江陵凹陷富钾锂卤水矿田地质特征及成藏模式研究

江汉盆地江陵凹陷内的高温高压高盐度卤水,富含钾、锂、硼、溴、碘、铷、铯等,达到工业品位或超过综合利用品位,构成富钾锂卤水矿,长期以来其矿体定位一直是难题,对于钾锂卤水的富集与矿田构造的关系还没有完全查清。本研究以现代矿田地质学为指导,以地球物理勘探、钻井和野外地质等资料为基础,综合分析江陵富钾锂卤水的矿田建造、矿田构造与矿田成矿作用。江陵凹陷富钾锂卤水矿田建造分为构造沉积岩相矿田和构造火山岩相矿田。江陵凹陷内各地区由于受所处构造位置的影响,在不同时期发育了不同类型的局部构造,这些局部构造在空间上有序的分布与叠置形成了大量的构造圈闭,为钾锂卤水的聚集提供了有利的场所。从古新世沙市组到早始新世新沟嘴组沉积时期,江汉盆地的古气候条件总体为高温干旱,利于古盐湖的蒸发作用,火山活动带来丰富的钾锂物质,从而利于钾锂卤水的富集。江陵凹陷富钾卤水属构造—储层耦合成藏模式:江陵凹陷盐湖沉积特征,决定了有大量卤水储存在其地层中。这些卤水最大的储集体就是砂岩孔隙,而构造产生的大量裂缝大部分位于泥岩和火成岩中,也成为储集卤水的场所。在构造褶皱及埋藏作用下,卤水开始从盐类晶间,首先进入砂岩体孔隙内,而后可能进入裂隙系统及火山岩系统。     

华南陆块液体钾、锂资源的区域成矿背景与成矿作用初探

中国华南陆块江汉盆地的江陵凹陷和潜江凹陷以及江西吉泰盆地等裂谷盆地,在白垩纪—古近纪时期,发育了大量的蒸发岩,并形成了富含钾、锂、铷、铯、溴、碘、硼元素的卤水,这些高价值元素的含量多达到工业利用品位或综合利用品位,资源潜力巨大。这些资源的富集区域分布于华南陆块与新华夏裂谷构造的交汇处,同时也是华南花岗岩省与新华夏裂谷玄武岩的分布区。通过对该区域大地构造、火成岩、古气候、古地理特征与全球海侵事件等综合分析,同时结合盆地卤水化学成分的研究,作者提出华南陆块(地区)的中生代—新生代盆地(群)可能是液体钾、锂、铷、铯、溴、碘、硼资源的成矿区;成矿物质受到白垩纪—古近纪火山活动带来的深部物质及海侵事件带来的海水等多源补给,前者主要带来锂、钾、铷、铯等,后者带来钾及溴、碘等。华南盆地卤水中钾、锂等元素的富集是内生与外生地质动力作用的结果,即构造-火成岩-海侵-干旱气候耦合作用的结果,成矿作用过程可以归结为裂谷沉积成矿,主要形成富钾、锂卤水;埋藏阶段这些卤水通常转移到孔隙发育的碎屑岩、玄武岩及断裂带内保存,形成盆地深层卤水矿床。     

锂同位素及其地质应用研究进展

锂同位素示踪是近几年发展起来的一门新兴的稳定同位素地球化学方法,锂有两个稳定同位素：^6Li和^7Li。自在界锂同位素的组成变化很大,其δ^6Li值变化幅度超过60‰,现代大洋水的δ^6Li值为－31．0‰,洋中脊玄武岩（BORB）的δ^6Li值为－4．7‰--3.7‰,由于锂同位素存在大的分馏和不同地质体中在截然不同的δ^6Li值,因此锂同位素地质应用前景十分广泛。目前,锂同位素在研究星云形成过程和宇宙事件,洋壳蚀变和海底热液活动,壳－幔物质循环和板块俯冲作用过程,判断卤水起源和演化等方面的研究中成效显著。     

