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地质学报
中国地质学会
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中国地质学会

陈毓川

月刊

0001-5717

dizhixuebao@163.com

010-68312410

100037

北京阜成门外百万庄路26号

地质学报/Journal Acta Geologica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术性刊物。刊登地质学及其相关学科的领域的研究成果，涉及地层学、古生物学、矿物岩石学、地球化学、构造地质、水文地质、第四纪地质等方面。读者对象为地质科学研究人员及地质院校师生。
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    川东北宣汉地区海相"新型杂卤石钾盐矿"的发现、突破与前景

    张永生邢恩袁郑绵平苏克露...
    2823-2846页
    查看更多>>摘要：全球探明钾盐资源主体为古代海相可溶性固体钾盐矿床(氯化钾、光卤石),仅少量来自现代盐湖卤水钾矿.与国外不同的是,目前我国探明钾盐资源主体为现代陆相盐湖钾矿,古代海相可溶性固体钾盐找矿40余年,未获突破.四川盆地是我国主要大型海相成钾盆地之一,前人在中—下三叠统发现大量与硬石膏和白云石共伴生或互层的杂卤石,但绝大部分埋深超过2000 m,目前尚难以开发利用.2017年以来,笔者通过对四川盆地东北部宣汉盐盆普光地区卤水探井(恒成2、3井)岩芯复查,发现杂卤石主要与石盐共伴生,大量破碎的杂卤石碎屑颗粒分布于石盐基质中,KC1含量达边界工业品位以上,不同于钾石盐和光卤石,亦不同于前人发现的与硬石膏和白云石共伴生或互层的杂卤石(石膏型杂卤石),将之命名为"新型杂卤石钾盐矿".小试和中试结果表明,该"新型杂卤石钾盐矿"可以采用对接井注水溶采,是能够得到规模化开发利用的"活矿",是一种全新的硫酸盐+氯化物复合型海相可溶性固体钾盐矿床新类型.通过成钾条件、成矿规律综合研究,笔者提出了新型杂卤石钾盐矿"双控复合成矿"理论新认识、建立了"三高、两低、一大"综合测井识别新模型,创新理论技术指导设计部署"钾锂兼探"基准井——川宣地1井,探获厚29.46 m、氯化钾(KCl)平均含量12.03％(最高20.5％)的"新型杂卤石钾盐矿"厚层高品位工业矿层.与此同时,采用岩芯样品实测数据和测井解释数据拟合的方法,建立矿石K含量和密度参数的测井定量预测模型,结合"气钾兼探",利用33 口钻井数据,依据古代固体盐类勘查规范(2020),运用"几何法",初步估算"新型杂卤石钾盐矿"氯化钾(KC1)资源规模:推断资源量2.45亿t(超大型)、潜在资源4.65亿t,合计7.1亿t,奠定了川东北达州市宣汉地区形成中国首个亿吨级海相钾盐基地的资源基础,取得了我国海相可溶性固体钾盐找矿的重大突破.

    新型杂卤石钾盐矿海相固体钾盐矿床新类型中—下三叠统川东北普光地区

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    四川盆地东北部黄金口背斜三叠系富K、Li和B卤水成因和演化

    牛新生张永生苏奎邢恩袁...
    2847-2859页
    查看更多>>摘要：四川盆地东北部地区三叠系嘉陵江组四、五段—雷口坡组一段赋存丰富的卤水资源,卤水中富集K、Li、B等元素,具有潜在的开发利用价值.长期以来,一般认为川东北三叠系中卤水因溶解地层中的钾盐矿物而富集K物质,但这一认识并没有得到确证,此外,对卤水中Li和B的成因和演化鲜有报道.本文以川东北三叠系深层卤水为研究对象,以地球化学和稳定同位素分析为主要方法,运用聚类分析对比采自13 口钻井卤水的地球化学数据.与海水相比,区内深层卤水中的K+、Ca2+、Li和B明显富集,而Mg2+和SO2-4则相对亏损.卤水的87Sr/86Sr和a34S值均与卤水储层的87Sr/86Sr和δ34S值相一致,进一步说明深层卤水为海水原地蒸发浓缩形成.Q型聚类分析表明,北2井和川宣地1井的卤水化学组分相似,川25井、ZK601井、恒成1井、恒成3井的卤水化学组分相近,证明川25井和ZK601卤水中K的富集是由于卤水溶解了地层中的钾盐矿物(杂卤石).白云岩化导致了卤水中Ca2+明显富集,而Mg2+明显亏损,地层中赋存的硫磺和H2S证明了大量硫酸被还原,使得SO24-出现明显亏损.还原作用不仅导致卤水和石膏δ34S的升高,而且引起了区域内石膏和卤水的δ34S高于同时期海水的δ34S值.嘉陵江组沉积晚期,三江地区流纹质火山岩浆喷发产生了大量携带含Li和B元素的气体和热液载体,进而被搬运至蒸发盐盆中.火山热液和气体中的Li、B具有相对较低的δ7Li值和δ11B值,在提升卤水中Li和B含量的同时,也降低了卤水δ7Li值和δ11B值,使得其低于正常海水的δ7Li值和δ11B值.

