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中國(guó)陸塊海相盆地成鉀條件與預(yù)測(cè)研究進(jìn)展綜述

2016-11-10 06:35:18劉成林吳馳華王立成方小敏趙艷軍顏茂都張永生曹養(yǎng)同呂鳳琳
地球?qū)W報(bào) 2016年5期
關(guān)鍵詞:石鹽陸塊鉀鹽

劉成林,吳馳華,王立成,方小敏,趙艷軍,顏茂都,張永生,曹養(yǎng)同,張 華, 呂鳳琳

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100037;2)中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所, 北京 100101

中國(guó)陸塊海相盆地成鉀條件與預(yù)測(cè)研究進(jìn)展綜述

劉成林1),吳馳華1),王立成1),方小敏2),趙艷軍1),顏茂都2),張永生1),曹養(yǎng)同1),張華1), 呂鳳琳1)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100037;2)中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所, 北京 100101

中國(guó)古代海相鉀鹽找礦是一個(gè)“久攻不破”的難題, 古代海相及海陸交互相盆地能否成鉀也是長(zhǎng)期爭(zhēng)議的問(wèn)題, 也就是中國(guó)小陸塊能否成鉀、成大鉀礦的關(guān)鍵問(wèn)題。為此, 本文以板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為主線, 對(duì)中國(guó)主要小陸塊漂移歷史、成盆構(gòu)造、古氣候、古地理及海相/海陸交互相蒸發(fā)巖沉積特征進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和總結(jié); 在此基礎(chǔ)上, 基于盆地“構(gòu)造-物源-氣候”三要素耦合成鉀理論, 分析中國(guó)小陸塊海相盆地成鉀條件、成礦機(jī)理; 同時(shí), 總結(jié)和借鑒全球海相鉀鹽成礦標(biāo)志, 建立鉀鹽成礦評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?;谶@些研究基礎(chǔ),借助對(duì)主要陸塊的區(qū)域構(gòu)造和古地理特征、物質(zhì)來(lái)源、古氣候面貌等恢復(fù)及分析, 對(duì)主要陸塊的海相成鉀潛力進(jìn)行評(píng)價(jià), 同時(shí)預(yù)測(cè)找鉀戰(zhàn)略靶區(qū)。鉀鹽成礦模式研究表明: 蘭坪—思茅盆地白堊系、上揚(yáng)子陸塊四川盆地中—下三疊統(tǒng)、華北陸塊陜北盆地中奧陶統(tǒng)及塔里木陸塊庫(kù)車(chē)盆地古近系等盆地及其層位具有較大的成鉀潛力。結(jié)合成鉀指標(biāo)對(duì)比分析, 優(yōu)選圈定了思茅盆地南部、四川盆地中東部及塔里木的庫(kù)車(chē)盆地等戰(zhàn)略靶區(qū)內(nèi)較為明確的重點(diǎn)靶區(qū), 可以進(jìn)一步開(kāi)展鉆探驗(yàn)證。這些研究成果為在中國(guó)繼續(xù)開(kāi)展海相鉀鹽成礦研究和找鉀提供科學(xué)依據(jù)。

小陸塊; 海相盆地; 蒸發(fā)巖; 成鉀潛力; 靶區(qū)預(yù)測(cè)

有關(guān)海相鉀鹽成礦理論, 最早可以追溯到Ochsenius(1877)提出的沙洲理論(Bar theory), 即,在沙壩封閉的瀉湖中, 海水通過(guò)窄通道對(duì)其進(jìn)行持續(xù)補(bǔ)給, 進(jìn)而蒸發(fā)成鹽成鉀。該理論一直主導(dǎo)鹽類(lèi)沉積理論。但是不能很好解釋巨厚鹽類(lèi)沉積及缺乏海相化石等問(wèn)題。Walther(1894, 1900)提出沙漠盆地或凹陷理論(The desert-basin theory)較好解釋了上述問(wèn)題。Branson(1915)提出“一系列分離盆地成鹽的純理論模式”, 即海水通過(guò)流入第一、二等盆地,分別析出石膏、石鹽等, 他稱(chēng)之為修正的沙洲理論(“Modified bar-theory”)。Schmalz(1969)提出“深水模式”(Deep-water evaporite deposition)對(duì)巨厚鹽類(lèi)的成因進(jìn)行了解釋。Borchert and Muir(1964)提出多級(jí)障壩和次級(jí)盆地的海相鹽類(lèi)沉積模式; Valyashko(1962)提出預(yù)備盆地成鹽, 即鹵水經(jīng)過(guò)預(yù)備盆地沉積石膏后, 進(jìn)入另一盆地析鹽析鉀。同時(shí),Valyashko(1962)還提出鉀鹽沉積的干鹽湖機(jī)理,Hsü(1973)提出“深盆干化”成鹽(Theory of a desiccating deep-basin), 解釋地中海底底部的巨厚鹽類(lèi)沉積, 等等。

圖1 中國(guó)小陸塊震旦紀(jì)以來(lái)主要海相蒸發(fā)巖沉積(灰色部分)分布(張嘉澍和李官賢, 1980; 關(guān)紹曾等, 1992; 吳必豪等, 1995; 劉群等, 1997; 王福同等, 2006; 郭憲璞等, 2008; 鄭綿平和卜令忠, 2009; 曹養(yǎng)同等, 2010; 黃熙, 2013; 劉成林等, 2013; 張永生, 2013; 趙艷軍等, 2014; 牛新生等, 2014)Fig. 1 Distribution of marine evaporite deposits (grey part) in China’s small continents since the Sinian(ZHANG and LI, 1980; GUAN et al., 1992; WU et al., 1995; LIU et al., 1997; WANG et al., 2006; GUO et al., 2008; ZHENG and BU, 2009; CAO et al., 2010; HUANG, 2013; LIU et al., 2013; ZHANG, 2013; ZHAO et al., 2014; NIU et al., 2014)

自晚元古代約6億年以來(lái), 全球性板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)重大事件可概括為: 1)晚元古代至寒武紀(jì)最早期羅迪尼亞(Rodinia)超大陸裂解(Hoffman, 1999;Scotese et al., 1999); 2)晚石炭世—早二疊世新的超級(jí)大陸Pangea聯(lián)合古陸的形成及其在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的裂解(Ziegler et al., 1982; Scotese, 1991); 3)晚中生代以來(lái)全球板塊向北的重新匯聚導(dǎo)致的新特提斯海的關(guān)閉和阿爾卑斯—喜馬拉雅山脈—青藏高原的隆起(鐘大賚和丁林, 1996; Ramstein et al., 1997)。中國(guó)大陸正是在上述全球性板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)框架內(nèi),由眾多小陸塊、微陸塊經(jīng)過(guò)多期拼接、碰撞而形成,但因板塊多而碎小, 成鹽期次多, 因而成鹽成鉀作用各具特點(diǎn)。中國(guó)主要陸塊自晚元古代震旦紀(jì)以來(lái)的蒸發(fā)巖沉積表現(xiàn)為成鹽期次多、沉積范圍廣、盆地類(lèi)型多樣(圖1)和鹽類(lèi)沉積特征復(fù)雜, 等??傮w而言, 蒸發(fā)巖沉積類(lèi)型以碳酸鹽-化學(xué)巖型為主, 如上揚(yáng)子陸塊震旦—寒武紀(jì)盆地, 早—中三疊世盆地,華北陸塊鄂爾多斯奧陶紀(jì)盆地(劉群等, 1997; 陳郁華和杜之岳, 1998; 鄭綿平和卜令忠, 2009; 黃熙,2013), 塔里木陸塊寒武紀(jì)—石炭紀(jì)盆地(劉群等,1997), 羌塘陸塊侏羅紀(jì)盆地(李亞林等, 2004; 牛新生等, 2014), 還兼有碎屑巖-化學(xué)巖型, 如蘭坪—思茅白堊紀(jì)盆地(葉春輝和蔣志文, 1981; 郭福祥,1986; 曲懿華等, 1998; Wang, 2015; 袁桃等, 2015;龔政等, 2015), 以及塔里木盆地庫(kù)車(chē)和莎車(chē)晚白堊世—古近紀(jì)盆地(劉成林等, 2008, 2013; 曹養(yǎng)同等,2010)。與國(guó)外巨型克拉通海盆成鉀相比, 中國(guó)小陸塊海相盆地規(guī)模大多很小, 而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期性導(dǎo)致盆地破碎、沉積環(huán)境振蕩頻繁、后期改造強(qiáng)烈等典型的不穩(wěn)定特點(diǎn)。盡管存在上述不利條件, 目前已在部分盆地的目的層系中發(fā)現(xiàn)小型鉀鹽礦床及礦物沉積, 如, 奧陶紀(jì)的鄂爾多斯陸塊發(fā)現(xiàn)鉀鹽礦化層(劉群等, 1997; 鄭綿平和卜令忠, 2009), 三疊紀(jì)的揚(yáng)子陸塊發(fā)現(xiàn)有富鉀鹵水和雜鹵石等(林耀庭和顏仰基, 1996; 黃宣鎮(zhèn), 1996), 思茅盆地發(fā)現(xiàn)我國(guó)唯一的中-小型固體鉀鹽礦床(張嘉澍和李官賢, 1980;Qu, 1997)。這些證據(jù)表明, 即使在小陸塊的不穩(wěn)定構(gòu)造背景下, 中國(guó)的一些海相盆地在特定時(shí)期也具有一定的成鉀潛力。對(duì)此, 本文系統(tǒng)總結(jié)我國(guó)小陸塊海相/海陸交互相盆地的成鉀條件和潛力, 提出找鉀指標(biāo)體系, 以為今后找鉀勘查提供科學(xué)依據(jù)。