青海大柴达木湖卤水、沉积物和水源水中的锂同位素组成

采用Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７，的热电离质谱技术研究了青海大柴达木湖的理同位素组成。与湖底沉积物相比，卤水富集７￣Ｌｉ，其平均δ￣６Ｌｉ值为－２１．７±１．５‰。湖水与沉积物间的同位素分馏因素α＝１．００９±０．００２，来源水的δ￣６Ｌｉ值变化范围为＋６．１‰－－２８．６‰，由它们的来源所决定。大柴达木湖中的锂和硼同位素组成有着相似的变化趋势，这说明大柴达木湖中锂和硼有相同的物质来源和地球化学行为。     

硼同位素及其地质应用研究

硼的两个稳定同位素（10B 和11B）相对质量差较大,因此,硼同位 素分馏较显著。由于分析测量技术方面的改进和创新, 硼同位素地球化学近年来有了长足 的发展。业已查明,自然界中δ11B值变化为 －37‰～+58‰。其中,较负的 δ11B值见于非海相蒸发硼酸盐矿物和某些电气石,而较正的δ11B值见 于某些盐湖卤水和蒸发海水。现代大洋水的δ11B值十分恒定 (+39,5‰)。原始 地幔的δ11B值估测为－10‰±2‰。陨石的δ11B值很不均一,变化 可达90‰。而月岩的δ11B值变化较小（－6‰～+4‰）。由于硼同位素存在大的 分馏和不同地质体中截然不同的δ11B值,硼同位素地质应用范围十分广泛。目 前,硼同位素在研究星云形成过程和宇宙事件,壳-幔演化和板块俯冲作用过程,判别沉积 环境,研究矿床成因,示踪古海洋和古气候条件,和判断环境污染源区等方面的研究中成效显著。     

碳酸盐(岩)的锂同位素组成:一种潜在的古海水pH替代性指标

地球演化历史中海水的pH值发生了明显变化, 海水pH值可能是控制海相碳酸盐岩能否形成及其成分演化的重要因素, 对了解地球早期白云岩的成因和一些矿产的形成等均有重要指示意义。然而, 记录海洋pH值变化的替代性指标非常稀少, 常用的主要是碳酸盐(岩)的硼同位素。古老碳酸盐的硼同位素往往受到后期地质作用的影响, δ11B-pH转化过程中需要基于多种假设, 硼酸和硼酸根之间的分馏系数(αB)、硼酸表观电离常数(pKB*)以及δ11BSW的不确定性, 使硼同位素分析结果具有多解性、不确定性。亟需多个独立指标对海水pH值进行限制, 碳酸盐(岩)锂同位素是一个潜在的替代性指标, Roberts et al.(2018)发现有孔虫碳酸盐壳体的δ7Li与海水pH值呈显著负相关关系, 认为6Li和7Li水合离子在进入碳酸盐晶格时要脱去溶剂水, 这个过程的去溶能与pH值相关, 导致锂离子进入有孔虫方解石壳体的过程中存在显著的同位素分馏。在对蓟县剖面中—新元古代海相碳酸盐岩碳酸盐相的硼、锂同位素进行研究时发现, 纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成(4.9‰～13.4‰, 平均8.03‰)明显低于现代海洋碳酸盐的锂同位素组成, 中元古以来碳酸盐(岩)的锂同位素组成总体呈上升趋势。纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成与硼同位素组成及海水的pH值(δ11Bsw=25‰)呈明显反相关关系; 硅质条带白云岩的硼、锂同位素组成也呈明显反相关关系, 说明碳酸盐(岩)的锂同位素确实有可能成为一种潜在的pH值替代性指标。若碳酸盐(岩)锂同位素可以对海水pH值施加独立约束, 那硼、锂同位素联合研究将对重建古海洋的pH值演化具有重大意义。     

