气候、古生态和古环境

分析[J].江汉石油科技,1(2):8-15.

王成善,向芳.2001.全球气候变化新生代构造隆升的结果【J】.

矿物岩石,21(3):173-178.

王春连,刘成林,胡海兵,毛劲松,沈立建,赵海彤.2012.江汉

盆地江陵凹陷南缘古新统沙市组四段含盐岩系沉积特征及其沉积环境意义【J】.古地理学报,14(2):165-175.

王春连,刘成林,徐海明,王立成,张林兵.2013.江陵凹陷古新

世盐湖沉积碳酸盐碳氧同位素组成及其环境意义[J】.地球学报,34(51:567.576.

王春连.2013.江陵裂谷凹陷成钾条件与富钾卤水成因[D】.中国

地质科学院矿产资源研究所.

王弭力,刘成林,焦鹏程,韩蔚田,宋松山,陈永志,杨智琛,樊

卫东,李廷祺,李长华,冯金星,陈建忠,王新民,于志鸿,

李亚文.2001.罗布泊盐湖钾盐资源[M].北京:地质出版社.

徐论勋,阎春德,俞惠隆,王宝清,余芳全,王典敷.1995.江汉

盆地下第三系火山岩年代【J】石油与天然气地质,(02):

132—137.

杨长清,陈孔全,程志强,詹海军.2003.江陵凹陷形成演化与

勘探潜力【J】.天然气工业,23(6):51—54.

叶芝萍1992.东南油气区第三纪古气候[J].石油学报,13(2):

143.149.

张嘉澍,李官贤.1980.云南江城勐野井钾盐矿床地质特征[c]//

云南省地质局钾盐地质科学研究队编.云南思茅地区钾盐

地质研究论文集:38—44.

赵元艺,聂风军,侯增谦,李振清,赵希涛,马志邦.2007.西藏

搭格架热泉型铯矿床地球化学【J]矿床地质,25(2):

163一174.

中国地质科学院矿产资源研究所,中国科学院青藏高原研究所.

2012.国家973计划项目(中国陆块海相成钾规律及预测研究)第七课题中期报告JR].北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

中国地质科学院矿产资源研究所.2010.国家973计划项目(中国

陆块海相成钾规律及预测研究)立项申请书【R].北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

中国地质科学院矿产资源研究所.2011.地质大调查项目一江陵

盐盆第三纪富钾卤水调查评价年度报告JR].北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

中国地质科学院矿产资源研究所.2013.江陵凹陷中南部深层富

钾卤水氯化钾资源量评价报告[R】.北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

万方数据

References:

AROD

A,MORTONWH.1969.MineralSpringsandSalineLakes

ofthe

WesternRiftValley,Uganda[J].Geoch.etCostaActa,

33(10):1169—1181.

BELL

R.1992.Water

in

mantle

minerals[J].Nature,357:

646.647.

BENTORYK.1

961.SomegeochemicalaspectsoftheDeadSea

andthequestionofitsage[J].Geochimica

etCosmochimica

Acta,25(4):239—260.

BORCHERT

H,MUIRRO.1976.Saltdeposits—TheOriginMeta-

morphism

andDetormation

of

evaporiter[M].Tanslateed

by

YUANJian—qi,ZHANGRui-xi,ZHANG

Chang—ming.Beijing

●一一

一一

26(3):

℃、

,(04):

magnetostrat培raphy

,14(1):

一一

,,

,27(6):

,,

526

地球学报

第三十四卷

search

inJianglingDepression[R].Jingzhou:Finechemicalco.,LTDofJinhuiin

Jingzhou(inChinese)

HARDIEL

A.1984.Evaporites:Marine

or

Non—Marine?[J].Amer—

icanJournalof

Science,284(3):1

93-240.

HOLMEARDAJGHUTCHINASNRw.1968.Potash—bearing

evaporatesintheDanakilarea,Ethiopia[J].Economic

Geology,

63:129.132.

HOLSTER

WT.1

970.Bromide

geochemistryofsomenon-marinesaltdepositsinthesouthernGreat

Basin[J].Mineralogical

So—cietyofAmericaSpecialPaper3:307-319.

of

MineralResources,ChineseAcademyofGeological

Sciences,Institute

of

Tibetan

Plateau

Research

Chinese

AcademyofSciences.2012.National973planproject(China’s

continental

Marineintopotassiumruleandpredictionresearch)Theseventhtopicinterimreport[R].Beijing:InstituteofMin—

eralResources,Chinese

AcademyofGeological

Sciences(inChinese).

of

MineralResources,ChineseAcademyofGeological

Sciences.2010.National973planproject(China‘s

continental

Manneintopotassiumruleandpredictionresearch)Project

application[R].BeOing:Institute

of

MineralResources,Chi—

nese

AcademyofGeologicalSciences(inChinese).of

MineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences.2011.Largegeologicalsurveyprojects—Rich

brine

potassiumsaltbasinoftertiarystudy

to

evaluatetheannual

reportinJianglingBasin[R].Beijing:Institute

of

MineralRe—sources,Chinese

Academy

ofGeological

Sciences(inChi—

nese).

of

MineralResources,ChineseAcademyofGeological

Sciences.2013.Deeprichpotassiumchloridebrinepotassium

resources

evaluationreportinSouth—centralJianglingDepres-

sion[R].Beijing:Institute

ofMineral

Resources,Chinese

AcademyofGeological

Sciences(inChinese).

Rui—qin,LIUCheng—lin,CHEN

Xia,CHEN

Yong-zhi,WANG

Chun—lian.2013.Salting

law

by

cooling

deep

potas—

sium—bearingbrineinJianglingDepression[J].JournalofSalt

Lake

Research,21(1):1-6(inChinesewithEnglish

abstract).

LINJing—xing.198

1.Preliminarynotes

on

palaeoecology,palaeo—

climateandpalaeogeographyofearlyPleistoceneinShunyi

county,Beijingplain[J].ScientiaGeologica

Sinica,16(01):55—59(in

ChinesewithEnglish

abstract).

LIUGeng—wu,LI

Wei・tong,ZHANG

Qing-ru,CHENQin—bao,

XIAOChuan.tao,LI

Qun.2006.PaleocenePalynoflrafrom

Upper

MemberofYuyangFormationJianghaBasinofcentral

China[J]Acta

Palaeontologica

Sinica,45(1):60—68(in

Chi—

nese

withEnglishabstract).

LIU

Xi.fang,ZHENGMian—ping,QIWen.2007.Sources

of

Ore・FormingMaterialsoftheSuperlargeBandLiDepositin

Zabuye

Salt

Lake,Tibet,China[J].Acta

GeologicaSinica,

81(12):1709—1715(in

ChinesewithEnglish

abstract).万方数据

LOWENSTEIN’I’K.RISACHER

F.2009.ClosedBasinBrine

EvolutionandtheInfluenceofCa—ClInflow

Waters:Death

ValleyandBristolDryLakeCalifornia,QaidamBasin,China,

and

Salar

de

Atacama,Chile[J].Aquatic

Geochemistry,

15(1-2):71—94

MENGFan—wei,NIPei,YUANXun—lai,ZHOUChuan—ming,

YANGChun—he,LIYin—ping.2013.Choosingthebest

an—cientanaloguefor

projected

future

temperatures:a

case

usingdata

fromfluidinclusionsofmiddle--lateEocenehal--

ites[J].Journal

of

Asian

Earth

Sciences,doi:

dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2013.02.008.

PANYuan—dun,LIUCheng-lin,XUHai—ming.2011.Characteristics

andFormationofPotassium—bearingBrineintheDeeperStratain

Depression

in

HubeiJiangling

Province[J].Geology

of

chemical

minerals,33(2):65—72(inChinesewithEnglishab・

stract)

PENG

Tou—ping,WANGYue-jun,FANWei-ming,YUXiao—bing,

PENGBing.xia.XUZheng.yu.2006.39Ar/40Argeochronol—ogyandgeochemistryoftheearlyTertiarybasalticrocksin

the

Jianghan

Basin,China

and

its

petrogenesis[J].Acta

Petrologica

Sinica,22f61:1617・1626(inChinese

withEnglish

abstract).

PLANKT.1996.Thebrineofthe

Eanh[J].Nature,380:202—203.QIANZi-qiang,QU

Yi・hua,LIU

Quan.1994.PotashDeposit[M].Beijing:Geological

Publishing

House(inChinese).

RAHIMPOUR-BONABH,KALANTARZADEHZ.2005.Originof

secondarypotashdeposits:a

case

from

Mioceneevaporitesof

NwCentralIran[J]JournalofAsianEarthSciences,25(1):

157—166.

RAHIMPOUR・BONAB}LSHARIATINIAZ.SIEMANNMG

2007a.RoleofriftinginevaporitedepositionintheGreatKa—virBasin,central

Iran[J].Geological

Society,285:69-85.

RAHIMPOUR—BONAB

H.SHARIATlNIAZ.SIEMANNMG

2007b.OriginandgeochemistryofMiocenemarineevaporites

associatedwithredbeds:GreatKavirBasin,Centrallran[J].

Geological

Journal,42(1):37—54.

SHUAI

Kai—ye.2000.New

Formation

Explantion

of

Meso—

zoic—CenozoicLanping—SimaoBasin[J].Earth

ScienceFron—

tiers(ChinaUniversityofGeosciences,Beijin曲,7(4):380(in

ChinesewithEnglishabstract).

