湖北江陵凹陷深層高溫富鉀鹵水特征及其成因探討

潘源敦 劉成林 徐海明

1 中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院荊州勘查技術(shù)中心，湖北荊州，434100；

2 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源所，北京，100037

地質(zhì)·礦床

湖北江陵凹陷深層高溫富鉀鹵水特征及其成因探討

潘源敦*1劉成林2徐海明2

1 中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院荊州勘查技術(shù)中心，湖北荊州，434100；

2 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源所，北京，100037

江漢盆地江陵凹陷深處賦存高溫富鉀鹵水，含鹵地層主要是古新統(tǒng)沙市組。富鉀鹵水的分布受持續(xù)的繼承性沉降中心（洼陷）、沙市組含鹽系、石鹽-硫酸鹽沉積相的控制，聚集在砂巖、玄武巖、輝綠巖和白云巖等孔隙-裂隙內(nèi)，裂隙的發(fā)育又與局部構(gòu)造（背斜、鹽構(gòu)造等）樞紐部共軛裂隙帶有關(guān)。古新世，鹽湖已經(jīng)蒸發(fā)濃縮到鈣芒硝-石鹽階段，可能短暫達(dá)到硫酸鎂鹽和硫酸鉀鎂鹽階段。以后，原生的晶間鹵水在成巖后期受到玄武巖侵入和高溫流體影響，發(fā)生變質(zhì)作用、去鎂和去硫酸根作用，同時(shí)帶入豐富的鉀、銣、銫等元素，最后形成了高溫富鉀鹵水。這種成礦過程可稱為地下熱事件激發(fā)成礦機(jī)制，值得進(jìn)一步探討。

江陵凹陷 高溫鹵水 鉀鹽 古近紀(jì) 玄武巖

0 引 言

江陵凹陷位于湖北省荊州市，面積8380km2，是江漢盆地的最大凹陷。盆內(nèi)古近系古新統(tǒng)沙市組含鹽系賦存高溫富鉀鹵水。1967年江漢油田在公安縣埠河沙4井深3288m處，發(fā)生高溫、高壓、高濃度鹵水井噴，井口溫度97℃，鹵水濃度327g/L，其中KCl達(dá)到17g/L；1972年，江漢油田在沙4井附近施工沙15井，在井深3245～3297m處輝綠巖中，再次鉆出高溫、高壓、高濃度鹵水層；1980年江漢油田在松滋市涴市鎮(zhèn)施工路9井時(shí)，至井深3551m處沙市組，發(fā)生自噴富鉀鹵水???吳必豪，劉群，等，中國(guó)鉀鹽成礦條件與國(guó)外典型礦床的對(duì)比研究——中國(guó)鉀資源戰(zhàn)略性評(píng)估報(bào)告，1995?中國(guó)石化勘探開發(fā)研究院荊州勘查技術(shù)中心，江陵鹽盆地鹽類礦產(chǎn)初步普查評(píng)價(jià)報(bào)告，2006。近年來(lái)，江陵鹽盆鹽礦勘查與富鉀鹵水分布特征研究又有進(jìn)展??吳必豪，劉群，等，中國(guó)鉀鹽成礦條件與國(guó)外典型礦床的對(duì)比研究——中國(guó)鉀資源戰(zhàn)略性評(píng)估報(bào)告，1995?中國(guó)石化勘探開發(fā)研究院荊州勘查技術(shù)中心，江陵鹽盆地鹽類礦產(chǎn)初步普查評(píng)價(jià)報(bào)告，2006，在此基礎(chǔ)上，筆者就深層富鉀鹵水的成因進(jìn)行探討研究。