江汉盆地大型富锂卤水矿床成因与资源勘查进展:综述

古近纪时期,华南江汉盆地的潜江凹陷和江陵凹陷发育盐湖,沉积了巨厚的蒸发岩,并形成和储藏了富锂、钾、铷、铯、溴、碘等元素的卤水资源,这些元素含量达到工业品位或综合利用品位;富锂卤水属于深层地下卤水型锂矿资源,镁锂比值低,是非常优质的锂资源。本文总结了江汉盆地大地构造特征、火成岩及古气候背景,论述了古盐湖沉积岩相特征、富锂卤水水化学、分布及储层特征、卤水中锂的来源与富集机理、卤水型锂矿成矿模式以及富锂卤水勘查与开采技术进展,提出了卤水开发利用中存在的问题和解决途径。江汉盆地富锂卤水成因包括:古盐湖锂可能主要来自高温水岩反应产生的富锂热液流体的补给;在干旱的气候下,古湖水不断蒸发浓缩,导致卤水中锂浓缩富集;在盐湖演化末期,逐渐埋藏的盐类晶间富锂卤水被转移至裂隙、砂岩及玄武岩储层中储集;在较高的地热背景值下,埋藏卤水与储层岩石可能发生水岩反应,进一步促进了卤水中锂的富集。江汉盆地深层卤水初步勘查显示,氯化锂资源量已达到大型工业规模,展示了巨大的资源潜力。此外,卤水锂开采技术已基本形成,建议进一步加强富锂卤水的绿色开发技术研究,制定相关勘查开发规范。     

硼同位素在矿床学中的应用研究

硼在自然界有两种稳定同位素11B和10B,常采用δ(11B)/10-3来表示不同地质体的同位素组成。由于硼同位素在不同地质体中的分馏作用大,在较大温度范围内岩浆-热液流体中的高活动性和化学性质稳定等方面的优势,使硼同位素在地球科学研究中的作用越来越广泛。控制硼同位素分馏的主要因素是硼源。一般情况下,非海相的硼酸盐矿物和与之相关的电气石的δ(11B)值为负值,而在某些盐湖卤水和与海相环境有关的硼酸盐矿物的δ(11B)值则为正值。目前,硼同位素示踪主要应用于块状硫化物矿床、与花岗岩有关的热液矿床以及盐湖矿床的研究。随着硼同位素分馏机制及其在不同环境地质样品中分布特征的深入研究,硼同位素在解决矿床的成矿物质来源、矿床成因和成矿作用等方面将发挥更大的作用。     

锂同位素在环境地球化学研究中的新进展

锂的两个稳定同位素(6Li和7Li)相对质量差较大,因此易产生明显的同位素分馏。业已查明,自然界中δ7Li值的变化在-40‰和 50‰之间。其中较小的δ7Li值见于海相生物碳酸盐样品,较大的δ7Li值见于某些盐湖卤水以及有孔虫的样品。由于明显的同位素分馏和不同地质体中截然不同的δ7Li值,锂同位素应用十分广泛,且在壳-幔演化、陆壳风化、卤水和污染水体示踪等研究领域取得显著成效。     

盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展

盐湖作为盐矿资源的重要载体和富集区,探讨其矿物质来源及富集规律,不仅为盐湖的形成、演化及成盐成矿规律研究奠定了基础,也为盐湖资源评价及合理的开发利用提供了科学依据,具有重要的理论和现实意义。近年来,随着同位素地球化学的发展,同位素在盐湖领域的研究成果也日益丰富,使盐湖研究的深度和广度也得到快速发展。文章简要概述了硼、锂、锶、氯同位素的分馏机理及其在盐湖研究领域的发展历程,重点介绍了国内外取得的主要成果和最新进展,探讨了存在的问题,以促进硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究在中国盐湖领域的进一步发展。     

稀有气体同位素测试技术及其在矿床学研究中的应用

稀有气体包含He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn六种元素,由于其化学性质十分的稳定,一般不参与各种化学反应过程。其在地球不同圈层及地外物质中的丰度和同位素组成差别巨大,是地球科学研究的重要示踪剂。稀有气体同位素组成的测试方法主要有分阶段加热熔融、真空压碎、激光微区熔蚀等气体采集方式,获得的气体经多级纯化后在静态稀有气体同位素质谱中进行测试。在矿床学研究中,作为灵敏示踪剂的稀有气体同位素大多用于判别成矿物质、成矿流体的来源,特别是幔源物质的贡献大小及壳幔相互作用与成矿的关系,用于揭示矿床在成矿各阶段(期)中的物质和流体源区差异,用以追踪和揭示成矿流体的演化、反演成矿过程并在一定程度上指示成矿流体在成矿过程中的行为。稀有气体同位素为精细成矿作用研究、不同矿种成矿作用差异分析、探寻大规模成矿作用提供了重要的科研手段。     