THOMPSONAB.1992.Waterintheearth’suppermantle[J].Na-

ture,358:295—302.

THOMPSONJM,FOURNIERRO.1988.Chemistryandgeo—

thermometryofbrineproducedfromtheSaltonSeaScientificdrillhole,ImperialValley,California[J].Journal

ofGeophysi—

cal

Research,93(11):165—173.

TONG

Chong—guang.1980.Some

characteristics

of

petroleum

geologyofthe

riftsystemin

Eastern

China[J].Acta

Petrolei

Sinica,l(4):19—26(inChinesewithEnglish

abstract).

WAN

Chong—fang.1991.Thepaleogeneperiodofancientclimate

InstituteInstituteInstituteInstituteLI

第五期刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

527

ancientecologicalandenvironmentalanalysisofJianghanba—

sin[J].JianghanPetroleumScienceand

Technology,1(2):

8—15(inChinese).

WANGCheng—shan,XIANGFang.2001.Globalclimatechange

as

resultoftectonicupliftin

cenozoic[J].JmineralPetrol,2l(3):

173—178(inChinesewithEnglish

abstract).

WANGChun.1ian,LIUCheng—lin,HUHai・bing,MAOJin—song,

SHEN

Li-jian,ZHA0

Hai—tong.2012.Sedimentarycharacter・

isticsanditsenvironmentalsignificanceofsalt—bearingstrata

ofthe

Member4ofPaleoceneShashiFormationinsouthern

marginofJianglingDepression,Jianghan

Basin[J].Journalof

Palaeogeography,14(2):165-175(inChinesewithEnglishab。

stract).

WANGChun—lian,LIUCheng—lin,XUHai—ming,WANGLi-cheng,

ZHANG

Lin-bing.2013.CarbonandOxygenIsotopesChar—

acteristicsofPalaeocene

SalineLakeFaciesCarbonatesinJi—

anglingDepressionandTheirEnvironmentalSignificance[J].

Acta

Geoscientica

Sinica,34(5):567—576(inChinesewith

English

abstract).

WANGChun—lian.2013.Potassiumformingenvironmentandits

enrichment

MechanismofPaleogeneinJianglingRiftDepres—

sion[D].Beijing:Institute

of

Mineral

Resources,Chinese

AcademyofGeological

Sciences(inChinesewithEnglishab—stract).

WANGMi.1i,LIUCheng—lin,JIAOPeng-cheng,HANWei—tian,

SONG

Song—shan,CHEN

Yong・zhi,YANGZhi’sheu,FAN

Wei.dong,LITing—qi,LIChang-hua,FENGJin-xing,CHENJian—zhong,WANGXin—min.2001.SalineLakePotashRe—

sources

inthe

Lop

Nur,Xinjiang[M].Beijing:Geological

Publishing

House(inChinese).

万方数据

WARDLAWNC.1972.Unusualmarineevaporiteswithsaltsof

calciumandmagnesiumchloridein

CretaceousBasinofSer-

gipe,Brazil[J].Economic

Geology,67:156-168.WYLLIEPJ.1978.Mantle

fluidomposition

buffered

in

peri—

dotite—C02-H20by

carbonatesamphiboleandphlogopite[J].

JournalofGeology,86(6):687—713

XULun—xun,YANChun-de,YU

Hui-long,WANGBao—qing,YU

Fang・quan,WANGDian—fu.1995.ChronologyofPalelgene

volcanicrocksinJianghan

Basin[J].Oil&GasGeology,(02):

132.137(inChinesewithEnglish

abstract).

YANGChang—qing,CHENKong-quan,CHENGZhi—qiang,ZHAN

Hai-jun.2003.ConstituentEvolutionandExplorationPoten—

tialinJiangling

Depression[J].Natural

Gas

Industry,23(6):

1—54(inChinesewithEnglish

abstract).

YEZhi—ping.1992.TertiaryPalaeoclimatein

South—east

China[J].

ActaPetrolei

Sinica,13(2):143-149(inChinesewithEnglish

abstract).

ZAKI,BENTORYK.1972.Somenewdata

on

thesaltdepositsof

theDeadSea

area.Israel[J].Geology

ofSalineDeposits,7:

137—146.

ZHANGJia—shu,LI

Guang—xian.1980.The

GeologicalCharacter—

isticsofPotashDepositsof

Mengyejing,Jiangcheng,Yunnan

Province【c]//PotashGeologyInvestigationPartyofGeologi—

calBureauofYunnan,ed.Thepapercollectionofpotashgee—logicalresearches,Simao

Prefecture,Yunnan:38—44(in

Chi—

nese

withEnglishabstract).

ZHAO

Yuan—yi,NIE

Feng_jun,HOUZeng—qian,LIZhen‘qing,

ZHAO

Xi.tao,MAZhi.bang.2007.GeochemistryofTargejia

hotspringtypecesiumdepositinTibet[J].Mineral

Deposits,

25(2):163—174(in

ChinesewithEnglish

abstract).

2013年9月

地球学报

ActaGeoscienticaSinica

Sep.2013

V01.34No.5:515.527

第34卷第5期:515—527

WWW.cagsbulletin.COrn

www.地球学报.corn

大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

刘成林

中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京100037

摘要:全球板块运动对表生成钾控制明显,即从古生代到中新生代,从巨型稳定克拉通陆表海盆成钾,到中生代特提斯海域海盆成钾,再到新生代的大陆裂谷盆地成钾,地球表生成钾模式发生了重大转变;成钾物质来源从海水补给为主,转变为非海相(以火山活动带来深部物质和陆表水)与海相混合型,甚至以非海相深部物质补给为主。全球裂谷成钾时期正好处于Pangea超大陆解体及新特提斯洋闭合时期,成钾的裂谷型蒸发岩盆地也主要位于这两个构造域内,这些进一步表明裂谷成钾是地球板块构造运动演化历史的必然结果。典型的裂谷盆地钾盐矿床有:大西洋裂谷形成初期沉积的刚果(布)白垩纪钾盐矿、欧洲大陆莱茵地堑第三纪钾盐矿、非洲大陆埃塞俄比亚达纳基尔钾盐矿等;同时,还有众多裂谷盆地蕴藏有富钾卤水矿,如死海裂谷富钾卤水、东非大裂谷一些富钾盐湖、美国加州索尔顿海高温富钾热卤以及中国江陵凹陷富钾热卤等。这些钾盐矿的共同特点是:盆地内发育火山岩和温热泉,具有深源补给的明显特征;尽管裂谷盆地规模一般很小,但形成的钾盐规模最大可达数十亿吨。总结世界大陆裂谷盆地钾盐矿床特征、物质来源与成矿作用,提出了大陆裂谷型小盆地成钾模式。其裂谷成钾过程可分解为“二个阶段”,第一阶段,地表盐湖.太阳能作用,第二阶段,埋藏.岩浆热能作用;成钾作用有三个,即蒸发沉积作用、沉积后淋滤改造作用和埋藏变质改造作用。

中国中新生代裂谷型盆地比较发育,进一步研究大陆裂谷盆地成钾作用,可以为此类盆地找钾提供理论依据

和指导。

关键词:大陆裂谷;火山作用;蒸发岩;钾盐;富钾卤水中图分类号:P542.4:P611.4

文献标志码:A

doi:10.3975/cagsb.2013.05.02

CharacteristicsandFormationofPotashDepositsinContinental

RiftBasins:AReview

LIUCheng—lin

MLR

Key

LaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,

ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037

Abstract:Globalplatemovementsobviouslycontroltheformationofsupergenepotashdeposits.The

formationof

potashdepositsunderwentseveraldistinctchangesfromthePaleozoicperiodtotheMesozoic—Cenozoicperiods.Thatis,thepotashdepositswereformedmainlyintheepicontinentalbasinsinthePaleozoicstablegiantcratons,intheTethyan

ocean

basinsinMesozoic,andincontinentalriftbasinsinCenozoicperiod.The

sea

sources

ofpotash

sources

depositswerefirstlymainlyderivedfromcomprisingnon—marineand

sea

sources

water

inthePalaeozoicperiod,thenchangedintothemixed

composedofdeepmaterialsbroughtbyvolcanicactivities,earth’Ssurfacewater

sources

water.Non-marinedeepofpotashformation

were

even

theprimary

sources

especiallyincontinentalriftbasins.The

with

the

periods

ofthecontinental

riftingbasinsjust

correspondedsplitting

ofPangea

本文由国家“973”计划项目(编号:2011CB403007)和国家自然科学基金项目(编号:41202059)联合资助。收稿日期:2013.08—01:改回日期:2013—08—09。责任编辑:闫立娟。