1 中國(guó)主要小陸塊成鹽期古地理及古氣候框架

1.1 主要陸塊成鹽期古地理

中國(guó)大陸主要由華南陸塊(由揚(yáng)子和華夏陸塊拼合而成)、華北、塔里木陸塊, 以及一些更小的或微型陸塊拼合組成, 如柴達(dá)木、羌塘、拉薩、蘭坪—思茅陸塊等(圖2)。從古生代開(kāi)始, 這些陸塊經(jīng)歷了多期次的離散-聚合構(gòu)造旋回, 如經(jīng)歷了古—中—新特提斯的演化(形成、發(fā)育和消亡)(黃汲清和陳炳蔚, 1987; Metcalfe et al., 1996; 潘桂棠等, 1997)、超級(jí)大陸Rodinia、Pangea等大陸的形成與裂解(Van der Voo et al., 2001; Torsvik and Voo, 2002; Domeier et al., 2011)、印度-歐亞塊體的碰撞和青藏高原的隆升變形等(Dewey et al., 1988; Yin and Harrison, 2000;Tapponnier et al., 2001; 許志琴等, 2006), 最終形成現(xiàn)今的中國(guó)大陸構(gòu)造格局(Zhao and Coe, 1987; Nie,1991; 程國(guó)良等, 1995, 1996; 吳漢寧等, 1998; 楊振宇等, 1998; 朱日祥等, 1998; 方大鈞和沈忠悅,2001; 黃寶春等, 2008)。自顯生宙以來(lái), 在全球板塊運(yùn)動(dòng)框架下, 中國(guó)主要陸塊經(jīng)歷了不同的漂移演化歷史, 并在主要成鹽期進(jìn)入副熱帶高壓帶或其邊緣地帶: 中新生代主要陸塊古地理位置均處于副熱帶高壓帶內(nèi)(圖3); 中奧陶世華北陸塊(綏德)位于南緯~9.2°, 至晚奧陶世華北陸塊南移至南緯~14.2°, 進(jìn)入副熱帶高壓帶的邊緣地帶(顏茂都和張大文,2014); 早寒武世揚(yáng)子陸塊位于北半球中低緯度(~15°~30°N, Meert et al., 2008; ~20°N, Yang et al.,2004), 處于副熱帶高壓帶內(nèi)的干旱氣候帶之內(nèi)。晚石炭世塔里木板塊已到達(dá)北緯25°~27°的副熱帶高壓帶(白云虹等, 1985; 陳漢林等, 1991)。

圖2 中國(guó)及東南亞地區(qū)板塊構(gòu)造略圖(據(jù)顏茂都和張大文, 2014)Fig. 2 Plate tectonic sketch map of China and Southeast Asia (after YAN and ZHANG, 2014)

圖3 三疊紀(jì)華南、侏羅紀(jì)羌塘陸塊及白堊紀(jì)—古新世蘭坪思茅盆地成鹽期古緯度(其中深色的為平均古緯度, 淡色的為α95范圍; 據(jù)顏茂都和張大文修改, 2014)Fig. 3 Palaeolatitude of salt forming epoch in the Lower Ordovician North China, Triassic South China, Jurassic Qiangtang continent and Cretaceous-Paleocene Lanping-Simao Basin, where dark color represents average palaeolatitudes, pale color is a range of α95 (modified after YAN and ZHANG, 2014)

1.2 主要陸塊成鹽期氣候框架

地質(zhì)歷史中, 氣候演變與塊體漂移、大氣環(huán)流格局等息息相關(guān), 結(jié)合主要陸塊成鹽期古緯度歷史,發(fā)現(xiàn)超級(jí)季風(fēng)的形成與瓦解控制了我國(guó)主要陸塊的氣候變化。超級(jí)季風(fēng)隨聯(lián)合古陸在二疊紀(jì)形成, 大陸上緯向行星風(fēng)系瓦解, 導(dǎo)致特提斯洋及其沿岸普遍溫暖潮濕, 廣泛形成煤和油頁(yè)巖, 而廣大古陸內(nèi)部普遍形成干旱氣候和地質(zhì)歷史中巨量的蒸發(fā)巖,如蔡希斯坦盆地等。二疊紀(jì)—早三疊世, 各大陸邊緣碎塊在超級(jí)季風(fēng)和貿(mào)易風(fēng)影響下顯示出濕熱氣候特點(diǎn); 約早—中三疊世, 羌塘和揚(yáng)子陸塊漂移出超級(jí)季風(fēng)北界, 進(jìn)入特提斯洋亞熱帶行星副高壓帶下,形成最有利成鹽成鉀條件和時(shí)間窗口, 鹽類(lèi)沉積廣泛發(fā)育(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 2015;Fang et al., 2016)。

晚三疊世, 強(qiáng)烈的印支造山運(yùn)動(dòng)引起低緯大陸面積明顯增加和各陸塊間強(qiáng)烈造山隆升, 進(jìn)而導(dǎo)致大陸熱源和超級(jí)季風(fēng)氣候顯著加強(qiáng): 1)季風(fēng)顯著向東向北擴(kuò)展, 覆蓋大部分古亞洲大陸; 2)早期干旱氣候和成鹽成鉀有利條件消失, 轉(zhuǎn)而形成煤炭窗口直至中侏羅世結(jié)束。從中—晚侏羅世開(kāi)始, 聯(lián)合古陸進(jìn)一步瓦解, 超級(jí)季風(fēng)開(kāi)始消退和結(jié)束, 行星亞熱帶副高壓帶干旱氣候開(kāi)始由東向西建立, 形成羌塘盆地最有利的成鹽條件和時(shí)間窗口, 與西側(cè)中亞盆地該時(shí)期巨型鉀鹽形成氣候條件和窗口一致; 而羌塘南側(cè)盡管因中特提斯洋封閉形成有利的前陸盆地構(gòu)造封閉空間, 但因氣候處在亞熱帶干旱氣候與熱帶濕潤(rùn)氣候之間, 耦合條件并不十分有利于成鹽成鉀條件。白堊紀(jì)時(shí)期, 超級(jí)季風(fēng)徹底消失, 全球行星風(fēng)系形成, 南北副高壓帶干旱氣候控制了廣大陸塊。然而, 這一時(shí)期亞洲各主要陸塊碰撞早已完成, 多數(shù)隆起為剝蝕區(qū), 僅局部發(fā)育陸內(nèi)斷陷盆地,氣候-構(gòu)造耦合不利于形成大型鉀礦床的條件, 僅在中南半島比較靠近海水補(bǔ)給的思茅盆地、萬(wàn)象盆地以及呵叻盆地形成有利干旱氣候-構(gòu)造沉陷耦合封閉的成鹽成鉀有利條件和窗口; 同時(shí)在東亞內(nèi)陸地區(qū)如湖北江漢盆地、江西吉泰盆地含鹽層系形成厚層鹽類(lèi)沉積(Fang et al., 2016)。

2 揚(yáng)子陸塊海相蒸發(fā)巖沉積與成鉀條件分析

2.1 震旦—寒武紀(jì)海相蒸發(fā)巖

揚(yáng)子陸塊震旦紀(jì)末期—早、中寒武世含鹽序列主要包括晚震旦統(tǒng)—下寒武統(tǒng)燈影組、下寒武統(tǒng)清虛洞組、中寒武統(tǒng)高臺(tái)組及石冷水組或覃家廟組。燈影組蒸發(fā)巖主要見(jiàn)于上揚(yáng)子地區(qū), 如, 四川長(zhǎng)寧燈影組鹽盆面積約20 000 km2, 含鹽系厚約460 m,自下而上依次為碳酸鹽巖、硬石膏巖、石鹽巖、硬石膏巖、碳酸鹽巖, 構(gòu)成一個(gè)完整的海相蒸發(fā)巖沉積旋回(吳必豪等, 1995)。目前在寧1井和寧2井燈影組下部出現(xiàn)石鹽礦層, 其中長(zhǎng)寧1井見(jiàn)6層石鹽,厚39.5 m; 長(zhǎng)寧2井見(jiàn)52 m厚的鈣芒硝層以及厚達(dá)240 m的石鹽層(魏東巖, 1999)。

硅質(zhì)巖的硅同位素古溫度反演研究表明, 新元古代末期古海水溫度在30℃左右, 最高達(dá)40℃(Robert and Chaussidon, 2006)。同時(shí), 長(zhǎng)寧二井石鹽的原生流體包裹體均一溫度主要集中在20~25℃,最高達(dá)(39.4±1)℃(Meng et al., 2011), 同樣指示了早寒武世揚(yáng)子陸塊的高溫古氣候背景。同時(shí), 震旦—早寒武世時(shí)期, 伊朗、阿曼、印度的Holmuz鹽系,Ara組, Soltanieh組到鹽嶺組, 同樣發(fā)育厚層碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖沉積(圖4), 暗示這一時(shí)期在岡瓦納大陸北緣伊朗—阿曼—印度—長(zhǎng)寧一線存在一個(gè)巨大的碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖臺(tái)地帶(王立成等, 2013)。目前, 在這個(gè)臺(tái)地蒸發(fā)巖帶上的伊朗、巴基斯坦等地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鉀鹽沉積, 因此可以推測(cè)揚(yáng)子陸塊震旦系—寒武系也應(yīng)具有成鉀可能性。

2.2 三疊紀(jì)海相蒸發(fā)巖

上揚(yáng)子陸塊四川盆地中生代海相蒸發(fā)巖主要賦存于中、下三疊統(tǒng)嘉陵江組和雷口坡組。嘉陵江組(T1j)一般厚為400~600 m(黃熙, 2013), 按巖性可分為五段, 主要巖性為白云巖、膏質(zhì)云巖、泥質(zhì)云巖、硬石膏、鹽巖為主。中三疊統(tǒng)雷口坡組(T2l)一般厚度變化為0~1 200 m(黃熙, 2013), 主要為局限—蒸發(fā)臺(tái)地相與臺(tái)地邊緣相沉積; 雷口坡組按巖性共分四段, 主要巖性為灰色白云巖、灰?guī)r、硬石膏、鹽巖。

