孙小虹;刘成林;宣之强
【摘 要】运用扫描电子显微镜对采自ZK1200B钻孔1.12～53.00 m处岩芯的部分样品进行了分析研究.据此,较精确地划分出了4层含钾岩层,发现有钾石盐、光卤石、杂卤石、泻利盐、硫锶钾石、天青石等固体盐类矿物,其中的硫锶钾石和天青石矿物在新疆罗布泊地区属首次发现.钙芒硝岩层中含有硫锶钾石、天青石,推断其锶可能来源于深部地层水(或油田水)的补给,对罗布泊地区钾盐矿的成因研究具有重要意义. 【期刊名称】《矿床地质》
【年(卷),期】2010(029)004
【总页数】9页(P631-639)
时间散【关键词】矿物学;钾盐矿床;硫锶钾石;天青石;扫描电镜;罗布泊;新疆
【作 者】孙小虹;刘成林;宣之强
【作者单位】中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京,100037;中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京,100037;中化地质矿山总局地质研究院,河北,涿州,072754声学处理
【正文语种】中 文
【中图分类】P619.21+1芦潮港
新疆罗布泊为现代干盐湖,罗北凹地为该干盐湖东北部的一个次级凹地(孟贵祥等,2010;本期第611页图1)。1995年至2000年,由中国地质科学院王弭力研究员领导的课题组对该凹地进行了研究,确定其为特大“钙芒硝成储钾”型卤水钾矿床(王弭力等,2001;2006;刘成林等,2007;2008a)。对于卤水钾矿床而言,在其固体盐类矿物中,钾矿物的数量较少。然而,最近的研究(刘成林等,2008a)表明,在罗布泊,杂卤石等固体钾盐资源也具有一定的成矿潜力。经薄片、X光、微化、扫描电镜等分析,在罗布泊共鉴定出15种固体盐类矿物(杨智琛等,1997),其中,钾盐矿物有杂卤石、钾盐镁矾、钾石膏、光卤石和钾石盐;非钾盐矿物有钙芒硝、石膏、石盐等等。
本次研究对罗北凹地ZK1200B钻孔的部分岩芯样品进行了扫描电镜分析,鉴定出2种新的盐类矿物——硫锶钾石[K2Sr(SO4)2]和天青石[SrSO4]。硫锶钾石亦名钾锶矾,在中国首先发现于四川渠县农乐地区(莫珉,1987),后在兰坪-思茅盆地发现有少量存在(曲懿华,1997),而在罗布泊地区则尚属首次发现。天青石在中国青海、四川、湖北、陕西、江苏等地区资源量丰富,并富集成大型矿床(徐兴国,1984;薛天星,1999;葛文胜等,2001),但在新疆罗布泊亦属首次发现。在罗北凹地,硫锶钾石和天青石的发现对研究卤水的赋存状态、形成演变等均具一定意义。
罗布泊位于欧亚大陆腹地、塔里木盆地的最东端,而且是塔里木盆地的最低洼处,其高程仅为海拔780 m。它北靠天山,西邻塔克拉玛干大沙漠,东南为阿尔金山。第四纪以来,强烈的喜马拉雅运动导致塔里木盆地西部抬升,东部相对沉降,使罗布泊成为塔里木盆地的汇水中心和积盐中心,出现盐湖沉积。本次研究的样品采自罗北凹地ZK1200B钻孔1.12 m至53.00 m处的岩芯,其对应的地层单位为上更新统的中部至全新统(王弭力等,2001)。ZK1200B钻孔位于罗布泊罗北凹地的中部,其具体地理位置为 40°52′44″N,91°05′54″E(刘成林等 ,1999)。
近些年来,随着测试仪器、方法和技术的不断更新、改进和完善,扫描电镜-能谱仪在钾及
综合矿中具有方便、快捷、准确等特点(宣之强等,2009)。刘成林等(2008b)及宣之强等(2009)利用扫描电镜在新疆库车盆地深部钾研究中获有重要发现。
本次研究使用中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心最新引进的扫描电镜-能谱仪(扫描电子显微镜型号为 TESCAN-VEGA\LMU,能谱仪型号为lnca),对罗北凹地ZK1200B钻孔的部分岩芯样品进行了分析。
为保证扫描电镜分析结果的准确性,制样时,首先要慎重选取代表性强的样品,注意使分析断面新鲜并保持原始较平坦状态;然后,用导电性好的粘合剂将样品粘在金属样品台上,保存于凉爽干燥处备用。扫描电镜是依靠高能电子束轰击样品产生二次电子来进行样品的形貌图像分析,如果样品的导电性能不良,就会在样品上聚集电子,造成荷电,使图像模糊放电(王弭力等,1994),为防止出现这种情况,采用 SBC-2型蒸碳仪,在样品表面喷镀一薄层(厚10～20Å)导电性能良好的黑碳,镀膜仪的真空度优于2×10-3Pa。