    川东北黄金口背斜深层卤水钾锂硼

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    川东北普光地区下三叠统蒸发岩硫同位素地球化学特征及其指示意义

    左璠璠张永生桂宝玲邢恩袁...
    2860-2872页
    查看更多>>摘要：海相硫酸盐矿物的硫同位素研究不仅可以解析当时的古海水特征,还可为物质来源分析、地层对比及其沉积环境条件分析提供重要线索.川东北地区中-下三叠统海相蒸发岩地层中除大量膏-盐以外,还发育与石盐共伴生的硫酸盐型钾盐矿物杂卤石(被命名为"新型杂卤石钾盐矿"),因此,对该区域硫同位素的研究不仅可以为蒸发岩的沉积环境及其演化进行解密,还可为钾盐矿物杂卤石的物源分析提供证据.但当前对于研究区内硫同位素研究多存在于大时间尺度上的演化规律以及全球性的地层对比,对于杂卤石发育的嘉四-五段地层内δ34S的高精度演化规律及其指示意义研究相对匮乏.本文利用川宣地1井中的硬石膏、杂卤石及二者的混合样品开展δ34S的高精度分析.研究显示,硬石膏与杂卤石样品不存在明显的硫同位素分馏.同时,δ34S结果证实,钾盐矿物杂卤石及其伴生硬石膏的物源主要是海水,但受到细菌还原作用和蒸发岩矿物沉淀的影响.此外,δ34S演化规律与嘉四-五段地层的层序演化规律较一致,这表明δ34S测试对蒸发沉积过程的沉积演化分析及区内地层的高精度对比具有重要意义,在杂卤石型钾盐矿勘查工作中可用于精细对比和矿层定位的重要手段.

    硫同位素蒸发岩杂卤石下三叠统川东北

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    柴达木盆地别勒滩区段固体钾盐液化后矿物沉积特征

    宋高赵元艺马宏涛胡涵...
    2873-2882页
    查看更多>>摘要：别勒滩区段是柴达木盆地察尔汗盐湖固体钾矿的主要分布地区,也是企业固液转化进行生产的主要矿区.本文通过对别勒滩区段涩聂湖东北部生产区S2T3钻孔样品进行X射线粉晶衍射分析、扫描电镜能谱分析、化学元素分析、盐矿鉴定及物性参数分析,研究该地区固体钾盐液化后地层中矿物的沉积特征.经调查,液化后地层中主要的含钾矿物为杂卤石、光卤石和钾石盐,且以杂卤石为主,在2320 cm岩芯中分布最广、含量最高;根据沉积特征分析,2200～1700 cm地层中的杂卤石多为准同生沉积阶段形成的原生杂卤石,呈竹片状、花瓣状和绒球状等与石盐共生,而1000～1700 cm层位杂卤石则为后生交代成因.涩聂湖东北部1000～1700 cm以及300 cm以上层位是S2T3钻孔中光卤石含量最高的地层,可为下一步固液转化生产靶区选取提供参考;300～500 cm地层为杂卤石含量最高层位,既有后生交代形成的杂卤石也有现阶段正在生成的杂卤石,可为后续杂卤石开发研究提供材料与参考.

    钾盐矿物杂卤石沉积特征别勒滩察尔汗盐湖

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    呵叻高原钾盐矿床空间分布特征与成因及其对钾盐异常富集的影响

    秦占杰李庆宽山俊杰俞永强...
    2883-2901页
    查看更多>>摘要：呵叻高原钾盐矿床是超大型固体钾盐矿床,其钾盐空间分布特征和钾盐异常富集规律至今仍不明晰,这是该钾盐矿床成矿系统的关键科学问题.本文基于该矿床447 口钻孔岩芯资料,对三个沉积旋回的盐岩和碎屑层进行系统划分,对不同岩层的空间沉积厚度及埋深进行重建,主要得到以下认识:三个沉积旋回空间分布范围不同,且呈由东向西增厚趋势,钾镁盐主要集中于西部,且局部空间钾盐异常富集,其厚度明显大于下伏岩盐;盆地形态、晶间卤水迁移、区域构造挤压、重力差异载荷及盐岩自身浮力等相互作用可能是造成局部空间钾盐异常增厚的主要控制因素;钾盐局部异常富集,而非钾盐体积的绝对增加,是该矿床的显著特征之一.本研究对该矿床成矿规律的深入理解和后续勘探开发及资源评估具有重要指导意义.