2.2.1 巖相古地理

四川盆地早—中三疊世構(gòu)造格架表現(xiàn)為盆地周緣被古隆起圍限、盆地內(nèi)部隆-坳分異。盆地早—中三疊世主要成鹽期巖相古地理研究表明(龔大興等, 2015), 嘉陵江組四段第二亞段盆地以發(fā)育鹽湖、膏質(zhì)瀉湖為主, 鹽湖沉積主要集中在盆地中部及東部地區(qū)。中部鹽湖濃縮中心位于在南充、渠縣一帶, 東部濃縮中心則主要分布在長(zhǎng)壽地區(qū)(圖5A)。嘉五2至雷一1時(shí)期, 鹽湖沉積仍集中在盆地中部及東部地區(qū), 東部鹽湖濃縮中心仍位于長(zhǎng)壽—墊江一帶, 而中部鹽湖濃縮中心則遷移至廣安、渠縣—達(dá)縣等地(圖5B)。雷口坡三段第二亞段時(shí)期, 由于東部開(kāi)江隆起和南部和瀘州隆起的發(fā)育,盆地鹽湖沉積范圍縮小, 主要集中在盆地中部簡(jiǎn)陽(yáng)—廣安—渠縣一帶(圖5C)。至雷口坡四段第二亞段,鹽湖沉積范圍進(jìn)一步縮小, 并向西遷移至蒲江—成都一線, 鹽湖濃縮中心位于蒲江西北部地區(qū)(圖5D)。

圖4 燈影組沉積時(shí)期岡瓦納古地理重建(王立成和魏玉帥, 2013)Fig. 4 Reconstruction of Gondwana paleogeography in the deposition period of Dengying Formation(after WANG and WEI, 2013)

圖5 四川盆地早、中三疊世主要成鹽期古地理圖(龔大興等, 2015)Fig. 5 Geographic map of main salt forming epoch of the Lower and Middle Triassic in the Sichuan Basin(after GONG et al., 2015)1-南充鹽盆; 2-長(zhǎng)壽—墊江鹽盆; 3-萬(wàn)縣鹽盆; 4-宣漢鹽盆; 5-自貢鹽盆; 6-威遠(yuǎn)鹽盆; 7-蒲江鹽盆; 8-渝南鹽盆; 9-建南鹽盆; 10-忠縣鹽盆;11-通江鹽盆; A-嘉四2(T1j4-2)成鹽期巖相古地理; B-嘉五2(T1j5-2)~雷一1(T2l1-1)成鹽期巖相古地理; C-雷三2(T2l3-2)成鹽期巖相古地理;D-雷四2(T2l4-2)成鹽期巖相古地理1-Nanchong salt basin; 2-Changshou—Dianjiang salt basin; 3-Wanxian salt basin; 4-Xuanhan salt basin; 5-Zigong salt basin;6-Weiyuan salt basin; 7-Pujiang salt basin; 8-Yu’nan salt basin; 9-Jian’nan salt basin; 10-Zhongxian salt basin; 11-Tongjiang salt basin;A-lithofacies paleogeography of T1j4-2; B-lithofacies paleogeography of T1j5-2~T2l1-1; C-Lithofacies paleogeography of T2l3-2;D-lithofacies paleogeography of T2l4-2

2.2.2 古氣候

前已述及揚(yáng)子陸塊三疊紀(jì)位于超級(jí)季風(fēng)北界外的副熱帶高壓帶內(nèi), 氣候干燥, 這也得到了來(lái)自川東墊江鹽盆長(zhǎng)平三井嘉陵江組四段石鹽巖流體包裹體均一溫度的支持(最大均一溫度為59.1℃, 汪明泉等, 2015)。

2.2.3 物質(zhì)來(lái)源

四川盆地南充、墊江和萬(wàn)縣、云陽(yáng)等次級(jí)鹽盆中、下三疊統(tǒng)石鹽巖的Br-和Br-×103/Cl-分析(表1),具有明顯的海水來(lái)源特征。硫酸鹽硫同位素特征表明四川盆地早中三疊世蒸發(fā)巖具有典型的海源特征(表2)。作為四川盆地中、下三疊統(tǒng)界限的標(biāo)志層,“綠豆巖”在盆地廣泛發(fā)育, 在整個(gè)揚(yáng)子陸塊分布面積70萬(wàn)km2以上, 累計(jì)厚度達(dá)大于1 m(朱忠發(fā)和王新光, 1986), “綠豆巖”鉀元素含量普遍較高, 平均值約為5.38%(據(jù)朱立軍, 1995), 火山活動(dòng)無(wú)疑可以為古鹽湖成鉀提供更加豐富的物質(zhì)來(lái)源。

表1 四川盆地中下三疊統(tǒng)南充、墊江、萬(wàn)縣鹽盆Br×103/Cl特征比較表Table 1 Comparison of Br×103/Cl characteristics between Middle and Lower Triassic Nanchong, Dianjiang,Wanxian salt basins in Sichuan Basin

表2 四川盆地三疊系硫酸鹽巖中δ34S統(tǒng)計(jì)表Table 2 δ34S statistical table of Triassic sulfate rocks in Sichuan Basin

2.2.4 成鉀條件分析

墊江鹽盆的嘉陵江組四段發(fā)育大量含雜鹵石鹽巖, 這種雜鹵石具有原生和準(zhǔn)同生沉積的特征,表明該時(shí)期在墊江鹽盆的構(gòu)造、物源與氣候的耦合關(guān)系較好, 古鹽湖鹵水達(dá)到了較高的濃縮程度。石鹽包裹體中的鹵水鉀離子含量(LA-ICP-MS分析)(3個(gè)樣品)分別為16.12 g/L、26.53 g/L、26.71 g/L, 與現(xiàn)代海水濃縮到鉀石鹽析出階段鉀離子含量(25 g/L)(陳郁華, 1983)基本一致; 含子晶的石鹽流體包裹體中鉀含量(平均值為56.99 g/L)明顯高于氣液兩相和單一液相兩類(lèi)包裹體中鉀含量(平均值為23.12 g/L), 而鎂和鈣離子的含量基本一致, 因而推測(cè)石鹽包裹體中的子晶很可能是鉀石鹽礦物。由此,推斷四川盆地中-東部古鹽湖鹵水已蒸發(fā)濃縮到鉀鹽析出階段(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,2015)。

巖相古地理分析顯示, 嘉陵江組五段至雷口坡組一段沉積時(shí)期, 成鹽成鉀的中心都轉(zhuǎn)移到了川中南充、廣安地區(qū)等。

3 華北陸塊奧陶紀(jì)蒸發(fā)巖沉積與成鉀條件分析

3.1 巖相古地理及蒸發(fā)濃縮中心

奧陶紀(jì)鄂爾多斯盆地是一個(gè)受北部伊盟隆起、西南部慶陽(yáng)隆起、東南部渭北隆起、東部呂梁隆起圍陷的大型克拉通內(nèi)臺(tái)坳型鹽盆, 系穩(wěn)定克拉通古陸表海盆沉積, 蒸發(fā)巖主要賦存于盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組。該組由6個(gè)巖段組成, 自下而上為馬一段至馬六段, 其中: 馬一段、馬三段和馬五段為蒸發(fā)巖段, 巖性主要為鹽巖、硬石膏巖夾泥云巖和灰?guī)r;馬二段、馬四段和馬六段為正常淺海沉積, 巖性主要為灰?guī)r和白云巖, 夾膏巖和泥云巖。

巖相古地理研究表明(劉群等, 1997; 張永生等,2015): 馬家溝組一期發(fā)生海侵, 陸地面積減小, 整個(gè)陸塊云坪發(fā)育, 局部發(fā)育膏鹽湖。馮增昭(2004)總結(jié)為“陸外有坪、坪中有湖、湖中有膏、湖中有鹽、坪外為臺(tái)”。馬家溝五期在又一次海退之后, 華北陸塊形成了一個(gè)東西走向的云坪環(huán)境, 云坪之外為碳酸鹽巖臺(tái)地, 云坪之內(nèi)在延安至榆林一帶恢復(fù)了統(tǒng)一的鹽湖環(huán)境, 雖然鹽湖的范圍比馬家溝三期可能有所縮小, 但在米脂到綏德地區(qū)形成了含鉀鹽湖, 是奧陶紀(jì)重要的成鹽成鉀期。馬家溝六期再次海侵, 陜北鹽盆的演化結(jié)束(圖6)。成鉀的關(guān)鍵層位馬五6亞段沉積時(shí)期的古構(gòu)造圖顯示出“兩坳夾一隆”的古地理格局(張永生, 2013), 指示該期發(fā)育2個(gè)主要鹽坳(東部鹽坳和西部鹽坳), 每個(gè)成鹽坳陷可進(jìn)一步劃分多個(gè)次級(jí)鹽凹, 表明盆地東部鹽坳的綏德地區(qū)是鹵水匯聚和鉀離子聚集區(qū), 范圍約2 000 km2, 是有利成鉀區(qū)(張永生等, 2014)。

圖6 鄂爾多斯地區(qū)奧陶紀(jì)馬一—馬六期巖相古地理圖(據(jù)張永生等, 2015)Fig. 6 Lithofacies paleogeographic map of Ordovician Majiagou Formation Ordos area (after ZHANG et al., 2015)a-馬一期; b-馬二期; c-馬三期; d-馬四期; e-馬五期; f-馬六期a-the first member of Majiagou Formation; b-the second member of Majiagou Formation; c-the third member of Majiagou Formation;d-the fourth member of Majiagou Formation; e-the fifth member of Majiagou Formation; f-the sixth member of Majiagou Formation

3.2 成鹽期古氣候特征

馬五段巖芯中的石鹽230個(gè)包裹體均一溫度的平均值為27.9℃, 最小值為14.1℃, 最大值為47.8℃; 原生液相包裹體均一溫度統(tǒng)計(jì)原生單一液相包裹體均一溫度具有單峰的特征, 其峰值在20~25℃(趙艷軍等, 2013)。由于石鹽中單一液相包裹體的均一溫度最高值通常與石鹽結(jié)晶時(shí)期古海水或湖水的最高溫度較為接近, 因此可以判斷奧陶紀(jì)馬家溝組五段沉積時(shí)期, 陜北鹽盆地所在位置表層古海水處于高溫氣候條件。

