呵叻高原钾盐矿床物源及其沉积演化的地球化学研究

论文摘要

呵叻高原钾盐资源远景储量达260多亿吨（折K2O）,是世界大型钾盐矿床之一。该矿床位于泰国东北部及老挝中南部,北部与我国云南思茅勐野井钾盐矿床属于同一构造带。前人对该矿床的沉积环境、成盐年代和矿物学等开展了大量有益研究。但关于该矿床的物源至今仍存在诸多争议（海相、陆相、深部物源、海源陆相等）;在成盐物质迁移路径方面同样存在多种观点（从高原西部、东部或东北部进入）;同时对整个呵叻高原钾盐矿床沉积过程中的空间变形特征的研究仍比较薄弱。有鉴于此,本文构建了“成盐物源判定-迁移路径识别-沉积过程刻画”三位一体的核心研究内容。深入研究呵叻高原钾盐矿床成矿规律对丰富成盐聚钾理论和寻找国内大型钾盐矿床具有重要的理论和现实意义。物质来源方面:基于呵叻高原北部沙空那空盆地和南部呵叻盆地采集的2个蒸发岩序列（硫酸盐和氯化物）岩心钻孔和5件钾盐矿井的钾镁盐矿层卤水,探讨整个呵叻高原钾盐矿床的物源属性。主要研究内容和结论:（1）通过岩相学观察,结合元素地球化学特征,判定矿床中硫酸盐矿物（硬石膏和石膏）为原生或准原生沉积矿物;（2）通过“物相转换和化学分离”建立了（硬）石膏矿物中硼元素及其同位素的准确测定方法,并结合元素分析、XRD分析、SED分析和不同蒸发岩矿物中硼的赋存形式对比研究,得出（硬）石膏中硼元素主要以共沉淀进入矿物晶体的晶格;（3）两个盆地中基底硬石膏和石盐层中硬石膏的δ11B（+8.20‰+27.34‰,均值+16.08‰）,（硬）石膏沉积同期母液的δ11B（+38.20‰+57.34‰,均值+46.08‰）,（硬）石膏87Sr/86Sr（0.707480.70770）、δ34S（+14.39‰+15.94‰,均值+15.40‰）和石盐的87Sr/86Sr（0.707430.70846）同位素组成均与白垩纪海水的B-Sr-S同位素组成相似(δ11B=+39‰+70‰,0.707200.70805,δ34S=+13.3‰+20‰),另外石盐δ37Cl值特征和石盐与硬石膏的稀土元素（REE）分布特征可与白垩纪海水相当;（4）钾镁盐矿层卤水元素和H-O-B同位素表明其主要由地表水通过裂隙下渗,并溶解蒸发岩矿物形成。因此,多种地球化学指标显示该矿床的主要成矿物源是海水;迁移路径方面:本文综合对比思茅与呵叻高原钾盐矿床的矿物、基底石盐的元素和B-S-Cl同位素,发现海水呈由北向南再向东的演化趋势;系统对比印支地块和周边地块中生代构造演化史及区域沉积地层特征,发现早白垩世（120Ma）期间,拉萨地块与羌塘地块发生碰撞缝合,其间的班公怒江洋向西退却,而西缅地块与滇缅泰马地块之间的掸邦洋（中特提斯洋南支）仍存在,并向西向南俯冲;思茅盆地西部的腾冲-保山地块在早白垩世仍处于滨海环境,其附近的瑞丽一带发现早白垩世海相沉积地层,而其他区域呈构造隆升或陆相沉积区;因此思茅地块西部可能是海水入口,海水从腾冲进入思茅,继而南下进入呵叻,最后扩展到老挝东部。沉积变形方面:本文通过研究呵叻高原南北两个盆地中129个钻孔下盐段的盐层和矿层沉积厚度、K和Mg元素空间分布特征研究,发现呵叻高原钾盐矿床呈现“北部盐薄矿厚、南部盐厚矿厚、东部盐厚矿薄,盐-钾沉积比例异常”和“埋藏浅沉积厚、埋藏深沉积浅、盐-钾同背斜”的空间形态特征。结合蒸发岩成矿控制因素、沉积特征和区域地质构造特征,判定该空间形态特征主要由盆地形态（主、次级）、钾镁盐沉积阶段发生的高原东部构造抬升以及盆地内部沉积差异载荷所造成。综上所述,本研究认为:呵叻高原钾盐矿床主要与中晚白垩世中特提斯洋相关,其由北向南从思茅地块迁移进入呵叻高原。在高原内部的不同盆地内发生差异性演化,当卤水演化至钾镁盐沉积阶段时,由于构造运动的影响,高原东部抬升,含钾卤水向西迁移。钾镁盐沉积后期埋藏作用导致矿层发生形变,最终形成了高原内部钾镁盐矿层东薄西厚与盐背斜广布的空间分布特征。该研究为中南半岛钾盐矿床的科学合理投资与开采以及在国内类似地区圈定钾盐富集区域提供了一定的科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 钾盐成矿理论研究现状
•   1.3 呵叻高原中晚白垩世蒸发岩成因研究现状
•   1.4 硼锶硫氯同位素与元素示踪蒸发岩物源研究现状
•   1.5 研究内容、拟解决的主要问题及技术路线
•     1.5.1 研究内容
•     1.5.2 技术路线
•     1.5.3 拟解决的关键科学和技术问题
•     1.5.4 本文主要创新点
•   1.6 完成的工作量
• 第2章 区域地质
•   2.1 呵叻高原自然地理概况
•   2.2 呵叻高原区域地质概况
•     2.2.1 区域构造演化
•     2.2.2 区域地层概况
•   2.3 研究区地质概况
•     2.3.1 老挝甘蒙他曲地质概况
