柴达木盆地那棱格勒河流域表层沉积物微量元素组成及其对流域内锂的物源制约意义

柴达木盆地那棱格勒河流域是我国目前最大的盐湖型锂矿区和工业设施最为完备的卤水锂工业基地,长期以来关于其尾闾盐湖区锂的物源问题备受关注。尽管目前的众多研究已经对流域内地表水体及尾闾区盐湖中锂的物源有了较为一致的看法,但盆地周缘围岩风化在其中起到的作用仍缺乏系统性认识。基于部分保守性微量元素在物源示踪研究中的重要作用,通过对流域内河流表层沉积物中的REEY、Li、Sc、Co、Nb、Ta、Th等微量元素开展其地球化学行为方面的分析,探讨了沉积物的物源属性特征及其中锂元素的主要来源,为深入认识盐湖区可溶态锂资源的物源来源提供了新的证据。结果表明,那棱格勒河流域与毗邻的东、西对比区河流沉积物有着相似的化学风化背景和基岩类型,源岩均具有显著的长英质岩和基性岩的二元混合特征,且基性源岩所占比重更大;除尾闾盐湖区表层沉积物中的锂明显受到富锂孔隙水体夹带的影响外,其它地区锂的来源特征与沉积物的物源特征相同,表明地表迁移过程对沉积物中锂的通量影响较弱,沉积物中的锂更多是以赋存在相关矿物结构中的形式存在;研究区来自源岩风化作用提供的可溶态锂的量较为有限,尾闾盐湖中的锂资源主要以昆仑山深大断裂带涌出的富锂热泉水的长年补给为主。

云南镇沅地区盐泉水成因与找钾研究

云南思茅盆地是我国重要的含盐盆地,其南部分布着我国目前发现的唯一具有工业开采价值的勐野井固体钾盐矿床。镇沅地区位于思茅盆地整董含盐带,广泛发育白垩纪蒸发岩、碎屑沉积物及盐泉水。本文通过元素及同位素(δ^(2)H,δ^(18)O,δ^(37)Cl)地球化学指标,系统分析了镇沅含盐带盐泉水水源、溶质来源、热储温度及循环演化模式,探讨了区域成钾潜力。氢氧同位素特征显示,盐泉水源于周边山脉(哀牢山和无量山)雨水和/或冰雪融水的补给;元素特征显示,盐泉水溶质主要源于卤化物矿物(岩盐)溶滤,部分源于硫酸盐矿物(石膏、硬石膏)及含Ca碳酸盐矿物(霰石、方解石、白云石)溶滤;稳定氯同位素特征显示,岩盐溶滤是盐泉水的主要Cl源,大气降水补给及水—岩(火山岩、泥岩和砂岩)相互作用是盐泉水的次要Cl源;盐泉水热储温度估测范围为44.3~72.4℃,循环深度估测范围为914~1 884 m。水化学特征系数显示,盐泉水为岩盐溶滤成因水,含盐地层封闭性较好,变质程度较高。直接及间接找钾指标均显示镇沅地区郭河村及大河边村是找钾异常集中区,可能具有找钾远景。

察尔汗盐湖主要补给水体不同温度下水文地球化学模拟初步研究

察尔汗盐湖是世界上最典型的现代陆相盐湖之一,该盐湖的成盐流体演化过程迄今尚存在较大争议。利用EQL/EVP水文地球化学模拟软件,对察尔汗盐湖主要补给水系在不同温度条件下进行了蒸发析盐实验模拟。研究结果表明,察尔汗北部深部卤水蒸发析出的盐类矿物与察尔汗盐湖地层中盐类矿物差异性很大。但格尔木河水则具有较好的一致性,在一些盐类矿物含量(如杂卤石)上与察尔汗地区实际情况存在明显差异,不同温度下模拟析出的盐类矿物组成存在一定差别。研究揭示出深部卤水和格尔木河水均是察尔汗盐湖的补给源之一,格尔木河水是主要物源但也并非唯一来源,察尔汗盐湖是多源流体混合掺杂作用的结果。模拟演化结果显示,深部卤水和格尔木河水中硼和锂均随蒸发作用呈现逐步增加的趋势,未见矿物析出,二者在蒸发过程中一直赋存在溶液中。

