鄂尔多斯盆地东缘奥陶纪马家沟期边界断层的新认识及其对成钾凹陷的控制

鄂尔多斯盆地陕北盐盆奥陶系马家沟组具备良好的成钾潜力,然而,当前仅勘探到薄钾石盐矿层和厚层钾石盐矿化段,大规模钾盐矿尚未发现。通过分析鄂尔多斯盆地东缘地震剖面的构造特征,认为盆地东缘晋西挠褶带西部马五6亚段沉积期存在活动边界正断层。在该断层作用下,形成东断西超的活动同沉积凹陷,富钾卤水大量汇聚于此。在持续干旱的强蒸发环境下,卤水持续浓缩,成钾窗口出现,钾石盐大规模析出,进而形成整装海相优质固体钾石盐矿床。侏罗纪末期,挤压应力导致成钾凹陷抬升,形成古凹今隆的格局,钾盐层抬升至较浅部位,有利于水溶法经济开采。

四川盆地三叠系气田型深层富钾锂卤水勘探历程、进展与展望

四川盆地三叠系嘉陵江组和雷口坡组不仅是常规天然气的主要赋存层位,同时也形成和储存了富含钾锂等关键元素的卤水资源。本文梳理总结了四川盆地三叠系气田型深层卤水勘探进程、成因机理、富集规律方面的进展和认识,并对潜在的研究重点进行了展望。四川盆地三叠系气田型深层卤水中钾、锂等关键金属元素均达到了工业品位,随着全球对锂资源需求的增大,由起初的“气钾兼探”逐渐向“气钾锂综合勘探”过渡。四川盆地三叠系深层富钾锂卤水的成因机制大体上相同,其中干旱气候条件下古海水的蒸发浓缩致使卤水中的钾锂富集;高温高压下含钾/锂元素的杂卤石/绿豆岩与埋藏卤水发生水岩反应,进一步促进了钾锂的富集;淋滤作用也是卤水中钾元素富集的重要成因。深层卤水主要储集于各类白云岩中,其富集主要受断裂、裂缝发育带和背斜等构造控制,富集规律可归纳为“孔隙裂缝储卤、断裂运卤、背斜核部富卤”。基于目前四川盆地气田型深层卤水的勘探现状和不足,未来应该加强地球物理勘探集成新技术的研发、资源评价方法与体系的优化、含高品位伴生元素新层系的勘探以及气田型卤水有效开发利用技术的研究。未来有望在四川盆地气田型深层卤水继续取得新的找矿突破。

辽东硼成矿带研究进展

辽东地区是我国重要的硼矿资源产地,赋存硼矿的胶-辽-吉带古元古时期处于活动陆缘环境。辽东硼矿成因为沉积变质再造矿床,硼物质源于蚀变洋壳、俯冲沉积物、蛇纹石化地幔楔等俯冲洋壳系统的富硼地体,在洋壳向克拉通俯冲过程中,硼质在弧前释放进入岛弧火山系统参与热液循环,通过海底热泉等热液方式汇集于火山盆地形成含水硼酸盐初始矿层并被随后的火山沉积覆盖保存。在区域变质变形过程中,含水硼酸盐脱水重结晶并就位于变形构造形成的有利部位富集成矿。辽东硼同位素组成特征反应了对源区储库重硼的继承性,因此,用于探讨矿床成矿地质环境更具意义,而非用于海相和非海相沉积简单的对比。同产于含硼岩系中的含铜硫铁矿矿床沉积时间稍晚于硼矿床,两者空间上呈错位产出,据此可辅助找矿预测工作。区域上虎皮峪-红石砬子-清河复式背斜是辽河旋回多幕变形作用叠加形成的,宏观上控制含硼岩系硼矿床的空间分布。通过总结以往工作,建立了辽东硼矿床成矿模式和找矿模型,分析了找矿方向,特别指出的是,部分盖县岩组地层出露地区,深部具有寻找隐伏硼矿的探索空间,未来找矿前景可期。

