中国陆块海相盆地成钾条件与预测研究进展综述

2016-11-10刘成林吴驰华王立成方小敏赵艳军颜茂都张永生曹养同吕凤琳

地球学报 2016年5期

关键词：钾盐盆地沉积

刘成林，吴驰华，王立成，方小敏，赵艳军，颜茂都，张永生，曹养同，张　华，吕凤琳

1）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；2）中国科学院青藏高原研究所，北京 100101

中国陆块海相盆地成钾条件与预测研究进展综述

刘成林1），吴驰华1），王立成1），方小敏2），赵艳军1），颜茂都2），张永生1），曹养同1），张华1），吕凤琳1）

1）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；2）中国科学院青藏高原研究所，北京 100101

中国古代海相钾盐找矿是一个“久攻不破”的难题，古代海相及海陆交互相盆地能否成钾也是长期争议的问题，也就是中国小陆块能否成钾、成大钾矿的关键问题。为此，本文以板块构造运动为主线，对中国主要小陆块漂移历史、成盆构造、古气候、古地理及海相/海陆交互相蒸发岩沉积特征进行了系统梳理和总结；在此基础上，基于盆地“构造-物源-气候”三要素耦合成钾理论，分析中国小陆块海相盆地成钾条件、成矿机理；同时，总结和借鉴全球海相钾盐成矿标志，建立钾盐成矿评价指标体系。基于这些研究基础，借助对主要陆块的区域构造和古地理特征、物质来源、古气候面貌等恢复及分析，对主要陆块的海相成钾潜力进行评价，同时预测找钾战略靶区。钾盐成矿模式研究表明：兰坪—思茅盆地白垩系、上扬子陆块四川盆地中—下三叠统、华北陆块陕北盆地中奥陶统及塔里木陆块库车盆地古近系等盆地及其层位具有较大的成钾潜力。结合成钾指标对比分析，优选圈定了思茅盆地南部、四川盆地中东部及塔里木的库车盆地等战略靶区内较为明确的重点靶区，可以进一步开展钻探验证。这些研究成果为在中国继续开展海相钾盐成矿研究和找钾提供科学依据。

小陆块；海相盆地；蒸发岩；成钾潜力；靶区预测

有关海相钾盐成矿理论，最早可以追溯到Ochsenius（1877）提出的沙洲理论（Bar theory），即，在沙坝封闭的泻湖中，海水通过窄通道对其进行持续补给，进而蒸发成盐成钾。该理论一直主导盐类沉积理论。但是不能很好解释巨厚盐类沉积及缺乏海相化石等问题。Walther（1894， 1900）提出沙漠盆地或凹陷理论（The desert-basin theory）较好解释了上述问题。Branson（1915）提出“一系列分离盆地成盐的纯理论模式”，即海水通过流入第一、二等盆地，分别析出石膏、石盐等，他称之为修正的沙洲理论（“Modified bar-theory”）。Schmalz（1969）提出“深水模式”（Deep-water evaporite deposition）对巨厚盐类的成因进行了解释。Borchert and Muir（1964）提出多级障坝和次级盆地的海相盐类沉积模式； Valyashko（1962）提出预备盆地成盐，即卤水经过预备盆地沉积石膏后，进入另一盆地析盐析钾。同时，Valyashko（1962）还提出钾盐沉积的干盐湖机理，Hsü（1973）提出“深盆干化”成盐（Theory of a desiccating deep-basin），解释地中海底底部的巨厚盐类沉积，等等。

图1　中国小陆块震旦纪以来主要海相蒸发岩沉积（灰色部分）分布（张嘉澍和李官贤， 1980；关绍曾等， 1992；吴必豪等， 1995；刘群等， 1997；王福同等， 2006；郭宪璞等， 2008；郑绵平和卜令忠， 2009；曹养同等， 2010；黄熙， 2013；刘成林等， 2013；张永生， 2013；赵艳军等， 2014；牛新生等， 2014）Fig. 1 Distribution of marine evaporite deposits （grey part） in China’s small continents since the Sinian（ZHANG and LI， 1980； GUAN et al.， 1992； WU et al.， 1995； LIU et al.， 1997； WANG et al.， 2006； GUO et al.， 2008； ZHENG and BU， 2009； CAO et al.， 2010； HUANG， 2013； LIU et al.， 2013； ZHANG， 2013； ZHAO et al.， 2014； NIU et al.， 2014）

自晚元古代约6亿年以来，全球性板块构造运动重大事件可概括为： 1）晚元古代至寒武纪最早期罗迪尼亚（Rodinia）超大陆裂解（Hoffman， 1999；Scotese et al.， 1999）； 2）晚石炭世—早二叠世新的超级大陆Pangea联合古陆的形成及其在侏罗纪—白垩纪的裂解（Ziegler et al.， 1982； Scotese， 1991）； 3）晚中生代以来全球板块向北的重新汇聚导致的新特提斯海的关闭和阿尔卑斯—喜马拉雅山脉—青藏高原的隆起（钟大赉和丁林， 1996； Ramstein et al.， 1997）。中国大陆正是在上述全球性板块构造运动框架内，由众多小陆块、微陆块经过多期拼接、碰撞而形成，但因板块多而碎小，成盐期次多，因而成盐成钾作用各具特点。中国主要陆块自晚元古代震旦纪以来的蒸发岩沉积表现为成盐期次多、沉积范围广、盆地类型多样（图1）和盐类沉积特征复杂，等。总体而言，蒸发岩沉积类型以碳酸盐-化学岩型为主，如上扬子陆块震旦—寒武纪盆地，早—中三叠世盆地，华北陆块鄂尔多斯奥陶纪盆地（刘群等， 1997；陈郁华和杜之岳， 1998；郑绵平和卜令忠， 2009；黄熙，2013），塔里木陆块寒武纪—石炭纪盆地（刘群等，1997），羌塘陆块侏罗纪盆地（李亚林等， 2004；牛新生等， 2014），还兼有碎屑岩-化学岩型，如兰坪—思茅白垩纪盆地（叶春辉和蒋志文， 1981；郭福祥，1986；曲懿华等， 1998； Wang， 2015；袁桃等， 2015；龚政等， 2015），以及塔里木盆地库车和莎车晚白垩世—古近纪盆地（刘成林等， 2008， 2013；曹养同等，2010）。与国外巨型克拉通海盆成钾相比，中国小陆块海相盆地规模大多很小，而构造运动的多期性导致盆地破碎、沉积环境振荡频繁、后期改造强烈等典型的不稳定特点。尽管存在上述不利条件，目前已在部分盆地的目的层系中发现小型钾盐矿床及矿物沉积，如，奥陶纪的鄂尔多斯陆块发现钾盐矿化层（刘群等， 1997；郑绵平和卜令忠， 2009），三叠纪的扬子陆块发现有富钾卤水和杂卤石等（林耀庭和颜仰基， 1996；黄宣镇， 1996），思茅盆地发现我国唯一的中-小型固体钾盐矿床（张嘉澍和李官贤， 1980；Qu， 1997）。这些证据表明，即使在小陆块的不稳定构造背景下，中国的一些海相盆地在特定时期也具有一定的成钾潜力。对此，本文系统总结我国小陆块海相/海陆交互相盆地的成钾条件和潜力，提出找钾指标体系，以为今后找钾勘查提供科学依据。