第一作者简介:刘成林,男,1963年生。研究员,博士生导师。主要从事钾盐矿床与盐湖沉积等研究。通讯地址:100037,北京市西城

区百万庄大街26号。联系电话:010—68999067。E-mail:liuchengl@263.net。

地球学报第三十四卷

super—largecontinentandtheclosingofNeo-Tethys,andtheseevaporitebasinswerelocatedinthetwotectonicregions.Sothepotashformationofthetectonicmovement.There

are

riftingbasinswasprobablytheinevitableresultoftheEarth’Scrust

as

sometypicalpotashdepositsthatoccurredinriftbasins,such

theCretaceous

potashdepositinRepublicofCongothatoccurredatthebeginningoftheAtlanticrifting,theTertiarypotashdepositthatoccurredintheRhinegraben,andtheDanaGilpotashdepositthatoccurredinEthiopia.Moreover,there

are

plentyofpotassium—richbrinedeposits,such

as

theDeadSea,somesaltlakesinEastAfricanRiftValley,

are

theSaltonSeaintheUSA,andChina’SJianglingdepression.Thesebrinepotashdepositsvolcanicactivitiesandhotsprings,whichriftbasins

are

area

characterizedby

typicalforthedeep

source

supplement.Althoughthesizesofthese

uptobillionsoftonsin

reserves

relativelysmall,thereexist

greatnumberofpotash

resources

of

KCl.Inthispaper,theauthorgivereviewofthecharacteristicsofpotashdeposits,sourcesandmineralizationin

thecontinentalriftbasins,andproposepotash—formingmodelforsmall-sizedriftbasins.Potash

formationofthe

continentalriftingmightbedividedintotwostages,i.e.,thesolar・pondstageinwhichsaltlakesundergoingevaporation,andthestageofundergroundgeothermalaction.Threekindsofmechanismsofthepotashformationinclude

evaporation,dissolutionofthe

formercrystallizedsalts,andreformation

successes

ofthe

brine.Based

on

the

understandingofthepotash—formingmodelinrifts,theauthorsgainedsomeintheexplorationofpotash

depositsinJianglingriftdepression.Itisthusheldthatfurtherstudyofthemineralizationofpotash-formingincontinentalriftbasins,someofwhich

are

welldevelopedinChina,canprovide

theoreticalbasisandguidancefor

potashexplorationinChina’Sriftbasins.

Keywords:continentalrift;volcanism;evaporite;potashdeposit;potassium—richbrines

全球板块运动、演化与显生宙钾盐矿床分布、沉积特征之间关系的宏观分析表明(中国地质科学院矿产资源研究所等,2012),自寒武纪以来,全球

罗世卡拉库姆盆地和中南半岛白垩纪呵叻盆地为典型代表。离散型钾盐矿床,主要形成于大陆裂谷盆地内,钾盐沉积主要集中在大陆裂谷盆地发育的早中期。

根据钾盐矿床分布位置、沉积特征等,可将裂谷型成钾盆地可进一步分为三个亚类:(1)大西洋裂谷型,即裂谷最终打开成洋的裂谷盆地,沉积环境由陆相转变为海相,如刚果(布)白垩纪海相钾盐矿;(2)大陆板块边缘裂谷型,该类型裂谷盆地通常

钾盐矿床沉积环境及其所处盆地的构造类型与规模

大致遵循如下演变规律:古生代,全球板块经历从冈瓦纳大陆的聚合、裂解,再到Pangea超大陆的聚合,这一过程中全球钾盐沉积以巨型.大型克拉通海相蒸发岩盆地成钾为显著特征;中生代,特提斯海域的板块或陆块上以出现海相及海陆交互相蒸发岩

盆地钾盐为代表;中生代晚期一新生代,海相及非

海相钾盐沉积主要集中在大西洋裂谷和新特提斯洋域的大陆板块裂谷盆地,即裂谷成钾(中国地质科学院矿产资源研究所等,2011),其发育的时期也正处于Pangea超大陆解体与新特提斯关闭的交替期。

基于板块运动与全球钾盐矿床之间的耦合关系,可将全球钾盐矿床归纳为三大类成因类型(中国地

靠近海洋,大致平行海洋展布,如埃塞俄比亚达纳基尔钾盐矿床、中东死海富钾卤水、埃及苏伊士

湾的捷穆萨钾盐矿床、伊朗Great

(Rahimpour.Bonab

et

KavirBasin

a1.,2005,2007a,b)以及我国兰

坪一思茅盆地(帅开业,2000;陈跃昆等,2004)亦属

于该亚类型钾盐盆地,并在那里发育了中小型钾盐矿床(张嘉澍等,1980);(3)大陆板块内部裂谷型,这类裂谷盆地通常近南北向展布,并深入大陆内部,如德国莱茵地堑,北与大西洋沟通,南与古地中海相连,沉积了莱茵地堑海相钾盐矿:东非大裂谷乌干达境内断裂谷中的盐湖一卡推湖(KAWTE)(Arod

et

质科学院矿产资源研究所等,2012):板块离散型、稳

定克拉通型和板块汇聚型。稳定克拉通型钾盐矿床,系指巨型克拉通上的巨型.大型陆表海(坳陷)盆地中形成的钾盐矿床,矿床规模巨大,属于典型海相钾盐矿床;该类型钾盐矿以寒武纪西伯利亚板块上涅帕盆地钾盐矿、泥盆纪北美克拉通ElkPoint盆地萨斯喀彻温钾盐矿、志留纪美国密执安盆地钾盐矿、二叠纪美国新墨西哥钾盐矿和二叠纪欧洲蔡希斯坦盆地坦钾盐矿等为典型代表。汇聚型钾盐矿,主要形成于特提斯海域块陆上边缘海盆地、残留海盆地、前陆盆地等,属于海相及海陆交互相,以中亚晚侏

a1.,1969)以及我国东部裂谷系的江陵凹陷深层富

钾卤水等。

1世界(国外)主要大陆裂谷盆地钾盐矿床

特征

裂谷盆地钾盐矿床从白垩纪至第四纪均有产出,其中以刚果(布)、德国莱茵地堑、埃塞俄比亚、死海

第五期

刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

裂谷、索尔顿热卤水以及江陵凹陷热卤水等矿床最

为典型,各类型钾盐矿床主要特征如下。

1.1

地堑呈NNE--SSW向展布,是在阿摩力克一海西造山运动时期形成的大陆边缘构造。地堑下沉始于始新世末,并在渐新世中一晚期与北部的北海和南部的地中海连接,海水从两个方向进入地堑。区内发育三个含盐系,第一含盐系即上始新统,厚达800

m,

刚果(布)钾盐矿

位于大西洋两岸的南美洲巴西和非洲刚果一加

蓬钾盐盆地,形成于南美与非洲板块裂开初期即大西洋开始打开时;盆地内蒸发岩大致沿大西洋两岸呈狭长分布,时代为下白垩统Aptian阶。地层结构:(1)裂谷形成前,盆地发育三叠系到中侏罗统的陆相碎屑岩(Cocobeach群),沉积物以同生沉积为主,其厚度受断层控制;(2)裂谷形成后,Aptian阶沉积了一个新旋回:裂谷作用导致大陆边缘逐渐下沉,并与海水联系;海水进入大陆边缘下沉凹陷形成海相蒸发岩建造。

矿床成因:Aptian时期,两个板块裂开形成海湾型的闭流蒸发岩盆地,海水蒸发浓缩至光卤石和水氯镁石沉积。矿床中大量溢晶石的出现,以及B、F、Cu、zn、Pb、Ba、Mn含量高出世界同类矿物含量的数十至百余倍等证据显示,其蒸发岩形成过程中,裂谷活动导致的CaCl2卤水(类似红海深渊的热卤和美国索尔顿的深I卤)(Wardlaw,1972),或深循环变质卤水或深部油田水(Braitsch,1971)沿深断裂带为大量溢晶石以及其他盐类矿物的形成提供了重要的物质补给。

1.2莱茵地堑钾盐矿床

莱茵地堑位于法国和德国交界处狭窄的莱茵河谷沉积带内,地堑长约300km,平均宽36km(图1)。

第二含盐系为下渐新统,厚850~900m,含盐系上部有l~2层钾盐;第三含盐系位于中一下中新统,厚1000m。盆地含盐系厚度约2700m。钾盐矿床分布于地堑南部的三个次级盆地中,产有三个钾盐矿,钾盐总储量15亿吨(钱自强等,1994)。钾矿层中石盐的溴含量较高,一般在0.10%~0.22%,说明钾盐矿床受到海水补给。沉积特征表明,蒸发岩沉积环境为边缘泻湖环境,季节性的石盐.光卤石韵律显示其具有原生沉积特点,而由于淋滤作用大多数原生光卤石变化为红色的钾石盐(博歇特H等,1976)。1.3达纳基尔钾盐矿床

钾盐矿床位于埃塞俄比亚北部达纳基尔洼地内(图2),洼地长185km,宽64.40km。裂谷洼地大体与红海岸线平行,洼地南部的2/3被次火山熔岩和河流所覆盖。该盆地具有不对称性,西部沉积物厚达976m,岩浆从断裂处侵入、喷发。蒸发岩产于第四系,埋藏较浅。从红海岸至达纳基尔洼地沉积物序列为:海相礁灰岩一红层一石膏与硬石膏一岩盐一钾石盐,具有海相蒸发岩序列的典型特征。第四系与第三系之间有火山岩发育。整个蒸发岩系厚度

976

m。含盐系:近地表为石膏、冲积扇砾石和细砂,

厚度数米到64m;上盐层,由层状盐岩组成,含少量石膏、硬石膏和粘土;含钾层,由四个亚层组成:(1)标志层,由盐岩层和薄层波状条带的硬石膏层构成,平均厚度7

m,直接覆盖在钾石盐层之上;(2)

