老撾東泰鉀鎂鹽礦床鉀鹽成生順序成因探討

亓協全，成世才，宋永芬，陳剛，馬浩寧

(1.中化地質礦山總局山東地質勘查院，山東 濟南 250013；2.濟南春旭化工設計有限公司,山東 濟南 250014；3.山東省核工業二四八地質大隊,山東 青島 266600)

老撾東泰礦區位于呵叻高原北部沙空那空盆地的東北緣，為以高鎂為特征的呵叻高原鉀鹽沉積的一部分。呵叻高原是世界上最大的鉀鹽沉積礦床之一。關于呵叻高原鉀鹽成因、物源等問題已有相關研究，曲懿華等認為：構造運動控制成鹽盆地形成，古海水作為鉀鹽來源，因此礦床成因為海源陸相成因[1,2]。該文對東泰礦區礦層沉積次序進行分析，對研究礦床成生機理有一定指導意義。

1 區域地質概況

1.1 巖相古地理

侏羅紀晚期燕山運動使呵叻高原邊緣隆起，而盆地中心則相對沉降，加之氣候炎熱、干燥，該區開始進入成鹽階段；古新世以后，該區結束鹽類沉積；至始新世末發生區域性隆起，該區沉積歷史結束[3]。

1.2 區域構造

區域構造總體為一樞紐向北揚起的復式向斜構造[4]，研究區位于沉積盆地的東北緣，略具邊緣沉積相，如圖1。該區巖漿巖不發育，區域中新生代地層簡述如表1。

2 礦區地質

2.1 礦區地層

圖1 呵叻高原構造略圖

根據塔杜波(Ta Duc Bon)等的資料，將該區含鹽系地層劃分為3個泥巖層和3個巖鹽層，一個巖鹽層和一個泥巖層構成一個沉積旋回。由下而上簡述如表2[3]。

表1 呵叻高原地區中新生代地層

表2 礦區地層劃分

2.2 礦區構造

根據重力勘探推斷，該區斷裂以NW和NE兩組斷裂為主；SN向和EW向斷裂很少[3]。其中，NW向斷裂形成較早，延深約250m以上；NE向斷裂形成稍晚，延深較淺，約100m左右，多切割NW向斷裂。

2.3 礦體特征

東泰礦區鉀鹽礦礦體分布較廣，大致呈NW—SE方向展布，產狀近似水平，主礦體產于古近紀農波組下鹽層的頂部，呈層狀、鹽丘狀產出，具加厚減薄現象，局部地段具分支復合現象(圖2)。個別鉆孔未見礦，說明礦層中間不連續。多數情況下，上為鉀石鹽礦層，下為光鹵石礦層。中鹽層頂部也存在小規模透鏡狀次要礦體，僅在局部地段具工業意義。

2.4 礦石特征

光鹵石(MgCl2·KCl·6H2O)：無色到淺粉紅色、紅色至肉紅色，一般呈他形、不規則粒狀集合體出現，粒度一般0.2～0.8cm，個別可達1cm以上。鏡下觀察：單偏光下為無色透明、自形—半自形粒狀晶體，粒徑0.2～2mm。

鉀石鹽(KCl)：通常呈淺紅色、紅褐色、磚紅色、青灰色、無色等，該礦物一般呈粒狀，粒度隨產出位置不同而異，一般0.1～0.5cm，他形—半自形，少數為自形或不規則粒狀，鏡下觀察：呈自形—半自形立方晶體。

3 成生序列

3.1 礦層理論成生序列

根據鹽類礦物的沉積特征，理論上自下而上依次為：石膏—石鹽—鉀石鹽—光鹵石。

為了說明鉀石鹽及光鹵石的理論成生序列，引入程懷德等[5]鹽類沉積四元體系相圖的理論，如圖3將ADEFGA區劃分為3個區：ADI高鉀低鎂區、AIE高鉀高鎂區和AEFG低鉀高鎂區，具有這3個區體系點特性的母液組分分別為M1，M2和M3。對于M1組分的母液蒸發時，體系點由M1→P1，蒸發析鹽順序：氯化鈉→氯化鈉+氯化鉀→氯化鈉+光鹵石→氯化鈉+水氯鎂石。對于M2組分的母液

圖2 老撾東泰礦區某勘探線剖面圖

蒸發時，體系點由M2→P2,蒸發析鹽順序：氯化鈉→氯化鈉+氯化鉀→氯化鈉+光鹵石→氯化鈉+水氯鎂石。對于M3組分的母液蒸發時，體系點由M3→P3,蒸發析鹽順序：氯化鈉→氯化鈉+光鹵石→氯化鈉+水氯鎂石。從這3種蒸發析出順序可以看出，鉀石鹽始終較光鹵石先析出，即鉀石鹽層在下，光鹵石層在上。