1 中国主要小陆块成盐期古地理及古气候框架

1.1 主要陆块成盐期古地理

中国大陆主要由华南陆块（由扬子和华夏陆块拼合而成）、华北、塔里木陆块，以及一些更小的或微型陆块拼合组成，如柴达木、羌塘、拉萨、兰坪—思茅陆块等（图2）。从古生代开始，这些陆块经历了多期次的离散-聚合构造旋回，如经历了古—中—新特提斯的演化（形成、发育和消亡）（黄汲清和陈炳蔚， 1987； Metcalfe et al.， 1996；潘桂棠等， 1997）、超级大陆Rodinia、Pangea等大陆的形成与裂解（Van der Voo et al.， 2001； Torsvik and Voo， 2002； Domeier et al.， 2011）、印度-欧亚块体的碰撞和青藏高原的隆升变形等（Dewey et al.， 1988； Yin and Harrison， 2000；Tapponnier et al.， 2001；许志琴等， 2006），最终形成现今的中国大陆构造格局（Zhao and Coe， 1987； Nie，1991；程国良等， 1995， 1996；吴汉宁等， 1998；杨振宇等， 1998；朱日祥等， 1998；方大钧和沈忠悦，2001；黄宝春等， 2008）。自显生宙以来，在全球板块运动框架下，中国主要陆块经历了不同的漂移演化历史，并在主要成盐期进入副热带高压带或其边缘地带：中新生代主要陆块古地理位置均处于副热带高压带内（图3）；中奥陶世华北陆块（绥德）位于南纬～9.2°，至晚奥陶世华北陆块南移至南纬～14.2°，进入副热带高压带的边缘地带（颜茂都和张大文，2014）；早寒武世扬子陆块位于北半球中低纬度（～15°～30°N， Meert et al.， 2008；～20°N， Yang et al.，2004），处于副热带高压带内的干旱气候带之内。晚石炭世塔里木板块已到达北纬25°～27°的副热带高压带（白云虹等， 1985；陈汉林等， 1991）。

图2　中国及东南亚地区板块构造略图（据颜茂都和张大文， 2014）Fig. 2 Plate tectonic sketch map of China and Southeast Asia （after YAN and ZHANG， 2014）

图3　三叠纪华南、侏罗纪羌塘陆块及白垩纪—古新世兰坪思茅盆地成盐期古纬度（其中深色的为平均古纬度，淡色的为α95范围；据颜茂都和张大文修改， 2014）Fig. 3 Palaeolatitude of salt forming epoch in the Lower Ordovician North China， Triassic South China， Jurassic Qiangtang continent and Cretaceous-Paleocene Lanping-Simao Basin， where dark color represents average palaeolatitudes， pale color is a range of α95 （modified after YAN and ZHANG， 2014）

1.2 主要陆块成盐期气候框架

地质历史中，气候演变与块体漂移、大气环流格局等息息相关，结合主要陆块成盐期古纬度历史，发现超级季风的形成与瓦解控制了我国主要陆块的气候变化。超级季风随联合古陆在二叠纪形成，大陆上纬向行星风系瓦解，导致特提斯洋及其沿岸普遍温暖潮湿，广泛形成煤和油页岩，而广大古陆内部普遍形成干旱气候和地质历史中巨量的蒸发岩，如蔡希斯坦盆地等。二叠纪—早三叠世，各大陆边缘碎块在超级季风和贸易风影响下显示出湿热气候特点；约早—中三叠世，羌塘和扬子陆块漂移出超级季风北界，进入特提斯洋亚热带行星副高压带下，形成最有利成盐成钾条件和时间窗口，盐类沉积广泛发育（中国地质科学院矿产资源研究所， 2015；Fang et al.， 2016）。

晚三叠世，强烈的印支造山运动引起低纬大陆面积明显增加和各陆块间强烈造山隆升，进而导致大陆热源和超级季风气候显著加强： 1）季风显著向东向北扩展，覆盖大部分古亚洲大陆； 2）早期干旱气候和成盐成钾有利条件消失，转而形成煤炭窗口直至中侏罗世结束。从中—晚侏罗世开始，联合古陆进一步瓦解，超级季风开始消退和结束，行星亚热带副高压带干旱气候开始由东向西建立，形成羌塘盆地最有利的成盐条件和时间窗口，与西侧中亚盆地该时期巨型钾盐形成气候条件和窗口一致；而羌塘南侧尽管因中特提斯洋封闭形成有利的前陆盆地构造封闭空间，但因气候处在亚热带干旱气候与热带湿润气候之间，耦合条件并不十分有利于成盐成钾条件。白垩纪时期，超级季风彻底消失，全球行星风系形成，南北副高压带干旱气候控制了广大陆块。然而，这一时期亚洲各主要陆块碰撞早已完成，多数隆起为剥蚀区，仅局部发育陆内断陷盆地，气候-构造耦合不利于形成大型钾矿床的条件，仅在中南半岛比较靠近海水补给的思茅盆地、万象盆地以及呵叻盆地形成有利干旱气候-构造沉陷耦合封闭的成盐成钾有利条件和窗口；同时在东亚内陆地区如湖北江汉盆地、江西吉泰盆地含盐层系形成厚层盐类沉积（Fang et al.， 2016）。

