中亞盆地鉀鹽礦床鹽類(lèi)礦物Rb-Sr同位素體系研究及其意義

沈立建 ，劉成林，焦鵬程，王春連，曹養(yǎng)同

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所 成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100037)

相對(duì)于火成巖和變質(zhì)巖來(lái)說(shuō)，沉積巖的年代學(xué)研究異常困難(Rasmussen, 2005)，除了地層中古生物和層狀火山灰以外，很難利用其它方法進(jìn)行沉積巖年代學(xué)研究(Granger and Muzikar, 2001)。在特殊環(huán)境中，例如海相沉積，可以利用C和Sr等同位素與地質(zhì)歷史各個(gè)時(shí)期海水同位素組成相對(duì)比，從而得到相關(guān)沉積地層的形成時(shí)代(劉燕學(xué)等， 2006)。但應(yīng)用此方法的前提是，必須是絕對(duì)的海相沉積并需要一定的沉積序列才能進(jìn)行較精準(zhǔn)的對(duì)比。蒸發(fā)巖作為一種特殊的沉積巖，在沉積過(guò)程中古生物種類(lèi)和數(shù)量較少，基本只存在一些嗜鹽的細(xì)菌(Rothschild and Mancinelli, 2001)，蒸發(fā)巖沉積時(shí)多為氧化環(huán)境，也不利于古生物化石的保存(袁秦等， 2013)。而且在很多鉀鹽礦床中，缺少碳酸鹽和硫酸鹽沉積，也無(wú)法保證其物質(zhì)來(lái)源完全為海水。因此，在鉀鹽礦床中，如果缺少火山灰沉積，那么只能利用上覆和下伏的沉積地層對(duì)鉀鹽礦層進(jìn)行年齡限制，無(wú)法直接獲得其形成時(shí)代。中亞盆地鉀鹽礦床(圖1)是世界上最大的鉀鹽礦床之一，根據(jù)初步估算，其資源量至少540億噸(USGS, 2016)，其物質(zhì)來(lái)源被認(rèn)為來(lái)自于沉積時(shí)期盆地西北部的海水。但關(guān)于其形成時(shí)間，目前的研究只給出了晚侏羅世至早白堊世(USGS, 2016)這一大概的時(shí)代，因此，中亞盆地鉀鹽礦床確切的形成時(shí)代目前仍存在爭(zhēng)議。

圖 1 部分主要古代固體鉀鹽礦床在世界上的分布 (修改于錢(qián)自強(qiáng)等， 1994)

