四川盆地三叠系杂卤石的时空分布、显微特征及成因研究

四川盆地是我国重要的成盐聚钾盆地,三叠系嘉陵江组、雷口坡组发育大量的杂卤石,具分布广泛、层数多、累计厚度大的特点。前人对杂卤石的微观结构及成因机制研究较少,影响了四川盆地杂卤石钾盐资源的勘查及深部化学开采。本次研究通过野外调查,结合薄片、电子探针、定量光谱分析及蒸发试验等方法,开展杂卤石的微观组构特征及成因机制研究。研究发现四川盆地杂卤石的分布与盐岩分布并不一致,杂卤石主要分布在广安—武胜、邛崃—浦江、长寿—垫江地区,四川盆地以发育"硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏"、"硬石膏—杂卤石—硬石膏"两种成钾序列为主,微观形态以(1)呈块状、片状、集合体状、不规则粒状与石盐、硬石膏共生;(2)呈放射状、纤维状、花瓣状与硬石膏共生;(3)呈星点状、碎片状、港湾状与硬石膏共生三种为主。研究认为杂卤石主要有原生沉积及后生交代两种成因,"硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏"型的杂卤石应为从饱和含钾卤水中直接析出,"硬石膏—杂卤石—硬石膏"型杂卤石为交代成因,杂卤石交代硬石膏,具明显的交代残余结构,钾石膏可能作为交代过程的中间产物。盐类矿物在沉积成岩—埋藏变形变质—差异隆升改造等漫长的过程中会出现溶解、交代、重结晶等改造和重塑,形成现今四川盆地含盐剖面的组合特征。

有机酸溶浸深部杂卤石工艺及机理

采用草酸、甲酸对四川块状杂卤石进行溶浸试验,研究杂卤石矿在有机酸中的溶出机理,指导深部杂卤石的溶采开发。考察了溶浸时间对K+、Mg^(2+)、Ca^(2+)浓度与溶出率的影响,并对比了溶浸前后杂卤石的物相及形貌变化。结果表明:有机酸溶浸剂有利于K+、Mg^(2+)溶出,不利于Ca^(2+)溶出;有机酸溶浸液经加热浓缩后用无水乙醇洗涤,得到的产物主要为钾、镁硫酸盐,产物成分简单,有利于后期硫酸钾产品的提纯。有机酸溶浸杂卤石矿主要通过酸解反应分解菱镁矿,生成的CO_2对矿石有崩解作用,二者作用促进内部杂卤石的暴露与溶解。