2 扬子陆块海相蒸发岩沉积与成钾条件分析

2.1 震旦—寒武纪海相蒸发岩

扬子陆块震旦纪末期—早、中寒武世含盐序列主要包括晚震旦统—下寒武统灯影组、下寒武统清虚洞组、中寒武统高台组及石冷水组或覃家庙组。灯影组蒸发岩主要见于上扬子地区，如，四川长宁灯影组盐盆面积约20 000 km2，含盐系厚约460 m，自下而上依次为碳酸盐岩、硬石膏岩、石盐岩、硬石膏岩、碳酸盐岩，构成一个完整的海相蒸发岩沉积旋回（吴必豪等， 1995）。目前在宁1井和宁2井灯影组下部出现石盐矿层，其中长宁1井见6层石盐，厚39.5 m；长宁2井见52 m厚的钙芒硝层以及厚达240 m的石盐层（魏东岩， 1999）。

硅质岩的硅同位素古温度反演研究表明，新元古代末期古海水温度在30℃左右，最高达40℃（Robert and Chaussidon， 2006）。同时，长宁二井石盐的原生流体包裹体均一温度主要集中在20～25℃，最高达（39.4±1）℃（Meng et al.， 2011），同样指示了早寒武世扬子陆块的高温古气候背景。同时，震旦—早寒武世时期，伊朗、阿曼、印度的Holmuz盐系，Ara组， Soltanieh组到盐岭组，同样发育厚层碳酸盐岩-蒸发岩沉积（图4），暗示这一时期在冈瓦纳大陆北缘伊朗—阿曼—印度—长宁一线存在一个巨大的碳酸盐岩-蒸发岩台地带（王立成等， 2013）。目前，在这个台地蒸发岩带上的伊朗、巴基斯坦等地已经发现钾盐沉积，因此可以推测扬子陆块震旦系—寒武系也应具有成钾可能性。

2.2 三叠纪海相蒸发岩

上扬子陆块四川盆地中生代海相蒸发岩主要赋存于中、下三叠统嘉陵江组和雷口坡组。嘉陵江组（T1j）一般厚为400～600 m（黄熙， 2013），按岩性可分为五段，主要岩性为白云岩、膏质云岩、泥质云岩、硬石膏、盐岩为主。中三叠统雷口坡组（T2l）一般厚度变化为0～1 200 m（黄熙， 2013），主要为局限—蒸发台地相与台地边缘相沉积；雷口坡组按岩性共分四段，主要岩性为灰色白云岩、灰岩、硬石膏、盐岩。

2.2.1 岩相古地理

四川盆地早—中三叠世构造格架表现为盆地周缘被古隆起围限、盆地内部隆-坳分异。盆地早—中三叠世主要成盐期岩相古地理研究表明（龚大兴等， 2015），嘉陵江组四段第二亚段盆地以发育盐湖、膏质泻湖为主，盐湖沉积主要集中在盆地中部及东部地区。中部盐湖浓缩中心位于在南充、渠县一带，东部浓缩中心则主要分布在长寿地区（图5A）。嘉五2至雷一1时期，盐湖沉积仍集中在盆地中部及东部地区，东部盐湖浓缩中心仍位于长寿—垫江一带，而中部盐湖浓缩中心则迁移至广安、渠县—达县等地（图5B）。雷口坡三段第二亚段时期，由于东部开江隆起和南部和泸州隆起的发育，盆地盐湖沉积范围缩小，主要集中在盆地中部简阳—广安—渠县一带（图5C）。至雷口坡四段第二亚段，盐湖沉积范围进一步缩小，并向西迁移至蒲江—成都一线，盐湖浓缩中心位于蒲江西北部地区（图5D）。

图4　灯影组沉积时期冈瓦纳古地理重建（王立成和魏玉帅， 2013）Fig. 4 Reconstruction of Gondwana paleogeography in the deposition period of Dengying Formation（after WANG and WEI， 2013）

图5　四川盆地早、中三叠世主要成盐期古地理图（龚大兴等， 2015）Fig. 5 Geographic map of main salt forming epoch of the Lower and Middle Triassic in the Sichuan Basin（after GONG et al.， 2015）1-南充盐盆； 2-长寿—垫江盐盆； 3-万县盐盆； 4-宣汉盐盆； 5-自贡盐盆； 6-威远盐盆； 7-蒲江盐盆； 8-渝南盐盆； 9-建南盐盆； 10-忠县盐盆；11-通江盐盆； A-嘉四2（T1j4-2）成盐期岩相古地理； B-嘉五2（T1j5-2）～雷一1（T2l1-1）成盐期岩相古地理； C-雷三2（T2l3-2）成盐期岩相古地理；D-雷四2（T2l4-2）成盐期岩相古地理1-Nanchong salt basin； 2-Changshou—Dianjiang salt basin； 3-Wanxian salt basin； 4-Xuanhan salt basin； 5-Zigong salt basin；6-Weiyuan salt basin； 7-Pujiang salt basin； 8-Yu’nan salt basin； 9-Jian’nan salt basin； 10-Zhongxian salt basin； 11-Tongjiang salt basin；A-lithofacies paleogeography of T1j4-2； B-lithofacies paleogeography of T1j5-2～T2l1-1； C-Lithofacies paleogeography of T2l3-2；D-lithofacies paleogeography of T2l4-2

2.2.2 古气候

前已述及扬子陆块三叠纪位于超级季风北界外的副热带高压带内，气候干燥，这也得到了来自川东垫江盐盆长平三井嘉陵江组四段石盐岩流体包裹体均一温度的支持（最大均一温度为59.1℃，汪明泉等， 2015）。

2.2.3 物质来源

四川盆地南充、垫江和万县、云阳等次级盐盆中、下三叠统石盐岩的Br-和Br-×103/Cl-分析（表1），具有明显的海水来源特征。硫酸盐硫同位素特征表明四川盆地早中三叠世蒸发岩具有典型的海源特征（表2）。作为四川盆地中、下三叠统界限的标志层，“绿豆岩”在盆地广泛发育，在整个扬子陆块分布面积70万km2以上，累计厚度达大于1 m（朱忠发和王新光， 1986）， “绿豆岩”钾元素含量普遍较高，平均值约为5.38％（据朱立军， 1995），火山活动无疑可以为古盐湖成钾提供更加丰富的物质来源。

