地球科學(xué)綜合

我國鉀鹽找礦規(guī)律新認(rèn)識(shí)和進(jìn)展

鄭綿平，張震，張永生，等

摘要：目的：鉀鹽主要用作鉀肥，鉀肥是農(nóng)業(yè)三大肥料之一，中國是一個(gè)擁有13多億人口的農(nóng)業(yè)大國且耕地資源緊缺，目前尚未根本解決鉀鹽自給的問題。雖然我國具有較好找鉀前提條件，但由于我國地質(zhì)構(gòu)造的特殊性，找礦難度很大。為此，必須加強(qiáng)在中國古今鹽盆地找鉀研究與勘查，重點(diǎn)要開展海相鹽盆地找鉀和油鉀兼探，并兼顧陸相鹽湖及地下鹵水，才可從根本上解決中國鉀鹽自給的問題。方法：通過組織我國相關(guān)科研單位開展的新一輪全國鉀鹽找礦工作，對(duì)比研究國內(nèi)外鉀鹽礦床成鉀特征，以及開展油鉀兼探，收集油氣勘查大量第一性資料，總結(jié)出了我國海、陸相成鹽盆地和成鹽成鉀特性，并概述了我國鉀鹽找礦新認(rèn)識(shí)與新進(jìn)展。結(jié)果：本文總結(jié)出了我國海、陸相成鹽盆地和成鹽成鉀特性：成鹽具有多期性、成鹽時(shí)代差異性、成鹽作用遷聚性、物質(zhì)成分多樣性、后期鹽盆地的變動(dòng)性和多液態(tài)礦的特點(diǎn)；厘定了3個(gè)鹽類成礦域和1個(gè)成礦帶：華北鹽類成礦域、揚(yáng)子鹽類成礦域、塔里木-柴達(dá)木鹽類成礦域、羌北-滇西鹽類成礦帶；提出了我國找鉀新策略——以海相蒸發(fā)鹽盆地為主攻方向、兼探陸相鹽湖及含鉀地下鹵水；提出了我國主要的古代鹽盆地多產(chǎn)于“準(zhǔn)克拉通（陸塊）”，特別是海相鹽盆地均發(fā)育于前寒武紀(jì)為基底的陸塊中，以及鉀鹽沉積于構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)中相對(duì)活動(dòng)的亞穩(wěn)定區(qū)和在構(gòu)造亞穩(wěn)定區(qū)中聚集于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)的新認(rèn)識(shí)；發(fā)展了適合我國地質(zhì)特點(diǎn)的找鉀理論認(rèn)識(shí)，同時(shí)編制全國油鉀兼探總體實(shí)施方案，有效地推動(dòng)了油鉀兼探工作，在鉀資源找礦上取得了實(shí)質(zhì)性的突破。創(chuàng)新性提出符合滇西南找鉀的新認(rèn)識(shí)：推斷開采中的淺部鉀鹽層是由深部塑流到表層來的，可能有大量鉀鹽層埋藏在深部，并提出勐野井礦區(qū)鹽體主要物質(zhì)來源為海相，成鹽年代很可能為侏羅紀(jì)；發(fā)現(xiàn)滇西南—羌北中上侏羅統(tǒng)若干鉀鹽顯示，特別是指導(dǎo)和部署滇西南深部侏羅紀(jì)找鉀，并取得顛覆性的新認(rèn)識(shí)和新進(jìn)展；發(fā)現(xiàn)陜北鹽盆地馬五1-5亞段增厚和馬四段異常減薄現(xiàn)象，打破該鹽盆一直被視為“平底鍋”的認(rèn)識(shí)，證實(shí)了穩(wěn)定鹽盆內(nèi)局部活動(dòng)帶中有利于成鉀的次級(jí)鹽凹的存在，并鉆獲厚度較大含鉀礦化層和上古生界3層工業(yè)氣層，進(jìn)一步縮小陜北奧陶系找鉀包圍圈；引領(lǐng)“油鉀兼探”實(shí)施，在塔里木盆地羊塔 4井 5090～5192 m處發(fā)現(xiàn) KCl含量達(dá)到2%～13%，其中8 m厚KCl平均含量12%，經(jīng)鑒定含鉀礦物為鉀石鹽，實(shí)現(xiàn)了塔里木盆地庫車凹陷古近系找鉀的重大實(shí)質(zhì)性進(jìn)展；在柴達(dá)木盆地西部發(fā)現(xiàn)深部新的早第四紀(jì)富鉀鹵水層位，具有較好的找礦前景，尤其是盆地邊緣的底部砂卵礫石層孔隙鹵水的發(fā)現(xiàn)，開拓了鉀鹵水找礦新類型和新領(lǐng)域；指導(dǎo)和發(fā)現(xiàn)青藏高原一批大中型鋰、鉀特種鹽湖（特別是多格錯(cuò)仁大型鋰、硼（鉀）鹽湖）和取得鹽湖資源綜合利用工藝新進(jìn)展，已知西藏約40個(gè)鹽湖KCl含量達(dá)邊界品位，估算資源量10231.74萬t，其中經(jīng)過國土資源部儲(chǔ)量評(píng)審中心批準(zhǔn)的KCl儲(chǔ)量4937多萬t，取得青藏高原特種鹽湖綜合找鋰、鉀和評(píng)價(jià)的重要進(jìn)展。結(jié)論：通過近幾年工作，找鉀認(rèn)識(shí)和實(shí)踐都邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，在探索適合我國地質(zhì)特點(diǎn)的找鉀理論認(rèn)識(shí)有重要進(jìn)展；在鉀資源找礦上也有實(shí)質(zhì)性的突破。今后還要繼續(xù)加強(qiáng)適合中國地質(zhì)實(shí)際的成鉀理論研究；同時(shí)要高度重視，在已有的新認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，持續(xù)投入，做好長期作戰(zhàn)的準(zhǔn)備，才可能取得重大突破。

