四川盆地东部早三叠世杂卤石成因分析及对找钾的指示

Polyhalite is the main mineral of potassium-magnesium salt in Early Triassic in eastern Sichuan Basin. Primary polyhalite is an important indicator mineral for potassium, while the origin of polyhalite in the Jialingjiang Formation in eastern Sichuan Basin is not clear. In this study, we will examine the microscopic observation, scanning electron microscope, chemical composition, strontium isotope, chlorine isotope and in-situ analysis of fliud inclusions of the halites collected from Changping well 3, Gaotan well 1 and well ZK001 in the Jialingjiang Formation. With the comparison of polyhalite characteristics in the world, the sedimentary period of brine, potassium source and implications of the potash formation in eastern Sichuan Basin will be discussed. These results will provide a basis for the prospecting of potassium salts in Sichuan Basin and provide data support for the origin of polyhalite.

四川盆地早三叠世是我国钾盐矿产勘查的重点层位，目前发现的钾镁盐矿物主要为杂卤石。原生杂卤石是钾盐找矿的重要指示矿物，但长寿地区嘉陵江组四段岩盐中杂卤石研究较少，成因类型还未理清。本项目拟通过对四川盆地东部长寿地区长平3井、高探1井、ZK001井嘉陵江组四段岩盐进行系统采样，对样品进行光薄片鉴定、扫描电镜分析、化学成分分析，查明岩盐主要矿物成分、杂卤石矿物岩相学特征；结合氯同位素分析，判断古卤水浓缩程度；开展锶同位素分析，理清含钾物质来源；选择杂卤石含量较高样品进行包裹体原位分析、包裹体测温，并与国外钾盐矿中杂卤石特征和成因进行对比，综合分析杂卤石成因类型，讨论其对四川盆地三叠系海相钾盐找矿的指示意义，为四川盆地古代海相钾盐找矿提供依据，同时为杂卤石成因研究提供数据支撑。

近年来在四川盆地东部三叠系嘉陵江组四段地层中发现了杂卤石矿物。但对于这套杂卤石的成因，古卤水浓缩阶段等研究较少。为理清这套杂卤石成因，古卤水浓缩阶段，以及对钾盐成矿的指示，项目系统采集了川东长寿地区长平3井、高探1井、垫江地区ZK001和合川地区ZK0101井嘉陵江组四段岩盐样品。进行薄片鉴定、扫描电镜分析、X衍射分析、化学成分分析、包裹体分析、氯同位素分析、锶同位素分析、稀土元素分析。.查明川东地区三叠系嘉陵江组四段岩盐中杂卤石晶体自形程度较高，未发现重溶再结晶现象,结合其稀土元素和包裹体特征认为这套杂卤石应该为卤水蒸发浓缩到一定阶段，结晶析出形成的原生杂卤石。石盐样品包裹体化学组成钙镁比值基本都大于2，卤水成分为Mg-SO4型，与已公布的三叠纪古海水特征相近，稀土元素特征与海水稀土元素配分模式较为一致，87Sr/86Sr比值在0.708147~0.708286之间，平均值为0.708203，与四川盆地同时期碳酸盐锶同位素特征、三叠纪时期海水锶同位素特征一致，与目前国际上已经公布的锶同位素演化曲线吻合较好，认为其物质来源主要来自海水。石盐包裹体化学成分中K+的含量（21.51g/L、26.53g/L、28.67g/L）与现代海水浓缩到钾石盐析出阶段钾离子含量（25g/L）的数值基本一致。样品氯同位素全部为负值，均小于-0.3‰，均值为-0.67‰，绝大部分岩盐样品溴氯系数超过0.31，大部分样品溴氯系数超过0.45，甚至有很大部分样品超过0.70，表明四川盆地东部在嘉陵江组四段时期，古卤水浓缩程度高，达到了钾石盐析出阶段。.四川盆地东部三叠系嘉陵江组四段时期位于副热带高压带气候区，古气候炎热有利于卤水蒸发；泸州-开江、平昌-石柱等古隆起的发育在长寿、合川、垫江等地形成利于高浓度卤水的汇集和蒸发的次级凹陷；海水间歇性供给，保证了充裕的成盐成钾物质来源；在合川、长寿、垫江等地嘉陵江组四段岩盐中发现大量原生杂卤石，古卤水浓缩程度达到钾石盐析出阶段。综合分析认为，川东地区三叠系嘉陵江组四段成钾条件优越，具有很好的找钾前景。