南海北部渐新世以来的稀土元素地球化学特征及其意义

对南海北部珠江口盆地沉积物样品进行的稀土元素研究表明,该地区∑REE平均值为150.62×10-6,接近中国黄土的稀土总量值,具有明显的亲陆性,Eu含量明显呈现负异常,δEu值随着离海岸距离的增大而逐渐减小,显示北部陆源物质向南逐步扩散的过程。通过对比分析珠江口盆地与ODP1148站深海沉积物稀土元素地球化学特征,发现它们的变化趋势具有极高的一致性。同时还显示,自渐新世以来南海北部地区发生多期构造运动,主要地球化学不连续面发生在13.8、16、23.8及32Ma等时期。尤其是发生在渐新世末23.8Ma的构造运动改变了南海北部地区的物源供应,加大了各井沉积物间的分异程度,从根本上影响了南海北部地区的沉积环境及充填特征,具有重要的地质意义。

云南兰坪—思茅盆地江城勐野井钾盐矿床SHK4孔含盐系粘土矿物特征及其成钾环境指示意义

SHK4孔揭示了晚白垩世含盐系勐野井组(K2me)地层,根据岩性特征将该孔划分为三个粘土矿物单元,依次反映了从淡化期到成盐期再到淡化期的转换过程。单元Ⅰ粘土矿物主要为伊利石(70.6%)和高岭石(26.7%),以及极少量的绿泥石(2.7%)。处于高盐度环境下的单元Ⅱ沉积物粘土矿物主要为伊利石(53.6%)和绿泥石(46.4%)。而这一时期物源区面积的急剧减小在一定程度上改变了粘土矿物的输入类型。单元Ⅲ的粘土矿物主要为伊利石(44.5%)、绿泥石(41.8%)和高岭石(10.7%)。另外粘土矿物组合与沉积过程中的卤水演化程度有着良好的对应关系,表明富K、Mg的高盐度环境对粘土矿物的形成转化应具有一定的制约作用。考虑到含盐系地层发育时研究区的地质构造背景,以及SHK4孔伊利石结晶度(平均0.35°Δ2θ)与化学指数(>0.5)的特征,认为埋藏成岩作用对SHK4孔粘土矿物的形成也具有一定程度的影响。

云南思茅盆地勐野井组碎屑岩矿物学、地球化学特征及古盐湖沉积环境演化

通过对云南思茅盆地勐野井钾盐矿区钻孔岩心的碎屑沉积物进行粘土矿物分析和元素地球化学分析探讨了研究区晚白垩世碎屑岩的物源属性及古盐湖沉积环境演化特征。粘土矿物组合特征及La/Th-Hf、La/Sc-Th/Co、La-Th-Sc图解,Cr/Th、Al2O3/TiO2比值等表明该孔碎屑岩的物源主要为长英质花岗闪长岩。主量元素活动性分析表明化学风化过程中随着粘土矿物的形成首先发生Ca和Na的淋失,K、Mg则在这一过程中呈富集态势,而Fe、Mn主要受物源限制而总体上表现为亏损。结合粘土矿物形成条件,认为研究区古盐湖经历了暖湿—暖干(成盐成钾期)—暖湿(淡化)的古气候转化过程。而粘土矿物组合受高盐极端环境与埋藏成岩作用影响显著,表现为成盐成钾期显著的伊利石化和绿泥石化作用。因此伊利石+绿泥石粘土矿物组合,结合富Mg绿泥石的相对含量,以及相应沉积阶段碎屑岩的MgO异常高值,可有效指示古盐湖成盐成钾的演化阶段。!