地下鹵水賦存于從新元古界至中新生界不同時(shí)代地層的孔隙和裂隙內(nèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)【1】中國(guó)地下鹵水主要儲(chǔ)集于中生代和新生代地層中，這與中國(guó)鹽類礦床主要分布于中新生界有關(guān)，全球的情況與此類似。按鹵水形成時(shí)代與賦存地層等，可分為三大類：第一類，即現(xiàn)代（第四紀(jì)）鹵水——主要賦存于第四系鹽類沉積物及現(xiàn)代鹽湖中，例如察爾汗鹽湖鹵水鉀礦和羅布泊羅北凹地鹵水鉀礦等。第二類，古代鹵水（深層地下水）——賦存于已成巖的前第四系沉積巖孔隙及裂隙中，大多屬油田水。第三類，產(chǎn)于結(jié)晶巖斷裂帶中的高鹽度鹵水【2】。這些鹵水大多屬于低溫鹵水。然而，還有另一類高溫鹵水在地表或海底分布，例如，埃塞俄比亞鹽湖（屬于紅海裂谷系）主要分布于達(dá)納基爾坳陷，是由于地下冒出的熱鹵水泉形成的一些鹵水池，同時(shí)伴隨著很多鉀鹽等鹽類析出【3】，一些熱鹵水泉由高溫（達(dá)130℃）飽和MgCl2鹵水構(gòu)成，氯化鉀含量約2%，鹵水冒出后立即析出水氯鎂石和光鹵石，上述熱鹵泉應(yīng)該與該區(qū)火山活動(dòng)有關(guān)。在美國(guó)加利福尼亞州索爾頓海湖東南的科學(xué)鉆探中，曾鉆遇高溫（270～370℃）熱鹵，鹽度達(dá)332g/L，Na為5.2%，Ca 2.6%，K 1.6%，Cl 15.3%。在東非裂谷馬加迪湖沿岸曾出現(xiàn)20多個(gè)熱泉，礦化度15～30g/L，屬重碳酸鹽型水。所有的泉均與全新世火山活動(dòng)有關(guān)，僅1萬(wàn)多年時(shí)間內(nèi)，它們?cè)诤壮练e出天然堿儲(chǔ)量達(dá)30億t【4】。烏干達(dá)境內(nèi)斷裂谷中鹽湖（Katwe）火山口湖，有50多個(gè)泉水補(bǔ)給該湖，湖水K含量為2.2～45g/L，Br 0.5～2.55 g/L，F(xiàn) 0.1～0.5 g/L【5】。中東死海，面積1000多km2，死海到更新世時(shí)期才完全與海水隔絕。死海鹽類物質(zhì)來(lái)源：1/3來(lái)自約旦河，2/3來(lái)自高鹽度泉水；3個(gè)泉水鉀離子平均含量達(dá)15.99g/L；其KCl資源量達(dá)20億t【6，7】。這些高溫鹵水可能來(lái)自地球內(nèi)部的鹵水或流體【8~11】，分布于上地幔和地殼深部；部分流體形成于地幔的排氣作用，一部分是海水沿著俯沖帶向下轉(zhuǎn)移及隨著“島弧”火山向上返回地表【8】。

湖北江陵凹陷深部古近紀(jì)地層賦存有富鉀鹵水，而同期伴有大量火山活動(dòng)，本文根據(jù)該區(qū)富鉀鹵水特征，類比國(guó)外高溫鹵水，就火山活動(dòng)對(duì)富鉀鹵水的形成控制進(jìn)行討論。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

江陵凹陷為上白堊統(tǒng)—古近系斷陷盆地，是江漢盆地的一部分（圖1）。凹陷的發(fā)育主要受萬(wàn)城斷層、丫角斷層、紀(jì)山寺斷層、問安寺斷層和公安斷層控制，由NNE向萬(wàn)城斷層切割組成地塊，總體表現(xiàn)為“一凸、兩洼”的構(gòu)造格局。萬(wàn)城-采穴斷凸將凹陷分為東西兩個(gè)斷凹，西為江口斷凹，東為江陵斷凹。江陵斷凹受NW向斷層切割，又表現(xiàn)為次極“一隆、兩洼兩斜坡”的格局。

現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的富鉀鹵水礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)分布在古近系古新統(tǒng)沙市組內(nèi)。沙市組蒸發(fā)巖主要分布于江陵斷凹的洼陷內(nèi)，成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立鹽盆（圖1），江陵洼陷面積1600km2。富鉀鹵水分布區(qū)在江陵斷凹中南部，有3處富鉀鹵水礦點(diǎn)、6處礦化點(diǎn)，控制面積960km2。