钾石盐层,厚度3.1~3.7m,KCl含量为35%~40%,矿石中含角砾状硬石膏,具有滑动特征;(3)中夹层:仍为钾矿层,KCl含量降低,含钾盐镁矾,少量硬石膏,偶见水氯镁石、钾铁盐,厚度24.4m;(4)钾盐镁矾层:由纯净细粒、致密、坚硬的琥珀色钾盐镁矾组成,混有25%的石盐,厚度4~13m,平均厚度7.6m。初步勘探盆地内的Musaley钾矿钾盐资源/储量达10亿吨(钱自强等,1994)。

矿床成因:达纳基尔洼地蒸发岩沉积于浅海盆

75]“su郇b砸sidi。。圈s盐al鬻慧‰。。圈臊ravt?沉Id似cp。。…。

图1

地,属于濒临广海边部的闭流环境。钾盐沉积,除钾石盐外,均为原生蒸发沉积。物质来源,除海水外,较早期火山活动流体及火山岩风化产物也提供重要物质来源。盆地内部及边缘地下冒出的热卤水泉带来很多物质,同时伴随着很多钾盐等盐类析出(Holmearda

et

莱茵地堑第三系蒸发岩分布简图(据钱自强等,1994修改)

Fig.1

SimplifiedgeologicalmapofTertiaryevaporatesin

Rhinegraben(afterQIANeta1.,1994)

A.晚始新世一早渐新世:B冲新世

A--LateEocene——Early

Oligocene;B・・Miocene

a1.,1968),黑山热卤水泉由高温(达

地球学报

第三十四卷

d洼ep地re。。。口前the雄Pi毒嚣喜篙锝簧拦苍嚣錾∽F--]郜the“p…mash‰。口矗鉴.鬣譬翘跺?龋…斯…’F-I断rau屋h

r-q

g熟基G机il

图2达纳基尔洼地钾盐矿床位置(据钱自强等,1994修改)

locationofpotashdepositinDanaGil

et

Fig.2

The

depression(afterQIAN

a1.,1994)

30。C)饱和卤水构成,氯化钾含量约2%;圆山卤泉

卤水化学分析,含KCl为1.69%,NaCl为11.70%,MgCl2为6.49%,CaCl2为6.45%(钱自强等,1994)。1.4死海富钾卤水矿

死海盆地位于约旦一以色列裂谷.裂谷南北长达1100km,宽5~20km,是一个典型拉张和剪切性裂谷。死海面积1000多km2,直到更新世时期才完全与海水隔绝,形成于12000年前。死海盆地汇水面积40000km2,自上新世一更新世至今的死海群,沉积了一套碎屑岩.蒸发岩系,厚度达8~10km。区内东北部有较大面积新近纪玄武岩等基性火山岩出露,但70%以上面积为古生代至新生代海相灰岩、白云岩和砂页岩覆盖(图3)。裂谷盆地中广泛沉积新近系

图3

Fig.3

中东死海地区地质图(据钱自强等,1994)

East(afterQIAN

et

湖相沉积,第四系为蒸发岩和碎屑岩(死海群)。盐岩

层中常含1%~4%杂质,它们主要是硬石膏、白云石、粘土、石英、少量磁铁矿、褐铁矿、磷灰石和自然硫等,少数层段有浸染状的钾石盐和光卤石,通常呈粉红色或红色。一些地区还出现盐底劈。裂谷盆地自北向南都广泛分布有盐泉(钱自强等,1994)。

死海卤水化学具有高钙、溴特征。死海盐类物质来源:1/3来自约旦河,2/3来自高盐度泉水;3个泉水钾离子平均含量达15.99g/L。计算氯化钾资源量40亿吨,调查资源量20亿吨(Bentor,1961;Zaket

1972)。

a1.,

TheGeologicalMapofDeadSeaarea.theMiddle

a1.,1994)

2倍左右,钙高出10倍左右。江陵卤水镁含量比索尔顿海卤水高出2-3倍,硼含量较高,为

866

mg/L(索尔顿卤水硼含量420~530mg/L)。而索

尔顿卤水中主要重金属铜、锌、铁等则要高出数十甚至数百倍。但是,索尔顿海富钾热卤水可能不含溴碘,甚至不含硫酸根离子。可见,索尔顿海富钾热卤水属于典型裂谷深部起源卤水。

2中国江陵凹陷深层富钾热卤水矿

2.1地质背景

江陵凹陷位于中国东部裂谷盆地系中南部,是江汉盆地西部的一个次级凹陷,面积6500km2。中国东部裂谷盆地系(前人称为新华夏裂谷系)北起松辽,经渤海湾、江汉等盆地向南抵北部湾盆地,总体呈:lt:IL东向雁行展布。该裂谷系是在太平洋板块向

1.5美国索尔顿海富钾热卤水矿

在美国加利福尼亚州索尔顿海湖东南的科学钻探中,钻遇高温(270~370。C)热卤,富含钾硼锂铷铯及重金属铁铅锌铜等元素(表1)(Thompson

et

a1.,

1988)。将表1与表2、3对比,可以发现,索尔顿海富钾热卤水的钾、锂、铷、铯等比江陵热卤水高约

第五期

刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

519

表l

Table1

Port2

索尔顿海热卤化学组成(Thompson

Port3221191.2365.44340164018303860046.55452716230020000250139436108.21870186200

1541131.3230.275.155.25

Port41899.51.2455.06428163020504090049.55801876030020300270156496258.6780185100

1942032.30

et

a1..1988)

AnalyticalresultsforbrinescollectedfromtheSaltonSeascientificdrilling(afterThompsoneta1.,1988)

Port516451.2523.08251189021504250052.65862196270021800286155466148.700190000

1243732.3632.225.405.36

Port61543.51.2613.89236

温度(℃)压力(帕)密度(重量)

pHSi02+Fe+

23532.51.2225.473221430173036100

Mn4

Ca+

4320051.95901846950022600281161476349.400196800

1552833.4433.335.765.55

Mg+42.6

Sr+495Ba+Na+K+Li+Rb+Cs+Zn+Cu+HC03+

2345710018800241132425476.0217

S04+0CI+F+B+

170800

1753028.8429.234.754.81

合计,wt%

TDS,wt%

34.00r?1

5.185.22

总阴离子总阳离子

注:4mg/Kg;表中“-”表示没有相关数据。

图4

Fig・4

江陵凹陷古近纪火山岩分布图(据江汉油田研究院,2010)

(after

ResearchInstituteof

ThedistributionofthePaleogenevolcanicrocksinJianglingdepression

JianghanOilfield,2010)

520

地球学报第三十四卷

欧亚板块俯冲,印度一太平洋板块同欧亚板块聚合和碰撞背景下,白侏罗纪以来,两种作用交替活动,在中国东部形成强大的应力释放带,裂解形成的巨型裂谷系(童崇光,1980)。江陵凹陷内白垩系至第三系最大沉积厚度近万米,蒸发岩主要发育于古新统沙市组和始新统新沟嘴组。

江陵凹陷火山岩非常发育,火山岩分布面积达

3527

km2,厚度大,分布层位多,从沙市组一潜江组

均有火山岩分布(徐论勋等,1995;彭头平等,2006)。根据江陵凹陷火山岩厚度等值线图可以看出(图4),凹陷北部的火山岩最发育,厚度最大达588.6m,往南火山岩的厚度逐渐变薄,减薄为小于50m。江陵凹陷玄武岩常微量元素组成见表2、3,富含钾锂铷锶锌铜等元素,为大陆裂谷拉斑玄武岩(杨长清等,2003)。

中国东部在古新世一始新世为典型的亚热带干旱半干旱气候(叶芝萍,1992),内陆干旱化与青藏高原隆升有关(王成善等,2001;方小敏等,2007a,b)。根据矿物学和地球化学特征,推断江陵沙市组沉积晚期的古气候属于暖旱型气候(王春连等,2012,2013)。万重芳(1

99

1)通过孢粉分析,也认为从古新世沙市组

到早始新世新沟嘴组古气候条件以炎热干旱为主。刘耕武等(2006)通过对渔阳组上部的古新世孢粉组合的研究,认为渔阳组上部已经达到古新世,且根据麻黄粉、胡颓子粉和忍冬粉等特征认为江汉盆地当时为偏干旱的亚热带气候。Meng(2013)应用石盐原生流体包裹体的冷冻测温方法,得到了江汉盆地应城地区

表2江陵凹陷北部玄武岩常量组分含量(%)

Table2

Majorelementcompositionofbasalt

innorthern

Jianglingdepression(%)

注:数据由国家地质测试中心测试分析;测试仪器为x射线荧光光谱仪(2100)。

始新世中晚期古气温比现代最高平均气温高出4.6。C。这些都表明,始新世时期,江汉盆地处于一个明显的高温时期。

2.2富钾热卤矿特征与成因

裂谷成钾是地壳演化的必然结果,是一种具有

全球性的成钾模式(中国地质科学院矿产资源研究

所等。2012)。基于江陵凹陷具有裂谷成钾的条件及

表3

江陵凹陷北部玄武岩微量组分含量

Table3

Minorandtrace

elementcompositionsofbasaltin

northern

Jianglingdepression

注:数据由国家地质测试中心测试分析;测试仪器为等离子质谱(x—series)。

第五期

刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

52l

以前石油勘探曾钻遇深层富钾卤水情况(潘源敦等,2011),据裂谷成钾的理论认识(中国地质科学院矿产资源研究所等,2010),开展江陵凹陷钾盐勘查,在富钾卤水储集规律及资源量预测评价取得J,新的进展(中国地质科学院矿产资源研究所等,2011,