表1　四川盆地中下三叠统南充、垫江、万县盐盆Br×103/Cl特征比较表Table 1 Comparison of Br×103/Cl characteristics between Middle and Lower Triassic Nanchong， Dianjiang，Wanxian salt basins in Sichuan Basin

表2　四川盆地三叠系硫酸盐岩中δ34S统计表Table 2 δ34S statistical table of Triassic sulfate rocks in Sichuan Basin

2.2.4 成钾条件分析

垫江盐盆的嘉陵江组四段发育大量含杂卤石盐岩，这种杂卤石具有原生和准同生沉积的特征，表明该时期在垫江盐盆的构造、物源与气候的耦合关系较好，古盐湖卤水达到了较高的浓缩程度。石盐包裹体中的卤水钾离子含量（LA-ICP-MS分析）（3个样品）分别为16.12 g/L、26.53 g/L、26.71 g/L，与现代海水浓缩到钾石盐析出阶段钾离子含量（25 g/L）（陈郁华， 1983）基本一致；含子晶的石盐流体包裹体中钾含量（平均值为56.99 g/L）明显高于气液两相和单一液相两类包裹体中钾含量（平均值为23.12 g/L），而镁和钙离子的含量基本一致，因而推测石盐包裹体中的子晶很可能是钾石盐矿物。由此，推断四川盆地中-东部古盐湖卤水已蒸发浓缩到钾盐析出阶段（中国地质科学院矿产资源研究所，2015）。

岩相古地理分析显示，嘉陵江组五段至雷口坡组一段沉积时期，成盐成钾的中心都转移到了川中南充、广安地区等。

3 华北陆块奥陶纪蒸发岩沉积与成钾条件分析

3.1 岩相古地理及蒸发浓缩中心

奥陶纪鄂尔多斯盆地是一个受北部伊盟隆起、西南部庆阳隆起、东南部渭北隆起、东部吕梁隆起围陷的大型克拉通内台坳型盐盆，系稳定克拉通古陆表海盆沉积，蒸发岩主要赋存于盆地中奥陶统马家沟组。该组由6个岩段组成，自下而上为马一段至马六段，其中：马一段、马三段和马五段为蒸发岩段，岩性主要为盐岩、硬石膏岩夹泥云岩和灰岩；马二段、马四段和马六段为正常浅海沉积，岩性主要为灰岩和白云岩，夹膏岩和泥云岩。

岩相古地理研究表明（刘群等， 1997；张永生等，2015）：马家沟组一期发生海侵，陆地面积减小，整个陆块云坪发育，局部发育膏盐湖。冯增昭（2004）总结为“陆外有坪、坪中有湖、湖中有膏、湖中有盐、坪外为台”。马家沟五期在又一次海退之后，华北陆块形成了一个东西走向的云坪环境，云坪之外为碳酸盐岩台地，云坪之内在延安至榆林一带恢复了统一的盐湖环境，虽然盐湖的范围比马家沟三期可能有所缩小，但在米脂到绥德地区形成了含钾盐湖，是奥陶纪重要的成盐成钾期。马家沟六期再次海侵，陕北盐盆的演化结束（图6）。成钾的关键层位马五6亚段沉积时期的古构造图显示出“两坳夹一隆”的古地理格局（张永生， 2013），指示该期发育2个主要盐坳（东部盐坳和西部盐坳），每个成盐坳陷可进一步划分多个次级盐凹，表明盆地东部盐坳的绥德地区是卤水汇聚和钾离子聚集区，范围约2 000 km2，是有利成钾区（张永生等， 2014）。

图6　鄂尔多斯地区奥陶纪马一—马六期岩相古地理图（据张永生等， 2015）Fig. 6 Lithofacies paleogeographic map of Ordovician Majiagou Formation Ordos area （after ZHANG et al.， 2015）a-马一期； b-马二期； c-马三期； d-马四期； e-马五期； f-马六期a-the first member of Majiagou Formation； b-the second member of Majiagou Formation； c-the third member of Majiagou Formation；d-the fourth member of Majiagou Formation； e-the fifth member of Majiagou Formation； f-the sixth member of Majiagou Formation

3.2 成盐期古气候特征

马五段岩芯中的石盐230个包裹体均一温度的平均值为27.9℃，最小值为14.1℃，最大值为47.8℃；原生液相包裹体均一温度统计原生单一液相包裹体均一温度具有单峰的特征，其峰值在20～25℃（赵艳军等， 2013）。由于石盐中单一液相包裹体的均一温度最高值通常与石盐结晶时期古海水或湖水的最高温度较为接近，因此可以判断奥陶纪马家沟组五段沉积时期，陕北盐盆地所在位置表层古海水处于高温气候条件。

3.3 成钾作用分析

华北古陆表海盆在奥陶纪时期，气候较为干旱，有利于大套蒸发岩形成。从岩性组合、岩相展布和地层厚度发育特征对比表明：主要蒸发岩段马一、马三和马五段由东向西除了蒸发岩厚度增大之外，似乎也有盐度增高的趋势。到目前为止，至少在盆地西部及其与太原—临汾坳陷之间的离石隆起带上都发现有生物礁的发育，表明可能起到了间歇性隔挡的作用。此外，研究显示盐盆内部存在进一步的卤水分异：东二凹陷特殊的盐度变化特征指示了其他盐凹向其运移预备卤水的可能性，也发现有钾盐矿物。因此，从预备机制和陆表海盆总体分布范围和面积上看，鄂尔多斯盆地是具备钾盐沉积的有利条件（张永生等， 2015）。