由于鉀鹽礦床中含有大量的K，而Rb常以類(lèi)質(zhì)同像的形式替代K，因此在理論上可以利用放射性40K和87Rb對(duì)其進(jìn)行年代學(xué)研究。但一些鉀鹽礦床中鹽類(lèi)礦物的年代學(xué)研究方法(K-Ar法和Rb-Sr法)結(jié)果表明，往往得到的年齡要比實(shí)際的年齡年輕(Wardlaw, 1968; Register, 1981; Brookinsetal., 1985; Baadsgaard, 1987; 帥開(kāi)業(yè), 1987; Hansenetal., 2016; Shenetal., 2017)，只有少數(shù)的鉀鹽礦床記錄了原始沉積年齡(Chaudhuri and Clauer, 1992)。本文試圖利用Rb-Sr測(cè)年法對(duì)中亞盆地鉀鹽礦床中鹽類(lèi)礦物，特別是鉀鹽礦物，進(jìn)行年代學(xué)研究，以期獲得鉀鹽礦床的成礦年代及鹽類(lèi)礦物后期變質(zhì)改造信息。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)Tyubegatan鉀鹽礦床位于中亞土庫(kù)曼斯坦和哈薩克斯坦含鹽含鉀盆地的西北部(圖2)。盆地從北東到南西長(zhǎng)約110 km，寬約10～40 km，面積約4 000 km2。盆地中下侏羅統(tǒng)為陸相碎屑沉積，厚800多米，較上三疊統(tǒng)分布稍廣，分布最廣泛的是上侏羅統(tǒng)至下白堊統(tǒng)含鹽系地層。該礦床賦存于同名巨型短軸背斜平緩的西北翼，此背斜呈北東-南西向展布，長(zhǎng)約30 km，寬約12～15 km，西北翼較緩(15°～20°)而東南翼較陡(可達(dá)50°)，軸部出露含鹽系以下的硬石膏層。背斜邊緣是由下白堊統(tǒng)組成的東南陡而西北緩的單面山。礦床中鹽類(lèi)沉積厚度達(dá)400多米，鉀鹽層厚度一般為5～7 m，KCl含量可達(dá)30%以上。含鹽系地層從下至上為： ① 硬石膏層，硬石膏夾巖鹽薄層或透鏡體，厚度為0.7～30 m；② 石鹽層，深灰-淺灰色巖鹽，NaCl含量可達(dá)90%， 厚度為30～40 m； 玫瑰色粗晶巖鹽， 含淺灰-白色硬石膏團(tuán)塊和細(xì)脈，偶見(jiàn)紅色泥質(zhì)-碳酸鹽凝塊，厚度約為120～150 m； ③ 鉀鹽層，下部為含光鹵石泥質(zhì)-碳酸鹽巖鹽、含光鹵石巖鹽或光鹵石巖鹽，光鹵石含量一般為0.3%～15%，最高可達(dá)48%，厚度為0.3～501 m； ④ 石鹽層，為淺紅至深玫瑰色石鹽，含硬石膏、泥質(zhì)和碳酸鹽包裹體： ⑤ 泥質(zhì)硬石膏層，厚度1～3 m(錢(qián)自強(qiáng)等， 1994)。

圖 2 中亞盆地鉀鹽盆地位置(a， 修改于USGS, 2016)及研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b， 修改于錢(qián)自強(qiáng)等， 1994)

2 實(shí)驗(yàn)方法

含鹽系地層中共取樣5個(gè)，其中4個(gè)為棕紅色或粉紅色鉀鹽礦石樣品，1個(gè)為淺白色巖鹽樣品，樣品幾乎不含碎屑物質(zhì)或碎屑物質(zhì)含量很少(圖3)。鉀鹽礦石中的含鉀礦物主要為光鹵石，含有少量的鉀石鹽；巖鹽樣品基本由石鹽礦物組成。在樣品溶解之前，首先利用雙目鏡將鹽類(lèi)礦物中的碎屑仔細(xì)挑選出來(lái)，從而達(dá)到去除碎屑物質(zhì)的目的。挑選后的樣品每個(gè)取200 mg，置入5 mL的Teflon燒杯中，然后加入3 mL 0.1 N的醋酸氨。樣品溶解之后利用離心機(jī)離心，使少量不溶的碎屑物質(zhì)沉降至最底部，然后將上清液小心倒出。所有的樣品溶液分成兩份，其中小的一份用作微量元素分析，另外一份用1 N的鹽酸重新酸化，用作陽(yáng)離子交換柱Sr的分離。分離Sr的流程參考Babechuk和 Kamber(2011)。87Sr/86Sr值的測(cè)量采用昆士蘭大學(xué)RIF(Radiogenic Isotope Facility)實(shí)驗(yàn)室Nu多接受電感耦合等離子質(zhì)譜(MC-ICP-MS)進(jìn)行。利用86Sr/88Sr值(0.119 4)對(duì)測(cè)量的87Sr/86Sr值進(jìn)行校正。對(duì)標(biāo)樣SR987的重復(fù)分析產(chǎn)生的87Sr/86Sr值的均值為0.710 237±0.000 027 (2σ)。Rb和Sr的微量元素采用昆士蘭大學(xué)RIF實(shí)驗(yàn)室的Thermo X-Series Ⅱ ICP-MS進(jìn)行測(cè)量，分析流程參考Niu和Batiza(1997)。87Rb/86Sr和87Sr/86Sr的系統(tǒng)誤差分別為±2.8%和±0.03%。Rb-Sr年齡的計(jì)算采用軟件Isoplot/EX 3.75(Ludwig， 2013)。