盐阶段时,溴碘含量则低得多,例如,罗布泊卤水溴平均为15.3mg/L,碘0.22mg/L(SE弭力等,2001),柴达木盆地昆特依盐湖卤水(青海盐湖勘查开发研究院等,1991),溴含量一般20~60

mg/L,Br×103/C1

介于0.01-0.3之间,碘含量一般0.5~0.6mg/L,个别达5.5mg/L。对比可知,江陵深层富钾卤水具有明显的海水起源特征。溴元素长期被用作海相来源的经典指示(瓦里亚什科,1965),然而Hardie(1984)认为,溴不一定总能指示蒸发岩补给水来自海洋,因为一些非海相蒸发岩也可以有较高的溴含量(Holster,1970)。尽管如此,江陵凹陷富钾卤水除溴含量高外,碘含量也很高,结合生物化石指标等(林景星,1981),尚不能完全排除古海水部分补给的可能性,当然尚需更多证据支持。

从地质产状上看,江陵凹陷高温富钾卤水与玄武岩及辉绿岩可能有密切的关系。卤水中Rb高达

56.1~73.6

2013;锦辉(荆州)精细化工有限公司等,2011)。

江陵凹陷南岗构造岗钾1井,在3581m深度,

钻遇高温高压富钾卤水矿,井口异常高压(35兆帕),计算每天流量可达4320方,放喷管口卤水温度97。C,推测井底温度130。c(李瑞琴等,2013)。江陵富钾卤水化学组成见表4、5。

地质普查圈定江陵凹陷中南部富钾卤水分布范围近1000km2,评价凹陷中南部的部分储层卤水氯

化钾资源有2亿多吨(中国地质科学院矿产资源研究

所等,20131。

由表6可见,江陵富钾卤水主要特征系数

(nNa/nCl、Br×103/C1、K×103/C1、K/Br、nNa/nk)

mg/1,Sr含量高达400mg/1,钾含量也比一

相当于海水蒸发到石盐沉积阶段的产物,溴平均含量200mg/L,碘70mg/L,而典型陆相盐湖卤水达石

表4

Table4

般地下卤水高,此外,卤水还富含Ca、F、Fe等组分和重金属元素(Mn、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Ag)

江陵凹陷岗钾1井深层富钾热卤水化学组成

Well

inJianglingdepression

Chemicalcompositionofpotassium-richhotbrinewaterfromGangjia1

12345678910ll1213141516

GKl一28.2GKl.28.3GKl—29.1GKl—29—2GKl.30.1GKl一30.2GKl—N1GKl.N2GKl.N3GKl一N6GKl.N12GKl.N18GKl.N24GKl.N31GKl一N34GKl.N37

1.2010.276311196811953118.83118.91

3.713.664.234.214.194.184.234.234.244.2l4.204.2l4.184.164.174.18

0.130.130.180.180.170.170.190.19O.190.180.180.190.18O.18O.18O.17

200.00200.00200.OO200.00200.00200.00200.00200.OO200.002000020000201.43200.OO20000200.00200.00

1.1441.1610.7280.724O.8l10.8310.7740.7240.7160.73307160.8810.7900.8520.8440.835

0.7748090.0480670.8036620.900646

0.0490.0518

0.000850.19210.24990.245650.243l0.245650.243l

0.0540.0540.0600.0600.0610.0600.0620.0620.0610.06l0.0610.0620.0620.0590.0580.060

一一

74747574

1.20010.642761.20010.218721.20010.12449

0.9180140.0513340.9126860.9133180.975229

0.51847O.05180.0518

1.20010.22396l18.931.20010.23966118.951.1989.5714911.1939.5797781.1949.5963521.1989.3891771.1979.2897331.1979.3063071.1989.7620921.1989.090844

119+22119.19119.16119.33119.4012037119.18119.64

一.

7875747273767374

一一

0.0250.0250.0260.0260.0260.0260.0250.0220.0210.022

201.11

0.9839950.0522670.243950.9525020.0522670.9536990.0522670.9322990.0513340.9069570.0527340.8977380.0527340.9l18660.875546

0.0513340.0518

0.242250.24650.249050.240550.247350.24140.243l0.2414

203.41

71706968

200.18

1.1988.974826119.691.1989.173715

119.57

0.8555560.051334

注:Br由国家地质实验测试中心测试完成,分析方法:等离子质谱仪X.series。其他元素是在中国地质科学院矿产资源研究所测

试完成,分析方法:阳离子用原子吸收仪器型号国产瑞利WFX一130,阴离子用容量法分析。表格中“一”表示元素含量没有分析。

表5江陵凹陷岗钾1井深层富钾卤水重金属微量元素组成(mg/L1

Table5

Heavy

metaltraceelementcompositionsofpotassium—richhotbrinewaterfromGangjia1

Jiangling

Well

in

depression(rag/L)

注:测试单位为国家地质测试中心;测试方法:Ba、Br、Cd、Co、Cs、Mn、Mo、Ni、Pb、Rb、Sc、Sr、Th、Ti、T1、U、Zn用等离子质谱仪X.series;A1、Fe用等离子光谱仪IRIS。

Table6

Chemicalcharacteristiccoefficientsofpotassium—richhotbrinewatersandseawater

注:表中“.”表示没有相关数据。

等(表4),元素起源多与火山喷发活动有关。而现代石盐矿层。如果盐湖富钾卤水不能进一步蒸发浓缩,而是被埋藏转入地层储层中,此时开始受岩浆热能与流体的改造变质,转变为氯化物型卤水,其中的钾等有益组成可能会得到进一步富集。3.1成钾条件

(1)盆地构造特征

裂谷发育位置:①大陆板块腹地,如大西洋裂谷,东非裂谷;②板块边缘,死海裂谷;③裂谷一端口甚至两个端口可能与大洋相通。

富硼、锂、铯等微量元素特种盐湖矿床的形成也均

与火山热水补给有关(刘喜方等,2007;赵元艺等,2007)。江陵刚Rb比值平均177,与玄武岩比值166相近,也与索尔顿海热卤143相近,它们均远小黄海海水比值4790。此外,蒸发岩系中较广泛出现一些自生金属硫化物矿物(王春连,2013),可能反映了含重金属元素热液对盐湖沉积的影响。因此.火山活动带来的物质对江陵富钾卤水的形成可能起到关键性作用。

盆地多呈狭长带状,控盆构造为同生张性断裂,盆地持续沉降;成钾次级盆地小,呈串珠状分布,

封闭性较好。

(2)古气候:中新生代,大陆裂谷大多发育于南、北半球副热带高压带,相应时期的气候为干旱一极端干旱,这种气候分布有利于盐湖发育和卤水的持续蒸发浓缩。此外,高地热背景也有利于卤水蒸发。

(3)物质来源:①火山活动带来成矿物质,可能

总之,江陵古盐湖受到深源物质等补给;盐湖

卤水经过长期蒸发浓缩,形成富钾卤水,埋藏后卤水进入储层;因火山岩浆继续侵入,促使卤水一矿物交换反应变质,硫酸根被还原,镁离子进入碳酸盐形成白云石,最终形成了富钾溴碘锂硼铷铯的氯化钙型卤水。

3裂谷盆地成钾条件、模式与找矿标志

综上各矿床特征,可知裂谷成钾的重要物质来源是海相和深源补给(岩浆及火山活动有关的热液、氯化钙型卤水),后者可能更多,甚至可能有源于上地幔和地壳深部的卤水流体(Thompson,1992;Wyllie,1978;Bell,1992;Plank,1996)。通常,裂谷盆地内,以海相和深源水混合补给为主,同时有其他多种来源物质,它们汇聚到盐湖中,强烈蒸发浓缩析出石盐,形成富钾卤水,进一步浓缩析出光卤石及溢晶石等;在沉积后期,光卤石被淋滤,形成钾

提供了钾及其伴生硼锂铷铯的重要补给;②海侵作用导致海水从裂谷口或中部处进入盆地,是钠、钾及溴碘等元素的重要来源;③深部更老地层的地层水(建造水),提供钙、钠、钾、溴等来源;深循环大气降水,提供钠、钾镁等来源;④地表径流。关于蒸发岩盆地的补给来源,一般分为三类(Hardie,1984):

①海相:②非海相(包括大气降水、地热水、成岩水、

火山成因水);③混合型。为了更加准确表达物源,可将非海相进一步划分为:陆源相(大气降水,即河水、湖水等,物质主要来自地表化学风化,物质运动

第五期刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

523

能量来自太阳能)和深源相(地热水、火山成因水及成岩水,矿物质主要来自深部岩浆岩等,驱动能量来自岩浆热能)。将非海相划分为陆相和深部相,更加符合地壳水分布与成因的自然属性。裂谷成钾的物质来源一般都具有明显的深源相特征。

(4)成矿能量:裂谷成钾除受到太阳能影响外,

水持续浓缩,先出现大量石盐沉积,在石盐沉积区内进一步浓缩出现光卤石及溢晶石等:在盐湖沉积后期或成岩期,受到海侵或大气降水影响,已沉积的光卤石被淋滤,氯化镁被带走,氯化钾残留下来形成钾石盐矿层(图6)。