3.3 成鉀作用分析

華北古陸表海盆在奧陶紀(jì)時(shí)期, 氣候較為干旱,有利于大套蒸發(fā)巖形成。從巖性組合、巖相展布和地層厚度發(fā)育特征對(duì)比表明: 主要蒸發(fā)巖段馬一、馬三和馬五段由東向西除了蒸發(fā)巖厚度增大之外,似乎也有鹽度增高的趨勢(shì)。到目前為止, 至少在盆地西部及其與太原—臨汾坳陷之間的離石隆起帶上都發(fā)現(xiàn)有生物礁的發(fā)育, 表明可能起到了間歇性隔擋的作用。此外, 研究顯示鹽盆內(nèi)部存在進(jìn)一步的鹵水分異: 東二凹陷特殊的鹽度變化特征指示了其他鹽凹向其運(yùn)移預(yù)備鹵水的可能性, 也發(fā)現(xiàn)有鉀鹽礦物。因此, 從預(yù)備機(jī)制和陸表海盆總體分布范圍和面積上看, 鄂爾多斯盆地是具備鉀鹽沉積的有利條件(張永生等, 2015)。

4 塔里木陸塊蒸發(fā)巖沉積特征與成鉀分析

4.1 寒武紀(jì)

塔里木盆地寒武紀(jì)為海、陸交互沉積的殘余弧后盆地, 主要含鹽區(qū)域?yàn)榕璧匚鞅辈康目缕喊枷荩窗⒖颂K的巴楚—柯坪—烏什一帶), 面積約40 萬(wàn)km2。主要含鹽層位為中寒武統(tǒng)的阿瓦塔格組,發(fā)育灰色、褐紅色白云巖、含石膏灰?guī)r、紅色膏泥巖、石鹽巖沉積(張智禮等, 2013)。石膏一般呈薄層狀產(chǎn)出, 石鹽巖厚度不大。巖鹽在T1井鉆孔剖面圖上可見(jiàn)5層(劉忠寶等, 2012), 其中最厚層不超過(guò)20 m, 累計(jì)鹽層厚度約35 m, 基本為石鹽巖夾泥巖、膏質(zhì)泥巖、石膏巖沉積。阿瓦塔格組主要分布于阿瓦塔格其地區(qū)及肖爾布拉克地區(qū), 為局限臺(tái)地瀉湖相沉積。阿瓦塔格組沉積中期, 沉積相為蒸發(fā)臺(tái)地亞相, 形成幾個(gè)由白云巖—泥質(zhì)白云巖—白云質(zhì)泥巖構(gòu)成的沉積層序, 至阿瓦塔格組沉積晚期,發(fā)育海侵, 水體略有加深。

總之, 塔里木盆地寒武紀(jì)含鹽系地層, 基本為碎屑巖、石膏巖、石鹽巖構(gòu)成的沉積韻律, 并且石鹽巖沉積累計(jì)厚度不大。

4.2 石炭紀(jì)

塔里木盆地石炭紀(jì)蒸發(fā)巖沉積主要位于北部的滿加爾凹陷及西北部的巴楚隆起。

滿加爾坳陷位于塔里木盆地北部, 含鹽系地層為下石炭統(tǒng)的巖關(guān)階, 其層位穩(wěn)定, 以巴楚組為代表, 自下而上依次發(fā)育砂泥巖夾礫巖、石膏巖及石鹽巖夾灰?guī)r、含生物碎屑化石的灰?guī)r, 其中鹽層厚度100~200 m(劉群等, 1987)。反映了一個(gè)由陸相碎屑巖向海相沉積的變化過(guò)程, 屬于海侵序列。

滿加爾鹽盆位于滿加爾坳陷北部, 地處沙雅隆起南翼和塔中隆起之間, 盆地呈北西向展布, 面積37 000 km2。在S10、H1、X1、TH1等石油鉆孔中均揭露鹽層。見(jiàn)鹽層位為巴楚組, 石鹽和石膏層累計(jì)厚度223 m(S10井)。鹽層產(chǎn)狀平緩, 向邊部逐漸減薄, 相變?yōu)槭鄮r。滿加爾鹽盆純鹽層累計(jì)厚度接近200 m(劉群等, 1987)。另外, 巴楚地區(qū)蒸發(fā)巖賦存層位為大塘階卡拉沙依組, 蒸發(fā)巖地層厚300多m, 石膏層累計(jì)厚度200多m, 分布面積2萬(wàn)多km2。

石炭紀(jì)是地史上鉀鹽沉積發(fā)育相對(duì)較差的時(shí)代, 但石膏和巖鹽分布較廣, 尤其石膏沉積遍布?xì)W洲、美洲、亞洲、澳各大洲, 巖鹽沉積主要集中在亞洲和南北美洲, 鉀鹽沉積僅局限于北美洲。石炭紀(jì)塔里木盆地形成東西向展布的坳陷和隆起, 隆起帶對(duì)北部滿加爾坳陷盆地起到良好的半封閉作用,滿加爾坳陷四周有古陸和水下隆起環(huán)繞, 具備較好的封閉條件。盆地的純鹽層厚度較大, 產(chǎn)狀變化穩(wěn)定, 顯示了其具有一定的成鉀條件。

4.3 白堊紀(jì)—古近紀(jì)

4.3.1 莎車(chē)盆地

莎車(chē)盆地上白堊統(tǒng)至古近系總體為一套淺水海灣相的陸源碎屑巖-碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖沉積, 并表現(xiàn)出5次明顯的海侵海退旋回(雍天壽和單金榜,1986; 王永等, 1996; Bosboom et al., 2011), 發(fā)育5次蒸發(fā)巖沉積旋回, 其中以上白堊統(tǒng)吐依洛克組和古新統(tǒng)阿爾塔什組最為典型, 前者以發(fā)育巖鹽透鏡體為主要特征, 后者則以巨厚層、大范圍、橫向上變化穩(wěn)定的石膏巖為顯著特征。吐依洛克組巖鹽集中分布于西昆侖山前, 石鹽產(chǎn)出部位主要為吐依洛克組中上部, 其下多以碎屑巖為主而顯著缺乏大范圍厚層石膏巖沉積。巖鹽體多以單個(gè)透鏡體產(chǎn)出,寬度和長(zhǎng)度從數(shù)米到數(shù)百米不等, 其中以塔什米里克鹽點(diǎn)規(guī)模最大, 其透鏡體長(zhǎng)約500 m, 寬約150 m。烏泊1井石鹽巖累計(jì)厚度約為264 m, 為盆地目前鉆井所揭示最大石鹽層厚度。阿爾塔什組石膏分布于盆地的大部分地區(qū), 其露頭見(jiàn)于西昆侖山前、南天山山前、麥蓋提斜坡, 橫向上穩(wěn)定持續(xù)。南天山山前帶中, 阿爾塔什組石膏最大累計(jì)厚度出現(xiàn)在庫(kù)孜貢蘇剖面, 向西、向東厚度均逐漸變小。

莎車(chē)盆地上白堊統(tǒng)吐依洛克組巖鹽層在橫向上的不連續(xù), 可能與當(dāng)時(shí)盆地內(nèi)部多個(gè)小型次級(jí)鹽湖凹地有關(guān)。吐依洛克早期, 伴隨著海水退出莎車(chē)盆地, 盆地西南部受西昆侖低山區(qū)隔擋, 在西昆侖山前形成近乎封閉的長(zhǎng)條形瀉湖, 在西昆侖山前沉積了灰綠色、褐紅色泥巖、含膏泥巖夾石膏層。吐依洛克晚期, 古湖水繼續(xù)蒸發(fā)濃縮, 瀉湖面積縮小,可能受當(dāng)時(shí)西昆侖山前地形的控制, 被分割成幾個(gè)小的孤立的古鹽湖。在斷續(xù)海侵及干旱氣候條件下發(fā)育巨厚的蒸發(fā)巖沉積。阿爾塔什后期, 海水進(jìn)一步加深, 海侵范圍擴(kuò)大, 在阿爾塔什組頂部形成中厚層灰?guī)r沉積。

中新生代以來(lái), 莎車(chē)盆地受早白堊世構(gòu)造格局及晚白堊世以來(lái)前陸盆地構(gòu)造背景控制, 于西昆侖山前發(fā)育長(zhǎng)條形山前坳陷, 在海退背景下發(fā)育蒸發(fā)巖沉積, 伴隨著海水的進(jìn)一步退出, 其蒸發(fā)巖沉積范圍及古鹽湖濃縮中心逐漸由西昆侖山前的東南部向西北部遷移, 伴隨著湖水逐漸變淺, 可能受山前古地勢(shì)影響, 在西昆侖及南天山山前發(fā)育幾個(gè)次級(jí)古鹽湖凹地, 控制了石鹽巖透鏡體沉積。古新世莎車(chē)前陸盆地繼續(xù)發(fā)育, 山前撓曲加大, 自西昆侖山前至盆地內(nèi)部, 盆地基底逐漸升高, 使得阿爾塔什組沉積厚度自西昆侖山前至盆地內(nèi)部逐漸變薄。古近紀(jì)早期的塔里木古海灣為半封閉的陸表海, 氣候干燥炎熱(雍天壽和單金榜, 1986), 阿爾塔什組沉積期發(fā)育瀉湖相、極淺水蒸發(fā)臺(tái)地相沉積(王福同等,2006), 表現(xiàn)為石膏巖夾灰色中厚層灰?guī)r以及綠色、褐紅色中薄層泥巖沉積, 顯示在阿爾塔什石膏巖沉積期, 有過(guò)幾次海水加深的演變。

4.3.2 庫(kù)車(chē)盆地

庫(kù)車(chē)盆地古近系—新近系發(fā)育巨厚蒸發(fā)巖沉積, 主要由鹽巖和膏巖以及少量的碳酸鹽巖組成,厚度從幾十厘米到上千米, 發(fā)育5個(gè)蒸發(fā)沉積旋回(圖7)。蒸發(fā)巖分布層位主要包括古近系的庫(kù)姆格列木群、蘇維依組、新近系的吉迪克組。盆地蒸發(fā)巖沉積具有明顯的東西分帶特征: 古近紀(jì)(庫(kù)姆格列木和蘇維依時(shí)期)蒸發(fā)巖沉積主要發(fā)生在盆地西部和南部, 新近紀(jì)(主要是吉迪克時(shí)期)蒸發(fā)巖沉積主要發(fā)生在盆地東部。