圖 3 中亞盆地鉀鹽礦床鉀鹽礦石樣品(a)和鹽巖樣品(b)特征

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

中亞鉀鹽盆地中4個(gè)鉀鹽礦石樣品和1個(gè)巖鹽樣品的Rb和Sr含量分析結(jié)果見(jiàn)表1。鉀鹽礦石的Rb含量介于29 203×10-9～40 503×10-9之間，Sr含量介于1 127×10-9～1 834×10-9之間；巖鹽樣品的Rb含量為312×10-9，Sr含量為651×10-9。由分析結(jié)果可以看出，鉀鹽礦石樣品的Rb含量比巖鹽樣品高出2個(gè)數(shù)量級(jí)，Sr含量約為巖鹽樣品的2倍，而鉀鹽礦石樣品的Rb/Sr值比巖鹽要高出幾十倍(表1)。4個(gè)鉀鹽礦石的87Sr/86Sr值介于0.711 401至0.712 768之間，平均為0.712 115。巖鹽的87Sr/86Sr值為0.710 627，比鉀礦石樣品87Sr/86Sr值稍低。

4 討論

4.1 中亞鉀鹽礦床Rb-Sr年代

Tyubegatan鉀鹽礦床形成于晚侏羅世，為海相沉積(錢(qián)自強(qiáng)等， 1994)。根據(jù)McArthur 等(2001)的研究，晚侏羅世海水87Sr/86Sr值從0.706 864升高至0.707 238(156.4～140.6 Ma)，呈現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì)。本次研究的中亞鉀鹽礦床中所有樣品的87Sr/86Sr值都沒(méi)有位于此區(qū)間內(nèi)，都比晚侏羅世海水的要高。造成這一結(jié)果的原因主要有3個(gè)： ① 樣品中含有一定含量的Rb，87Rb衰變?yōu)?7Sr不斷積累在蒸發(fā)巖礦物中(Steinetal., 2000)； ② 蒸發(fā)巖受到87Sr/86Sr值較高的流體改造； ③ 以上兩種過(guò)程共同作用。

表 1 中亞鉀鹽盆地鹽類(lèi)樣品Rb和Sr的含量及Sr同位素組成

如果假設(shè)鉀鹽礦體在形成之后未經(jīng)歷后期變化，初始Sr同位素組成可以通過(guò)樣品87Rb/86Sr值、87Sr/86Sr值和形成時(shí)代根據(jù)公式計(jì)算得到：

87Sr/86Sr(t)=87Sr/86Sr(t0)+(87Rb/86Sr)(eλt-1)

公式(1)