对于尚未蒸发浓缩演化至钾盐矿物析出的盐湖富钾卤水,在沉积晚期及埋藏时期,沉积与成矿环境从地表太阳能驱动转为岩浆热能驱动环境。盐湖卤水转入同沉积期或更深部地层的盐类晶间及碎屑孔隙.裂隙中;随着埋藏加深,物理化学条件变为还原条件。岩浆流体侵入,继续带来成矿物质,岩浆热能加速卤水.矿物反应作用,结果,卤水中硫酸根绝大部分被还原,同时镁离子进入方解石或文石形成白云石,卤水化学类型转变为氯化钙型。随着地层

因岩浆房或岩浆活动带来的地下热能作用也很重要,

一方面,促进卤水.矿物反应形成氯化钙型卤水(Lowenstein

et

a1.,2009),卤水溶滤出钾、锂、硼、

铷及铯等物质,另外,驱动热卤水流体上涌排泄,推动卤水循环运动,裂谷盆地高热流场背景也有利于古盐湖蒸发作用。3.2成钾模式

综合上述典型裂谷盆地钾盐矿床特征,提出裂

谷成钾模式(图5、6)。裂谷成钾过程可分解为“两个阶段”以及“三个成钾作用过程”。“两个阶段”:第一阶段,地表盐湖.太阳能作用阶段;第二阶段,埋藏.岩浆热能作用;“三个成钾作用过程”:第一是蒸发沉积,第二是沉积淋滤,第三是变质.改造。固体钾盐形成过程如下:

压力增加,富钾卤水转移至孔隙及裂隙发育的岩层

中储藏(图6);如果断裂切穿储卤层,一部分热卤又可以盐泉的形式补给盐湖,开始新的地球化学循环。

(3)裂谷后期,古盐湖开始淡化,出现石膏和碳酸盐岩沉积,形成钾盐盖层;盆地重新开始陆相碎屑岩沉积,或者裂谷进一步裂开,转变为大洋,结束蒸发岩沉积。3.3找矿标志

(1)沉积特征

蒸发岩系沉积特征总体上应该以碎屑岩.化学岩沉积组合为主,局部层段出现碳酸盐岩沉积,不能形成典型海相的碳酸盐岩.化学岩沉积组合。

f2)沉积序列

基本沉积序列:底部,陆相碎屑岩,沉积环境为河流或三角洲,属于稳定克拉通内的碎屑沉积;中部,海相蒸发岩,其顶底板可出现灰岩;上部,陆相碎屑岩。此外,盆地中有大面积火山岩分布。

(1)裂谷发育早期,地壳开始裂开、断陷沉降,

为陆相碎屑岩沉积:

(2)中期,裂谷凹陷持续沉降,湖面大多低于海平面,海水侵入;同时火山大量喷发,温热泉发育,带来大量深源物质补给。由于气候干旱.极端干旱,导致盐湖发育。

在上述构造.物源.气候耦合作用下,古盐湖卤

回:a1盐lit。

I---1

固t砾on打gI。。。。。。回嚣怠h

iilC

ori

ro

.n1ne・n1

i11cra

reac

ioit

peedads武aIs玄bd深ee循p环cy‘c新le水b‘r越in源e(o于ri‘gkiI水la—te矿d物fro’zm‘l¨brl

】Ilbasa墓

Its

s粉ih砂st。。。。

团嚣嫱箍燃黝w6a。阳。m。。。日然。。。

口7÷浆分异黼徘rentL—Cdiifferenliattaarga111d日lai删、hvdrotull掀a围11sermadiult1

Oil

ds

L_

a11

deposits

团地sur盎fa盐ce轴sal米tSeht彻fo排sp—r深rag黧se丌grahc上的si水d

L!_J

LI

rface

Sat

sprigs

dccP

cYcIewateralld

from

cp水ine、f建ro造m

conae

tormatlon

SChargc0fthe

waterl

图5

Fig.5

裂谷盆地成钾模式图

ofpotash

saltsintheriftbasin

图6

Fig.6

裂谷盆地钾盐沉积及富钾卤水形成过程示意图

Schematicdiagramshowingpotashdepositsandthe

Schematicdiagramshowingtheformation

formationprocessofpotassium-richbrinesintheriftbasin

524

地球学报

第三十四卷

f3)岩石学与矿物学

盆地内广泛分布与蒸发岩时代相近的玄武岩及辉绿岩:蒸发岩系中可能出现大量溢晶石以及金属硫化物等矿物。

(4)地球化学

蒸发岩及卤水中富含钾锂硼铷铯、溴碘锶、铁铜锌铅组合等元素。

(5)分布特征

钾盐矿床空间分布具有方向性,即沿裂谷展布方向,呈“不连续”的“串珠”状分布或产出。

4结论与讨论

从古生代到中生代晚期一新生代,钾盐成矿的

大地构造环境从克拉通稳定巨型陆表海,转变为大陆裂谷盆地,盆地规模大大减小。裂谷成钾时期正好处于Pangea超大陆解体及新特提斯洋闭合时期,成钾的裂谷型盆地也主要位于这两个构造域内,这表明裂谷成钾是地球板块构造运动演化历史的必然结果。

大陆裂谷是地幔物质上涌导致地壳减薄拉张的结果,也是板块演化威尔逊旋回的一个重要环节。由于地幔物质和能量上涌,裂谷构造形成发展,并产生一系列裂谷盆地,面积通常较小;裂谷构造沉降形成封闭性良好的盆地或凹陷,同时,伴有大量火山活动,带来丰富的深源成矿物质,其中可能以火山期后的温热泉水补给为主,一些裂谷还与大洋沟通,可能还受到海水补给,等。这些构造、物质条件与干旱气候的耦合,导致钾盐沉积成矿。

裂谷盆地,一般比较小,具有海相、陆相、及深源相及混合型沉积特征,深源相补给可能是裂谷成钾必不可少的重要条件之一,由此也导致裂谷盆地蒸发岩及卤水具有独特地球化学特征,除钾离子外,还有锂.硼.铷.铯和溴.碘及铁.铜.锌等重金属组合元素。

裂谷盆地成钾作用,按成矿的能量,分为两阶段,第一,太阳能作用下,卤水蒸发浓缩成钾,包括光卤石转变为钾石盐;第二,岩浆热能作用下,埋藏卤水变质或改造,深源相继续补给,硫酸盐型富钾卤水转变为氯化钙型富钾热卤水。

总之,裂谷型钾盐矿床是大地构造、气候与火山活动耦合作用的结果,也是地球深部作用在地球表面的一种响应,裂谷成钾与典型海相和陆相成钾最明显的差别就是在于前者明显受到深源补给。中新生代时期,在中国大陆形成了一些裂谷型盆地,例如,渤海湾盆地、江汉盆地等。鉴于江汉盆地的

江陵凹陷具备裂谷成钾条件,基于裂谷成钾认识,开展钾盐勘查,取得了一定的找钾效果。因此,进一步研究和完善裂谷型盆地成钾规律与成矿机理认识,对于开展中国裂谷型小盆地找钾具有重要的实际意义。

致谢:参加此项工作还有中国地质科学院矿产资源

研究所王春连博士、王立成博士、徐海明高工、沈立建博士、赵艳军博士、陈永志研究员、王英素高工等,中国科学院青藏高原研究所方小敏研究员,天津科技大学蔡晓琳硕士;中国地质科学院矿产资源研究所樊莉、王凤莲清绘图件,在此一并致谢!

参考文献:

博歇特H,缪尔RO.1976盐类矿床.蒸发岩的成因、变质和变

形[M].袁见齐,张瑞锡,张昌明译.北京:地质出版社.陈郁华.1983.黄海水250c恒温蒸发时的析盐序列及某些微量

元素的分布规律[J】.地质学报,(04):379.390.

陈跃昆,廖宗廷,魏志红,李明辉.2004.兰坪一思茅中生代盆

地的特征及构造演化[J].石油实验地质,26(3):219.228.方小敏,宋春晖,戴霜,朱迎堂,高军平,张伟林.2007a.青藏

高原东北部阶段性变形隆升:西宁、贵德盆地高精度磁性地层和盆地演化记录[J].地学前缘,14(1):230—242.

方小敏,徐先海,宋春晖,韩文霞,孟庆泉,鸟居雅之.2007b.

临夏盆地新生代沉积物高分辨率岩石磁学记录与亚洲内陆干旱化过程及原因【J].第四纪研究,27(6):989.1000.锦辉f荆州)精细化工有限公司,中国地质科学院矿产资源研究所

2011江陵凹陷深层富钾卤水勘查与研究阶段性总结报告JR].荆州:锦辉(荆州)精细化工有限公司.

李瑞琴,刘成林,陈侠,陈永志,王春连.2013.江陵凹陷深层富

钾卤水井内降温析盐情况探讨[J].盐湖研究,21(1):l一6.林景星1981.北京顺义早更新世有孔虫动物群的古生态及古环

境….地质科学,16(01):55—59.

刘耕武,李伟同,张清如,陈钦保,肖传桃,李群.2006.江汉盆

地渔洋组上部的古新世孢粉组合【J].古生物学报,45(1):

60.68.

刘喜方,郑绵平,齐文.2007.西藏扎布耶盐湖超大型B、Li矿床

成矿物质来源研究[J】.地质学报,8l(12):1709—1715.潘源敦,刘成林,徐海明.2011.湖北江陵凹陷深层高温富钾卤

水特征及其成因探讨[J].化工矿产地质,2(33):65—72.彭头平,王岳军,范蔚茗,喻晓冰,彭冰霞,徐政语.2006.江汉

盆地早第三纪玄武质岩石”Ar/40Ar年代学和地球化学特征及其成因意义[J].岩石学报,22(6):1617.1626.