圖7 庫(kù)車(chē)盆地古近系—新近系地層綜合柱狀圖(曹養(yǎng)同等, 2010)Fig. 7 Integrated columnar section of the Paleogene-Neogene strata in Kuqa Basin(after CAO et al., 2010)

圖8 庫(kù)車(chē)盆地始新統(tǒng)巖相分布與古地理(劉成林等, 2013a)Fig. 8 The Eocene lithofacies distribution and paleogeography of Kuqa Basin (after LIU et al., 2013a)

庫(kù)車(chē)盆地為中、新生代前陸盆地, 中、新生代以來(lái)盆地內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈, 而巨厚的蒸發(fā)巖沉積一般發(fā)生在強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)之后的寧?kù)o期, 如I1、I2沉積旋回發(fā)生在燕山期后相對(duì)寧?kù)o的構(gòu)造環(huán)境, I3旋回由于早喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的興起, 鹽湖沉積中心開(kāi)始由西向東、向南的遷移, 在遷移過(guò)程中僅發(fā)育薄層膏巖沉積。I4旋回發(fā)生在相對(duì)寧?kù)o的早喜馬拉雅構(gòu)造晚期, 此時(shí)早喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的高峰期已經(jīng)過(guò)去, 地質(zhì)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定, 在這種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期后相對(duì)穩(wěn)定的條件下, 發(fā)育了I4沉積旋回。

古新世至始新世海侵由古地中海沿天山南部深入到庫(kù)車(chē)盆地, 在斷續(xù)海侵環(huán)境下, 庫(kù)車(chē)盆地發(fā)育了高咸度瀉湖。古近紀(jì)中晚期, 盆地處于伸展擴(kuò)張的構(gòu)造環(huán)境之中(何光玉等, 2003), 在干燥炎熱的氣候條件下, 發(fā)育了I1、I2蒸發(fā)鹽沉積旋回(Tan et al.,2004)。同時(shí)庫(kù)車(chē)盆地受近山前帶間歇性淡水影響,每個(gè)旋回在發(fā)育過(guò)程中都伴隨著碎屑巖沉積, 如庫(kù)姆格列木群—蘇維依組—吉迪克組沉積期, 鹵水在由盆地西部—南部—東部遷移過(guò)程中, 伴隨著古鹽湖周緣(特別是北部天山山區(qū))淡水的補(bǔ)給, 相應(yīng)地蒸發(fā)巖與碎屑巖交互沉積, 發(fā)育蒸發(fā)巖沉積旋回。石膏硫同位素研究表明, 古新世早期(δ34Smean=18.66‰)和始新世中期(δ34Smean=18.45‰)石膏同位素組成變化較小, 且均落在全球同時(shí)期海水硫同位素值變化范圍內(nèi), 反映這一時(shí)期蒸發(fā)巖具有典型的海源色彩; 古新世中期和始新世晚期石膏δ34S(11.6‰~15.9‰、12.7‰~15.9‰)則表明盆地蒸發(fā)巖物質(zhì)來(lái)源以由早期以海水為主, 晚期轉(zhuǎn)變?yōu)楹K按箨懙餐刂疲?反映在大海退背景下, 盆地仍可以通過(guò)小規(guī)模海侵與西部海域聯(lián)系(張華等,2013)。

庫(kù)車(chē)盆地古近紀(jì)—新近紀(jì)古地理演化表明, 盆地次級(jí)凹陷的發(fā)育、遷移明顯受控于盆地構(gòu)造演化;而盆地構(gòu)造活動(dòng)在制約鹽湖巖相古地理面貌(沉積中心、物質(zhì)來(lái)源與濃縮中心等)變遷的同時(shí), 亦對(duì)鹽湖晚期富鉀鹵水的再匯集過(guò)程具有明顯的控制作用,進(jìn)而對(duì)隨后可能的鉀鹽沉積起到?jīng)Q定性作用(劉成林等, 2013a)。始新統(tǒng)蒸發(fā)巖廣泛分布于庫(kù)車(chē)盆地中西部的廣大地區(qū), 并表現(xiàn)為三個(gè)明顯的沉積中心,即拜城凹陷主沉積區(qū), 東部區(qū)(庫(kù)車(chē)縣城北區(qū))及南部區(qū)(英買(mǎi)區(qū))(圖8)。這一時(shí)期, 拜城凹陷表現(xiàn)出南淺北深的箕狀盆地, 外圍發(fā)育沖洪積砂礫巖, 泥巖僅有少部暴露, 范圍相對(duì)較小。膏泥坪和膏巖相主要分布在拜城凹陷的東部邊緣, 鹽坪相分布范圍主要集中在凹陷中西部以及南部, 沉積中心位于其西部和北部地區(qū), 鹽巖厚度為26~1 447.5 m, 巖鹽體主要呈北東—南西向展布。這一時(shí)期巖相古地理特征表明,東部具有大量的河流補(bǔ)給, 而西部以及西北部為階段性海水補(bǔ)給(Liu et al., 2012; 張華等,2013)。

目前, 庫(kù)車(chē)盆地古近系含鹽系中, 首先在鹽山口發(fā)現(xiàn)含(次生)光鹵石巖鹽(薄層)(劉群等, 1987);近年又發(fā)現(xiàn)少量原生-準(zhǔn)同生的鉀石鹽、鉀石膏等(劉成林等, 2008, 2013b; 邢萬(wàn)里等, 2013), 顯示庫(kù)車(chē)盆地始新世古鹽湖可能已演化到鉀鹽析出階段。

庫(kù)車(chē)盆地西部拜城凹陷的KL4、XQ2等鉆井,其第二旋回上部的蒸發(fā)巖巖屑樣品、盆地東部康村凹陷的鉆井第四旋回上部的蒸發(fā)巖巖屑鉀含量變化顯示, KL4井在第二旋回上部鹽巖段出現(xiàn)了鉀含量變化高峰值, 可能說(shuō)明古鹽湖鹵水已演化至晚期并開(kāi)始發(fā)生鉀鹽的析出, 同樣康村凹陷的鉆井在第四旋回上部出現(xiàn)K/Na、K/Cl變化曲線高峰值, 也可能說(shuō)明古鹽湖演化晚期(第四旋回上部), 并已經(jīng)到了鉀元素的濃縮富集階段, 預(yù)示了良好的成鉀前景(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 2015)。

5 蘭坪—思茅陸塊白堊紀(jì)蒸發(fā)巖沉積與成鉀分析

5.1 盆地構(gòu)造特征

蘭坪—思茅中生代盆地是古特提斯洋在三疊紀(jì)關(guān)閉后基底之上形成的, 反映了思茅地塊與盆地兩側(cè)的華南和保山地塊碰撞拼貼后的陸內(nèi)過(guò)程, 中生代以來(lái)盆地的形成演化又受到了印度—?dú)W亞大陸持續(xù)碰撞后的影響。晚三疊世到古近紀(jì)的演化反映了古特提斯洋關(guān)閉后盆-山轉(zhuǎn)換的歷史(牟傳龍等,1999; 朱利東等, 2001)??傮w而言中生代以來(lái)的蘭坪—思茅盆地大致經(jīng)歷了三疊紀(jì)末期—早侏羅世的裂谷斷陷、中侏羅世—晚白堊世的裂谷凹陷、新生代以來(lái)的走滑拉分三個(gè)階段。

蒸發(fā)巖賦存于勐野井組上段, 通過(guò)對(duì)火山凝灰?jiàn)A層鋯石絕對(duì)年齡測(cè)定, 時(shí)代為晚白堊世早期(Wang et al., 2015)。勐野井組主要為沙漠鹽湖相(內(nèi)陸薩勃哈)沉積, 巖性主要為紅棕色泥礫巖與紅棕色、灰綠色、灰白色石鹽巖及紅色、灰綠色、青色鉀鹽巖互層。

5.2 巖相古地理與古氣候

白堊紀(jì)中期是全球海侵最大時(shí)期, 海侵也可能影響到蘭坪—思茅盆地。該時(shí)期盆地為一大型山間盆地, 東西兩側(cè)為山地, 其中尤以北和東北側(cè)地勢(shì)為最高, 山麓形成一系列洪積扇, 巖相上仍發(fā)育一套沖、洪積礫巖及粗砂巖, 局部含泥巖。向盆地中心逐步過(guò)渡為山麓沖積平原、星盤(pán)狀內(nèi)陸沙漠, 沙丘遍布, 其間分布廣而零星出現(xiàn)的湖泊、旱谷反映當(dāng)時(shí)極為特殊的古地理面貌(圖9)。從石膏-石鹽厚度來(lái)看, 可能北部蘭坪盆地是次級(jí)預(yù)備盆地, 短暫的海侵水流向是從北向南, 這也得到了碎屑物源的支持(Wang et al., 2014)。

表3 中新生代裂谷盆地陸相硫酸鹽巖硫同位素組成Table 3 Sulfur isotopic composition of rift basins continental facies sulfate rocks in the Meso-Cenozoic

圖9 蘭坪—思茅盆地晚白堊世早期巖相分布圖(底圖自云南省地調(diào)院內(nèi)部資料)Fig. 9 Early Late Cretaceous facies distribution map of Lanping-Simao Basin (after internal data of Yunnan Institute of Geological Survey)