天体轨道参数调控柴达木盆地第四纪盐类资源形成的新模式

盐类资源的形成受沉积盆地、干旱气候和物源补给三个关键因素的控制,以往的研究主要关注构造、沉积环境和物源因素在成盐过程中的作用,而忽视了干旱和极端干旱气候这一关键因素及其与盆地盐层形成的耦合机制。本文以中德联合在柴达木盆地西部察汗斯拉图凹陷获取的科学深钻为例,运用磁学、元素和同位素地球化学等指标反演研究区的水文气候演化历史,并通过时间域、频率域以及系统动力学演化特征等综合分析手段探究了深时气候变化的控盐机制和规律。结果表明,柴达木盆地西部地区自2.7 Ma以来存在2.2~1.95 Ma、1.3~1.1 Ma、0.85~0.65 Ma和0.5~0.3 Ma四次关键的干旱化加剧和盐层发育期;发现在天体轨道倾角低幅和低偏心率值的同步期,会通过促进北半球冰盖扩张调控北半球中高纬西风环流的位置和强度,进而影响柴达木盆地的气候和水文循环,控制盆地内干旱事件的发生和盐层发育。在轨道-亚轨道-千年尺度上,全球冰量和北半球高纬气候变化也显著地控制了柴达木盆地的干旱事件和盐层发育。柴达木盆地多个凹陷区的盐层对比结果进一步表明,这一天体轨道特殊组合控制盆地的干旱事件和盐层发育过程的机制在全盆地具有普适性,促使柴达木盆地多个不同凹陷区尽管盐层发育存在一些差异,但其主要的盐层发育期均集中在上述四个关键时期。研究成果不仅为柴达木盆地乃至其他干旱区的成盐机制和深时发育规律提供了新的理论视角和研究思路,而且为未来结合构造-气候-物源耦合研究,对不同区域盐类资源发育类型和规律进行精细化研究,以及深入探索深时盐层发育规律提供了重要的研究基础。

玢岩型铁矿床尾矿中磷、稀土战略性矿产资源调查与综合利用研究:以安徽凹山矿田为例

玢岩型铁矿床是铁矿石的重要来源,其除了赋存巨量铁矿资源外,还以产出大量磷灰石为特征,伴生大量的磷、稀土、钒等资源。20世纪,矿业开发大多只回收主要矿种铁,对伴生资源的评价和综合利用较少。文章以凹山玢岩型铁矿田尾矿库为研究对象,开展伴生资源调查评价和综合利用示范研究。通过系统钻探采样、矿物组合分析、元素赋存状态和综合利用实验等研究,文章揭示出尾矿库中经济矿物为磷灰石,可综合利用资源为磷和稀土,并估算尾矿库中磷储量超过115万t、稀土5万t,社会和经济效益巨大,可作为范例进一步研究并推广应用。

西藏阿里地区发现高品位富锂钾硼晶间卤水

根据中国地质调查二级项目“钾锂硼等紧缺盐类矿产综合调查”部署和郑绵平院士1960年资料(叉茶卡钻孔卤水LiCl平均含量为2800 mg/L),2024年7月,中国地质科学院矿产资源研究所郑院士团队在西藏阿里地区的叉茶卡、阿翁错开展卤水锂钾硼资源调查(图1)。

可溶性钾盐主要成分分析前处理技术与分析方法研究

钾盐是中国最紧缺的矿产资源之一,为农业三大肥料中钾肥的主要原料,当前具有开发利用价值的主要是可溶性钾盐资源。而目前可溶性钾盐尚无国家标准物质和标准分析方法,本文对称样量、固液比、溶解温度、溶解时间、搅拌条件、超声时间和功率等条件进行实验研究,利用电热板和超声振荡两种溶解方式,建立了可溶性钾盐中主要成分钾、钠、钙、镁、氯和硫酸根离子的分析方法。采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定样品中的Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)和Na^(+)的含量,离子色谱仪测定样品中Cl^(-)和SO_(4)^(2-)的含量,两种溶解方法分析可溶性钾盐样品中上述离子的实验结果基本吻合。电热板溶解方法精密度为0.52%~3.19%(RSD,n=11),超声振荡溶解方法精密度为0.55%~3.07%(RSD,n=11),两种方法检出限为0.01~0.05μg/g。利用主要成分百分含量加和、加标回收率、阴阳离子平衡验证方法准确性,两种溶解方法的主要成分加和在99.0%~101.0%之间,加标回收率在95.3%~103.8%,阴阳离子平衡在-3%~3%之间,均满足DZ/T 0130.3—2006质量管理规范中的分析要求。两种可溶性钾盐的溶解方法均可在日常检测中应用,对于较大批的钾盐样品分析,电热板溶解法整体工作效率较高,更适用于实验室内批量样品分析;超声振荡器溶解方法与电热板溶解方法相比,更为简单快速,对于少量样品的分析,效率更高,且超声波振荡器方便野外携带,使用在钾盐的野外现场勘探工作中,可较大地提高工作效率,实时指导找矿行动顺利开展。