式中，t0為初始時(shí)間，87Sr/86Sr(t0)為初始Sr同位素組成，t為目前時(shí)間，87Sr/86Sr(t)為目前Sr同位素組成，λ為87Rb衰變常數(shù)1.393×10-11(Nebeletal., 2011)。根據(jù)晚侏羅世的時(shí)間跨度(156.4～140.8 Ma)，計(jì)算得到的4個(gè)鉀鹽礦石初始87Sr/86Sr值分別為0.608 533～0.619 073(Tyu-01)、0.535 354～0.553 156(Tyu-02)、0.521 203～0.540 567(Tyu-03)和0.551 315～0.567 523(Tyu-04)。地質(zhì)樣品中，87Sr/86Sr值小于0.699被認(rèn)為是不符合實(shí)際的，因?yàn)槌跏夹滟|(zhì)非球粒隕石的值(地球形成時(shí)87Sr/86Sr值的最低值)約為0.699(Papanastassiou and Wasserburg, 1968)。巖鹽樣品的初始87Sr/86Sr值為0.707 599～0.707 906，這個(gè)數(shù)值范圍整體高于晚侏羅世海水87Sr/86Sr值。同樣假設(shè)鉀鹽礦床形成以后未受到后期地質(zhì)事件的改造，根據(jù)晚侏羅世海水Sr同位素組成、形成時(shí)代和現(xiàn)在樣品的87Rb/87Sr值也可以推算樣品現(xiàn)在的87Sr/86Sr值。根據(jù)公式(1)，若鉀鹽礦床形成于140.6 Ma，那么4個(gè)鉀鹽礦石目前的87Sr/86Sr值應(yīng)該為0.800 932～0.879 362，巖鹽樣品為0.709 959；若形成于156.4 Ma，那么4個(gè)鉀鹽礦石目前的87Sr/86Sr值應(yīng)該為0.811 099～0.898 352，巖鹽樣品為0.709 892。計(jì)算得到的4個(gè)鉀鹽礦石樣品87Sr/86Sr值明顯比測(cè)得的樣品87Sr/86Sr值要高的多，這與根據(jù)前面提出的假設(shè)得到的結(jié)果相符，因此認(rèn)為鉀鹽礦體一定受到了后期流體活動(dòng)的影響。

上述反演結(jié)果表明，中亞盆地鉀鹽礦床自晚侏羅世形成以后未受到改造的假設(shè)是不成立的，鉀鹽礦體一定受到了后期地質(zhì)活動(dòng)的影響。巖鹽樣品反算得到的初始87Sr/86Sr值高于晚侏羅世海水87Sr/86Sr值可能有以下幾種原因： ① 鉀鹽礦床形成時(shí)海水中混入了87Sr/86Sr值較高的陸地水； ② 鉀鹽礦床形成時(shí)87Sr/86Sr值與當(dāng)時(shí)海水相同，在形成以后受到了87Sr/86Sr值較高流體的改造； ③ 鹽類(lèi)礦物中積累了一定量的放射性成因87Sr，受到流體改造，溶解了之前的鹽類(lèi)礦物，造成重結(jié)晶的鹽類(lèi)礦物87Sr/86Sr值普遍升高。改造蒸發(fā)巖系的流體可能是陸地水、殘留原生水(87Sr/86Sr值與原始海水相似)和/或深部流體的混合(Shenetal., 2017)。

從圖4可以看出，各個(gè)樣品的87Rb/86Sr值和87Sr/86Sr值投點(diǎn)比較分散，很難得到較為準(zhǔn)確的年齡，只能得到一個(gè)誤差比較大的年齡： 1.0±2.8 Ma。但這些點(diǎn)具有一定的整體趨勢(shì)：隨著87Rb/86Sr值的增加，87Sr/86Sr值大體上也在增加。

假設(shè)晚侏羅世海水的Sr同位素組成為初始的Sr同位素組成，那么根據(jù)5個(gè)樣品的87Rb/86Sr值和87Sr/86Sr值，可以得到5個(gè)模式年齡：8.70±0.25～8.15±0.23 Ma、3.96±0.11～3.63±0.10 Ma、4.67±0.13～4.37±0.12 Ma、4.54±0.13～4.18±0.12 Ma和191±15～172±13 Ma(圖5)，其中前4個(gè)為鉀鹽礦石的模式年齡，最后1個(gè)為巖鹽的模式年齡。