思茅盆地古氣候替代指標(biāo)記錄分析結(jié)果認(rèn)為(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 2015): 江城勐野井組碳酸鹽含量明顯高, 且有三個(gè)極端高值層位,而上覆等黑組和下伏曼寬河組碳酸鹽含量幾乎為0,通過(guò)Rb/Sr比值和CIA指數(shù)對(duì)比, 結(jié)合幾個(gè)組碳酸鹽含量分析, 發(fā)現(xiàn)勐野井組干旱程度明顯高于其上覆等黑組及其下伏曼崗組和曼寬河組, 而勐野井組上部為整個(gè)序列最干旱部分。勐野井組存在三個(gè)極端干旱氣候時(shí)期: 即勐野井組底部, 勐野井組中部和勐野井組頂部。這三個(gè)極端干旱氣候時(shí)期, 以碳酸鹽含量、氯離子、鉀離子和鈉離子含量高、化學(xué)風(fēng)化指數(shù)低、氧同位素偏重為特征, 以最下部的各項(xiàng)指標(biāo)含量普遍最高, 指示了最為干旱的時(shí)期, 也即最有利于成鹽成鉀時(shí)期。上述研究成果直接驗(yàn)證了白堊紀(jì)特別是晚白堊紀(jì)時(shí)期, 超級(jí)季風(fēng)徹底瓦解之后, 行星風(fēng)系重新在全球盛行, 南北副高壓帶干旱氣候帶控制了廣大陸塊的觀點(diǎn)(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 2015; Fang et al., 2016)。有限的包裹體均一溫度數(shù)據(jù)也表明勐野井組沉積時(shí)期為高溫氣候(趙艷軍等, 2015)。

另外, 高低頻磁化率的測(cè)試分析, 發(fā)現(xiàn)勐野井組的細(xì)顆粒含量相對(duì)曼岡組和等黑組較低, 指示勐野井組期間可能為相對(duì)穩(wěn)定相對(duì)干旱的弱氧化環(huán)境,是成鉀的有利時(shí)段(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 2015)。

5.3 海侵物質(zhì)來(lái)源

海水蒸發(fā)開(kāi)始析出鉀石鹽時(shí)Br的濃度在320×10-6~400×10-6(Holser, 1979), 而現(xiàn)代海水蒸發(fā)成鉀階段析出的石鹽Br濃度為510×10-6(陳郁華,1983)。對(duì)蘭坪—思茅盆地勐野井鉀鹽礦床井下628 m和640 m巷道鹽層剖面樣品的微量元素Br進(jìn)行分析, 628 m巷道鹽層19個(gè)樣品的Br含量范圍為168×10-6~1 629×10-6, 均值為618×10-6; 640 m巷道鹽層13個(gè)樣品的Br含量范圍為143×10-6~1 886×10-6, 均值為519×10-6, 與現(xiàn)代海水蒸發(fā)至鉀石鹽階段的石鹽溴含量相一致。兩個(gè)剖面含鉀層位的Br值均達(dá)578×10-6, 可見(jiàn), 海水可能是主要的成礦物質(zhì)來(lái)源(高翔等, 2013)。

另外, 從石膏或硬石膏硫同位素值來(lái)看, 白堊紀(jì)時(shí)期, 全球海洋硫酸鹽的δ34SV-CDT為14‰~21‰(Strauss, 1999), 代表了該時(shí)期海水的硫同位素組成。蘭坪原生石膏樣品δ34S值變化于12.6‰~17.6‰ 之間, 主要集中在13‰~15‰范圍內(nèi),反映為海水來(lái)源(王立成等, 2014)。思茅盆地共進(jìn)行了47件石膏和石鹽樣品的硫同位素分析, 其中寶藏鄉(xiāng)周邊露頭剖面37件石膏和次生石膏樣品硫同位素值δ34SV-CDT介于13.4‰~15.2‰之間; 勐野井組6件石鹽樣品中, 3件樣品硫同位素值δ34SV-CDT在12.2‰~15.5‰之間, 3件為8‰~9.1‰之間; 景谷縣城附近4件石膏和次生石膏樣品在13.5‰~15.1‰之間。

蘭坪和思茅等地的勐野井組石膏硫同位素組成與老撾萬(wàn)象盆地塔貢組硬石膏硫同位素值都分布于13.8‰~15.3‰之間(張華等, 2014), Tabakh等(1999)在泰國(guó)坷叻盆地所采集的硬石膏硫同位素值介于14.3‰~17.0‰之間, 這些數(shù)據(jù)顯示出一致性(表3)。這表明蘭坪、思茅和萬(wàn)象—坷叻盆地晚白堊世時(shí)期石膏沉積的母鹵水應(yīng)該主要來(lái)自于海水。

當(dāng)然, 深部物質(zhì)來(lái)源對(duì)于裂谷盆地鹵水而言也是一個(gè)重要補(bǔ)給(劉成林等, 2013), 在思茅盆地內(nèi),也發(fā)現(xiàn)有深部物質(zhì)輸入的證據(jù)(曲懿華等, 1998; 高翔等, 2013), 因此我們推測(cè)思茅盆地勐野井組的成鹽鹵水以晚白堊世的海水為主, 兼有深部來(lái)源。

5.4 鉀鹽沉積與后期改造

蘭坪—思茅盆地從晚三疊世直到早白堊世末期, 處于持續(xù)的裂陷-坳陷沉積期, 裂陷作用形成了盆地內(nèi)一系列的構(gòu)造凹地(圖10A), 在整體陸相背景下, 沉積有湖相沉積物, 在全球海平面上升期,亦有多期次的海侵-海退, 形成海侵湖盆, 如中侏羅世花開(kāi)左組和晚白堊世勐野井組沉積時(shí)期, 海侵為成鉀帶來(lái)豐富的成鉀物質(zhì); 其次, 盆地內(nèi)可能存在深達(dá)地幔的大斷裂, 如中軸斷裂帶(薛春紀(jì)等, 2002;鐘康惠等, 2006)將為盆地帶來(lái)深源物質(zhì)補(bǔ)給; 這些構(gòu)造凹地在干旱或極端干旱氣候下, 形成石鹽-鉀鹽沉積。這些原生沉積的蒸發(fā)巖又易受到后期構(gòu)造作用的改造。正如之前所述, 受中特提斯洋的關(guān)閉,羌塘—昌都—思茅—印支地塊普遍發(fā)育有中白堊統(tǒng)不整合, 表明了該期構(gòu)造事件的影響, 暗示著盆地可能從此時(shí)起由伸展開(kāi)始向擠壓構(gòu)造環(huán)境的變化(圖10B)。之前存在的石鹽-鉀鹽等蒸發(fā)巖在擠壓作用下, 發(fā)生塑性流動(dòng)和褶皺變形; 更為重要的是,盆地開(kāi)始普遍抬升, 構(gòu)造淺部均缺失晚白堊世勐野井組的沉積, 只有在之前的構(gòu)造凹地湖盆內(nèi)有沉積。受擠壓作用的影響, 盆內(nèi)出現(xiàn)飛來(lái)峰等逆沖推覆構(gòu)造, 表現(xiàn)在勐野井礦區(qū)內(nèi), 中侏羅世地層覆蓋在勐野井組地層之上(圖10C)。之后, 受印度-歐亞大陸碰撞影響, 盆地表現(xiàn)為NNW向的走滑運(yùn)動(dòng),這時(shí)期可能導(dǎo)致早期沉積的石鹽—鉀鹽的溶解—流動(dòng)—再結(jié)晶過(guò)程, 表現(xiàn)為勐野井礦洞內(nèi)紅色和灰綠色泥巖或泥礫巖內(nèi)的脈狀鉀石鹽礦石的形成。因此,蘭坪—思茅盆地鉀鹽從其形成、后期改造一直受到了構(gòu)造的控制作用, 構(gòu)造作用不僅形成了鉀鹽沉積的有利空間, 還帶來(lái)了成鉀物質(zhì), 更重要的是, 還對(duì)鉀鹽的后期改造與埋藏產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。

圖10 思茅盆地勐野井鉀鹽沉積的構(gòu)造控制模式Fig. 10 Structural control mode of Mengyejing potash deposit in Simao BasinJ2-上侏羅系; K1-下白堊系; K2-上白堊系J2-Upper Jurassic; K1-Lower Cretaceous; K2-Upper Cretaceous

6 羌塘陸塊侏羅紀(jì)蒸發(fā)巖沉積

羌塘盆地的侏羅系地層從老到新包括雀莫錯(cuò)組、布曲組、夏里組、索瓦組及雪山組, 存在多次海侵-海退旋回, 主要在海退旋回夏里組沉積了蒸發(fā)巖。雀莫錯(cuò)組到布曲組為第一次大規(guī)模海侵沉積產(chǎn)物, 夏里組為第一次大規(guī)模海退沉積產(chǎn)物, 索瓦組為第二次大規(guī)模海侵沉積產(chǎn)物, 索瓦組末到雪山組屬第二次大規(guī)模海退沉積產(chǎn)物(吳松, 2014)。夏里組和索瓦組高精度高分辨率磁性地層年代序列研究表明, 夏里組和索瓦組磁性地層年代分別為163.8~159.6 Ma(中侏羅世晚期—晚侏羅世早期, 卡洛期—牛津期)與159.6~156.4 Ma(晚侏羅世早期牛津期)(吳松, 2014)。通過(guò)對(duì)含膏層段夏里組地層學(xué)、沉積特征和古生物特征研究, 雁石坪地區(qū)夏里組潮坪環(huán)境進(jìn)一步劃分為潮下、潮間和潮上帶三個(gè)亞相。

夏里組沉積物氯離子、碳酸鹽、硫酸根離子、色度等環(huán)境代用指標(biāo)的深度變化序列顯示(潘佳秋等, 2015), 碳酸鈣、氯和硫酸根離子含量在剖面夏里組中上部呈逐步升高變化趨勢(shì), 推斷夏里組時(shí)期氣候由濕潤(rùn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘敫珊怠⒆詈鬄楦珊档淖兓卣鳎?反映了區(qū)域干旱化過(guò)程。極端干旱期(最佳成鹽期)發(fā)生夏里組頂部的157~159 Ma, 與中亞塔吉克斯坦和烏茲別克斯坦邊界處的巨型鉀鹽礦的形成期基本同時(shí)(潘佳秋等, 2015; Fang et al., 2016)。而海進(jìn)序列中雀莫錯(cuò)組首次發(fā)現(xiàn)的幾十層鈣積土型古土壤, 發(fā)育典型的具完全-中等團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的淋溶層(Bt)和下部碳酸鹽鈣積層(Bk或Bk-Ck), 反映氣候?yàn)榘霛駶?rùn)環(huán)境, 緊接為布曲組廣海型灰?guī)r, 都不利于鹽類(lèi)的形成(潘佳秋等, 2015)。