三维地震和重力在思茅盆地固体钾盐勘探中的应用

钾盐是中国紧缺的战略性矿产资源,思茅盆地是实现国内固体钾盐找矿突破最现实的区域之一。然而,复杂的构造条件及岩盐特殊的理化性质制约了找矿突破。为探索有效的找矿方法,笔者首次将三维地震应用到钾盐找矿实践中,同时开展了重力等其他地球物理方法综合勘查,研究结果表明:(1)三维地震数据处理需重点关注低频面波的压制;(2)三维地震属性中的瞬时振幅、道积分、Prg*CIP在识别2000 m以深的盐体边界方面有独特的优势,据此预测顶面埋深1700~2800 m、面积为4.28 km^(2)的盐体已被MK-3井钻探证实;(3)在山区应用地震探测钾盐尚处于探索阶段,数据采集、处理、解释方面还需要不断积累资料和经验;(4)重力探测钾盐的理论基础可靠,浅层盐体赋存区全部存在重力负异常;(5)第四系、新近系等与盐体密度相近的地质体、地层形态变化或断层也可引起重力负异常,此时须进一步结合其他地球物理手段和地质规律方可判断负异常区内的含矿性。三维地震和重力是以往思茅盆地内钾盐找矿实践中应用效果较好的两种物探手段,由于地球物理资料的多解性以及不同技术手段成本的差异性,在今后的找矿实践中可综合基础地质、矿床地质、探测效果及效率、经济性等因素使用。

特邀主编寄语——逐梦盐湖,盐湖学人聚焦变化中的盐湖

中国是世界上盐湖类型众多、资源最为丰富的国家之一,盐湖资源也是我国具有相对国际优势的矿产资源。世界地缘政治的对抗和全球经济格局的剧变,使独具特色的盐湖资源在国家安全及区域经济发展中,日渐突显其战略意义。早在2011年,中国科学院学部咨询评议项目中曾指出:盐湖资源的利用关乎我国的粮食安全,关乎我国的能源安全,关乎我国的环境安全,关乎青藏地区的民生改善,其独特的地理区位还关乎我国的西部稳定。2016年8月,习近平总书记在视察青海时作出重要指示:“盐湖是青海最重要的资源,青海资源也是全国资源。

西南地区磷块岩型稀土矿成因探讨——以贵州织金矿为例

为了探讨贵州织金磷块岩型稀土矿稀土来源,发现晚二叠世玄武岩富稀土,而玄武岩风化到一定程度后,稀土容易在风化形成的黏土中富集;通过因子分析发现,织金磷块岩中稀土元素与黏土矿物显著正相关,但磷块岩中的稀土主要分布于磷灰石中,而不是黏土中;通过织金稀土伴生磷块岩分布位置研究发现,它们分布在熔岩流底端边缘且有深大断层,滇东部磷块岩型稀土矿也有类似情况,这些特点有利于最大面积收集上游来的由水带来的黏土,黏土又随水通过断层进入下部的磷块岩附近,稀土会从黏土进入到磷灰石中。矿区上游富稀土的玄武岩风化,所在位置断层发育,又在熔岩流底端边缘带,这三位一体是在扬子地台西部寻找磷块岩型稀土矿的重要成矿模式。

安徽宣城地区萤石矿成矿地质特征及找矿方向

宣城地区是赣北—皖南—浙西北萤石矿集区的主要组成部分,萤石矿资源丰富,累计查明资源量占全省约76%(矿物量),是安徽省重要的萤石成矿区带和开采基地。在系统地资料收集和野外调查的基础上,并结合近期萤石矿调查、勘查进展和成果,对该区萤石矿成矿地质特征及找矿方向进行了讨论分析。研究表明:区内萤石矿成矿对沉积建造并没有明显的选择性;萤石矿成矿与燕山晚期中酸性侵入体关系密切,绝大多数萤石矿床(点)分布在燕山晚期中酸性侵入体及其外围2 km范围内;区域性断裂构造是萤石矿成矿的必要条件,一般性断裂是萤石矿成矿赋矿的必要条件,在每个成矿区内控矿赋矿构造有1~2个优势方向;硅化、绢云母化、绿泥石化等与萤石矿成矿关系密切。在此基础上,划分了7个萤石矿成矿区,分析了区内萤石矿找矿潜力,并指出了萤石矿找矿方向。