对采自ZK1200B钻孔岩芯(1.12～53.00 m处)的部分样品进行了扫描电镜分析,发现岩层中有钾石盐、光卤石、钾镁矾、泻利盐、杂卤石、钠镁矾、硫锶钾石、天青石等众多有重要意义及成因指示意义的固体盐类矿物。由表1可知,在所分析样品中,共鉴定出2件样品含有
硫锶钾石(样品号分别为B34和B41,对应的深度分别为26.68 m和31.80 m)(图1和图2),1件样品含有天青石(样品号为B37,对应的深度为28.60 m)(图3)。
wave是什么格式扫描电镜分析结果表明,钻孔岩芯(从1.12 m至53.00 m)的岩性按矿物共生组合可划分为上、下2大层 ,或 A、B、C、D 4小层 ,其特征如表 1所示。
上层 埋深1.12～21.64 m,为一套含钾石盐、光卤石、钾镁盐的泻利盐岩、钙芒硝岩和钠镁矾岩。该层又分为2个小层:A层(1.12～9.65 m),为含钾石盐、光卤石、杂卤石、钠镁矾的泻利盐岩或钙芒硝岩(图 4、图 5、图 6);B 层(9.90～21.64 m),为含钾镁矾、泻利盐的钠镁矾岩(图7)。
下层 埋深23.25～ 53.00 m,为一套含天青石、硫锶钾石、杂卤石、泻利盐的钙芒硝岩。该层也分为2个小层:C层(23.25～34.85 m),为含天青石、硫锶钾石、泻利盐的钙芒硝岩(图1、图2、图3);D层(35.75～53.00 m),为含杂卤石、泻利盐的钙芒硝岩(图 8)。
ZK1200B钻孔共提取岩芯 234.74 m,对应于下、中、上更新统及全新统,“针状石膏层”底板(深6.7 m)为全新统与上更新统的分界线,钙芒硝向石膏的转变点100 m处为上更新统与中更
新统的分界线(王弭力等,2001)。罗布泊地区的固体盐类矿物主要为钙芒硝和石膏(杨智琛等,1997;刘成林等,1999;王弭力等,2001);就钾盐矿物而言,仅在上更新统上部出现少量杂卤石,直到全新统上部才出现少量钾石膏、钾盐镁矾、光卤石和钾石盐。近来的研究(刘成林等,2003;2009)认为,罗布泊固体钾盐矿物薄层的出现可能与深部上升卤水的补给密切相关。如表1所示,在上更新统上部(B+C+D),除杂卤石外,还出现了硫锶钾石、钾镁矾等固体钾盐矿物,表明当时该地区湖水应该接受了富锶和富钾卤水的补给。
在湖盆环境中,外来锶的加入可能有2个来源:①周边山系;②深部油田水的补给。吴必豪等❶吴必豪,刘 ,蔡克勤.1995.中国钾盐成矿条件与国外典型矿床的对比研究.地质矿产部矿床地质研究所.内部资料.的研究指出,中国兰坪-思茅盆地存在少量硫锶钾石及天青石矿物,并推测其与深部卤水补给密切相关。塔里木盆地的油田水为典型的氯化钙型水,具有高矿化度、富钙、富锶等特点(蔡春芳等,1997)。刘成林等(2007)认为,由于新构造运动,第四纪时期可能在塔里木盆地边缘低压带及构造活动带溢出油田水,从而形成油田水对罗布泊地区的补给。因此,有理由推断,在地层35.75～53.00 m处(D层),罗布泊盐湖由于受到盆地“富钙”油田水的补给,从而形成了大量钙芒硝岩;进入到地层23.25～34.85 m处(C层),由于蒸发作用,湖水不断接受深部富锶卤水的补给,当卤水中的锶浓缩到一定程度,就可能随钙芒硝等矿物一起
沉淀,从而形成了含硫锶钾石的钙芒硝岩(图2)。此外,在钙芒硝晶体内还发现有天青石矿物(图3),可进一步说明当时湖水可能接受了深部地层富钙、锶油田水的补给。
C层+D层合为下层,其特点是湖水富钙和钠,形成大量钙芒硝岩层,因蒸发作用强烈及深部富钾、锶的卤水不断补给,形成了早期的杂卤石和硫锶钾石、天青石等矿物。进入地层9.90～21.64 m处(B层),湖水因之前已形成了大量的钙芒硝岩而缺钙,但仍富钾,所以形成了含钾镁矾、泻利盐的钠镁矾岩。由于湖水体积巨大,不断蒸发浓缩,湖水按自然蒸发结晶路线达到钾盐沉积最高级阶段,即含钾石盐、光卤石的钙芒硝岩和顶端的泻利盐岩,此时岩层深度为 1.12～9.65 m(A 层)。上述 A、B、C、D 4个阶段,与现今新疆国投罗布泊大盐田的蒸发池(胡小进,2003)非常相似。因其晶间卤水是干盐湖的残留卤水,所以,该盐田中只有钠盐池、钾镁盐池、光卤石池及最终的泻利盐池,而钙芒硝已沉淀为固体矿层。
志 谢 在扫描电子显微镜-能谱分析中得到中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心魏宝和朱德升两位高级工程师的大力帮助,在此表示感谢!
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