•     2.3.2 泰国呵叻府暖颂地质概况
• 第3章 样品采集与测试方法
•   3.1 样品采集
•     3.1.1 老挝甘蒙他曲样品采集
•     3.1.2 泰国呵叻暖颂样品采集
•     3.1.3 云南地区样品采集
•     3.1.4 老挝与泰国样品准备
•   3.2 测试方法
•     3.2.1 矿物常微量元素测试方法
•     3.2.2 稀土元素测试方法
•     3.2.3 硼同位素组成测试方法
•     3.2.4 锶同位素组成测试方法
•     3.2.5 硫同位素组成测试方法
•     3.2.6 氯同位素组成测试方法
•     3.2.7 水体氢氧同位素测试方法
• 第4章 呵叻高原钾盐矿床中硬石膏与石盐矿物学特征
•   4.1 呵叻高原钾盐矿床中硬石膏矿物学特征
•     4.1.1 老挝他曲硬石膏矿物形态特征
•     4.1.2 泰国暖颂硬石膏矿物形态特征
•   4.2 呵叻高原钾盐矿床硬石膏元素地球化学特征及成因
•     4.2.1 硬石膏XRD分析
•     4.2.2 硬石膏元素地球化学特征
•     4.2.3 呵叻高原钾盐矿床硬石膏成因
•   4.3 呵叻高原钾盐矿床中氯化物盐类矿物学特征
•     4.3.1 老挝他曲地区氯化物盐类矿物
•     4.3.2 泰国暖颂地区氯化物盐类矿物
•   4.4 小结
• 第5章 呵叻高原钾盐矿床物源示踪
•   5.1 硬石膏与石盐硼同位素地球化学示踪
•     5.1.1 硬石膏中硼的赋存形式
•     5.1.2 （硬）石膏硼同位素分馏机理
•     5.1.3 呵叻高原（硬）石膏硼同位素组成特征
•     5.1.4 石盐硼同位素组成特征
•   5.2 硬石膏与石盐锶同位素组成特征
•   5.3 硬石膏硫同位素组成特征
•   5.4 石盐氯同位素地球化学示踪
•   5.5 硬石膏与石盐稀土元素物源示踪研究
•     5.5.1 石盐和硬石膏稀土元素分布特征
•     5.5.2 蒸发岩与白垩纪海水稀土元素分布特征对比
•   5.6 甘蒙他曲钾盐矿层水来源及成因
•     5.6.1 矿层水水化学特征
•     5.6.2 矿层水氢氧硼同位素组成特征
•   5.7 小结
• 第6章 呵叻高原钾盐矿床成盐物质迁移模式
•   6.1 区域蒸发岩矿物元素和同位素地球化学特征对比
•     6.1.1 蒸发岩元素地球化学特征对比
•     6.1.2 区域蒸发岩同位素组成特征对比
•     6.1.3 区域蒸发岩矿物类型对比
•     6.1.4 区域蒸发岩矿物沉积年代学对比
•   6.2 中生代区域地质构造演化史
•     6.2.1 区域构造单元划分
•     6.2.2 区域构造单元早白垩纪古地理位置重建
•     6.2.3 区域构造单元演化缝合史
•   6.3 中生代区域沉积地层特征对比
•     6.3.1 区域中生代沉积地层对比
•     6.3.2 白垩纪海平面特征
•   6.4 呵叻高原钾盐矿床海侵模式探讨
•   6.5 小结
• 第7章 呵叻高原钾盐矿床沉积演化特征
•   7.1 呵叻高原中晚白垩世含盐系地层空间展布特征
•     7.1.1 呵叻高原中晚白垩世含盐系地层勘探工作
•     7.1.2 呵叻高原含盐系地层空间形态展布特征
•   7.2 呵叻高原含盐系地层元素空间分布特征
•   7.3 呵叻高原钾盐矿床空间赋存形态研究
•   7.4 呵叻高原钾盐矿床空间展布特征及成因探讨
•     7.4.1 呵叻高原钾盐空间展布成因
•     7.4.2 找矿指导意义
•   7.5 小结
• 第8章 结论与展望
•   8.1 结论
•   8.2 存在问题及后期工作展望
•     8.2.1 存在问题
•     8.2.2 后期工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 秦占杰

导师: 王建萍,山发寿

关键词: 钾盐矿床,硬石膏,硼同位素,物源,呵叻高原

来源: 中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)

基金: 国家青年科学基金项目“41502096,老挝沙空那空盆地他曲钾盐矿床物源示踪:石膏硼锶硫同位素证据”,中国科学院国际合作局“一带一路”南线国家盐类资源绿色开发科技合作体系构建项目(编号:122363KYSB20170002)

分类号: P619.211

DOI: 10.27577/d.cnki.gqhyy.2019.000006

总页数: 170

文件大小: 11827K

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