川东北普光地区新型杂卤石钾盐矿的物源:Sr、S同位素证据
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本文为中国地质调查局项目(编号 DD20190172)和国家重点研发计划项目(编号 2017YFC0602806)联合资助的成果。


The source material for a new type of polyhalite potassium ore in the Puguang area, northeast Sichuan:evidence from Sr and S isotopes
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    杂卤石(K 2 Ca 2 Mg\[SO 4 \] 4 ·2H 2 O)是一种对土壤友好的缓释性优质无氯复合钾镁肥,在我国的四川盆地、新疆罗布泊、柴达木盆地、渤海湾盆地及江汉盆地先后发现(Lin Yaoting et al. ,1998;Liu Chenglin et al. ,2008;Liu Zhu et al. ,2015;Niu Xue et al. ,2015;Wang Mili,1982),其中以四川盆地三叠系杂卤石分布最广、富集程度最高、潜在资源量最大、研究程度最高,多以层状、似层状、浸染状分布于硬石膏中,且埋深较深,难以开发(Jin Feng,1989),一度被视为“呆矿”。2014年以来,中国地质科学院矿产资源研究所郑绵平院士及其团队在四川盆地东北部地区的盐矿探井中陆续发现含有大量杂卤石碎屑的盐层,这类杂卤石与石盐共生的钾盐矿体或含钾层具有易溶于水的特点,有利于低成本的水溶法开采,有望成为可以经济利用的可溶性海相固体钾盐。经过进一步研究证明,这种碎屑颗粒状杂卤石与石盐共生的含钾盐层其K含量超过工业品位,是一种优质的硫酸盐型钾盐矿,因此被定名为“新型杂卤石钾盐矿”(Zheng Mianping et al. ,2018;Shang Wenjun et al. ,2020)。“新型杂卤石钾盐矿”的发现使宣汉地区有望成为我国首个亿吨级以上的海相钾盐资源基地,具有较大的意义。本文主要对“新型杂卤石钾盐矿”的物质来源进行探讨,为四川盆地此类杂卤石的成因研究及后续找矿勘查和预测评价提供科学依据。 在化学和生物化学过程中,锶不会产生明显的同位素分馏,因此 87 Sr/ 86 Sr是有效的示踪剂(Faure,1975)。石膏与沉淀它的溶液之间的硫同位素分馏很小,仅为1. 65‰±0. 12‰,蒸发浓缩作用不会影响硫同位素的指相意义,硫同位素的分馏主要取决于物源、新水体的补给和细菌的还原作用等三个方面(Mekhtieva et al. ,1980;Li Renwei et al. ,1989;Zheng Yongfei et al. ,2000;Fan Qishun et al. ,2009;Shang Wenjun et al. ,2016)。新水体的补给途径,如火山热液、溶解的蒸发岩地层的地表水等的加入都将会使硫同位素的组成受到很大影响(Greenko,1980),因此,可以根据硫酸盐矿物中的δ 34 S值作为研究物源的依据。此外细菌的还原作用会使残留的硫酸盐富集 34 S,而细菌的还原作用与封闭、半封闭的沉积环境有关(Kaplan et al. ,1964;Harwood et al. ,1983),借此可以研究盆地演化,探讨沉积环境及盐岩的保存条件。本文对杂卤石的Sr和S同位素进行测试,探讨Sr和S同位素在杂卤石物源研究中的应用,并与同时期海水、火山黏土岩等物质的Sr和S同位素组成进行对比,以此探讨“新型杂卤石钾盐矿”的物质来源。

    Abstract:

    A new type of polyhalite potassium ore, characterized by the distribution of clastic polyhalite in the halite, is located in the marine evaporite of the lower Triassic Jialingjiang Formation and the Middle Triassic Leikoupo Formation in the Puguang area of Northeast Sichuan. In order to study its source materialand to provide a reference for such research in the future, the strontium and sulfur isotopic techniques are applied to the polyhalite, and the experimental results are compared with the gypsum and mungbean rocks in the Sichuan Basin. The results show that except for the high δ34 S and 87 Sr/ 86 Sr values of clay rich anhydrite samples, the δ34 S and 87 Sr/ 86 Sr characteristics of the new type of detrital polyhalite and its bottom anhydrite samples are similar. The δ34 S are 27. 9‰~28. 9‰ and 87 Sr/ 86 Sr are 0. 70826~0. 70829, respectively, which are homologous, and similar to the δ34 S characteristics of global marine sulfate and 87 Sr/86 Sr composition of global seawater in the same period. Therefore, its material source is seawater of the same period. The determination of its provenance has undoubtedly narrowed the scope of discussion of the metallogenic model and provides a framework for future research.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

商雯君,张永生,邢恩袁,彭渊,桂宝玲,李空,纪德宝.2021.川东北普光地区新型杂卤石钾盐矿的物源:Sr、S同位素证据[J].地质学报,95(2):506-516.
SHANG Wenjun, ZHANG Yongsheng, XING Enyuan, PENG Yuan, GUI Baoling, LI Kong, JI Debao.2021. The source material for a new type of polyhalite potassium ore in the Puguang area, northeast Sichuan:evidence from Sr and S isotopes[J]. Acta Geologica Sinica,95(2):506-516.

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  • 收稿日期:2020-02-07
  • 最后修改日期:2020-06-12
  • 录用日期:2020-06-14
  • 在线发布日期: 2020-12-15
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