圖3 NaCl-KCl-MgCl2-H2O四元體系相圖(25℃)[5]

3.2 工作區實際礦層順序

工作區及鄰區實際礦層順序與此理論序列恰恰相反，多數情況下鉀石鹽層位于光鹵石層的上面，見圖2。

4 成因分析

4.1 Br元素含量及變化規律

筆者試從地球化學的角度，從東泰礦區下鹽層Br元素隨深度的變化規律中分析該區形成鉀石鹽在上、光鹵石在下的原因。

圖4 東泰某鉆孔光鹵石中Br含量剖面圖

圖5 東泰某鉆孔鉀石鹽中Br含量剖面圖

從圖4可以看出，光鹵石中的Br在剖面上的含量自下至上逐漸增大，到303.31m，當光鹵石含量達到55.43%時，Br含量達到最大值0.334%。這是因為隨著古海水的蒸發，鹵水濃度越來越大，鹵水中Br含量自然也越來越大，所以，作為與Cl同族的Br在蒸發析出的鹽中的含量也越來越大。

從圖5可以看出，鉀石鹽中的Br在剖面上的變化幅度很小(Br含量0.05%～0.1%)，含量也很低，要比光鹵石層低得多。筆者推測，鉀石鹽不是原生沉積形成，它是原生光鹵石經水解和重結晶作用而形成的次生產物。

隨著成鹽鹵水在演化過程中不斷蒸發濃縮，Br元素的含量是逐漸升高的過程，基本應表現為自下而上平緩增加的趨勢[6]，圖4中光鹵石礦中溴在剖面上的含量自下至上逐漸增大的情況與這一推論是一致的，但在鉀石鹽礦中，溴含量在剖面的變化幅度很小，且含量很低，僅為在光鹵石中的1/5～1/3，兩者差別十分明顯，筆者推測，這是因為鉀鹽礦在形成以后發生過元素遷移和重結晶作用的結果。這一推測從對老撾萬象平原鉀鹽礦床的研究中得到驗證。

4.2 光鹵石晶體形態

在萬象平原部分礦區光鹵石礦石中，石鹽晶體被光鹵石包裹[7，8]，說明在石鹽形成以后，高鎂高鉀的層間鹵水沿石鹽層的構造裂隙和晶間裂隙流動，并將其填充，后來在結晶作用下形成光鹵石將石鹽晶體包裹；相反，在光鹵石礦體形成以后，層間鹵水或沿上部裂隙流下的K飽和Mg不飽和的鹵水，選擇性地溶解了光鹵石中的MgCl2[9，10]，同時帶走部分光鹵石中的Br，而溶解度相對MgCl2較小的KCl被保留下來，形成了鉀石鹽在上光鹵石在下，且光鹵石中的Br自下而上逐漸升高，鉀石鹽中的Br含量基本不變且總體較小的情況出現。

5 結語

根據Br元素在鉀石鹽和光鹵石中含量的差別及變化規律，結合光鹵石的晶體形態可以得出，老撾東泰及鄰區的實際層位順序為鉀石鹽在上，光鹵石在下這一現象的出現，是鉀鹽礦(光鹵石)在形成以后發生過元素遷移和重結晶作用的結果。

參考文獻：

[1] 曲懿華,袁品泉.蘭坪-思茅盆地鉀鹽成礦規律及預測[M].北京:地質出版社，1998：76-80.

[2] 錢自強,曲懿華,劉群，等.鉀鹽礦床[M].北京:地質出版社,1982:223-233.

[3] 成世才，宋永芬，馬潔寧，等,老撾東泰鉀鹽礦區礦床控礦因素探析[J].山東國土資源,2012,28(4):15-18.

[4] 王少華.老撾萬象平原鉀鹽礦床控礦構造研究[J].化工礦產地質，2011,33(1):41-45.

[5] 程懷德,馬海州，山發壽，等.基于相化學研究老撾萬象鉀鎂鹽礦床形成的機制[J].地球學報,2010,31(2):194-202.

[6] 張西營,馬海州，譚紅兵，等.老撾東泰鉀鹽礦床地球化學及其沉積后變化初步研究[J].礦床地質,2010,29(4):714-720.

[7] 朱延浙.老撾萬象平原鉀鹽礦床[J].地質與資源,2008，17(1):45-49.

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[10] DZ/T0212-2002.鹽湖和鹽類礦產地質勘查規范[S].北京：地質出版社，2002.