    钾盐矿床空间分布异常富集呵叻高原

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    柴达木盆地东陵湖水化学特征与钾盐分布研究

    石海岩樊启顺王利文王明祥...
    2902-2915页
    查看更多>>摘要：东陵湖位于柴达木盆地大型钾盐富集基地察尔汗盐湖北部,其浅部石盐层中伴生有光卤石沉积,地勘工作揭示东陵湖浅部边缘地带有寻找低品位固体钾矿的潜力.本文以东陵湖湖表卤水、钻孔晶间卤水、承压卤水、浅层钻孔(0～8 m)盐类沉积物为研究对象,分析研究了东陵湖卤水水化学特征、钻孔沉积物特征及钾盐分布规律,在对比分析察尔汗盐湖钾矿分布特征的基础上,对研究区钾盐成矿作用进行了探讨,主要得出以下结论:①东陵湖周边凹地钻孔的晶间卤水K+平均含量最高(3.19 g/L),其次为凹地钻孔承压卤水(1.46 g/L),湖表卤水(0.74 g/L)和湖区钻孔晶间卤水(0.79 g/L)K+含量较低;东陵湖卤水样品矿化度(TDS)变化范围较大,介于80.63～547.11 g/L之间,不同卤水样品的TDS与K+含量无明显正相关性.②东陵湖钻孔揭露含盐地层厚4.2～6.4 m,岩性以石盐为主,局部含有光卤石沉积,偶见钾石盐;光卤石呈层状和浸染状分布,与石盐呈韵律结构.③东陵湖液体钾矿主要分布于湖区西南侧,卤水K+含量为4.33～6.29 g/L,KCl品位介于0.21％～0.47％之间;固体钾矿主要分布于湖区南侧,沉积物钾含量为2.05％～4.86％,KCl含量介于3.92％～9.29％之间.④东陵湖光卤石沉积区与察尔汗盐湖层状光卤石均沿北缘深大断裂带分布,且后者主要分布于北缘氯化物型水和南缘硫酸镁亚型水混合区域,即达布逊和别勒滩两个洼地北缘,结合Na+、K+、Mg2+、Ca2+//Cl-H2O体系相图和K+-Ca2+相关性分析,认为沿东陵湖南侧深大断裂带补给的Ca-Cl水促进了东陵湖光卤石的沉积.

    钾盐水文地球化学分布特征成矿作用东陵湖柴达木盆地

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    盐构造变形特征与变形机制:基于地震解析与构造模拟的研究探讨及对复杂构造区岩盐迁移与成矿的启示

    屈会志尹宏伟李晨汪伟...
    2916-2923,2925-2930页
    查看更多>>摘要：钾盐是我国长期紧缺矿种之一,我国钾肥对外依存度约30％～45％.现代盐湖钾盐储量有限.随着多年开采,资源量锐减,亟需开展对古代深层含盐盆地的钾盐成矿研究.深入研究盐构造的变形机制与变形特征,揭示不同构造环境下盐构造变形及盐体迁移、聚集、保存规律,对我国钾盐勘探新区、新层位具有重要意义.本文综述了岩盐物理性质及盐构造驱动力,结合构造物理模拟和地震解释分析盐构造变形机制,揭示了复杂构造区岩盐迁移规律,最终以库车坳陷和勐野井地区为例,结合离散元数值模拟分析了复杂构造地区的钾盐有利成矿区.结果表明:①克拉通盆地盐构造主要受重力负载作用控制,在进积前缘产生差异负载,有利于发育大型盐刺穿构造;②拉张环境下上覆地层减薄和正断层的存在为盐底辟的上涌提供了空间,岩盐在断层处汇聚;③挤压环境下岩盐在背斜构造核部汇聚,同构造沉积、先存盐底辟、基底隆起会影响盐背斜的形成与演化;④库车坳陷岩盐在南部秋里塔格构造带和北部克拉苏构造带背斜核部汇聚增厚,北部克拉苏构造带受挤压变形强烈,南秋里塔格构造带已发现含钾显示,为钾盐有利勘探区;⑤勐野井钾盐为深部源盐、浅部聚集的"二层楼"模式,深部侏罗海相层系源盐成矿潜力巨大,地表浅层出露小范围岩盐的断裂带附近可能存在隐伏钾盐矿床.