云南思茅盆地早白垩世扒沙河组地层地球化学特征及其物源制约

思茅盆地晚白垩世勐野井组地层是我国唯一的古代固体钾盐发育地层,由于盆地内部断层纵横,地层横向对比困难,急需有效的标志性地层以完善区域对比及后续研究的深入。在确认早白垩世扒沙河组地层良好的区域可对比性基础上,通过对比思茅盆地江城地区两个典型地质露头剖面及勐野井钾盐矿床钻孔岩芯的元素地球化学特征,探讨了江城地区含盐系地层及其下伏扒沙河组地层的化学风化、构造背景及物源属性特征。结果表明,1)思茅盆地江城地区勐野井组与扒沙河组地层在形成过程中,其物源区均经历了中至强的化学风化作用过程;2)尽管这两套地层间呈不整合接触关系,但在物源属性上二者却均具有混和物源的特性(活动大陆边缘或大陆岛弧背景的长英质物源与被动大陆边缘背景的古老沉积物物源的混合),扒沙河组地层在沉积过程中可能还受到了少量基性岩物源的影响;3)云南江城勐野井组及其下伏扒沙河组地层的主要物源区可能为哀牢山隆起带和扬子古陆块。

珠江口盆地的沉积充填与珠江的形成演变

沉积物元素地球化学分析表明,南海北部地区沉积物渐新统与中新统明显不同,两者之间存在物源突变事件。这一沉积地质事件在时间上与南海扩张轴发生跳跃、滇西高原以及东喜马拉雅构造结的快速隆升等一系列地质构造事件十分吻合,是珠江以及珠江口盆地搬运—沉积—充填演化史上一次重大的转变。Ca/Si、CIA以及Al2O3等参数变化显示,珠江侵蚀区极有可能由渐新世近源硅酸盐为主的华南沿海地区拓展为中新世远达青藏高原东麓的云贵高原碳酸盐为主的地区,流域范围突然扩大。同时伴随沉积物供给增大,造成珠江口盆地从渐新世富砂为主的沉积堆积体系转变为中新世以来以泥为主的沉积堆积体系,显示出珠江的发育演化以及中新世以来的青藏高原隆升在南海北部的沉积充填演变中扮演了重要角色,对南海北部地区油气藏的形成影响深远。

老挝中部沙湾拿吉盆地晚白垩世钾盐蒸发岩:非海相输入的地球化学证据

老挝中部沙湾拿吉盆地上白垩统农波组钾盐蒸发岩是研究区域成矿卤水演化的重要材料。盐类矿物中微量元素的含量及其变化特征共同揭示了成盐物质应该主要来自海水,但深部水的补给也具有重要作用。研究结果表明,所谓的含盐系"基底"硬石膏只是水-岩作用下下盐层底部溶滤后的残余物。光卤石中偏负的δD、δ18O值及Br的海相特征则指示了该矿物是浓缩海水混合大气水后蒸发的产物,陆相水对成矿卤水演化过程产生了一定影响。农波组下盐层蒸发岩可分为3个不同的演化阶段。(1)海相输入阶段:海水进入成盐盆地,石盐大量沉积,海侵作用早期具有明显的波动性而后期较稳定;该阶段末期发生了海相输入向陆相输入的转变,陆相输入在水文封闭和收缩的成盐盆地中逐渐占据主导地位,卤水组分因深部水输入而发生变化。(2)非海相输入及混合卤水蒸发阶段:混合卤水蒸发形成钾盐,光卤石沉积过程中发生了一次轻微的卤水淡化事件。(3)沉积后改造阶段:已沉积的光卤石岩在陆相水淋滤作用下转变为钾石盐岩,钾石盐是光卤石被交代后的次生矿物。系统的微量元素和氢氧同位素分析表明,非海相输入在成矿卤水演化及沉积后的改造过程中扮演了重要角色。

