四川南充鹽盆下中三疊統(tǒng)雜鹵石形成條件及找鉀意義

白 超，劉建偉

(中化地質礦山總局陜西地質勘查院，陜西 西安 710065)

1 雜鹵石巖的分布特征

南充鹽盆雜鹵石主要分布在T1j5-T2l1鹽系剖面中上部Ⅱ-Ⅲ鹽組內(nèi)(圖1)，雜鹵石巖呈單層厚度不大的薄夾層或條帶狀、侵染狀、團塊狀分布于紋層狀硬石膏及菱鎂礦巖和鹽巖之中，以層數(shù)多、延續(xù)范圍寬為特點。

1.1 剖面上的分布特點

1.1.1 雜鹵石在剖面上的賦存狀態(tài)及圍巖特征

可大致劃分上、下兩個帶：

(1)下帶：為硬石膏-鹽巖-雜鹵石巖帶，分布在鹽系的Ⅱ2及Ⅱ3鹽組下部。其特點是雜鹵石與鹽巖密切共生，成薄夾層及條帶、團塊分布于鹽巖層之中，往往伴有硫鎂礬和無水鉀鎂釩等礦物，部分分布在硬石膏層間。從剖面上看，主要分布在鹽巖層之上。

(2)上帶：為硬石膏-雜鹵石帶，主要分布在鹽系的Ⅱ3鹽組上部及Ⅲ鹽組。該帶的雜鹵石巖在剖面上主要和紋層狀硬石膏及菱鎂礦緊密共生，兩者呈頻繁韻律互層產(chǎn)出，部分則分布在“綠豆巖”和鹽巖層中。

1.1.2 雜鹵石巖的分布于菱鎂礦關系

T1j5-T2l1鹽系剖面的MgCO3指數(shù)曲線由下而上增高(圖1)，雖然菱鎂礦大量出現(xiàn)部位，不一定有雜鹵石巖分布，但雜鹵石巖則必然出現(xiàn)在MgCO3指數(shù)高值，菱鎂礦大量分布的部位，說明雜鹵石巖的形成與菱鎂礦關系密切。

1.1.3 雜鹵石巖分布在咸化程度較高的部位

T1j5-T2l1三個鹽組中鹽巖Br·103/Cl總的趨勢由下而上增高，雜鹵石則形成于Ⅱ2鹽組以上Br·103/Cl較高部位(圖1)，有時并伴有其它鉀鎂硫酸鹽礦，說明雜鹵石分布于咸化程度較高層段，但他并不是在咸化最高部位。當剖面鹽巖層Br·103/Cl最高時，并無雜鹵石分布，而且在平面上也沒有這種規(guī)律(圖2)，根據(jù)剖面的相分析資料，南充鹽盆的發(fā)展經(jīng)歷了濱海鹽湖-近岸鹽湖-遠岸鹽湖幾個階段，雜鹵石主要分布在遠岸鹽湖階段，有淡水摻雜影響。

圖1 南充鹽盆T1j5-T2l1含鹽系柱狀圖

圖2 T1j5Ⅱ鹽組下部鹽層Br·103/Cl變化特征圖

1.2 空間上的分布特征

雜鹵石巖分布在鹽巖盆地之內(nèi)，而且主要在鹽巖層厚度發(fā)育地段。以南充鹽盆T1j5-T2l1鹽盆為例可以看出，它主要分布于該鹽巖盆地東北部巖層較發(fā)育的八角場，龍女寺構造以北，并沿華瑩山西側向北延展，面積約1.23萬 km2，約占鹽盆面積的1/2。值得指出的是雜鹵石盆地內(nèi)尚有硫鎂礬、無水鉀鎂礬礦物，其分布面積約0.26萬 km2，約占鹽盆面積的1/10，雜鹵石盆面積的1/5。說明了鹽巖分布面積>雜鹵石巖分布面積>鉀鎂鹽分布面積，反映出不同鹽類在平面上呈現(xiàn)環(huán)帶狀分布形式(圖3)。

圖3 南充T1j5-T2l1鹽盆蒸發(fā)巖分布型式示意圖

2 雜鹵石類型及特征

2.1 雜鹵石礦石類型

南充鹽盆T1j5-T2l1的雜鹵石巖，以灰色為主，局部淺灰及深灰色，具有層狀、 團塊狀構造。在鏡下，雜鹵石具有纖維狀、花瓣狀、它形粒狀、板柱狀結構，多相聚呈集合體狀產(chǎn)出，可見呈纖維狀的球粒集合體，有時可見石鹽巖交代雜鹵石。雜鹵石集合體中亦能見到硬石膏斑晶，且具有被雜鹵石或石鹽巖交代切割的情況，邊緣呈殘缺狀。