    盐构造岩盐迁移规律地震解析构造模拟成矿模式

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    西藏盐湖卤水钾含量时空分布特征与影响因素分析

    雷从林叶传永郑绵平赵元艺...
    2931-2945,中插1-中插3页
    查看更多>>摘要：钾盐是我国战略性矿产资源之一,西藏盐湖卤水蕴藏丰富的钾盐资源,急需开展调查评价,而卤水中钾含量是重要内容.本文通过构建多时段西藏盐湖卤水钾含量数据集,对时空分布特征进行了细致分析,井深入探讨其影响因素.研究表明,①在时间上,1980年到2000年,西藏盐湖卤水钾含量升高,主要是冰雪融水补给变少引起的;2000年到2020年,钾含量降低,降雨量增加是主要因素.②空间上,西藏盐湖卤水钾含量呈现出明显的地域差异,高值区集中于东经82°～85°、北纬31.5°～34°范围,表现为西高东低、南高北低分布格局,物源、气候差异、汇水面积是空间分布差异的主因.③不同水化学类型卤水钾含量:硫酸钠亚型＞氯化物型＞硫酸镁亚型＞碳酸盐型.本研究将为西藏盐湖卤水钾含量变化规律研究和钾盐资源评价提供重要的基础数据.

    钾含量时空分布影响因素盐湖卤水西藏

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    投影卷积神经网络固、液相钾盐矿层预测

    慎国强朱磊王希萍张繁昌...
    2946-2955页
    查看更多>>摘要：四川盆地钾盐资源储量大,因此对钾盐资源分布的勘探评价尤为重要.钾盐在地层中有卤水和新型杂卤石两种赋存形式,其中新型杂卤石是固相形式,而卤水以液相形式存在,易开采,是优质钾盐矿层.由于钾盐含量与地震响应之间没有直接关系,无法建立明确的特征方程,所以目前对钾盐矿层的地震勘探认识仍局限于地震反射特征的分析,缺乏钾盐表征的有效技术手段.为此,本文以川东北地区地质认识为先验信息,构建具有投影变换层的卷积神经网络,挖掘地震数据与钾盐矿层之间的关系,获得钾盐矿层表征特征参数,对钾盐矿层进行预测.在钾盐矿层表征的基础上,通过分析钾盐含量曲线和电阻率曲线,发现卤水矿层具有钾盐含量高、电阻率低的特点,而新型杂卤石矿层不仅钾盐含量高,电阻率也高.因此,进一步基于投影变换卷积神经网络,获得目标层段电阻率数据体.这样,由投影变换卷积神经网络预测的钾盐含量和电阻率两个数据体,划分出目标地区卤水和新型杂卤石矿层的发育位置.

    投影变换卷积神经网络卤水矿层新型杂卤石矿层机器学习

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    基于连续小波变换的黑北凹地砂砾储卤层沉积特征研究

    侯献华王伟郑绵平皮晨...
    2956-2967页
    查看更多>>摘要：柴达木盆地西部中深层"砂砾型"钾盐储卤层与沉积水体变化息息相关,高密度网状二维地震资料包含的频率信息,有助于识别发育砂砾储卤层的沉积环境,为深层富钾卤水储层研究提供支撑.采用连续小波变换时频分析技术将地震信号从一维的时间域拓展到二维的时间-频率域上,能够在频谱中更清晰地刻画沉积体内部岩性组合的旋回结构特征.基于正演数据和实际钻井数据,总结了低水位体系域、水进体系域、高水位体系域和水退体系域层序框架下,沉积体的地震时频谱旋回响应特征:低水位体系域的时频谱能量主要聚集在低频,高水体系域的时频谱能量主要聚集在高频,水进体系域的时频谱能量随时间减小向高频方向移动,水退体系域的时频谱能量随时间减小向低频方向移动,指出35 Hz是划分有利沉积旋回——水退体系域末期、低水位体系域和水进体系域初期的频率阈值.选择合适频率区间重构地震数据能突出弱振幅砂砾层的反射特征,结合全频带数据有助于快速识别有利沉积旋回,为寻找砂砾型深层卤水钾矿提供依据.

    砂砾储卤层连续小波变换时频谱特征沉积旋回黑北凹地

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