基于XLNET模型的开阳磷矿成矿条件相关地质实体识别与应用

随着磷矿找矿难度越来越大,地质勘探成果报告也愈来愈多,通过人工识别海量文档中与磷矿成矿相关地质信息耗时低效,无法满足知识共享传播和地质报告智能管理的需求。为快速获得磷矿地质文档报告中隐藏的成矿地质知识,基于XLNET模型建立了磷矿成矿地质实体自动识别的方法。首先对实体进行BIO标注建立地质实体字典,利用XLNET作为底层预处理模型学习句子双向语义;然后使用BILSTM-Attention-CRF模型实现文本多标签的智能分类;最后通过定位磷矿实体在报告中的分布位置大致推测该处磷矿成矿条件和成矿模式。将该模型与其余3种模型比较得出结果,该模型识别的准确率(P)、召回率(R)及F1值都接近了90%,较前3种模型分别调高了2%,5%,6%。该研究为开阳磷矿地质研究人员提供了更加高效的地质实体自动识别的方法。

贵州瓮安地区陡山沱期磷块岩沉积特征及成矿预测

贵州瓮安已探明磷矿资源储量36.5亿吨,素有“亚洲磷仓”的美誉。随着新一轮找矿突破战略行动实施,急需对瓮安地区成磷条件与找矿远景区进行预测,指导磷矿找矿工作。通过对瓮安地区陡山沱期磷块岩沉积特征、沉积层序、成矿模式和成磷古地理分析,提出中坪、建中、南寨、平定营、瓮安深部、岚关、草塘等7个磷矿找矿远景区。

黔西南莲花山背斜北东段萤石矿带控矿因素与找矿方向

黔西南莲花山背斜北东段萤石矿呈陡倾脉状、囊状产于北东向构造带中,属于有利构造、气液隐爆角砾岩体与有利岩性共同控制陡倾角矿体的浅成低温热液型矿床。地质填图、地球物理资料成果显示,北东向莲花山背斜及其配套的落水洞断裂、次级张性断裂共同构成了该区成矿热液通道和容矿空间。其中,北东向落水洞断裂为一级导矿构造,北东向张性构造(断层、节理、裂隙)既为二级导矿构造、又为容矿构造。深部含矿热液沿不同级别导矿断裂上涌至有利构造容矿空间,热液在构造转换过程中减压扩容环境发生隐爆,致密围岩破碎形成的角砾具有更大表面积的水-岩反应,致使的矿化作用更加充分,被上覆龙潭组泥质岩类屏蔽,成矿流体萃取灰岩中的钙质,在构造破碎带中充填交代成矿。背斜构造中的张性正断裂及其派生张性构造组合以及气液隐爆角砾岩体,是将来萤石矿勘查的主攻目标。深入研究成矿作用过程中多种控矿因素耦合关系,有利于拓展深部萤石矿产找矿勘探。

安徽宿松县柳坪磷矿地质特征及找矿标志

柳坪磷矿是宿松地区典型磷矿床之一,其矿床资源储量规模达中型,其磷矿赋存于宿松岩群的柳坪岩组中,分为上下四层。该磷矿为“海州式”沉积变质型矿床,受岩层和次级褶皱的控矿条件制约,具有地层、岩性组合、磷锰共生、地球化学异常等找矿标志。矿区部分地段深部延伸稳定且未完全控制,显示深部仍然具有较大找矿潜力。

盐类资源环境与开发利用——“庆祝郑绵平院士九十华诞暨从事地质工作70周年”专辑特邀主编寄语

盐湖是一种集无机盐、有机质和嗜盐生物于一体的综合性自然资源,是大自然信息库和天然实验室,其包含的丰富盐类矿产资源以及其他相关资源类型与农业、工业以及人们日常生活的多方面息息相关。我国现代陆相盐湖和古代海/陆相盐盆涉及多个省区,是一个富“盐”的国家:钾、锂、硼等战略紧缺盐类矿产是新一轮找矿突破行动关注的重点和热点;盐类资源开发利用和环境保护是相辅相成的两个方面。以郑绵平院士提出的“盐类学”理论为指导,聚焦盐类资源环境领域的找矿勘查、成因机制、开发利用以及环境预警等问题,在《地球学报》编辑部的大力支持下,本“庆祝郑绵平院士九十华诞暨从事地质工作70周年”专辑共征集相关论文18篇,旨在为后续的盐类资源领域理论研究与实践应用提供参考,并借此向郑绵平院士九十华诞暨从事地质工作70周年献礼。