按照雜鹵石的結構、構造及礦物組分，盆地內(nèi)雜鹵石礦石類型有以下幾種：

2.1.1 塊狀雜鹵石

為灰色、深灰色，致密堅硬，呈塊狀(單層厚度>10 cm)產(chǎn)出。鏡下常呈現(xiàn)纖維狀、它形粒狀結構。斑晶硬石膏呈單晶分布于雜鹵石集合體中，被雜鹵石交代或切割。

2.1.2 含鹽雜鹵石

灰色致密、堅硬。質較純，含少量石鹽及硬石膏、菱鎂礦等雜質。鏡下呈細小的纖維狀、花瓣狀、它形粒狀及少量球粒狀結構。硬石膏常呈單晶產(chǎn)出，部分斑晶被雜鹵石或石鹽交代。

2.1.3 含硬石膏雜鹵石

可細分為條帶狀雜鹵石—硬石膏巖、層紋狀雜鹵石—硬石膏巖、浸染狀(斑點狀)雜鹵石—硬石膏巖。以灰色為主、致密堅硬。含少量硬石膏、菱鎂礦。鏡下呈纖維狀，它形微粒狀結構，硬石膏呈自行板狀中～粗晶結構聚集呈星點狀分布于雜鹵石集合體中。雜鹵石交代硬石膏邊緣和中心呈港灣狀。

2.1.4 含雜鹵石的綠豆巖

雜鹵石與綠豆巖緊密相關，按其產(chǎn)出狀態(tài)有四種情況：(1)雜鹵石于綠豆巖層上下呈薄層產(chǎn)出，接觸界面較清晰，但不規(guī)則，有時互有滲入，呈過渡關系。如中3井緊接綠豆巖之下的雜鹵石含發(fā)育的硬石膏巨斑晶；(2)雜鹵石呈星點浸染或斑塊狀，極不均勻地分布于綠豆巖中；(3)雜鹵石呈滾圓形豆粒狀或不規(guī)則小版塊分布于綠豆巖中；(4)雜鹵石呈 細脈橫切層理分布于綠豆巖的微裂隙中。

2.2 雜鹵石賦存特征

盆內(nèi)雜鹵石韻律結構類型主要有以下四種(圖4)：

圖4 南充鹽盆雜鹵石韻律結構類型

這四種基本的韻律結構類型在剖面上的部分具有下列特點：

(1)雜鹵石巖可與紋層狀硬石膏及菱鎂礦巖、鹽巖、“綠豆巖”等巖類共生，組成各類完整的沉積韻律。

(2)①、②兩類型雜鹵石巖都和鹽巖有關，并常有微量硫鎂礬、無水鉀鎂礬礦物伴生，主要分布在剖面的下帶。

(3)剖面上大量分布的雜鹵石巖主要為③類型，與硬石膏菱鎂礦共生。④類型雖少見，但說明雜鹵石形成可能與“綠豆巖”有聯(lián)系，這兩種類型主要分布在剖面的上帶。

根據(jù)雜鹵石韻律結構可將其組合類型分為：

A型組合：鹽巖-雜鹵石組合；

B型組合：硬石膏-雜鹵石組合；

C型組合：“綠豆巖”-雜鹵石組合。

圖5 中3井嘉四 2 段(T1j4-2)雜鹵石和微量鉀石鹽掃描電鏡照片

2.3 雜鹵石的微觀特征

使用 TESCAN-VEGALMU 掃描電子顯微鏡對中3井含雜鹵石的石鹽巖進行了觀察和能譜分析?？梢娋植侩s鹵石和石鹽為相互穿插共生關系(圖5a)，掃描電子顯微鏡下也可見雜鹵石的燕尾雙晶(圖5b)和長柱狀自形晶(圖5c)。而部分樣品中可見微量的鉀石鹽(圖5d)則可能是淡化過程中的溶解殘余物，也可能是石鹽與雜鹵石沉淀過程中形成了少量鉀石鹽。

3 雜鹵石成因分析探討

3.1 賦存在鹽巖中的雜鹵石

這類雜鹵石多呈微細粒狀結構，緊密和石鹽共生，并往往和硫鎂礬、無水鉀鎂礬等鉀鎂鹽礦物共生。它出現(xiàn)在鹽巖層Br·103/Cl較高層段和鹽盆驟然收縮階段。因此可認為：這類雜鹵石系在石鹽飽和條件下，鹵水繼續(xù)蒸發(fā)達到較高濃縮程度時，又有一定外來Ca2+補充加入的情況下，同石鹽及其它鉀鎂鹽礦物一起從溶液中析出來的。