除了巖鹽樣品以外，其它鉀鹽礦石樣品的模式年齡相對(duì)集中，介于8.70～3.63 Ma之間，屬于中新世至上新世，這些年齡比鉀鹽礦層的形成時(shí)代(晚侏羅世)要年輕的多。巖鹽樣品的模式年齡早于晚侏羅世。造成以上結(jié)果的原因有以下幾個(gè)： ① 鉀鹽礦物在中新世-上新世時(shí)期不斷受到改造，流體的Sr同位素組成與侏羅紀(jì)海水相似，從而造成大部分的鉀鹽礦物Rb-Sr年齡集中于8.70～3.63 Ma之間；② 鉀鹽和巖鹽都受到較為年輕(中新世至現(xiàn)代)的流體改造，流體87Sr/86Sr值低于鉀鹽但高于巖鹽，溶解重結(jié)晶后造成巖鹽87Sr/86Sr值升高而鉀鹽87Sr/86Sr值降低，從而導(dǎo)致鉀鹽礦物Rb-Sr模式年齡降低而巖鹽礦物Rb-Sr模式年齡升高；③ 鉀鹽礦物自形成以后積累了一定量的放射性成因87Sr，鉀鹽內(nèi)部的光鹵石部分轉(zhuǎn)化為鉀石鹽，光鹵石中結(jié)合水溶解之前的礦物，使之前積累的放射性成因87Sr溶解于流體中，在鹽類(lèi)礦物重結(jié)晶過(guò)程中發(fā)生均一化，造成巖鹽87Sr/86Sr值升高而鉀鹽87Sr/86Sr值降低，此過(guò)程也造成了鉀鹽礦物的模式年齡降低和巖鹽礦物的模式年齡升高。從鉀鹽礦物的Rb-Sr特征來(lái)看，鉀鹽礦物自侏羅紀(jì)形成以后Rb-Sr體系并未保持封閉，因此，巖鹽在很大程度上也受到了后期改造。以上結(jié)果很有可能是第2或第3種原因造成的。

圖 4 中亞盆地鉀鹽礦床的Rb-Sr體系

上述分析表明，中亞鉀鹽礦床在形成以后一定受到了流體作用的影響，礦體有可能受到了多期次、不同類(lèi)型的流體作用的影響，從而造成了中亞鉀鹽礦床蒸發(fā)巖礦物的Rb-Sr體系的多解性。嚴(yán)格意義上講，鹽類(lèi)樣品的Sr同位素組成特征不可能將鉀鹽礦體自形成至現(xiàn)代受到改造的詳細(xì)過(guò)程記錄下來(lái)。

USGS(2016)的研究報(bào)告表明，中亞盆地的鉀鹽礦床部分地區(qū)埋藏深度較大，最深可達(dá)7 000 m，含鹽含鉀等蒸發(fā)巖層曾發(fā)生強(qiáng)烈的變形作用，鹽構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較發(fā)育。在這種情況下，鹽類(lèi)礦物很可能受到了廣泛和多期次的后期改造作用，從而很難保存原始的化學(xué)成分和同位素特征。以上Rb-Sr年代學(xué)的研究結(jié)果也證明了這一結(jié)論。

4.2 與其它鉀鹽礦床Rb-Sr年代對(duì)比

為了揭示中亞盆地鉀鹽礦Rb-Sr年代學(xué)問(wèn)題是否為個(gè)例，本文還收集了世界上其它地區(qū)鉀鹽礦的一些Rb-Sr年代結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

加拿大薩斯喀徹溫Elk Point盆地Prairie組鉀鹽礦床是世界上超大型鉀鹽礦床之一(圖1)。鉀鹽層主要賦存于中泥盆統(tǒng)中，主要的含鉀層包括Patience Lake組、Belle Plain組和Esterhazy組(Baadsgaard, 1987)。跟中亞盆地鉀鹽礦相似，其鉀鹽礦床中鹽類(lèi)礦物(石鹽、鉀石鹽和光鹵石)Rb-Sr結(jié)果給出了以下幾個(gè)年齡： 2 Ma、5 Ma、50 Ma和100 Ma(圖6a)。研究表明鉀石鹽是由光鹵石轉(zhuǎn)化而來(lái)的，此過(guò)程發(fā)生的時(shí)間為晚白堊世。之后鉀石鹽又轉(zhuǎn)化為光鹵石，這一過(guò)程從晚白堊世至現(xiàn)今一直都在進(jìn)行(Baadsgaard, 1987)。鹽類(lèi)礦物，特別是鉀鹽礦物發(fā)生轉(zhuǎn)化是由于晚白堊世以來(lái)地層發(fā)生抬升而位于海平面以上造成的。在更新世和現(xiàn)代，由于冰川作用，這種轉(zhuǎn)變作用變得微弱(Baadsgaard, 1987)。