钱自强,曲懿华,刘群.1994.钾盐矿床[M].北京:地质出版社.青海盐湖勘查开发研究院,地质矿产部矿床地质研究所.199I.

“七五”地质矿产部科技攻关成果一柴达木盆地第四纪钾盐矿床形成条件及找矿方向的综合研究报告[R].青海:青海盐湖勘查开发研究院.

第五期刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

525

帅开业.2000.兰坪一思茅中、新生代盆地成因新解【J】地学前

缘,7f4):380.

童崇光.1980.中国东部裂谷系盆地的石油地质特征[J].石油学

报,1(4):19—26.

瓦里亚什科1965.钾盐矿床形成的地球化学规律[M].范立等,

译.北京:中国工业出版社.

万重芳.1991.江汉盆地早第三纪古气候、古生态和古环境

分析[J].江汉石油科技,1(2):8-15.

王成善,向芳.2001.全球气候变化新生代构造隆升的结果【J】.

矿物岩石,21(3):173-178.

王春连,刘成林,胡海兵,毛劲松,沈立建,赵海彤.2012.江汉

盆地江陵凹陷南缘古新统沙市组四段含盐岩系沉积特征及其沉积环境意义【J】.古地理学报,14(2):165-175.

王春连,刘成林,徐海明,王立成,张林兵.2013.江陵凹陷古新

世盐湖沉积碳酸盐碳氧同位素组成及其环境意义[J】.地球学报,34(51:567.576.

王春连.2013.江陵裂谷凹陷成钾条件与富钾卤水成因[D】.中国

地质科学院矿产资源研究所.

王弭力,刘成林,焦鹏程,韩蔚田,宋松山,陈永志,杨智琛,樊

卫东,李廷祺,李长华,冯金星,陈建忠,王新民,于志鸿,

李亚文.2001.罗布泊盐湖钾盐资源[M].北京:地质出版社.

徐论勋,阎春德,俞惠隆,王宝清,余芳全,王典敷.1995.江汉

盆地下第三系火山岩年代【J】石油与天然气地质,(02):

132—137.

杨长清,陈孔全,程志强,詹海军.2003.江陵凹陷形成演化与

勘探潜力【J】.天然气工业,23(6):51—54.

叶芝萍1992.东南油气区第三纪古气候[J].石油学报,13(2):

143.149.

张嘉澍,李官贤.1980.云南江城勐野井钾盐矿床地质特征[c]//

云南省地质局钾盐地质科学研究队编.云南思茅地区钾盐

地质研究论文集:38—44.

赵元艺,聂风军,侯增谦,李振清,赵希涛,马志邦.2007.西藏

搭格架热泉型铯矿床地球化学【J]矿床地质,25(2):

163一174.

中国地质科学院矿产资源研究所,中国科学院青藏高原研究所.

2012.国家973计划项目(中国陆块海相成钾规律及预测研究)第七课题中期报告JR].北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

中国地质科学院矿产资源研究所.2010.国家973计划项目(中国

陆块海相成钾规律及预测研究)立项申请书【R].北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

中国地质科学院矿产资源研究所.2011.地质大调查项目一江陵

盐盆第三纪富钾卤水调查评价年度报告JR].北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

中国地质科学院矿产资源研究所.2013.江陵凹陷中南部深层富

钾卤水氯化钾资源量评价报告[R】.北京:中国地质科学院矿产资源研究所.

万方数据

References:

AROD

A,MORTONWH.1969.MineralSpringsandSalineLakes

ofthe

WesternRiftValley,Uganda[J].Geoch.etCostaActa,

33(10):1169—1181.

BELL

R.1992.Water

in

mantle

minerals[J].Nature,357:

646.647.

BENTORYK.1

961.SomegeochemicalaspectsoftheDeadSea

andthequestionofitsage[J].Geochimica

etCosmochimica

Acta,25(4):239—260.

BORCHERT

H,MUIRRO.1976.Saltdeposits—TheOriginMeta-

morphism

andDetormation

of

evaporiter[M].Tanslateed

by

YUANJian—qi,ZHANGRui-xi,ZHANG

Chang—ming.Beijing

●一一

一一

26(3):

℃、

,(04):

magnetostrat培raphy

,14(1):

一一

,,

,27(6):

,,

526

地球学报

第三十四卷

search

inJianglingDepression[R].Jingzhou:Finechemicalco.,LTDofJinhuiin

Jingzhou(inChinese)

HARDIEL

A.1984.Evaporites:Marine

or

Non—Marine?[J].Amer—

icanJournalof

Science,284(3):1

93-240.

HOLMEARDAJGHUTCHINASNRw.1968.Potash—bearing

evaporatesintheDanakilarea,Ethiopia[J].Economic

Geology,

63:129.132.

HOLSTER

WT.1

970.Bromide

geochemistryofsomenon-marinesaltdepositsinthesouthernGreat

Basin[J].Mineralogical

So—cietyofAmericaSpecialPaper3:307-319.

of

MineralResources,ChineseAcademyofGeological

Sciences,Institute

of

Tibetan

Plateau

Research

Chinese

AcademyofSciences.2012.National973planproject(China’s

continental

Marineintopotassiumruleandpredictionresearch)Theseventhtopicinterimreport[R].Beijing:InstituteofMin—

eralResources,Chinese

AcademyofGeological

Sciences(inChinese).

of

MineralResources,ChineseAcademyofGeological

Sciences.2010.National973planproject(China‘s

continental

Manneintopotassiumruleandpredictionresearch)Project

application[R].BeOing:Institute

of

MineralResources,Chi—

nese

AcademyofGeologicalSciences(inChinese).of

MineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences.2011.Largegeologicalsurveyprojects—Rich

brine

potassiumsaltbasinoftertiarystudy

to

evaluatetheannual

reportinJianglingBasin[R].Beijing:Institute

of

MineralRe—sources,Chinese

Academy

ofGeological

Sciences(inChi—

nese).

of

MineralResources,ChineseAcademyofGeological

Sciences.2013.Deeprichpotassiumchloridebrinepotassium

resources

evaluationreportinSouth—centralJianglingDepres-

sion[R].Beijing:Institute

ofMineral

Resources,Chinese

AcademyofGeological

Sciences(inChinese).

Rui—qin,LIUCheng—lin,CHEN

Xia,CHEN

Yong-zhi,WANG

Chun—lian.2013.Salting

law

by

cooling

deep

potas—

sium—bearingbrineinJianglingDepression[J].JournalofSalt

Lake

Research,21(1):1-6(inChinesewithEnglish

abstract).

LINJing—xing.198

1.Preliminarynotes

on

palaeoecology,palaeo—

climateandpalaeogeographyofearlyPleistoceneinShunyi

county,Beijingplain[J].ScientiaGeologica

Sinica,16(01):55—59(in

ChinesewithEnglish

abstract).

LIUGeng—wu,LI

Wei・tong,ZHANG

Qing-ru,CHENQin—bao,

XIAOChuan.tao,LI

Qun.2006.PaleocenePalynoflrafrom

Upper

MemberofYuyangFormationJianghaBasinofcentral

China[J]Acta

Palaeontologica

Sinica,45(1):60—68(in

Chi—

nese

withEnglishabstract).

LIU

Xi.fang,ZHENGMian—ping,QIWen.2007.Sources

of

Ore・FormingMaterialsoftheSuperlargeBandLiDepositin

Zabuye

Salt

Lake,Tibet,China[J].Acta

GeologicaSinica,

81(12):1709—1715(in

ChinesewithEnglish

abstract).万方数据

LOWENSTEIN’I’K.RISACHER

F.2009.ClosedBasinBrine

EvolutionandtheInfluenceofCa—ClInflow

Waters:Death

ValleyandBristolDryLakeCalifornia,QaidamBasin,China,

and

Salar

de

Atacama,Chile[J].Aquatic

Geochemistry,

15(1-2):71—94

MENGFan—wei,NIPei,YUANXun—lai,ZHOUChuan—ming,

YANGChun—he,LIYin—ping.2013.Choosingthebest

an—cientanaloguefor

projected

future

temperatures:a

case

usingdata

fromfluidinclusionsofmiddle--lateEocenehal--

ites[J].Journal

of

Asian

Earth

Sciences,doi:

dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2013.02.008.

PANYuan—dun,LIUCheng-lin,XUHai—ming.2011.Characteristics

andFormationofPotassium—bearingBrineintheDeeperStratain

Depression

in

HubeiJiangling

Province[J].Geology

of

chemical

minerals,33(2):65—72(inChinesewithEnglishab・

stract)

PENG

Tou—ping,WANGYue-jun,FANWei-ming,YUXiao—bing,

PENGBing.xia.XUZheng.yu.2006.39Ar/40Argeochronol—ogyandgeochemistryoftheearlyTertiarybasalticrocksin

the

Jianghan

Basin,China

and

its

petrogenesis[J].Acta

Petrologica

Sinica,22f61:1617・1626(inChinese

withEnglish

abstract).

PLANKT.1996.Thebrineofthe

Eanh[J].Nature,380:202—203.QIANZi-qiang,QU

Yi・hua,LIU

Quan.1994.PotashDeposit[M].Beijing:Geological

Publishing

House(inChinese).