昌都—兰坪—呵叻成盐带白垩纪成盐成钾过程

以昌都—兰坪—思茅盆地及呵叻盆地含盐带盐类沉积为研究对象,在分析总结前人研究成果的基础上,通过系统的大地构造学、矿床学、地球化学等研究方法,总结和研究了该区含钾蒸发岩矿床的矿床特征,提出了新的成矿模式。研究表明,兰坪—思茅盆地和呵叻盆地的含钾蒸发岩矿床为"海源陆相"成因,即在陆相环境下与海水的变异有关。该矿床缺失正常海水蒸发浓缩而形成的硫酸盐沉积,同时,矿床中少量菱镁矿等自生矿物的出现无法用正常海水蒸发理论解释。矿床中少量溢晶石等矿物的出现预示着该矿床富钙。兰坪—思茅盆地内广泛发育了白垩纪蒸发岩系(勐野井组或云龙组),江城地区甚至沉积了小型钾盐矿床。同位素和微量元素的研究表明,该区蒸发岩矿床为海相成因,Rb和Br的含量变化指示海水从北部兰坪侵入到呵叻。昌都及兰坪地区的白垩纪石膏硫、锶同位素研究表明,该区大套的硫酸盐沉积为海相成因,物源研究成果揭示思茅盆地的物源可能来自东羌塘地区,预示着昌都地区的硫酸盐沉积跟兰坪—思茅盆地的蒸发岩沉积具有同源性。通过上述研究,提出了多级盆地海水迁移变质成盐成钾模式。

柴达木盆地盐尘暴及其资源生态环境影响

在干旱和半干旱地区,盐尘暴是一种常见的极端气象灾害。柴达木盆地频发的沙尘暴实质上就是盐尘暴。柴达木盆地盐尘暴已经对区域大气、土壤、植被、人类健康乃至全球气候变化都产生了不同程度的影响。由于柴达木盆地盐尘暴中可溶盐成分来源复杂,尽管目前对其形成过程和机制还缺乏深刻理解,但人类的资源开发活动对盐尘暴显然具有促进作用。有必要从系统的角度来考虑柴达木盆地盐尘暴对区域乃至全球的影响,这对于区域生态环境的正确评估和后期恢复治理具有重要意义。

柴达木盆地晚更新世湖泊沉积物中黏土矿物特征及环境意义

为揭示柴达木盆地晚更新世期间的气候环境状况及其与湖泊沉积物中黏土矿物特征之间的耦合关系，本文利用X射线衍射（XRD）法对位于柴达木盆地察尔汗盐湖别勒滩区段的ISL1A钻孔剖面的黏土矿物类型、相对含量及伊利石结晶度的变化进行了分析。结果表明，沉积物中黏土矿物组合以伊利石为主，次为绿泥石、伊/蒙混层矿物、高岭石和蒙脱石。对黏土矿物相对含量变化特征的对比分析研究表明，柴达木盆地察尔汗盐湖成盐阶段伊利石和高岭石的相对含量小于未成盐阶段，而绿泥石相对含量大于末成盐阶段；晚更新世气候在84～71kaB．P．与65～47kaB．P．期间温暖湿润，93～84kaB．P．和71～65kaB．P．相对干冷，成盐期（47～9kaB．P．）气候经历了干旱-湿润干旱的旋回变化。

柴达木盆地那棱格勒河流域表层沉积物中锂的分布特征

柴达木盆地四湖区卤水锂资源极为丰富,那棱格勒河是其最重要的补给源,查清那棱格勒河流域表层沉积物中锂的分布和赋存特征对深刻理解卤水锂富集成矿过程具有重要意义。以那棱格勒河流域表层沉积物为研究对象,探讨了其中锂的赋存特征及分布规律。结果表明,研究区表层沉积物以砂和粉砂为主,锂主要赋存在粉砂和黏土粒级沉积物中;黏土矿物组成以伊利石和伊蒙混层为主,高盐度卤水环境有利于黏土矿物形成。元素地球化学分析显示,锂主要赋存在伊蒙混层矿物中,较高含量的K对于Li进入伊利石矿物晶格具有一定的抑制作用,Li和B在地质过程中应具有相似的地球化学行为。