東南亞泰國(guó)和老撾境內(nèi)呵叻盆地鉀鹽礦床也是世界上最大鉀鹽礦床之一(圖1)，其蒸發(fā)巖系主要賦存于白堊系Maha Sarakham組中。完整的蒸發(fā)巖系發(fā)育有3個(gè)鹽組：下鹽組、中鹽組和上鹽組，其中，鉀鹽層發(fā)育于下鹽組的最頂部。由于鹽構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，許多地區(qū)發(fā)生鹽丘作用從而使得上鹽組和/或中鹽組發(fā)生淋濾而缺失(Shen and Siritongkham, 2020)。呵叻盆地鉀鹽礦床鹽類(lèi)礦物(主要為石鹽、光鹵石和鉀石鹽，鉀鹽礦物以光鹵石為主)的Rb-Sr年代學(xué)研究結(jié)果表明，這些Rb-Sr同位素投點(diǎn)同中亞盆地鹽類(lèi)礦物相似，也無(wú)法構(gòu)成等時(shí)線，但隨著87Rb/86Sr值的增加，87Sr/86Sr值也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)(圖6b)。圖6b中87Rb/86Sr值接近于0的3個(gè)點(diǎn)為硬石膏的Rb-Sr組成，可認(rèn)為是初始海水的鍶同位素組成。根據(jù)計(jì)算可得出這些鉀鹽的Rb-Sr同位素年齡介于43～23 Ma之間。 而呵叻盆地鉀鹽礦床被普遍認(rèn)為形成于白堊紀(jì)中晚期， 年齡約為92～63 Ma (Zhangetal., 2018)，因此利用呵叻盆地鹽類(lèi)礦物得到的Rb-Sr年齡要比其沉積年齡年輕的多(Hansenetal., 2016)。

圖 5 中亞盆地鉀鹽礦床鹽類(lèi)礦物的Rb-Sr模式年齡

云南思茅盆地勐野井鉀鹽礦床是我國(guó)唯一的古代固體鉀鹽礦床(圖1)，其產(chǎn)出于陸相地層當(dāng)中(Shenetal., 2017)。目前最新的凝灰?guī)r鋯石U-Pb年代學(xué)證據(jù)表明，鉀鹽礦床所處的勐野井組形成時(shí)代為白堊紀(jì)中晚期(Wangetal., 2015)，但鉀鹽礦床本身的形成時(shí)代仍存在爭(zhēng)議(Shenetal., 2017)。思茅盆地勐野井鉀鹽礦床鹽類(lèi)礦物(主要為石鹽、鉀石鹽和光鹵石，鉀鹽礦物以鉀石鹽為主)的Rb-Sr同位素測(cè)年投點(diǎn)比較分散，很難獲得較為準(zhǔn)確的年齡，但這些點(diǎn)也具有同中亞和呵叻盆地鉀鹽礦床中鹽類(lèi)礦物Rb-Sr數(shù)據(jù)相似的趨勢(shì)：隨著87Rb/86Sr值的增加，87Sr/86Sr值大體上也在增加，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的年齡介于14～1 Ma不等。一些樣品的Sr同位素組成不僅低于周邊淡水的Sr同位素組成，甚至低于顯生宙期間海水的Sr同位素組成，具有深部來(lái)源的特征(圖6c)，表明勐野井鉀鹽礦床還有深部物質(zhì)的補(bǔ)給(Shenetal., 2017)。