圖1 江陵凹陷富鉀鹵水分布區(qū)（粗線為富鉀鹵水分布范圍）Fig.1 The distribution area of the potassium-bearing brine in Jiangling depression（中國(guó)石化勘探開發(fā)研究院荊州勘查技術(shù)中心，2006）

2 富鉀鹵水特征

2.1 鹵水化學(xué)

富鉀鹵水化學(xué)組成見表1。鹵水礦化度達(dá)325g/L以上，其中陰離子C1-占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占毫克當(dāng)量數(shù)的99.3%～99.7%，陽(yáng)離子中Na+＞Ca2+＞K+，三者之和也達(dá)到毫克當(dāng)量數(shù)的99%，為鹵水中的主要成分。

鹵水中C1-及Na-是其主要離子成分，SO42-極低。但各井SO2-4含量相差較大。路9井可達(dá)996mg/L；而沙4、15井僅190～232mg/L。K+含量達(dá)9.1～9.6g/L，KCl為17.5～18.5g/L。此外，鹵水富含微量元素Br-三井沙市組鹵水中Br達(dá)228～312mg/L，高于上覆新溝咀組地層水Br-，平均值（94mg/L）的2.5～3.5倍；江陵鹽盆各層地層水普通含I，但含量變化大，潛江組水層含I量幾乎為零；新溝咀組水層含I量平均為21mg/L；沙市組富鉀鹵水含I-還平均達(dá)37mg/L；三井鹵水平均Li+含量達(dá)63mg/L，折合LiCl為276mg/L；三井鹵水Sr2+含量不均勻，沙4井16.3mg/L，而路9井達(dá)400mg/L；三井中Rb含量達(dá)65mg/L，Cs含量22mg/L。

表1 江陵凹陷及其他盆地深層富鉀鹵水化學(xué)組成Table 1 Chemical composition of the birne in Jiangling depression and other

由表1可見，江陵凹陷深層鹵水與四川三疊系海相地層和柴達(dá)木盆地第三系深層鹵水有相似之處，即高鹽度、高鉀及富含多種微量元素，埋藏深，鹵水溫度較高，它們?cè)诔梢蛏峡赡苁艿较嗨茩C(jī)制控制。

2.2 鹵水分布層位

沙市組含鹽系按照巖性組合，可劃分鹽下碎屑巖段，含鹽段和鹽上硫酸鹽段，鹽類礦物分為碳酸鹽（方解石、白云石、菱鎂礦）、硫酸鹽（硬石膏、鈣芒硝、鹽鎂芒硝、鉀石膏）和氯化物（石鹽）三大類（據(jù)中石化研究院荊州勘查技術(shù)中心，2006）。

鹽下碎屑巖段（沙一段），厚度700m～712m。主要巖性為紫紅色、灰色泥質(zhì)白云巖，局部夾薄層硬石膏巖、膏泥巖及粉砂巖，在洼陷頂部有含膏鹽巖。

含鹽段（沙二、三段）厚640m。主要為白色、灰白色含硬石膏鹽巖，含鈣芒硝鹽巖與灰色泥巖，棕色白云巖、粉砂巖三層?；卷嵚芍饕愋蜑椋喊自茙r、泥巖、硬石膏巖、鈣芒硝巖、石鹽巖及粉砂巖六層結(jié)構(gòu)型和泥巖、泥膏巖二層結(jié)構(gòu)型。

鹽上硫酸鹽段（沙四段）厚295～312m。主要為深灰色白云巖、泥膏巖，鈣芒硝巖及膏質(zhì)粉砂巖，粉細(xì)砂巖薄層，夾棕紅色泥巖。頂部為鹽巖層。有兩種基本韻律類型：一是白云巖巖、碳質(zhì)泥巖、膏泥巖、鈣芒硝巖結(jié)構(gòu)類型，出現(xiàn)在剖面下部，成為剖面主體。另一類為白云巖巖、碳質(zhì)泥巖、泥質(zhì)鹽巖、鹽質(zhì)泥巖、鈣芒硝巖、鹽巖結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)在剖面上部。