万象盆地不同成钾区的水不溶矿物对比及其指示意义

老挝万象盆地属于沙空那空盆地的次级盆地,沉积了厚层的钾石盐矿,而钾石盐中还存在着部分水不溶物,通过研究不同成钾区域的钻孔发现:水不溶物主要包括硬石膏、方硼石、白云母、石英、水氯硼钙石、碳酸盐矿物以及零散的黄铁矿,通过水不溶矿物在钻孔中的分布及组合特征发现,钾盐从析出到结束,水不溶物出现规律性特征:钾石盐含量越多方硼石含量也越多,而硬石膏且越少,并在钾石盐高峰期出现鲕粒方硼石,鲕粒方硼石分布表明成钾晚期沉积环境为动荡的浅水环境。水不溶矿物组合、形貌特征及硼同位素分析研究显示,在万象盆地成钾阶段,钾盐沉积不是一成不变的而是具有明显的阶段性,其过程可以分为石盐沉积晚期,钾盐沉积早期,钾盐沉积中期和钾盐沉积晚期等4个不同阶段,其中钾盐阶段中期为钾盐沉积高峰期。因此,水不溶物研究能够很好地反演钾盐沉积环境,可作为古蒸发岩沉积研究的重要指标。

老挝钾盐沉积中的水不溶物及其对溢晶石形成的制约

老挝钾盐矿床中赋存大量的溢晶石矿物,目前对于该地区溢晶石的成因尚存在较大的争议。通过对老挝万象地区钾盐矿床多个钻孔中水不溶物的分析,结合易溶盐类矿物组成特征,对该地区溢晶石的成因进行了深入探讨。

察尔汗盐湖固体钾盐溶解对溶剂注入速率响应机制研究

察尔汗盐湖浅部储卤层赋存有储量可观的固体钾盐资源,目前正处于溶解液化开采阶段。储卤层中固体钾盐矿物溶解及储卤层结构变化特征受到溶剂注入速率控制,但其控制机制尚不明确。本文以察尔汗盐湖浅部储卤层典型钻孔岩芯为研究对象,通过开展室内岩芯柱渗流模拟实验,研究岩芯在三种流速条件下储卤层渗透系数和固体钾盐矿物溶出的变化规律。结果表明:(1)随着注入溶剂速率的增大,岩芯渗透系数呈现逐渐增大的趋势,渗出液中钾离子浓度呈现持续减小的趋势,但在流速改变的时间节点处,岩芯渗透系数和其对应溶出液中钾离子浓度均出现异常增加现象。矿物的溶解引起储层孔隙度增加,而溶剂流速的改变会导致松散盐类矿物颗粒重组。(2)储卤层岩芯固体钾盐矿物溶解受到溶剂注入速率的影响明显。注入速率增加引起矿物颗粒重组以及滞留孔隙高浓度水体释放是造成渗出液中K+浓度短暂性升高的主要原因。本次实验研究对于研究区低品位固体钾盐的水溶开采具有一定理论指导意义。

柴达木盆地西北部大风山天青石矿床地球化学特征及成矿物源属性探讨

柴达木盆地西北部地区上新世湖相沉积中发育有我国储量最大的内陆湖相蒸发岩型天青石矿床,长期以来针对该矿床主要进行了地质勘查与开发,而对于大风山天青石矿的成矿物源及成因模式方面的研究工作相对较少。本文通过对大风山天青石矿床短轴复式背斜之北翼、轴部及南翼典型蒸发岩剖面进行系统研究,结合前人相关锶同位素数据特征和区域地质资料,利用柴达木盆地内现代河流锶含量的分布特征,蒸发岩剖面的主量元素特征及岩石薄片分析等手段,对大风山天青石矿床的成矿物质来源及矿床成因进行了一定程度的探讨,主要得出以下结论:(1)柴达木盆地周缘长英质基岩长期的风化作用为湖相天青石矿的形成提供了主要锶源;(2)围岩富锶碳酸盐岩显著发育的溶蚀与交代作用对天青石矿物的二次富集起到了重要作用;(3)高山深盆构造背景下的振荡干化作用有利于沉积物中锶的溶解迁移与富集成矿。