來源出版物：地球?qū)W報(bào),2012,33(3)：280-294

入選年份：2017

我國陸區(qū)干熱巖資源潛力估算

藺文靜，劉志明，馬峰，等

摘要：目的：干熱巖是一種清潔的可再生地?zé)豳Y源，在過去 40年里，干熱巖的利用技術(shù)日趨成熟，顯現(xiàn)出了巨大的利用價(jià)值。我國地處歐亞板塊、印度洋板塊、菲律賓板塊以及太平洋板塊交界處，分布有范圍較大的中、新生代侵入巖體，具有產(chǎn)生強(qiáng)烈水熱活動(dòng)和孕育地下高溫巖體必要的地質(zhì)構(gòu)造條件和熱背景。本文基于對(duì)我國陸區(qū)3～10 km深度溫度場模型，利用體積法對(duì)我國陸區(qū)的干熱巖資源潛力進(jìn)行估算。方法：采取體積法估算我國陸地地區(qū)干熱巖資源儲(chǔ)量估算。首先，獲取我國大陸地區(qū)的大地?zé)崃髦?、巖石熱導(dǎo)率、巖石生熱率、放射性元素集中層的厚度、地表溫度等進(jìn)行深部溫度估算的相關(guān)資料或參數(shù)，其中，大地?zé)崃髦等≈涤谖覈_出版的大陸地區(qū)熱流數(shù)據(jù)，共計(jì)921個(gè)；地層熱導(dǎo)率根據(jù)相關(guān)研究取定值為2.6 W/（m·K）；地層生熱率統(tǒng)一取為 1.0 μW/m3；放射性元素集中層的厚度值差異不大，一般在10 km左右，研究中統(tǒng)一取為10 km；以各地年平均氣溫作為地表溫度。然后，采用穩(wěn)態(tài)下的深部溫度場模型分別估算了我國3.5、4.5、…、9.5 km深溫度分布。最后，采取體積法，利用相關(guān)GIS軟件計(jì)算我國陸地地區(qū) 3～10 km深處的干熱巖資源儲(chǔ)量。具體計(jì)算時(shí)，利用GIS軟件對(duì)各類數(shù)據(jù)首先進(jìn)行矢量化，然后以經(jīng)緯度5′（0.08333°，約為8 km）為間隔進(jìn)行柵格化，即每個(gè)方格約為64 km2，深度上，以1 km為單位，分別計(jì)算3～10 km深處各段的干熱巖資源潛力。結(jié)果：（1）我國大陸 3.0～10.0 km深處干熱巖資源總計(jì)為2.52×1025J，略高于美國干熱巖資源的估算結(jié)果（美國干熱巖資源的估算結(jié)果為1.67×1025J，不包括黃石公園地區(qū)），相當(dāng)于85.6×105億t標(biāo)準(zhǔn)煤，按2%的可開采資源量計(jì)算，相當(dāng)于我國目前能源消耗總量的5200倍（2010年我國能源消費(fèi)總量32.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤）。（2）我國陸區(qū)深度3.5～7.5 km之間，溫度介于150℃到250℃的干熱巖儲(chǔ)量巨大，約為6.3×106EJ，即使僅僅其2%的儲(chǔ)量得到開發(fā)，也將獲得126000 EJ的熱能，相當(dāng)于2010年我國能源消費(fèi)總量的1320倍?？紤]目前干熱巖資源開發(fā)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，這一深度也是未來我國干熱巖資源開發(fā)的重點(diǎn)目標(biāo)層位。結(jié)論：我國陸區(qū)干熱巖資源資源潛力巨大，其中深度3.5～7.5 km之間，溫度介于150～250℃的干熱巖資源是未來我國干熱巖資源開發(fā)的重點(diǎn)目標(biāo)層位，主要包括東南沿海、雷瓊地區(qū)、滇西、藏南、膠東半島以及華北平原、關(guān)中盆地等區(qū)域。