鹽盆沉積中心與凹陷構(gòu)造沉降中心一致。沉積中心沙市組含鹽系演化序列完整，而盆地邊緣次之。

2.3 富鉀鹵水儲(chǔ)集特征

目前發(fā)現(xiàn)的富鉀鹵水礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)都與鹽系內(nèi)的孔隙、裂隙巖石有關(guān)。鹵水儲(chǔ)集在砂巖、玄武巖、輝綠巖及白云巖多種介質(zhì)內(nèi)。

2.3.1 沙市組砂巖儲(chǔ)集介質(zhì) 沙市組一到三段砂巖，僅有荊州背斜帶鹽卡鹽背斜沙市組二段一處資料。砂巖為長(zhǎng)石石英砂巖，砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，孔隙-基底式膠結(jié)。以細(xì)、粉砂巖為主，多膏質(zhì)膠結(jié)。少數(shù)為中粒砂巖，孔隙發(fā)育。

2.3.2 玄武巖儲(chǔ)集介質(zhì) 江陵鹽盆沙市組發(fā)育溶巖狀玄武巖，致密，氣孔少，節(jié)理發(fā)育。陵2井、江深2井的高濃度鹵水產(chǎn)于玄武巖發(fā)育裂隙之中。

2.3.3 輝綠巖儲(chǔ)集介質(zhì) 江陵鹽盆井下多處見到輝綠巖，輝綠巖為與玄武巖同源的晚期淺成侵入巖，侵入玄武巖內(nèi)。巖性為黑色，由拉長(zhǎng)石，普通輝石及少量橄欖石組成，有典型輝綠結(jié)構(gòu)，侵入圍巖造成輕微蝕變。在輝綠巖內(nèi)部也因冷卻結(jié)晶速度不等，有中心相及邊緣相之別，中心相結(jié)晶較粗，邊緣相結(jié)晶較細(xì)，成為變余班狀結(jié)構(gòu)。輝綠巖呈脈狀，受斷裂控制，有一定方向性，真厚度不超過10m，一般3～5m。

2.3.4 白云巖裂隙儲(chǔ)集體 松滋市涴市—彌陀寺一帶的富鉀鹵水產(chǎn)于沙市組白云巖裂隙內(nèi)，受層位、巖性和構(gòu)造控制。白云巖巖層厚度幾米～十幾米不等，層狀或透鏡狀。

2.3.5 裂隙儲(chǔ)集體 裂隙儲(chǔ)集體分布在背斜構(gòu)造頂部和斷裂的旁側(cè)。江陵鹽盆的裂隙儲(chǔ)鹵體，有明確記錄的僅為沙市背斜轉(zhuǎn)折端處的輝綠巖破碎帶。它的特點(diǎn)為：①鹵水明顯受沙市組內(nèi)的輝綠巖控制。但同一輝綠巖鹵層，出鹵情況卻大相徑庭。同一構(gòu)造部位產(chǎn)鹵量變化較大，反映出極不均勻的各向異性水動(dòng)力特征，顯現(xiàn)出裂隙主導(dǎo)控鹵特征。②鹵水富集地段與背斜頂部（樞扭帶）有關(guān)，此處應(yīng)力集中，斷裂、裂隙發(fā)育。③儲(chǔ)集巖基質(zhì)孔滲條件差，無(wú)論是泥質(zhì)巖、云質(zhì)巖及膏鹽巖都屬低孔滲巖石。輝綠巖自身也是十分致密的不透水巖石。然而初產(chǎn)可達(dá)1500m3/d，超過巖石孔滲能力的幾百倍。④在背斜頂部轉(zhuǎn)折處，可出現(xiàn)縱張縫，并沿剖面的共軛扭裂帶發(fā)生逆沖斷層，也進(jìn)一步誘導(dǎo)出拖曳羽狀裂縫，沙市組1～3段，柔性巖石夾有剛性的泥質(zhì)白云巖和輝綠巖。鹽質(zhì)巖石裂隙往往被次生鹽填充，而在剛性厚層云質(zhì)巖中的裂縫，形成了鹵水富集帶。

3 富鉀鹵水成因

3.1 鹵水特征系數(shù)