美國(guó)新墨西哥州東南部和德克薩斯州西部的Delaware盆地二疊系Salado組鉀鹽礦床(圖1)是美國(guó)最早發(fā)現(xiàn)的古代鉀鹽礦床(魏東巖， 2001)，礦床中主要鹽類(lèi)礦物有石鹽、鉀石鹽，還有少量的硫酸鹽礦物(Register, 1981)。鉀鹽礦床中的鉀鹽礦物(主要為石鹽、鉀石鹽、雜鹵石和無(wú)水鉀鎂礬)Rb-Sr同位素?cái)?shù)據(jù)具有比以上幾個(gè)鉀鹽礦床更好的相關(guān)性，得到的Rb-Sr等時(shí)線年齡約為214 Ma(圖6d)，屬于三疊紀(jì)，而Salado組鉀鹽礦床形成于二疊紀(jì)。Salado組鉀鹽礦床中鹽類(lèi)礦物的的Rb-Sr年齡也比其沉積年齡要年輕(Register, 1981)。

圖 6 世界上一些鉀鹽礦床中鹽類(lèi)礦物Rb-Sr年代學(xué)研究

中亞鉀鹽盆地鹽類(lèi)礦物的Rb-Sr定年和其它幾個(gè)鉀鹽礦床(東南亞呵叻盆地、中國(guó)勐野井、加拿大薩斯喀徹溫和美國(guó)新墨西哥)的結(jié)果都表明利用鹽類(lèi)礦物進(jìn)行Rb-Sr定年無(wú)法得到鉀鹽礦床原始的沉積年齡，得到的年齡都比各自的沉積年齡要年輕。這一結(jié)論也與其他一些學(xué)者的研究成果(Lippolt and Raczek, 1979； Register， 1981； Chaudhuri and Clauer， 1992)相吻合。這是因?yàn)辂}類(lèi)礦物容易受到外部流體改造，從而導(dǎo)致礦物中的Rb-Sr難以保持封閉狀態(tài)。

鉀鹽礦床中含有大量的K，在利用Rb-Sr測(cè)年的同時(shí)還可考慮利用K-Ar(Ar-Ar)法對(duì)其進(jìn)行定年。同理來(lái)講，如果鹽類(lèi)礦物受到后期改造，那其K-Ar系統(tǒng)必然也受到了破壞，無(wú)法保存原始的年代學(xué)信息。如果證實(shí)鹽類(lèi)礦物為原生沉積且并未受到沉積后作用的改造，才可以通過(guò)以上測(cè)年方法得到其形成時(shí)代。