來源出版物：地球?qū)W報(bào),2012,34(5)：807-811

入選年份：2017

岡底斯成礦帶東段礦床成礦系列及找礦突破的關(guān)鍵問題研究

唐菊興，多吉，劉鴻飛，等

摘要：岡底斯成礦帶是我國最重要的資源接續(xù)基地之一，其中岡底斯巖漿?。↖II 43）是最重要的III級(jí)成礦帶，研究程度最高的是從拉孜縣到工布江達(dá)縣長約600 km、寬約90 km范圍內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)并評(píng)價(jià)了5個(gè)超大型礦集區(qū)：雄村銅金礦集區(qū)，廳宮—沖江銅多金屬礦集區(qū)，甲瑪—驅(qū)龍—邦鋪銅多金屬礦礦集區(qū)，蒙亞啊—洞中拉—亞貴拉多金屬礦集區(qū)，程巴—努日鎢鉬銅礦集區(qū)。本文總結(jié)了岡底斯成礦帶主要礦床成礦背景，不同類型礦床時(shí)空分布規(guī)律，并提出了礦床勘察中的幾個(gè)關(guān)鍵問題。近年來的研究成果，厘定出與海西期火山作用、海西期裂谷構(gòu)造有關(guān)的鉛鋅銀礦床成礦系列組、印支—燕山期與沉積—構(gòu)造巖漿作用有關(guān)的銅、金、鐵、鉛鋅、銀、鉬礦床成礦系列組以及岡底斯成礦帶內(nèi)喜山期與構(gòu)造巖漿、沉積作用有關(guān)的銅、金、鐵、鉛鋅、銀、鉬、鎢、鈾、鹽類礦床成礦系列組。其中以印支以來的構(gòu)造巖漿礦床為主：與早侏羅世—晚侏羅世（173～160 Ma）島弧型中酸性火山巖—淺成巖建造有關(guān)的銅、金、銀、鉛鋅礦床成礦亞系列，雄村外圍和拉薩以東廣泛分布的葉巴組分布區(qū)是其主要找礦遠(yuǎn)景區(qū)；與古新世—始新世（65～38 Ma）中酸性火山—中淺成巖漿建造有關(guān)的鉛鋅、銀、鉬、鎢、鐵礦床成礦亞系列（沙讓式、亞貴拉式、洞中拉式），林周盆地—南木林盆地及其北側(cè)的隆格爾斷隆帶是主要的找礦遠(yuǎn)景區(qū)；與中新世（17～13 Ma）中酸性淺成巖漿建造有關(guān)的銅、鉬、鉛鋅、鎢、金、銀礦床成礦亞系列（驅(qū)龍式、甲瑪式、沖江—廳宮式、朱諾式、邦鋪式），岡底斯成礦帶東段中帶是主要的找礦遠(yuǎn)景區(qū)，尤其是含礦斑巖體接觸帶的矽卡巖型銅多金屬礦，如新發(fā)現(xiàn)的普桑果矽卡巖型銅鉛鋅礦。