云南思茅盆地白垩纪—古新世碎屑岩地球化学特征及地质意义

云南思茅盆地白垩纪—古新世地层包括曼岗组(K_1m)、扒沙河组(K_1p)、勐野井组(K_2me)、等黑组(E_1d),主要由砂岩及砂泥岩组成。对盆地江城二官寨—和平寨—扒沙河道班剖面19件碎屑岩样品及江城勐野井矿区SHK4孔17件细碎屑岩样品的主量元素、稀土元素和微量元素进行了分析。结果显示:碎屑岩样品中δCe和δEu、δCe与∑REE、化学蚀变指数(CIA)与Th/U、CIA与Th/Sc不具有相关性,说明研究区白垩纪—古新世沉积物碎屑成分主要受控于源岩特征,不受化学风化作用及氧化-还原条件的影响;稀土元素配分模式基本相同,LREE/HREE值较高且负Eu异常明显,表明白垩纪—古新世沉积物具有相同的物源,岩石以亲花岗岩、长英质岩为主。Hf-La/Th、La/Sc-Co/Th、REE-La/Yb、Hf-Co-Th判别图解也反映了相似的物源特征。勐野井组至等黑组地层沉积期间,CaO含量、Gd含量、ICV值和(Gd/Yb)N值突然增加,表明源区自晚白垩世勐野井组沉积开始,构造活动性突然加强,整体上处于快速隆升、剥蚀阶段。研究为云南思茅盆地白垩纪—古新世沉积物物源属性的判别提供了一定的地球化学依据。

云南思茅盆地江城上白垩统勐野井组稀土微量元素特征及地质意义

沉积盆地中碎屑岩的地球化学成分主要受物源区控制,因此,通过分析碎屑岩的化学成分可以揭示盆地沉积岩的源区构造背景和物源属性。思茅盆地上白垩统勐野井组(K2me)细碎屑岩的稀土元素组成分析结果表明,研究区沉积物具有轻稀土元素富集,较平坦的重稀土元素分布模式,以及中等程度Eu负异常的总体特征。根据样品的(Hf-La/Th、La/Sc-Co/Th和REE-La/Yb)图解,特征性微量元素比值(La/Sc、Sc/Th、Cr/Th和Co/Th),并结合岩矿薄片分析,认为勐野井组细碎屑岩具有典型的上陆壳特征,源区母岩以长英质岩石为主。微量元素Cr/Co结合岩相古地理的分析显示勐野井组细碎屑沉积物应属于近源沉积。通过与不同构造背景下杂砂岩的稀土元素特征对比及主元素(K2O/Na2O-SiO2/Al2O3和SiO2-K2O/Na2O)判别图解,勐野井组细碎屑岩源区构造背景应属被动大陆边缘环境,这与思茅盆地所处的三江造山带构造背景相符。

柴达木盆地昆特依盐湖含杂卤石地层高分辨率矿物学研究

柴达木盆地昆特依盐湖杂卤石资源丰富,是开展现代内陆盐湖杂卤石成因机制研究的良好载体。精细刻画沉积特征对阐释沉积矿床成因具有重要作用。本研究以昆特依盐湖大盐滩矿区ZK3608钻孔岩芯14.08-25.48 m段碎屑-杂卤石沉积韵律为研究对象,开展高分辨率矿物学研究,结合石盐流体包裹体化学组成和石盐中微量元素分析,尝试从高分辨率沉积学和矿物学的角度探讨杂卤石的成因。研究结果显示,石盐层产出的杂卤石含量低但分布范围广,为原生矿物;碎屑层中的杂卤石主要为次生矿物。石盐层与碎屑层之间存在一个过渡层位,该层位的杂卤石高度富集且矿物组成复杂,推测是由于原生与准同生杂卤石短时间内先后形成导致的。结合石盐流体包裹体化学组成所代表的古卤水变化特征分析表明,Ca-Cl型深部油田卤水的补给对研究区不同时期杂卤石的形成有重要影响。地球化学特征综合分析指示,石盐层的原生杂卤石由富钾镁的浓缩卤水与Ca-Cl型深部油田卤水混合直接生成;而过渡层位的杂卤石受到气候变化与Ca-Cl型深部油田卤水补给的共同作用。