RAHIMPOUR-BONABH,KALANTARZADEHZ.2005.Originof

secondarypotashdeposits:a

case

from

Mioceneevaporitesof

NwCentralIran[J]JournalofAsianEarthSciences,25(1):

157—166.

RAHIMPOUR・BONAB}LSHARIATINIAZ.SIEMANNMG

2007a.RoleofriftinginevaporitedepositionintheGreatKa—virBasin,central

Iran[J].Geological

Society,285:69-85.

RAHIMPOUR—BONAB

H.SHARIATlNIAZ.SIEMANNMG

2007b.OriginandgeochemistryofMiocenemarineevaporites

associatedwithredbeds:GreatKavirBasin,Centrallran[J].

Geological

Journal,42(1):37—54.

SHUAI

Kai—ye.2000.New

Formation

Explantion

of

Meso—

zoic—CenozoicLanping—SimaoBasin[J].Earth

ScienceFron—

tiers(ChinaUniversityofGeosciences,Beijin曲,7(4):380(in

ChinesewithEnglishabstract).

THOMPSONAB.1992.Waterintheearth’suppermantle[J].Na-

ture,358:295—302.

THOMPSONJM,FOURNIERRO.1988.Chemistryandgeo—

thermometryofbrineproducedfromtheSaltonSeaScientificdrillhole,ImperialValley,California[J].Journal

ofGeophysi—

cal

Research,93(11):165—173.

TONG

Chong—guang.1980.Some

characteristics

of

petroleum

geologyofthe

riftsystemin

Eastern

China[J].Acta

Petrolei

Sinica,l(4):19—26(inChinesewithEnglish

abstract).

WAN

Chong—fang.1991.Thepaleogeneperiodofancientclimate

InstituteInstituteInstituteInstituteLI

第五期刘成林:大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用

527

ancientecologicalandenvironmentalanalysisofJianghanba—

sin[J].JianghanPetroleumScienceand

Technology,1(2):

8—15(inChinese).

WANGCheng—shan,XIANGFang.2001.Globalclimatechange

as

resultoftectonicupliftin

cenozoic[J].JmineralPetrol,2l(3):

173—178(inChinesewithEnglish

abstract).

WANGChun.1ian,LIUCheng—lin,HUHai・bing,MAOJin—song,

SHEN

Li-jian,ZHA0

Hai—tong.2012.Sedimentarycharacter・

isticsanditsenvironmentalsignificanceofsalt—bearingstrata

ofthe

Member4ofPaleoceneShashiFormationinsouthern

marginofJianglingDepression,Jianghan

Basin[J].Journalof

Palaeogeography,14(2):165-175(inChinesewithEnglishab。

stract).

WANGChun—lian,LIUCheng—lin,XUHai—ming,WANGLi-cheng,

ZHANG

Lin-bing.2013.CarbonandOxygenIsotopesChar—

acteristicsofPalaeocene

SalineLakeFaciesCarbonatesinJi—

anglingDepressionandTheirEnvironmentalSignificance[J].

Acta

Geoscientica

Sinica,34(5):567—576(inChinesewith

English

abstract).

WANGChun—lian.2013.Potassiumformingenvironmentandits

enrichment

MechanismofPaleogeneinJianglingRiftDepres—

sion[D].Beijing:Institute

of

Mineral

Resources,Chinese

AcademyofGeological

Sciences(inChinesewithEnglishab—stract).

WANGMi.1i,LIUCheng—lin,JIAOPeng-cheng,HANWei—tian,

SONG

Song—shan,CHEN

Yong・zhi,YANGZhi’sheu,FAN

Wei.dong,LITing—qi,LIChang-hua,FENGJin-xing,CHENJian—zhong,WANGXin—min.2001.SalineLakePotashRe—

sources

inthe

Lop

Nur,Xinjiang[M].Beijing:Geological

Publishing

House(inChinese).

万方数据

WARDLAWNC.1972.Unusualmarineevaporiteswithsaltsof

calciumandmagnesiumchloridein

CretaceousBasinofSer-

gipe,Brazil[J].Economic

Geology,67:156-168.WYLLIEPJ.1978.Mantle

fluidomposition

buffered

in

peri—

dotite—C02-H20by

carbonatesamphiboleandphlogopite[J].

JournalofGeology,86(6):687—713

XULun—xun,YANChun-de,YU

Hui-long,WANGBao—qing,YU

Fang・quan,WANGDian—fu.1995.ChronologyofPalelgene

volcanicrocksinJianghan

Basin[J].Oil&GasGeology,(02):

132.137(inChinesewithEnglish

abstract).

YANGChang—qing,CHENKong-quan,CHENGZhi—qiang,ZHAN

Hai-jun.2003.ConstituentEvolutionandExplorationPoten—

tialinJiangling

Depression[J].Natural

Gas

Industry,23(6):

1—54(inChinesewithEnglish

abstract).

YEZhi—ping.1992.TertiaryPalaeoclimatein

South—east

China[J].

ActaPetrolei

Sinica,13(2):143-149(inChinesewithEnglish

abstract).

ZAKI,BENTORYK.1972.Somenewdata

on

thesaltdepositsof

theDeadSea

area.Israel[J].Geology

ofSalineDeposits,7:

137—146.

ZHANGJia—shu,LI

Guang—xian.1980.The

GeologicalCharacter—

isticsofPotashDepositsof

Mengyejing,Jiangcheng,Yunnan

Province【c]//PotashGeologyInvestigationPartyofGeologi—

calBureauofYunnan,ed.Thepapercollectionofpotashgee—logicalresearches,Simao

Prefecture,Yunnan:38—44(in

Chi—

nese

withEnglishabstract).

ZHAO

Yuan—yi,NIE

Feng_jun,HOUZeng—qian,LIZhen‘qing,

ZHAO

Xi.tao,MAZhi.bang.2007.GeochemistryofTargejia

hotspringtypecesiumdepositinTibet[J].Mineral

Deposits,

25(2):163—174(in

ChinesewithEnglish

abstract).


相关内容

  • 块状硫化物矿床的类型
  • 块状硫化物矿床的类型.分布和形成环境 来源:http ://blog.sina.com.cn/s/blog_549217ec0100bljn.html 李文渊,<地球科学与环境学报>,29(4),2007:332-344 块状硫化物矿床广义上包括火山喷流或火山成因块状硫化物矿床(volc ...

  • 老挝人民民主共和国地质矿产概况
  • 第9卷第4期2000年12月 贵 金 属 地 质 JOURNAL OF PRECIOUS M ETALLIC GEOLOGY V ol. 9 N o. 4Dec. , 2000 国外贵金属地质 文章编号:1002 4182(2000) 04 0235 05 老挝人民民主共和国地质矿产概况 李景春, ...

  • 老挝北部地区矿产资源与成矿预测
  • 第21卷第6期 矿 产 与 地 质 2007年12月 M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY . 21, N o . 6V o l D ec . , 2007 老挝北部地区矿产资源与成矿预测 朱延浙1, 吴军1, 崔子良1, 严城民2 ① (1. 云南省地质矿产勘查开 ...

  • 区域构造_地球化学与成矿
  • 第26卷第1期地质调查与研究V ol. 26N o. 1 2003年3月GE O LOGIC A L S URVEY AND RESE ARCH Mar. 2003 区域构造.地球化学与成矿 翟裕生 (中国地质大学, 北京 100083) 摘 要:成矿是一种复杂的地质作用, 区域构造与区域地球化学是 ...

  • 贵州构造地质学复习
  • <构造地质学及大地构造>复习 地质学:研究地球物质组成,结构,物理化学变化,演化历史的学科. 构造地质学:主要研究由内力地质作用所形成的诸如褶皱,断层,节理等各种地质构造的形态产状,规模,形成条件,成因机制,分配规律和演化历史. 产状三要素:走向.倾向.倾角. 岩层产状类型:水平岩层.倾 ...

  • 中大普通地质学真题 -和答案
  • 中山大学考研2015年普通地质学678 2014年12月28日上午 一名词解释.(共25分) 1.晶体与准晶体: 答:1)晶体是内部原子或离子在三维空间中成周期性平移重复排列的固态物质. 2)准晶体是一种新的凝聚态固体,其内部原子或离子既不像非晶质体那样完全无序分布, 又不像晶体那样呈三维周期性平移 ...

  • 矿床学试题及答案
  • 矿床学试题 一.名词解释(共10分,每小题2分) 1.矿石品位--指矿石中有用组分的含量. 2.围岩蚀变--指矿体周围的岩石在气水热液作用下,发生一系列旧矿物为新的更稳定的矿所代替的交代作用. 3物.岩浆熔离作用--指在较高温度下的一种均匀的岩浆熔融体,当温度和压力下降时,分离成两种或两种以上不混熔 ...

  • 硅藻土的应用
  • 目录 1 矿产资源概述........................................................................................................................................... ...

  • 青藏高原的金属矿产资源
  • 青藏高原的金属矿产资源 青藏高原由于其所处的特殊地理位置而具有巨大的金属矿产开发潜力,截至到2005年底,西藏发现的大型特大型金属矿产有:位于雅鲁藏布江缝合带的罗布莎超大型铬铁矿矿床,藏东冈底斯地块东段的玉龙特大型斑岩铜矿带以及冈底斯带中段的冈底斯大型特大型金属铜.钼.铬多金属矿床,同时在羌塘地块以 ...