4 塔里木陆块蒸发岩沉积特征与成钾分析

4.1 寒武纪

塔里木盆地寒武纪为海、陆交互沉积的残余弧后盆地，主要含盐区域为盆地西北部的柯坪凹陷（即阿克苏的巴楚—柯坪—乌什一带），面积约40 万km2。主要含盐层位为中寒武统的阿瓦塔格组，发育灰色、褐红色白云岩、含石膏灰岩、红色膏泥岩、石盐岩沉积（张智礼等， 2013）。石膏一般呈薄层状产出，石盐岩厚度不大。岩盐在T1井钻孔剖面图上可见5层（刘忠宝等， 2012），其中最厚层不超过20 m，累计盐层厚度约35 m，基本为石盐岩夹泥岩、膏质泥岩、石膏岩沉积。阿瓦塔格组主要分布于阿瓦塔格其地区及肖尔布拉克地区，为局限台地泻湖相沉积。阿瓦塔格组沉积中期，沉积相为蒸发台地亚相，形成几个由白云岩—泥质白云岩—白云质泥岩构成的沉积层序，至阿瓦塔格组沉积晚期，发育海侵，水体略有加深。

总之，塔里木盆地寒武纪含盐系地层，基本为碎屑岩、石膏岩、石盐岩构成的沉积韵律，并且石盐岩沉积累计厚度不大。

4.2 石炭纪

塔里木盆地石炭纪蒸发岩沉积主要位于北部的满加尔凹陷及西北部的巴楚隆起。

满加尔坳陷位于塔里木盆地北部，含盐系地层为下石炭统的岩关阶，其层位稳定，以巴楚组为代表，自下而上依次发育砂泥岩夹砾岩、石膏岩及石盐岩夹灰岩、含生物碎屑化石的灰岩，其中盐层厚度100～200 m（刘群等， 1987）。反映了一个由陆相碎屑岩向海相沉积的变化过程，属于海侵序列。

满加尔盐盆位于满加尔坳陷北部，地处沙雅隆起南翼和塔中隆起之间，盆地呈北西向展布，面积37 000 km2。在S10、H1、X1、TH1等石油钻孔中均揭露盐层。见盐层位为巴楚组，石盐和石膏层累计厚度223 m（S10井）。盐层产状平缓，向边部逐渐减薄，相变为石膏岩。满加尔盐盆纯盐层累计厚度接近200 m（刘群等， 1987）。另外，巴楚地区蒸发岩赋存层位为大塘阶卡拉沙依组，蒸发岩地层厚300多m，石膏层累计厚度200多m，分布面积2万多km2。

石炭纪是地史上钾盐沉积发育相对较差的时代，但石膏和岩盐分布较广，尤其石膏沉积遍布欧洲、美洲、亚洲、澳各大洲，岩盐沉积主要集中在亚洲和南北美洲，钾盐沉积仅局限于北美洲。石炭纪塔里木盆地形成东西向展布的坳陷和隆起，隆起带对北部满加尔坳陷盆地起到良好的半封闭作用，满加尔坳陷四周有古陆和水下隆起环绕，具备较好的封闭条件。盆地的纯盐层厚度较大，产状变化稳定，显示了其具有一定的成钾条件。

4.3 白垩纪—古近纪

4.3.1 莎车盆地

莎车盆地上白垩统至古近系总体为一套浅水海湾相的陆源碎屑岩-碳酸盐岩-蒸发岩沉积，并表现出5次明显的海侵海退旋回（雍天寿和单金榜，1986；王永等， 1996； Bosboom et al.， 2011），发育5次蒸发岩沉积旋回，其中以上白垩统吐依洛克组和古新统阿尔塔什组最为典型，前者以发育岩盐透镜体为主要特征，后者则以巨厚层、大范围、横向上变化稳定的石膏岩为显著特征。吐依洛克组岩盐集中分布于西昆仑山前，石盐产出部位主要为吐依洛克组中上部，其下多以碎屑岩为主而显著缺乏大范围厚层石膏岩沉积。岩盐体多以单个透镜体产出，宽度和长度从数米到数百米不等，其中以塔什米里克盐点规模最大，其透镜体长约500 m，宽约150 m。乌泊1井石盐岩累计厚度约为264 m，为盆地目前钻井所揭示最大石盐层厚度。阿尔塔什组石膏分布于盆地的大部分地区，其露头见于西昆仑山前、南天山山前、麦盖提斜坡，横向上稳定持续。南天山山前带中，阿尔塔什组石膏最大累计厚度出现在库孜贡苏剖面，向西、向东厚度均逐渐变小。

莎车盆地上白垩统吐依洛克组岩盐层在横向上的不连续，可能与当时盆地内部多个小型次级盐湖凹地有关。吐依洛克早期，伴随着海水退出莎车盆地，盆地西南部受西昆仑低山区隔挡，在西昆仑山前形成近乎封闭的长条形泻湖，在西昆仑山前沉积了灰绿色、褐红色泥岩、含膏泥岩夹石膏层。吐依洛克晚期，古湖水继续蒸发浓缩，泻湖面积缩小，可能受当时西昆仑山前地形的控制，被分割成几个小的孤立的古盐湖。在断续海侵及干旱气候条件下发育巨厚的蒸发岩沉积。阿尔塔什后期，海水进一步加深，海侵范围扩大，在阿尔塔什组顶部形成中厚层灰岩沉积。

中新生代以来，莎车盆地受早白垩世构造格局及晚白垩世以来前陆盆地构造背景控制，于西昆仑山前发育长条形山前坳陷，在海退背景下发育蒸发岩沉积，伴随着海水的进一步退出，其蒸发岩沉积范围及古盐湖浓缩中心逐渐由西昆仑山前的东南部向西北部迁移，伴随着湖水逐渐变浅，可能受山前古地势影响，在西昆仑及南天山山前发育几个次级古盐湖凹地，控制了石盐岩透镜体沉积。古新世莎车前陆盆地继续发育，山前挠曲加大，自西昆仑山前至盆地内部，盆地基底逐渐升高，使得阿尔塔什组沉积厚度自西昆仑山前至盆地内部逐渐变薄。古近纪早期的塔里木古海湾为半封闭的陆表海，气候干燥炎热（雍天寿和单金榜， 1986），阿尔塔什组沉积期发育泻湖相、极浅水蒸发台地相沉积（王福同等，2006），表现为石膏岩夹灰色中厚层灰岩以及绿色、褐红色中薄层泥岩沉积，显示在阿尔塔什石膏岩沉积期，有过几次海水加深的演变。