沙4、沙15、路9三井鹵水的特征系數(shù)，nNa/nCl、Br·103/Cl、K·103/Cl、SO4·102/Cl、K/Br等(表2)。從表2可以看出，江陵富鉀鹵水主要特征系數(shù)（nNa/nCl、Br·103/Cl、K·103/Cl、K/Br、nNa/nK）揭示其相當(dāng)于海水蒸發(fā)到石鹽沉積階段的產(chǎn)物，但該區(qū)屬于非海相沉積，說明物質(zhì)來(lái)源豐富。而SO4·102/Cl反映了變質(zhì)程度強(qiáng)烈。鹵水中Rb、Sr、Li等微量元素含量比海濃縮海水至石鹽沉積階段高得多。有些連海水也難于檢測(cè)出來(lái)的元素，如Cs和重金屬（Mn、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Ag）等在鹵水內(nèi)較高，成為高異常。

總之，沙市組富鉀鹵水的特征系數(shù)以沉積水為主，由于鎂離子和硫酸根很低，反映了沉積鹵水已發(fā)生強(qiáng)烈變質(zhì)，微量元素富集于石鹽階段，而一些特殊微量元素和重金屬元素應(yīng)有深部來(lái)源補(bǔ)給。

表2 富鉀鹵水特征系數(shù)Table 3 Chemical coefficent of the brine

3.2 富鉀鹵水形成——地下熱事件激化機(jī)理

江陵凹陷火山巖非常發(fā)育，火山巖分布面積達(dá)3527km2，最大厚度為588.6m，平均厚度為122.7m，古近系火山巖大面積分布于凹陷內(nèi)。

江陵凹陷玄武巖為大陸板內(nèi)裂谷盆地型拉斑玄武巖，富含鉀、銣和鍶等微量元素（表3）。玄武巖主要分布在四個(gè)層位，即潛江組、荊沙組、新溝咀組及沙市組。通過玄武巖樣品進(jìn)行全巖K-Ar稀釋法同位素年代測(cè)定，并對(duì)研究區(qū)內(nèi)相同層位的各組樣品的K-Ar年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行等時(shí)線處理，測(cè)定的年齡【14，15】為：沙市組（Es）62.4Ma，新溝咀組（Ex）51.2Ma，荊沙組（Ej）45.5Ma和潛江組四段（Eq4）41.0Ma，等時(shí)線的相關(guān)系數(shù)為0.9975～0.9998。而玄武巖噴發(fā)活動(dòng)則為弱（古新世）→強(qiáng)（漸新世）→弱（中新世）。筆者發(fā)現(xiàn)潛江組沉積后期，有輝綠巖侵入，（巖體厚1.5～2m，傾角75°～80°，地表走向北東東。井下輝綠巖表現(xiàn)為視厚度很大（200余m）巖墻，可以分出邊緣相、中間相。

表3 玄武巖與江陵凹陷拉斑玄武巖元素對(duì)比Table 3 Elemants comparision of basalts among Jiangling and others

鹵水中Rb高達(dá)56.1～73.6mg/L，沙市組鹵水Sr含量高達(dá)16～400mg/L，鉀含量也比較一般地下鹵水高，說明富鉀鹵水與玄武巖活動(dòng)有一定聯(lián)系，因?yàn)楦邷佧u水與玄武巖接觸反應(yīng)可以釋放Rb、Sr等元素。