中国伴生稀土元素资源类型及资源潜力

中国的稀土元素(REE)资源丰富,矿床类型多样,其中轻稀土元素(LREE)绝大多数来自于碱性岩-碳酸岩有关的REE矿床,而重稀土(HREE)主要来自离子吸附型(或称风化壳型)REE矿床,其他稀土矿床类型还包括REE砂矿和伴生的REE矿床等。目前,中国的REE资源开发主要是针对碳酸岩-碱性岩型LREE矿床和离子吸附型HREE矿床,REE砂矿和其他矿床中伴生的REE资源尚未得到有效利用。文章在综合已有研究成果的基础上,对中国伴生的REE矿床的类型、资源潜力进行评述。结果表明,中国伴生的REE资源类型包括海相沉积磷矿床、煤矿床、铝土矿床、岩浆型磷-铁磷矿床等,其潜在的REE资源巨大,特别是海相沉积磷矿床和铝土矿床中伴生的REE资源。铝土矿床中伴生的REE以LREE为主,且其中的Sc具有重要的资源意义。沉积磷矿床中伴生的HREE(含Y)占比高,特别是产于四川德阳地区的什邡式磷矿上部层位的富硫磷铝锶型矿石,其中的REE含量明显高于磷块岩型矿石,且中、重REE占50%以上,还伴生有多种关键金属,具有重要的资源意义和经济价值。另外,岩浆型(铁)磷矿床、煤矿床、油页岩矿床、金矿床中伴生的REE资源也值得重视。但由于缺少详细的勘查数据,目前对中国伴生的REE资源家底不清,资源综合利用水平及REE回收和提取技术也有待提高。而加强中国伴生REE资源的评价和综合利用水平,充分利用生产矿山中伴生的REE资源,特别是磷矿床和铝土矿床,不仅可以有效缓解中国HREE资源供应压力,还是贯彻中国节约资源和保护环境基本国策的重要举措。

新疆库车坳陷西段盐山口盐丘沉积及地球化学特征

库车坳陷西段出露地表的盐丘可作为钾盐调查研究的重点对象,但针对地表盐丘开展的沉积学与地球化学相结合的系统研究较少,选取盐山口盐丘局部区域,通过露头剖面观察、手标本及薄片鉴定、岩盐包裹体及地球化学特征研究,分析其地质特征及找钾潜力,探索以地表岩盐为找钾研究对象的思路和方法。通过地层剖面观察、薄片鉴定、石盐包裹体研究,认为研究区地层较多的保留了原始层理、原生泥砾、原生包裹体等原始沉积状态和信息;石盐包裹体的均一温度明显低于长期深埋地下的石盐包裹体均一温度,表明岩盐层在形成后不久便在盐丘“浮力”及构造挤压的双重作用下持续上移;通过K/水不溶物、Br、Rb×10^(3)/K、B×10^(3)/K、泥质中Mn^(2+)/Fe^(3+)综合地球化学指标分析,识别出在较纯岩盐层发育阶段,成盐卤水具有相对浓缩特征。

山东省萤石矿成矿地质条件及勘查开发现状

山东省萤石矿床类型主要有热液充填石英-萤石脉型、重晶石-萤石型、萤石-铅锌硫化物型3种,主要分布在胶北隆起区和胶南隆起区,其分布轮廓主要受位于两个隆起区西侧的郯庐断裂带控制。区内断裂构造发育,提供良好的成矿空间条件。山东省萤石矿的成矿来源主要是岩浆活动形成的富含Ca、F等元素的热水溶液,与中生代燕山晚期的岩浆活动关系密切。截至2021年底,山东省查明萤石矿产地13处,累计查明萤石矿石量为975.9万t,矿物量(CaF_(2))为334.61万t;保有萤石矿石量为519.17万t,矿物量(CaF_(2))为176.8万t,均已停采。

我国化工灰岩资源开发利用现状和保障程度研究

化工灰岩是我国电石、纯碱等工业发展的物质基础。为保障电石、纯碱工业健康稳定发展,梳理了我国化工灰岩资源储量、开发利用情况以及电石、纯碱等工业发展现状及市场趋势,并通过静态保障年限计算方法,分析了化工灰岩资源的保障能力。研究认为:我国化工灰岩矿山以小型为主;电石灰岩矿产量整体保持波动上升趋势,制碱灰岩矿产量整体呈现平缓波动趋势;化工灰岩的消费量整体呈上升趋势,消费市场受技术革新及世界经济市场的影响;化工灰岩矿资源较为丰富,电石灰岩及制碱灰岩资源保障程度均为中等。建议进一步加大国内化工灰岩资源勘查力度,消灭工作程度较低或空白区域,确保化工灰岩勘查高质量发展;强化化工灰岩矿资源勘查、开发的统一规划和管理,加强矿山的标准化建设,合理高效利用资源,发展绿色矿业。