4.3.2 库车盆地

库车盆地古近系—新近系发育巨厚蒸发岩沉积，主要由盐岩和膏岩以及少量的碳酸盐岩组成，厚度从几十厘米到上千米，发育5个蒸发沉积旋回（图7）。蒸发岩分布层位主要包括古近系的库姆格列木群、苏维依组、新近系的吉迪克组。盆地蒸发岩沉积具有明显的东西分带特征：古近纪（库姆格列木和苏维依时期）蒸发岩沉积主要发生在盆地西部和南部，新近纪（主要是吉迪克时期）蒸发岩沉积主要发生在盆地东部。

图7　库车盆地古近系—新近系地层综合柱状图（曹养同等， 2010）Fig. 7 Integrated columnar section of the Paleogene-Neogene strata in Kuqa Basin（after CAO et al.， 2010）

图8　库车盆地始新统岩相分布与古地理（刘成林等， 2013a）Fig. 8 The Eocene lithofacies distribution and paleogeography of Kuqa Basin （after LIU et al.， 2013a）

库车盆地为中、新生代前陆盆地，中、新生代以来盆地内构造活动强烈，而巨厚的蒸发岩沉积一般发生在强烈构造活动之后的宁静期，如I1、I2沉积旋回发生在燕山期后相对宁静的构造环境， I3旋回由于早喜马拉雅构造运动的兴起，盐湖沉积中心开始由西向东、向南的迁移，在迁移过程中仅发育薄层膏岩沉积。I4旋回发生在相对宁静的早喜马拉雅构造晚期，此时早喜马拉雅构造运动的高峰期已经过去，地质环境相对稳定，在这种构造运动期后相对稳定的条件下，发育了I4沉积旋回。

古新世至始新世海侵由古地中海沿天山南部深入到库车盆地，在断续海侵环境下，库车盆地发育了高咸度泻湖。古近纪中晚期，盆地处于伸展扩张的构造环境之中（何光玉等， 2003），在干燥炎热的气候条件下，发育了I1、I2蒸发盐沉积旋回（Tan et al.，2004）。同时库车盆地受近山前带间歇性淡水影响，每个旋回在发育过程中都伴随着碎屑岩沉积，如库姆格列木群—苏维依组—吉迪克组沉积期，卤水在由盆地西部—南部—东部迁移过程中，伴随着古盐湖周缘（特别是北部天山山区）淡水的补给，相应地蒸发岩与碎屑岩交互沉积，发育蒸发岩沉积旋回。石膏硫同位素研究表明，古新世早期（δ34Smean=18.66‰）和始新世中期（δ34Smean=18.45‰）石膏同位素组成变化较小，且均落在全球同时期海水硫同位素值变化范围内，反映这一时期蒸发岩具有典型的海源色彩；古新世中期和始新世晚期石膏δ34S（11.6‰～15.9‰、12.7‰～15.9‰）则表明盆地蒸发岩物质来源以由早期以海水为主，晚期转变为海水及大陆淡水共同控制，反映在大海退背景下，盆地仍可以通过小规模海侵与西部海域联系（张华等，2013）。

库车盆地古近纪—新近纪古地理演化表明，盆地次级凹陷的发育、迁移明显受控于盆地构造演化；而盆地构造活动在制约盐湖岩相古地理面貌（沉积中心、物质来源与浓缩中心等）变迁的同时，亦对盐湖晚期富钾卤水的再汇集过程具有明显的控制作用，进而对随后可能的钾盐沉积起到决定性作用（刘成林等， 2013a）。始新统蒸发岩广泛分布于库车盆地中西部的广大地区，并表现为三个明显的沉积中心，即拜城凹陷主沉积区，东部区（库车县城北区）及南部区（英买区）（图8）。这一时期，拜城凹陷表现出南浅北深的箕状盆地，外围发育冲洪积砂砾岩，泥岩仅有少部暴露，范围相对较小。膏泥坪和膏岩相主要分布在拜城凹陷的东部边缘，盐坪相分布范围主要集中在凹陷中西部以及南部，沉积中心位于其西部和北部地区，盐岩厚度为26～1 447.5 m，岩盐体主要呈北东—南西向展布。这一时期岩相古地理特征表明，东部具有大量的河流补给，而西部以及西北部为阶段性海水补给（Liu et al.， 2012；张华等，2013）。

目前，库车盆地古近系含盐系中，首先在盐山口发现含（次生）光卤石岩盐（薄层）（刘群等， 1987）；近年又发现少量原生-准同生的钾石盐、钾石膏等（刘成林等， 2008， 2013b；邢万里等， 2013），显示库车盆地始新世古盐湖可能已演化到钾盐析出阶段。

库车盆地西部拜城凹陷的KL4、XQ2等钻井，其第二旋回上部的蒸发岩岩屑样品、盆地东部康村凹陷的钻井第四旋回上部的蒸发岩岩屑钾含量变化显示， KL4井在第二旋回上部盐岩段出现了钾含量变化高峰值，可能说明古盐湖卤水已演化至晚期并开始发生钾盐的析出，同样康村凹陷的钻井在第四旋回上部出现K/Na、K/Cl变化曲线高峰值，也可能说明古盐湖演化晚期（第四旋回上部），并已经到了钾元素的浓缩富集阶段，预示了良好的成钾前景（中国地质科学院矿产资源研究所， 2015）。

5 兰坪—思茅陆块白垩纪蒸发岩沉积与成钾分析

5.1 盆地构造特征

兰坪—思茅中生代盆地是古特提斯洋在三叠纪关闭后基底之上形成的，反映了思茅地块与盆地两侧的华南和保山地块碰撞拼贴后的陆内过程，中生代以来盆地的形成演化又受到了印度—欧亚大陆持续碰撞后的影响。晚三叠世到古近纪的演化反映了古特提斯洋关闭后盆-山转换的历史（牟传龙等，1999；朱利东等， 2001）。总体而言中生代以来的兰坪—思茅盆地大致经历了三叠纪末期—早侏罗世的裂谷断陷、中侏罗世—晚白垩世的裂谷凹陷、新生代以来的走滑拉分三个阶段。