對(duì)于江陵凹陷高溫富鉀鹵水與玄武巖的關(guān)系，以前推測(cè)認(rèn)為玄武巖為鹽類沉積提供物質(zhì)來(lái)源，主要是以下兩方面：①玄武巖風(fēng)化后可提供K、Na、SO42-等，第三紀(jì)玄武巖為鈣堿性玄武巖，其K2O比一般玄武巖都高；②玄武巖活動(dòng)后期的熱水溶液將帶來(lái)大量K、Na、Ca、Mg、S、F、Cl、I、Fe等組分和金屬元素。此外，與江陵凹陷同處于新華夏大陸裂谷系中的在河南泌陽(yáng)凹陷，古近系中沉積了多個(gè)天然堿礦層并有堿鹵層，在含堿地層中出現(xiàn)水硅硼鈉石，可能也是受到地殼深部流體補(bǔ)給形成的【17】，近年在泌陽(yáng)凹陷發(fā)現(xiàn)第三紀(jì)玄武巖【18】，揭示深部流體在該區(qū)確實(shí)活動(dòng)過【19】。認(rèn)為四川深層富 K、B、Br 的鹵水顯示了海、陸相混合型鹵水特征 ，某些元素的富集是在成鹽成鹵晚期外來(lái)鹵水和地層水流入鹽盆混合溶解鹽層和蒸發(fā)濃縮起了重要作用【19】；該井鹵水硼的富集絕不是單一海水蒸發(fā) ，非海相因素起了主導(dǎo)作用。由于揚(yáng)子地臺(tái)西緣二疊-三疊紀(jì)海相火山強(qiáng)烈活動(dòng)【20】，推測(cè)三疊系富鉀鹵水的形成與火山活動(dòng)有密切的關(guān)系，這樣才能更好解釋鹵水中硼鋰銣銫等元素的來(lái)源，而現(xiàn)代富硼、鋰、銫等微量元素鹽湖礦床的形成均與火山熱水補(bǔ)給有關(guān)【21，22】。

鑒于江陵凹陷深層富鉀鹵水與玄武巖及輝綠巖關(guān)系密切， 而且溫度很高，因此，認(rèn)為江陵高溫富鉀鹵水的形成受到玄武巖活動(dòng)的控制影響，主要表現(xiàn)在地層被加熱，其次有熱流體摻入，導(dǎo)致白云石化和硫酸鹽還原作用強(qiáng)化，可以歸結(jié)為火山活動(dòng)熱事件導(dǎo)致鹵水變質(zhì)和聚集鉀及微量元素，火山活動(dòng)的影響發(fā)生于古近紀(jì)-新近紀(jì)，早期鹽湖沉積時(shí)期，可能有溫?zé)崛a(bǔ)給，沉積后期含鹽系地層受到巖漿侵入加熱和流體灌入混合，其形成過程如下（圖2）。

古近紀(jì)，古鹽湖沉積時(shí)期，火山活動(dòng)相對(duì)弱，但是可能有溫?zé)崛顒?dòng)，鹽湖還受到老地層及玄武巖風(fēng)化補(bǔ)給，根據(jù)礦物沉積組合，鹵水化學(xué)類型為硫酸鹽型。

圖2 江陵型高溫鹵水形成模式示意圖Fig.5 Sketch map of formation of the high-temperature brine in the Jiangling depression

鹽湖沉積后期，尤其埋藏成巖過程中，晶間鹵水受地層靜壓力作用逐漸遷移到孔隙發(fā)育的儲(chǔ)層中。而火山活動(dòng)強(qiáng)烈，玄武巖和輝綠巖侵入到含鹽系中，擾亂了原來(lái)的盆地沉積系統(tǒng)。一方面，地層鹵水被加熱，加速了白云石化、硫酸鹽還原，另一方面，鹵水-玄武巖反應(yīng)釋放出更多鉀離子和Rb等微量元素，鹵水-含鹽地層（沙市組鹽系鉀離子含量0.05%～0.18%）反應(yīng)釋放鉀離子，此外，伴隨巖漿活動(dòng)還可能有深源流體的灌入。通過上述地質(zhì)過程形成了富鉀及多種微量元素（Rb、Cs、Mn、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Ag）的高溫鹵水。