相對(duì)應(yīng)的，成礦物質(zhì)由早期的洋殼低角度俯沖形成幔源為主島弧型斑巖銅金礦，弧-陸增生造山、陸-陸碰撞造山早階段形成殼源為主的矽卡巖型鐵鉬鎢鉛鋅礦，向伸展背景下殼?；旌显礊橹鞯陌邘r型銅鉬鉛鋅礦。成礦元素從南往北的分布規(guī)律為Cu-Au（斑巖型）→ Mo-W（Cu）（斑巖-矽卡巖型）→ Cu-Mo-Pb-Zn（Au、Ag）（斑巖-矽卡巖型）→Mo（Cu）（斑巖）→ Pb-Zn-Mo-W-Fe（斑巖-矽卡巖型）→ Pb、Zn（Ag）（熱液脈型）。成礦時(shí)代從南往北的規(guī)律為 173～154 Ma（雄村）→ 40～20 Ma（努日-程巴等）→ 17～13 Ma（驅(qū)龍、甲瑪?shù)龋?65～38 Ma（沙讓、亞貴拉等）。岡底斯成礦帶強(qiáng)烈的燕山晚期、喜山期的黑云母花崗巖（花崗斑巖、石英斑巖）巖漿活動(dòng)控制了巖體中的Cu、Mo、W礦化和矽卡巖型銅鉛鋅鐵鉬礦床的分布。矽卡巖性礦化分布在巖體外圍（0～4 km）接觸帶灰?guī)r與黑色巖系的層間構(gòu)造中，具有Mo-W-Cu-Zn-Pb-Ag-Au礦化分帶的規(guī)律。主要的矽卡巖礦床含礦層位為晚石炭-早二疊世昂杰組、來姑組，二疊紀(jì)的洛巴堆組、下拉組，中侏羅世多底溝組與晚侏羅世林布宗組的灰?guī)r（大理巖）+黑色板巖、凝灰?guī)r、砂板巖和層間構(gòu)造。按照“缺位”理論預(yù)測石炭紀(jì)-二疊紀(jì)裂谷盆地中的VMS型多金屬礦，燕山晚期-喜山早期（126～40 Ma）念青唐古拉地區(qū)矽卡巖型多金屬礦附近的斑巖鉬（銅）礦，以及燕山晚期-喜山早期岡底斯中部中酸性巖漿巖附近似IOCG型鐵銅金礦，早中侏羅世、中新世斑巖型銅礦外圍的淺成低溫?zé)嵋航鸬V，與增生楔及脆韌性剪切帶中的造山型金礦等礦床類型是下一步工作的重點(diǎn)。提出了增生楔中的造山型金礦的找礦突破，推覆-滑覆構(gòu)造控巖控礦模型的構(gòu)建，島弧環(huán)境下形成的斑巖銅金礦床的保存，隱伏斑巖礦床的預(yù)測準(zhǔn)則，如異常元素的選擇、流體逃逸痕跡的識(shí)別、圍巖巖性圈閉重要性問題是當(dāng)前找礦突破中的關(guān)鍵地質(zhì)問題。