蒸发岩赋存于勐野井组上段，通过对火山凝灰夹层锆石绝对年龄测定，时代为晚白垩世早期（Wang et al.， 2015）。勐野井组主要为沙漠盐湖相（内陆萨勃哈）沉积，岩性主要为红棕色泥砾岩与红棕色、灰绿色、灰白色石盐岩及红色、灰绿色、青色钾盐岩互层。

5.2 岩相古地理与古气候

白垩纪中期是全球海侵最大时期，海侵也可能影响到兰坪—思茅盆地。该时期盆地为一大型山间盆地，东西两侧为山地，其中尤以北和东北侧地势为最高，山麓形成一系列洪积扇，岩相上仍发育一套冲、洪积砾岩及粗砂岩，局部含泥岩。向盆地中心逐步过渡为山麓冲积平原、星盘状内陆沙漠，沙丘遍布，其间分布广而零星出现的湖泊、旱谷反映当时极为特殊的古地理面貌（图9）。从石膏-石盐厚度来看，可能北部兰坪盆地是次级预备盆地，短暂的海侵水流向是从北向南，这也得到了碎屑物源的支持（Wang et al.， 2014）。

表3　中新生代裂谷盆地陆相硫酸盐岩硫同位素组成Table 3 Sulfur isotopic composition of rift basins continental facies sulfate rocks in the Meso-Cenozoic

图9　兰坪—思茅盆地晚白垩世早期岩相分布图（底图自云南省地调院内部资料）Fig. 9 Early Late Cretaceous facies distribution map of Lanping-Simao Basin （after internal data of Yunnan Institute of Geological Survey）

思茅盆地古气候替代指标记录分析结果认为（中国地质科学院矿产资源研究所， 2015）：江城勐野井组碳酸盐含量明显高，且有三个极端高值层位，而上覆等黑组和下伏曼宽河组碳酸盐含量几乎为0，通过Rb/Sr比值和CIA指数对比，结合几个组碳酸盐含量分析，发现勐野井组干旱程度明显高于其上覆等黑组及其下伏曼岗组和曼宽河组，而勐野井组上部为整个序列最干旱部分。勐野井组存在三个极端干旱气候时期：即勐野井组底部，勐野井组中部和勐野井组顶部。这三个极端干旱气候时期，以碳酸盐含量、氯离子、钾离子和钠离子含量高、化学风化指数低、氧同位素偏重为特征，以最下部的各项指标含量普遍最高，指示了最为干旱的时期，也即最有利于成盐成钾时期。上述研究成果直接验证了白垩纪特别是晚白垩纪时期，超级季风彻底瓦解之后，行星风系重新在全球盛行，南北副高压带干旱气候带控制了广大陆块的观点（中国地质科学院矿产资源研究所， 2015； Fang et al.， 2016）。有限的包裹体均一温度数据也表明勐野井组沉积时期为高温气候（赵艳军等， 2015）。

另外，高低频磁化率的测试分析，发现勐野井组的细颗粒含量相对曼冈组和等黑组较低，指示勐野井组期间可能为相对稳定相对干旱的弱氧化环境，是成钾的有利时段（中国地质科学院矿产资源研究所， 2015）。

5.3 海侵物质来源

海水蒸发开始析出钾石盐时Br的浓度在320×10-6～400×10-6（Holser， 1979），而现代海水蒸发成钾阶段析出的石盐Br浓度为510×10-6（陈郁华，1983）。对兰坪—思茅盆地勐野井钾盐矿床井下628 m和640 m巷道盐层剖面样品的微量元素Br进行分析， 628 m巷道盐层19个样品的Br含量范围为168×10-6～1 629×10-6，均值为618×10-6； 640 m巷道盐层13个样品的Br含量范围为143×10-6～1 886×10-6，均值为519×10-6，与现代海水蒸发至钾石盐阶段的石盐溴含量相一致。两个剖面含钾层位的Br值均达578×10-6，可见，海水可能是主要的成矿物质来源（高翔等， 2013）。

另外，从石膏或硬石膏硫同位素值来看，白垩纪时期，全球海洋硫酸盐的δ34SV-CDT为14‰～21‰（Strauss， 1999），代表了该时期海水的硫同位素组成。兰坪原生石膏样品δ34S值变化于12.6‰～17.6‰ 之间，主要集中在13‰～15‰范围内，反映为海水来源（王立成等， 2014）。思茅盆地共进行了47件石膏和石盐样品的硫同位素分析，其中宝藏乡周边露头剖面37件石膏和次生石膏样品硫同位素值δ34SV-CDT介于13.4‰～15.2‰之间；勐野井组6件石盐样品中， 3件样品硫同位素值δ34SV-CDT在12.2‰～15.5‰之间， 3件为8‰～9.1‰之间；景谷县城附近4件石膏和次生石膏样品在13.5‰～15.1‰之间。

兰坪和思茅等地的勐野井组石膏硫同位素组成与老挝万象盆地塔贡组硬石膏硫同位素值都分布于13.8‰～15.3‰之间（张华等， 2014）， Tabakh等（1999）在泰国坷叻盆地所采集的硬石膏硫同位素值介于14.3‰～17.0‰之间，这些数据显示出一致性（表3）。这表明兰坪、思茅和万象—坷叻盆地晚白垩世时期石膏沉积的母卤水应该主要来自于海水。

当然，深部物质来源对于裂谷盆地卤水而言也是一个重要补给（刘成林等， 2013），在思茅盆地内，也发现有深部物质输入的证据（曲懿华等， 1998；高翔等， 2013），因此我们推测思茅盆地勐野井组的成盐卤水以晚白垩世的海水为主，兼有深部来源。