新近紀(jì)，造鹵活動(dòng)進(jìn)入尾聲，富鉀鹵水形成后分別遷移到孔隙發(fā)育的斷裂帶、碎屑巖和玄武巖等構(gòu)造空間中聚集成礦。

4 討論及結(jié)論

自從江陵凹陷發(fā)現(xiàn)富鉀鹵水后，許多專家對(duì)對(duì)江陵鹽盆富鉀鹵水成因進(jìn)行了討論。劉群等（1976）認(rèn)為鹵水成因是沉積鹵水，且經(jīng)過后來(lái)變質(zhì)作用的影響。鹵水來(lái)源有二：一個(gè)是古湖水的濃縮，沙市組的巨厚鹽巖層經(jīng)過后期的構(gòu)造、沉積、壓實(shí)等作用，將鹽巖層中的孔隙水、晶間水?dāng)D壓出來(lái)，儲(chǔ)存到孔隙、裂隙發(fā)育的巖層中，保存下來(lái)；一個(gè)是沿深大斷裂、構(gòu)造裂隙上升的深部鹵水補(bǔ)給，其證據(jù)是鹵水溫度高達(dá)100℃，稀有元素的含量豐富，比一般正常海水濃縮的鹵水高出數(shù)倍至數(shù)十倍，說明與火山活動(dòng)深源補(bǔ)給密切相關(guān)。吳必豪等（1995）進(jìn)一步認(rèn)為“江陵凹陷高產(chǎn)鹵水井均位于構(gòu)造接合部或兩組斷裂交叉帶，那里為鹵水富集提供了空間，也為深部流體向上運(yùn)移提供了通道”。

江陵凹陷富鉀鹵水的分布受持續(xù)的繼承性沉降中心（洼陷）、沙市組含鹽系、石鹽-硫酸鹽沉積相的控制；富集在砂巖、玄武巖、輝綠巖和白云巖等孔隙裂隙巖石內(nèi)，裂隙的發(fā)育又與局部構(gòu)造（背斜、鹽構(gòu)造等）樞紐部共軛裂隙帶有關(guān)。前古近系的含鉀物資補(bǔ)給；鹽盆自身已經(jīng)濃縮到硫酸鈉鎂鹽和硫酸鉀鎂鹽階段，原生的鹽類沉積晶間鹵水、后期淋濾鹵水以及玄武巖噴發(fā)帶入含鉀和各種微量元素流體，巖漿帶來(lái)的熱能，在高溫高壓的封閉環(huán)境中脫SO4的正向變質(zhì)作用等，這些都是富鉀鹵水形成的主要條件和因素。

總之，江陵凹陷鹽類沉積時(shí)保留下來(lái)的沉積水及成鹽期后鹽類變質(zhì)的脫出水與深部巖漿分異出的高溫流體互相摻雜，并發(fā)生脫硫酸根和白云石化的地質(zhì)作用，最終形成富鉀及多種微量元素的高溫高鹽度鹵水，因此，我們認(rèn)為火山活動(dòng)的熱事件是江陵富鉀鹵水形成的激發(fā)機(jī)制，這種熱事件成鉀機(jī)制可能具有一定的普遍性。

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CHARACTERISTICS AND FORMATION OF POTASSIUM-BEARING BRINE IN THE DEEPER STRATA IN DEPRESSION IN HUBEI JIANGLING PROVINCE

Pan Yuandun1Liu Chenglin2Xu Haiming2
1．Exploration center of Institute of Exploring and Development under Petrochemical Corporation of China，Jinzhou，Hubei，434100,China；
2．Institute of Mineral Resources，CAGS，Bejing，100037,China

The potassium-bearing brine with higher temperature had been discovered since 1970s in Jiangling depression of Hubei Province，and the brine mainly being stored in Shashi group of Eocene series. The distribution of brine are controlled by the subsiding center，stratum，halite-sulfates phase. The brine is cumulated in pores and cranies of sand rock，basalt，diabase，dolomite rock; the growth of cranies has been related with conjugate fractures in hinges of anticlines and salt structures. During Eocene epoch，salt lake had evolved to the glauberite and halite-crystalizing stage，or maybe reaching the K-Mg sulfate stage in impermanency.Afterward， in diagenesis the primary intercrystal brine was impacted by the invading of basalt and high temperature fluid，in the result，the metamorphose of brine had taken place，resulting in the removal of Mg and sulfate from brine， meanwhile plenty of K，Rb，Cs and so on had been brought into the brine，thus，the potassium-beaing brine had been formed.The brine formation is activated by the underground hot event resulting from volcanic activites.

Jiangling depression，high-temperature brine，pleogene，Eocene，basalt

P641.464

A

1006–5296（2011）02–0065–08

* 第一作者簡(jiǎn)介：潘源敦（1938～），男，主要從事石油地質(zhì)、數(shù)學(xué)地質(zhì)與蒸發(fā)巖研究，教授級(jí)高工

2011-03-22；改回日期：2011-05-06