3.2 與硬石膏共生的層狀雜鹵石

這類雜鹵石有以下重要特點：

原始結構致密，主要為微粒及細氈狀結構。

呈層狀、厚幾厘米至1米左右，產(chǎn)于紋層狀硬石膏中，界面清晰平整，或與硬石膏呈韻律互層產(chǎn)出，成層性好。

層位分布穩(wěn)定，延續(xù)甚遠，其巖石機構構造類型在區(qū)域上可對比。

常和泥質菱鎂礦及硬石膏組成紋層構造及微層理，韻律結構。

層狀雜鹵石的這些產(chǎn)狀、結構構造特征都反映了一般沉積巖的特征，主要為原生沉積生成，是在NaCl未飽和的條件下形成的。就南充鹽盆的實際資料來看，這類雜鹵石多分布于含雜鹵石鹽巖組合之上，與硬石膏互層，隨著鹵水蒸發(fā)作用，鹽巖和石膏不斷析出，殘余鹵水中的K+、Mg2+、SO42-離子相對富集，這給雜鹵石的形成提供了基本的物質組份。根據(jù)剖面上含雜鹵石段MgCO3指數(shù)所顯示的高值和菱鎂礦的大量出現(xiàn)，當時南充鹽盆已與外海基本處于隔絕狀態(tài)，這時鹽湖主要受大氣降水、地表徑流和地下水補給帶入Ca(HCO3)2和CaSO4溶液，此外，暴露在潮上的碳酸鹽經(jīng)白云化作用，可釋放出大量的Ca2+，提供了形成雜鹵石另一必要組份，當被攜入富含K+、Mg2+、SO42-鹵水中，從而促使了雜鹵石的大量析出。

3.3 賦存于“綠豆巖”中的雜鹵石

這類雜鹵石在“綠豆巖”中有各類產(chǎn)出狀態(tài)，它的成因絕不是單一的。其中與“綠豆巖”緊密相關的層狀雜鹵石認為主要是原生的，但緊接“綠豆巖”之下為一層穩(wěn)定的放射狀球粒雜鹵石巖，其中常見強烈的硅化現(xiàn)象，具不規(guī)則細粒玉髓條帶及被微粒玉髓交代的硬石膏斑晶。由于“綠豆巖”為含硅質豆粒的水云母粘土巖，其底部也常有很薄的硅質層。根據(jù)許靖華教授的研究認為“綠豆巖”是火山灰在做土壤的環(huán)境下形成的，豆粒和硅質層是火山灰淋濾的產(chǎn)物，因此球粒狀雜鹵石的形成也可能和“綠豆巖”淋濾作用有關。

至于呈浸染狀、豆粒狀、細脈狀產(chǎn)于“綠豆巖”中的雜鹵石，由于此生構造特征明顯，所以為次生成因。

綜上述，南充鹽盆T1j5-T2l1剖面上的雜鹵石巖及雜鹵石主要為原生形成的，部分為準同生交代形成，與石鹽共生的雜鹵石是在NaCl飽和條件下，從富含K+、Mg2+、Ca2+、SO42-的溶液中析出的。

4 雜鹵石的找鉀標志意義

南充鹽盆雜鹵石可和硫鎂礬、無水鉀鎂礬礦物共生，有時可見微量鉀鹽鎂礬，但更多的雜鹵石產(chǎn)于硬石膏層間，并和菱鎂礦共生。雜鹵石在剖面上和空間上的分布，與其它含鉀礦物比較密切，兩者互為消長，但不存在必然依存關系，即當雜鹵石大量分布時，往往無鉀石鹽和光鹵石，反之當有大量鉀石鹽和光鹵石出現(xiàn)時卻無雜鹵石，這意味著當鹽湖鹵水進入到鉀石鹽大量沉淀時，并無雜鹵石沉積。

從南充鹽盆雜鹵石的形成條件來看，雜鹵石要在較高濃縮程度的鹵水中析出，不僅富含K+、Mg2+、SO42-，并需要相應的Ca2+，析出始點在瀉利鹽區(qū)或至少和石鹽析出終點位置相當。但根據(jù)依利英斯基資料認為，鹽湖在進入自析階段，析出石鹽時將有97%～98%的CaSO4已經(jīng)析出，因此再析出大量雜鹵石還必須有外來Ca2+補給。南充鹽盆雜鹵石形成時，鹽湖受地表徑流或地下水帶入Ca(HCO3)2是存在的，正是由于這種補給作用，在富含K+、Mg2+、SO42-的鹵水中，形成雜鹵石，剖面上大量雜鹵石和菱鎂礦緊密共生是這種補給的證明。因此，雜鹵石的大量出現(xiàn)，可作為一個很重要的找鉀標志，表明當時鹵水中K+、Mg2+相對富集，在雜鹵石分布的就近地區(qū)或剖面上下層段可能找到其它含鉀層。

綜上，南充鹽盆T1j5-T2l1雜鹵石的形成既反映鹽湖鹵水濃縮程度較高，K+、Mg2+已相當富集，同時又表明當時有淡水明顯加入和影響，消耗了大量濃縮鹵水中的K+，形成大量雜鹵石，這對鉀鹽成礦是一個有利因素。