相對(duì)于氯化物型鹽類(lèi)礦物來(lái)說(shuō)，含K硫酸鹽礦物雜鹵石(K2Ca2Mg[SO4]4·2 H2O)和無(wú)水鉀鎂礬(K2Mg2[SO4]3)的抗后期改造能力要稍強(qiáng)一些。雜鹵石在室溫至285℃左右比較穩(wěn)定，但在大多數(shù)情況下屬于早期成巖產(chǎn)物或次生礦物。無(wú)水鉀鎂礬的穩(wěn)定溫度稍低，一般在低于83℃條件下比較穩(wěn)定(Neubaueretal., 2013)。Brookins等(1985)利用美國(guó)新墨西哥州Salado組中雜鹵石進(jìn)行了K-Ar年代學(xué)研究，得到的年齡介于216～198 Ma之間。這些年齡顯然要比Salado組的沉積年齡要年輕的多。然而對(duì)于Rb-Sr定年方法來(lái)說(shuō)，在很多情況下，雜鹵石Rb含量較低而Sr含量較高，導(dǎo)致雜鹵石的Rb/Sr值較低，這對(duì)于Rb-Sr定年來(lái)說(shuō)并不理想(Philippe and Haack, 1995)。相對(duì)于雜鹵石來(lái)說(shuō)，無(wú)水鉀鎂礬Rb含量高而Sr含量較低。Brookins等(1985)利用美國(guó)新墨西哥Salado組蒸發(fā)巖系中無(wú)水鉀鎂礬Rb-Sr研究得出其年齡約為200～170 Ma，表明無(wú)水鉀鎂礬在較長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期內(nèi)仍保存了放射性87Sr。Philippe和Haack(1995)對(duì)德國(guó)Zechstein盆地鉀鹽礦床中無(wú)水鉀鎂礬進(jìn)行的Rb-Sr年代學(xué)研究表明，其等時(shí)線年齡約為135 Ma，屬于白堊紀(jì)，相對(duì)于其礦床形成時(shí)代(二疊紀(jì))來(lái)說(shuō)異常年輕。目前普遍認(rèn)為，在大多數(shù)情況下無(wú)水鉀鎂礬不是原生礦物，而是其它鹽類(lèi)礦物經(jīng)過(guò)后期改造形成的(Philippe and Haack, 1995)。通過(guò)以上討論可得出，雖然雜鹵石和無(wú)水鉀鎂礬相對(duì)于氯化物型含鉀鹽類(lèi)礦物來(lái)說(shuō)較為穩(wěn)定，但仍無(wú)法保證其為原生成因并且在形成之后一直保持穩(wěn)定或封閉，因此，這兩種礦物也并不是研究鉀鹽礦床形成時(shí)代的理想對(duì)象。

蒸發(fā)巖放射性地球化學(xué)的研究表明，大多數(shù)鹽類(lèi)礦物在形成以后經(jīng)歷了復(fù)雜的后期改造。蒸發(fā)巖，尤其是經(jīng)歷過(guò)深埋藏作用的蒸發(fā)巖，其化學(xué)變化一直不太穩(wěn)定(Chipley and Kyser, 1989)，在埋藏過(guò)程中，蒸發(fā)巖可能受到較強(qiáng)的水巖反應(yīng)，并可控制地層建造水的成分(Landetal., 1988； Land and Macpherson, 1992； Pauwelsetal., 1993)，因此蒸發(fā)巖的放射性同位素地球化學(xué)可研究其變質(zhì)作用和水文演化歷史，而很難測(cè)定其形成時(shí)代(Lippolt and Raczek, 1979)。

5 結(jié)論

中亞盆地鉀鹽礦床鹽類(lèi)礦物的Rb-Sr測(cè)年結(jié)果表明，鹽類(lèi)礦物在形成以后Rb-Sr體系并未保持封閉，并不能形成可靠的等時(shí)線。根據(jù)侏羅紀(jì)海水Sr同位素組成計(jì)算得到的鉀鹽樣品模式年齡介于9～4 Ma之間，巖鹽樣品模式年齡約為190～170 Ma。鉀鹽的模式年齡表明，中亞盆地鉀鹽礦床自中新世以來(lái)至今仍受到改造作用。巖鹽模式年齡雖屬侏羅紀(jì)，但由于鹽類(lèi)礦物容易受到各種地質(zhì)事件的影響和改造，此年齡不能代表礦床真實(shí)的形成年齡。

大量鉀鹽礦床鹽類(lèi)礦物的Rb-Sr年代學(xué)研究表明，大多數(shù)鹽類(lèi)礦物在形成以后經(jīng)歷了復(fù)雜的后期改造，鹽類(lèi)礦物放射性同位素地球化學(xué)方法很難得到鉀鹽礦床的形成時(shí)代，但可用來(lái)研究鉀鹽盆地的變質(zhì)作用和水文演化歷史。

致謝實(shí)驗(yàn)室工作得到昆士蘭大學(xué)Jian-xin Zhao教授、Yuexing Feng博士、Wei Zhou博士和Ai Nguyen博士的支持和幫助，在此表示衷心感謝。