鹽泉水地球化學(xué)研究表明, 多格錯(cuò)仁周緣地區(qū)的4個(gè)鹽泉點(diǎn)中, 多格錯(cuò)仁南岸找鉀遠(yuǎn)景顯示最好,該點(diǎn)鹽泉具有鹽度高、K+含量高的特點(diǎn), 鈉氯系數(shù)、鉀鹽系數(shù)、鉀氯系數(shù)和鎂氯系數(shù)表明其很可能溶濾了鉀鹽-石鹽巖(牛新生等, 2014)。巖相古地理研究表明(王劍等, 2009): 侏羅紀(jì)夏里組具有相對(duì)封閉的沉積環(huán)境, 有利于成鹽, 結(jié)合咸水泉地化及沉積環(huán)境研究, 初步確定羌塘盆地侏羅紀(jì)成鹽有利時(shí)期為夏里組。

表4 世界主要海相鉀鹽礦床基本特征(資料 轉(zhuǎn)引自錢(qián)自強(qiáng)等,1994)Table4 Basic characterlsties of major marine potash deposlts in the world(after QIAN et al,1994)

7 中國(guó)主要陸塊海相成鉀潛力綜合評(píng)價(jià)

7.1 海相成鉀評(píng)價(jià)指標(biāo)

鉀鹽成礦指標(biāo)體系可分為宏觀、中觀和微觀三個(gè)層面。其中宏觀成礦條件主要包括大地構(gòu)造背景、古緯度、古地理和古氣候條件等, 中觀成礦條件可分為盆地構(gòu)造背景、成盆構(gòu)造機(jī)制以及成鹽期巖相古地理面貌等; 微觀成礦條件可細(xì)化為蒸發(fā)巖沉積旋回、礦物巖石組合和元素地球化學(xué)特征等, 指標(biāo)體系的建立可以幫助確定盆地鹽湖演化是否已達(dá)到鉀鹽析出階段、鉀鹽沉積層位等。

7.1.1 宏觀和中觀尺度指標(biāo)

總結(jié)主要世界含鹽盆地和鉀鹽礦床的特征, 建立國(guó)外不同類(lèi)型的典型鉀鹽礦床的半定量成礦與找礦指標(biāo)體系(表4)。

成鉀時(shí)代: 從宏觀尺度上看, 資源量在億噸級(jí)及以上的大型、超大型鉀鹽礦床主要形成于寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)、晚侏羅世和白堊紀(jì)時(shí)期, 這幾個(gè)時(shí)代是地質(zhì)歷史上最有利于形成鉀鹽礦床的時(shí)代,它們是加里東、華力西和燕山期等造山運(yùn)動(dòng)的末期,也是氣候干旱、海水后退的時(shí)代(Warren, 2010)。成鉀盆地古緯度位置均位于赤道附近至中低緯度副熱帶高壓帶(吳必豪等, 1995; Warren, 2010)。

大地構(gòu)造: 古生代巨型、超大型鉀鹽礦床多位于巨型克拉通內(nèi)盆地(Hay et al., 2006; Condie,2004; Haq et al., 2005); 中生代全球鉀鹽沉積主要分布在特提斯帶, 中生代晚期至新生代, 伴隨大西洋的打開(kāi)以及環(huán)特提斯域板內(nèi)裂谷作用的進(jìn)行, 鉀鹽集中發(fā)生在大西洋帶以及新特提斯域大陸板塊裂谷盆地(劉成林等, 2013)。

補(bǔ)給方向: 從中觀尺度上看, 世界鉀鹽礦床的成礦作用特征是, 豐富的海水物源從一側(cè)或單向補(bǔ)給, 符合“淚滴式”成鹽模式(Schmalz, 1970)。

封閉性: 盆地周緣或海水入口處發(fā)育環(huán)礁, 產(chǎn)生有利成鉀的封閉-半封閉地質(zhì)條件, 如著名的加拿大薩斯喀徹溫中泥盆統(tǒng)鉀鹽盆地(Bear, 1973; Horita, 1996)、俄羅斯東西伯利亞涅帕超大型鉀鹽盆地(Petrychenko et al., 2005)、美國(guó)新墨西哥二疊系鉀鹽礦床(Adams, 1944; Lowenstein et al., 1988)以及歐洲二疊系蔡希斯坦鉀鹽礦床(Schlager and Bolz, 1977;Smith, 1979; Richter, 1986; Peryt et al., 1993; Strohmenger et al., 1996)。

7.1.2 微觀尺度成鉀指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)世界鉀鹽礦床的特征參數(shù)(表5), 以建立找鉀指標(biāo)體系。研究的對(duì)象是世界海相鉀鹽礦床多種資源量相關(guān)因素, 包括盆地面積、含礦面積、盆地形態(tài)、蒸發(fā)巖系地層厚度、鹽巖厚度、鉀鹽厚度、鉀鹽礦層數(shù)、礦層單層厚度、韻律頻數(shù)以及頻率類(lèi)型得分。其中, 如鹽巖厚度、韻律頻數(shù)、沉積旋回類(lèi)型、盆地分異等指標(biāo)為重點(diǎn)參考指標(biāo)。世界主要鉀鹽礦床統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示, 鹽巖厚度最小閾值為215 m, 平均值為514.2 m; 韻律頻數(shù)最小閾值為0.15, 平均值為10.97; 沉積旋回最小閾值為0.5, 最大值為1(石鹽-鉀石鹽-光鹵), 平均值為0.85; 盆地分異數(shù)最小閾值為1, 平均值為3等。其他指標(biāo)對(duì)盆地的成鉀預(yù)測(cè)也具有重要意義, 統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)表5。值得說(shuō)明的是, 除了表中統(tǒng)計(jì)的主要海相鉀鹽盆地之外, 世界上還有一些其他的大中型鉀鹽礦床,因?yàn)楹笃诟脑鞆?qiáng)烈, 其相關(guān)參數(shù)沒(méi)有計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

圖11 四川盆地中下三疊統(tǒng)成鉀預(yù)測(cè)靶區(qū)Fig. 11 Prediction targets of potash deposit in the Middle-Lower Triassic Sichuan Basin

7.2 主要陸塊海相成鉀潛力綜合評(píng)價(jià)及重點(diǎn)靶區(qū)預(yù)測(cè)

鉀鹽礦床是地球表面局限區(qū)域內(nèi)海水或湖水經(jīng)蒸發(fā)濃縮最后階段的化學(xué)沉積產(chǎn)物, 但實(shí)際上它不是海水或湖水的簡(jiǎn)單蒸發(fā)濃縮產(chǎn)物, 而是物源、氣候及構(gòu)造三要素的“極端成分”的耦合作用結(jié)果(Liu et al., 2015)。文章通過(guò)對(duì)各個(gè)地塊蒸發(fā)巖沉積特征進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié), 借助對(duì)地塊區(qū)域構(gòu)造和古地理特征、成鹽成鉀物質(zhì)來(lái)源、古氣候面貌等進(jìn)行恢復(fù)及分析, 探討構(gòu)造、氣候及物源三要素的耦合成礦機(jī)制, 據(jù)此, 對(duì)各個(gè)陸塊的成鉀潛力進(jìn)行潛力評(píng)價(jià)(表6)。

表5  世界主要鉀鹽礦床指標(biāo)特征參數(shù)Table5  Index parameter charaeteriscies of ptash deposits in the world

表6  中國(guó)小陸塊含鹽盆地成鹽成鉀潛力綜合評(píng)價(jià)表Table 6 Integrated evaluation table of potash-forming potentials of small continents’ sait-bearing basins in China

7.2.1 揚(yáng)子陸塊

震旦紀(jì)晚期—早寒武世盆地, 燈影組鹽類(lèi)沉積是岡瓦納大陸聚合裂解背景之下形成, 且在同一蒸發(fā)巖帶中的伊朗、巴基斯坦等地已發(fā)現(xiàn)鉀鹽沉積,尤其, 燈影組鹽層厚度達(dá)到了最低厚度指標(biāo)215 m,故, 推測(cè)揚(yáng)子陸塊燈影組具有較大成鉀的可能性。從構(gòu)造條件來(lái)看, 上揚(yáng)子成鹽區(qū)處于揚(yáng)子陸核東南緣, 是相對(duì)較活動(dòng)的拗陷帶, 是成鉀有利區(qū)域。

早中三疊世四川盆地, 通過(guò)大比例尺巖相古地理圖編制、鹽巖厚度統(tǒng)計(jì)(鹽巖最大厚度達(dá)到218.75 m)、鹵水地球化學(xué)以及巖鹽地球化學(xué)綜合分析等, 提出川東地區(qū)為戰(zhàn)略勘探靶區(qū)(圖11), 可進(jìn)一步分為川中南充—廣安成鉀靶區(qū)、墊江成鉀靶區(qū)、宜漢達(dá)縣成鉀靶區(qū)、萬(wàn)縣—云陽(yáng)成鉀靶區(qū)、忠縣成鉀靶區(qū)等五個(gè)成鉀靶區(qū), 其中川中南充、廣安、墊江為最有利勘探區(qū)。

7.2.2 華北陸塊

華北古陸鄂爾多斯陸表海盆地在奧陶紀(jì)時(shí)期,氣候較為干旱, 有利于大套蒸發(fā)巖形成, 鹽巖最大厚度為179.2 m, 大致接近成鉀的鹽層厚度指標(biāo)閥值(215 m), 也應(yīng)該具備一定的成鉀條件。結(jié)合鄂爾多斯盆地奧陶紀(jì)馬家溝組巖相古地理特征、蒸發(fā)濃縮中心演變特征及成鹽期古氣候特征分析, 顯示鹽盆內(nèi)部存在進(jìn)一步的鹵水分異: 東二凹陷特殊的鹽度變化特征指示了其他鹽凹向其運(yùn)移預(yù)備鹵水的可能性, 也發(fā)現(xiàn)有鉀鹽礦物。因此, 從預(yù)備機(jī)制和陸表海盆總體分布范圍和面積上看, 鄂爾多斯盆地是具備鉀鹽沉積的有利條件。