开拓我国同位素地质研究新方向：评矿物岩石惰性气体同位素地球化学进展

我国对天然气和个别火山热泉气中He,Ar同位素研究已有7-8年历史。但对矿物岩石中全族惰性气体同位素的研究仍然空白。而近10年中,在国外应用惰性气体同位素在研究地球和太阳系的形成和演化、地幔-地壳-大气圈之间的元素转移与物质循环运动等方面取得了许多进展。本文拟对这一学科的研究动向趋势进行介绍和分析,引起学者们的重视。     

稀有气体同位素地球化学研究进展

火山玻璃及地幔包体中的稀有气体是地内信息的有效示踪剂，对其研究对追溯岩浆起源、探讨地幔特征与结构等具有重要意义。在此对稀有气体同位素地球化学研究现状、稀有气体在不同构造环境中的表现及其在岩浆起源、成因、地幔结构等方面的探讨，以及对稀有气体在油气、金属矿体、地表水位、测年、地震等灾害中的研究与应用情况进行简述。     

Helium and Argon Isotopic Composition of Cenozoic Alkali Basalts and Mantle-Derived Xenoliths from Kuandian, Liaoning Province, China

The noble gas isotopic composition and content data of 2 alkali basalts, 3 Iherzolite xenoliths and one clinopyroxene megacryst from the Kuandian region have confirmed the occurrence of a fractionation of noble gases during magmatism. Light noble gases such as He and Ne are high in mobility and appear to be incompatible as compared with heavy ones ( such as Kr and Xe). Therefore, light noble gases are abundant in volcanics, especially in the volcanics with bubbles; lherzolite xenoliths have relatively high heavy noble gases. The clinopyroxene megacryst has the lowest abundance of noble gases, probably due to its high P-T origin. Noble gas isotopic composition of the clinopyroxene megacryst reveals that the mantle source beneath the Kuandian area has an MORB-like reservoir with^3 He/^4He ratio of—10 Ra(Ra: atmospheric^3 He/^4He ratio) and^40 Ar/^36 Ar ratio of 345.6. The Iherzolite xenoliths possess moderate^3 He/^4He ratios of 2.59 -4.53 Ra, reflecting the loss of primary helium during rock deformation or metasomatism caused by enriched mantle fluids during the up-lifting. The alkali volcanics have very low^3 He/^4 He ratios(0.47—0.61 Ra),indicating a contribution of radiogenic^4 He, probably having resulted from crust contamination. Most of the samples have excess^21 Ne and^22 Ne as compared with atmospheric neon, but Kr and Xe isotopic compositions are indistinguishable from atmospheric values within uncertainties with only individual samples having excess^129Xe,^134Xeand^136 Xe.     

Shallow groundwater chemical evolution,isotopic hyperfiltration,and salt pan formation in a hypersaline endorheic basin: Pilot Valley,Great Basin,USA

Hydrogeology Journal - Endorheic basin brines are of economic significance as sources of boron, iodine, magnesium, potassium, sodium sulfate, sodium carbonate, and tungsten, and they are a major...     

湖北Q凹陷第三纪含盐系Br、Rb、B、Li的地球化学研究

地球化学是研究盐类沉积和钾盐矿床的重要手段。但过去的工作往往带有一定的局限性,多偏重于盐类沉积物本身微量元素的研究,对组成含盐系中的泥质岩地层缺乏应有的注意。欲更好地了解Q凹陷含盐系的形成条件,古盐湖发展史及成钾规律,就必须对含盐系沉积进行比较全面的地球化学研究。     

含富锂(钾)卤水断陷盆地的深部构造特征: 以中国华南吉泰盆地为例

中国华南吉泰盆地在白垩纪?古近纪发育大量蒸发岩,其中含富锂卤水矿床,由于盆地深部构造特征认识不清,导致富锂卤水矿勘查评价明显滞后.基于盆地东北部泰和坳陷二维地震数据和钻孔资料,经过精细保幅处理和综合构造解释,总结了含富锂卤水矿断陷盆地的深部构造特征.地震剖面和构造属性表明,盆地深部发育错断白垩系的NE-SW走向、NW倾...