來源出版物：地球?qū)W報(bào),2012,33(4)：393-410

入選年份：2017

贛北石門寺鎢多金屬礦床同位素地球化學(xué)研究

項(xiàng)新葵，王朋，孫德明，等

摘要：目的：贛北石門寺鎢多金屬礦位于下?lián)P子成礦省江南地塊中生代銅鉬金銀鉛鋅成礦帶中，是最近查明的一個(gè)超大型（世界級(jí)）礦床。礦體厚大且產(chǎn)狀平緩，大致平行于晉寧期黑云母花崗閃長巖與燕山期似斑狀黑云母花崗巖巖珠頂部的接觸面分布，以外接觸帶為主，礦化類型主要為細(xì)脈浸染型。為深化認(rèn)識(shí)區(qū)內(nèi)鎢礦的成礦機(jī)制，建立九嶺地區(qū)鎢礦成礦模式和找礦模型，本文對(duì)礦區(qū)內(nèi)金屬硫化物S、Pb同位素以及方解石的C、O同位素組成進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，從成礦系統(tǒng)中的“源”角度，探討了該礦床的成礦物質(zhì)來源及演化。方法：用于S、Pb同位素測試的樣品采自礦區(qū)主要礦體內(nèi)的原生金屬硫化物礦石，用于C-O同位素分析測試樣品主要采自礦體中的方解石脈。樣品由武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素實(shí)驗(yàn)室完成測試。（1）S同位素測試是將金屬硫化物單礦物與氧化亞銅按一定比例研磨、混合均勻后進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成SO2，并用冷凍法收集，然后用MAT251氣體同位素質(zhì)譜儀分析硫同位素組成，測量結(jié)果以V-CDT為標(biāo)準(zhǔn)，分析精度優(yōu)于±2‰。（2）鉛同位素樣品先用混合酸分解，然后用樹脂交換法分離出鉛，蒸干后用熱表面典例質(zhì)譜法進(jìn)行鉛同位素測量，儀器型號(hào)為MAT-261，測量精度為 1 μg鉛204Pb/206Pb低于 0.05%，208Pb/206Pb一般不大于 0.005%。（3）C-O同位素分析采用 100%磷酸法，在25℃時(shí)，樣品與磷酸發(fā)生反應(yīng)，將反應(yīng)釋放出來的CO2在MAT251型質(zhì)譜儀上進(jìn)行碳、氧同位素測試。δ13C以PDB為標(biāo)準(zhǔn)，δ18O以PDB和SMOW為標(biāo)準(zhǔn)，分析精度為±0.2‰。結(jié)果：（1）石門寺礦區(qū)硫化物的δ34S值分布于-2.53‰～-0.91‰之間，平均為-1.65‰，其中6件黃銅礦樣品的δ34S值介于-1.69‰～-0.91‰之間，平均值為-1.29‰，9件輝鉬礦樣品的δ34S值介于-2.53‰～-1.02‰之間，平均值為-1.90‰，變化范圍較小，分布比較集中。（2）礦石的鉛同位素組成相當(dāng)均一，206Pb/204Pb比值范圍為18.109～18.268（平均18.201），207Pb/204Pb比值范圍為15.586～15.708（平均為15.627），208Pb/204Pb比值范圍為38.208～38.715（平均為38.472）。（3）方解石δ13CV-PDB值為-15.92‰～-7.11‰，平均值為-9.01‰，主要集中-8‰～-7‰，δ18OV-SMOW的變化范圍為4.38‰～20.70‰，平均值為10.99‰。結(jié)論：石門寺礦區(qū)礦石硫化物的硫同位素組成范圍較窄，在-2.53‰～-0.91‰之間，平均值為-1.65‰，具有塔式分布效應(yīng)，礦床硫來源于巖漿。鉛同位素構(gòu)造環(huán)境演化圖解中，絕大多數(shù)樣品點(diǎn)集中在上地殼與造山帶演化線之間，另有一部分落在上地殼。表明礦石中的鉛具有多來源的性質(zhì)，主要來源于下地殼，但在上升過程中受到了上地殼的混染。石門寺礦區(qū)碳-氧同位素研究表明，礦床成礦流體中碳可能來自下地殼或上地幔，并且相當(dāng)部分碳以甲烷形式存在，成礦場內(nèi)甲烷被氧化為二氧化碳，進(jìn)一步沉淀形成方解石，至少部分碳是深源甲烷轉(zhuǎn)化而來的。

來源出版物：地球?qū)W報(bào),2013,34(3)：263-271

入選年份：2017