7.2.3 塔里木陸塊

中寒武世鹽盆分布于巴楚—柯坪—烏什一帶,鹽層厚度約為35 m, 鹽層厚度太薄, 反映鹽類(lèi)物質(zhì)積累不夠, 成鉀條件可能比較差。

石炭紀(jì)滿加爾坳陷的下石炭統(tǒng)巖關(guān)階巴楚組,鹽層厚度為189.6 m, 大致接近鹽層閥值, 具有一定的成鉀條件; 有利的成鉀區(qū)域?yàn)檑晗荼辈康臐M加爾鹽盆, 即沙雅地區(qū)的沙雅隆起南翼和塔中隆起之間。

庫(kù)車(chē)盆地蒸發(fā)巖沉積, 鹽層厚度巨大, 具有良好的成鉀前景; 預(yù)測(cè)成鉀層位分別位于第二、第四蒸發(fā)巖沉積旋回的上部(圖7); 預(yù)測(cè)成鉀區(qū)域?yàn)榕璧匚鞑康陌莩谴渭?jí)凹陷西北部、東北部及東南部、東部的康村次級(jí)凹陷(圖12)。

圖12 庫(kù)車(chē)盆地始新統(tǒng)成鉀預(yù)測(cè)靶區(qū)(底圖據(jù)劉成林等, 2013a)Fig. 12 Prediction target of potash deposit in the Eocene Kuqa Basin (after LIU et al., 2013a)

7.2.4 蘭坪—思茅陸塊

蘭坪—思茅陸塊蒸發(fā)巖沉積建造主要賦存于北部云龍組下段和南部勐野井組, 鹽層厚度達(dá)621 m, 大大超過(guò)最低指標(biāo), 顯示了良好的成鉀前景。根據(jù)成鉀指標(biāo)綜合分析, 圈定思茅盆地中南部是找鉀主要戰(zhàn)略靶區(qū)(圖13): 一級(jí)成鉀有利區(qū)為,中董—崩扎, 勐臘—尚勇及寶藏鄉(xiāng)等地; 二級(jí)有利區(qū)為, 臘日地—諾頓、老撾烏得縣、景谷、磨鋪地區(qū)(一級(jí)有利區(qū)較二級(jí)更具成鉀潛力)/提出尚勇、磨龍以西(會(huì)龍、南列、南木歪)、南坡、崩扎等地區(qū)為重點(diǎn)勘探區(qū)。在老撾烏得縣及其周邊、景谷文華、回短地區(qū)具有一定潛力; 師井地區(qū)及周邊廣大工程空白區(qū)域可作為后備勘查區(qū)。

7.2.5 羌塘陸塊

圖13 蘭坪—思茅盆地上白堊統(tǒng)成鉀預(yù)測(cè)靶區(qū)Fig. 13 Prediction target of potash deposits in the Late Cretaceous Lanping-Simao Basin

羌塘盆地侏羅紀(jì)時(shí)期, 盡管其巖相古地理、古氣候、古構(gòu)造封閉條件均有利于古海水的蒸發(fā)濃縮,但目前只發(fā)現(xiàn)石膏沉積, 因此, 該盆地還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具備成鉀的條件。

7.2.6 成鉀評(píng)價(jià)排序

通過(guò)對(duì)中國(guó)小陸塊海相及海陸交互相蒸發(fā)巖盆地成鉀潛力綜合分析, 提出如下成鉀評(píng)價(jià)排序:白堊紀(jì)思茅盆地中南部、上揚(yáng)子地塊早—中三疊世四川盆地中東部為相對(duì)最優(yōu)的找鉀靶區(qū); 塔里木地塊第三紀(jì)庫(kù)車(chē)盆地、陜北鹽盆具有較好的成鉀潛力;上揚(yáng)子震旦—寒武紀(jì)鹽盆及莎車(chē)白堊—古近紀(jì)具有一定的成鉀遠(yuǎn)景。

8 結(jié)論

綜合梳理研究中國(guó)主要陸塊構(gòu)造及海相蒸發(fā)巖沉積特征, 以“構(gòu)造-物源-氣候”三要素“極端成分”耦合成鉀理論為指導(dǎo), 詳細(xì)分析中國(guó)小陸塊海相及海陸交互相蒸發(fā)巖盆地成鉀條件和潛力, 取得一些主要認(rèn)識(shí):

(1)根據(jù)主要陸塊海相盆地成鉀條件分析、及海相鹽成礦等指標(biāo)綜合分析, 排列出中國(guó)陸塊古代海相找鉀優(yōu)選重點(diǎn)區(qū): (a)蘭坪—思茅盆地、(b)四川盆地、(c)庫(kù)車(chē)盆地、(d)陜北鹽盆, 等。

(2)蘭坪—思茅盆地晚白堊紀(jì)古鹽湖廣泛出現(xiàn)厚大的石鹽沉積, 并已發(fā)現(xiàn)中-小型鉀石鹽礦床, 具有沉積大型鉀鹽礦床的巨大潛力; 提出思茅盆地中南部為戰(zhàn)略靶區(qū), 圈定出尚勇、磨龍以西(會(huì)龍、南列、南木歪)、南坡、崩扎等為重點(diǎn)勘探區(qū), 老撾烏得縣及其周邊、景谷文華、回短地區(qū)具有一定潛力,師井地區(qū)及周邊廣大工程空白區(qū)域可作為后備勘查區(qū)。

(3)四川盆地早—中三疊紀(jì)古鹽湖出現(xiàn)廣泛石鹽沉積, 同時(shí)雜鹵石也廣泛分布; 古鹽湖鹵水可能已演化到鉀鹽(鉀石鹽和硫酸鉀鎂鹽)階段。提出以川東地區(qū)為戰(zhàn)略勘探靶區(qū), 可進(jìn)一步分為川中南充—廣安成鉀靶區(qū)、墊江成鉀靶區(qū)、宜漢達(dá)縣成鉀靶區(qū)、萬(wàn)縣—云陽(yáng)成鉀靶區(qū)、忠縣成鉀靶區(qū)等五個(gè)成鉀靶區(qū), 其中川中南充、廣安、墊江為最有利勘探區(qū)。

(4)塔里木庫(kù)車(chē)盆地始新世古鹽湖出現(xiàn)巨厚石鹽沉積, 并已演化到鉀石鹽析出階段, 應(yīng)具有較好的成鉀潛力。并提出庫(kù)車(chē)盆地的東北部為戰(zhàn)略靶區(qū),有利成鉀預(yù)測(cè)區(qū)為拜城次級(jí)凹陷東北部、東南部及東部康村次級(jí)凹陷。

(5)陜北鹽盆奧陶紀(jì)古鹽湖出現(xiàn)廣泛石鹽沉積,局部地區(qū)已發(fā)現(xiàn)薄含鉀石鹽的巖鹽層, 仍然是有利的找鉀區(qū)域。上揚(yáng)子的震旦—寒武紀(jì)鹽盆亦具有一定的找鉀前景。致謝: 本文是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃(973)項(xiàng)目課題(編號(hào): 2011CB403007)的部分研究成果。參加此項(xiàng)研究的人員還有中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所伯英、王春連、王九一、王延路、徐洋等, 樊莉、張小梅清繪圖件, 在此一并表示謝意。

Acknowledgements:

This study was supported by National Program on Key Basic Research Project (973 Program) (No. 2011CB403007).

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Advance in the Study of Forming Condition and Prediction of Potash Deposits of Marine Basins in China’s Small Blocks: Review

LIU Cheng-lin1), WU Chi-hua1), WANG Li-cheng1), FANG Xiao-min2), ZHAO Yan-jun1), YAN Mao-du2),ZHANG Yong-sheng1), CAO Yang-tong1), ZHANG Hua1), Lü Feng-lin1)
1) MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037;2) Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101

Potash exploration in ancient marine basins has not achieved breakthrough, and potential for potash formation in ancient marine basins and marine-land transitional basins in China has long been a topic of controversy. It is critical to answer the question that whether small blocks of China have potential for formation of potash deposits or even large-scale potash deposits. In this study, with the plate tectonic activities as the main line, we conducted systematic summaries for drift history of main small blocks of China, structures of basin-formation, paleoclimate, paleogeography and sedimentary characteristics of evaporites within marine/ marine-land transitional basins, analyzed related potash-forming conditions and mineralization mechanism on the basis of potash-forming theory of coupled factors of tectonics, materials source and climate, summarized potash-forming features of global marine basins, established a corresponding evaluating index system, evaluated potash-forming potentials and predicted strategic targets by means of reconstruction of regional structures,paleogeography, material source and paleoclimate. The mineralization model suggests that the CretaceousLanping-Simao basin, Lower-Middle Triassic Sichuan basin in upper Yangzt block, Middle Ordovician northern Shaanxi basin in North China block and Paleogene Kuqa basin in Tarim block have relative good potential for potash formation. Combining with index system we defines the key targets in strategic target areas of the southern Lanping-Simao basin, mid-eastern Sichuan basin and Kuqa basin where drilling verifications can be conducted. All the above research results provide scientific basis for the future theoretical study and exploration of potash deposits in China’s marine basins.

small blocks; marine basin; evaporite; potash-forming potential; target prediction

P578.32; P611.4

A

10.3975/cagsb.2016.05.07

本文由國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(編號(hào): 2011CB403007)資助。

2016-07-11; 改回日期: 2016-09-02。責(zé)任編輯: 閆立娟。

劉成林, 男, 1963年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事鉀鹽、鹽湖及沉積礦床等研究。E-mail: liuchengl@263.net。

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