5.4 钾盐沉积与后期改造

兰坪—思茅盆地从晚三叠世直到早白垩世末期，处于持续的裂陷-坳陷沉积期，裂陷作用形成了盆地内一系列的构造凹地（图10A），在整体陆相背景下，沉积有湖相沉积物，在全球海平面上升期，亦有多期次的海侵-海退，形成海侵湖盆，如中侏罗世花开左组和晚白垩世勐野井组沉积时期，海侵为成钾带来丰富的成钾物质；其次，盆地内可能存在深达地幔的大断裂，如中轴断裂带（薛春纪等， 2002；钟康惠等， 2006）将为盆地带来深源物质补给；这些构造凹地在干旱或极端干旱气候下，形成石盐-钾盐沉积。这些原生沉积的蒸发岩又易受到后期构造作用的改造。正如之前所述，受中特提斯洋的关闭，羌塘—昌都—思茅—印支地块普遍发育有中白垩统不整合，表明了该期构造事件的影响，暗示着盆地可能从此时起由伸展开始向挤压构造环境的变化（图10B）。之前存在的石盐-钾盐等蒸发岩在挤压作用下，发生塑性流动和褶皱变形；更为重要的是，盆地开始普遍抬升，构造浅部均缺失晚白垩世勐野井组的沉积，只有在之前的构造凹地湖盆内有沉积。受挤压作用的影响，盆内出现飞来峰等逆冲推覆构造，表现在勐野井矿区内，中侏罗世地层覆盖在勐野井组地层之上（图10C）。之后，受印度-欧亚大陆碰撞影响，盆地表现为NNW向的走滑运动，这时期可能导致早期沉积的石盐—钾盐的溶解—流动—再结晶过程，表现为勐野井矿洞内红色和灰绿色泥岩或泥砾岩内的脉状钾石盐矿石的形成。因此，兰坪—思茅盆地钾盐从其形成、后期改造一直受到了构造的控制作用，构造作用不仅形成了钾盐沉积的有利空间，还带来了成钾物质，更重要的是，还对钾盐的后期改造与埋藏产生至关重要的影响。

图10　思茅盆地勐野井钾盐沉积的构造控制模式Fig. 10 Structural control mode of Mengyejing potash deposit in Simao BasinJ2-上侏罗系； K1-下白垩系； K2-上白垩系J2-Upper Jurassic； K1-Lower Cretaceous； K2-Upper Cretaceous

6 羌塘陆块侏罗纪蒸发岩沉积

羌塘盆地的侏罗系地层从老到新包括雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组及雪山组，存在多次海侵-海退旋回，主要在海退旋回夏里组沉积了蒸发岩。雀莫错组到布曲组为第一次大规模海侵沉积产物，夏里组为第一次大规模海退沉积产物，索瓦组为第二次大规模海侵沉积产物，索瓦组末到雪山组属第二次大规模海退沉积产物（吴松， 2014）。夏里组和索瓦组高精度高分辨率磁性地层年代序列研究表明，夏里组和索瓦组磁性地层年代分别为163.8～159.6 Ma（中侏罗世晚期—晚侏罗世早期，卡洛期—牛津期）与159.6～156.4 Ma（晚侏罗世早期牛津期）（吴松， 2014）。通过对含膏层段夏里组地层学、沉积特征和古生物特征研究，雁石坪地区夏里组潮坪环境进一步划分为潮下、潮间和潮上带三个亚相。

夏里组沉积物氯离子、碳酸盐、硫酸根离子、色度等环境代用指标的深度变化序列显示（潘佳秋等， 2015），碳酸钙、氯和硫酸根离子含量在剖面夏里组中上部呈逐步升高变化趋势，推断夏里组时期气候由湿润逐渐转变为半干旱、最后为干旱的变化特征，反映了区域干旱化过程。极端干旱期（最佳成盐期）发生夏里组顶部的157～159 Ma，与中亚塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦边界处的巨型钾盐矿的形成期基本同时（潘佳秋等， 2015； Fang et al.， 2016）。而海进序列中雀莫错组首次发现的几十层钙积土型古土壤，发育典型的具完全-中等团粒结构的淋溶层（Bt）和下部碳酸盐钙积层（Bk或Bk-Ck），反映气候为半湿润环境，紧接为布曲组广海型灰岩，都不利于盐类的形成（潘佳秋等， 2015）。

盐泉水地球化学研究表明，多格错仁周缘地区的4个盐泉点中，多格错仁南岸找钾远景显示最好，该点盐泉具有盐度高、K+含量高的特点，钠氯系数、钾盐系数、钾氯系数和镁氯系数表明其很可能溶滤了钾盐-石盐岩（牛新生等， 2014）。岩相古地理研究表明（王剑等， 2009）：侏罗纪夏里组具有相对封闭的沉积环境，有利于成盐，结合咸水泉地化及沉积环境研究，初步确定羌塘盆地侏罗纪成盐有利时期为夏里组。

表4　世界主要海相钾盐矿床基本特征（资料转引自钱自强等，1994）Table4　Basic characterlsties of major marine potash deposlts in the world（after QIAN et al，1994）

7 中国主要陆块海相成钾潜力综合评价

7.1 海相成钾评价指标

钾盐成矿指标体系可分为宏观、中观和微观三个层面。其中宏观成矿条件主要包括大地构造背景、古纬度、古地理和古气候条件等，中观成矿条件可分为盆地构造背景、成盆构造机制以及成盐期岩相古地理面貌等；微观成矿条件可细化为蒸发岩沉积旋回、矿物岩石组合和元素地球化学特征等，指标体系的建立可以帮助确定盆地盐湖演化是否已达到钾盐析出阶段、钾盐沉积层位等。

7.1.1 宏观和中观尺度指标

总结主要世界含盐盆地和钾盐矿床的特征，建立国外不同类型的典型钾盐矿床的半定量成矿与找矿指标体系（表4）。

成钾时代: 从宏观尺度上看，资源量在亿吨级及以上的大型、超大型钾盐矿床主要形成于寒武纪、泥盆纪、二叠纪、晚侏罗世和白垩纪时期，这几个时代是地质历史上最有利于形成钾盐矿床的时代，它们是加里东、华力西和燕山期等造山运动的末期，也是气候干旱、海水后退的时代（Warren， 2010）。成钾盆地古纬度位置均位于赤道附近至中低纬度副热带高压带（吴必豪等， 1995； Warren， 2010）。

大地构造: 古生代巨型、超大型钾盐矿床多位于巨型克拉通内盆地（Hay et al.， 2006； Condie，2004； Haq et al.， 2005）；中生代全球钾盐沉积主要分布在特提斯带，中生代晚期至新生代，伴随大西洋的打开以及环特提斯域板内裂谷作用的进行，钾盐集中发生在大西洋带以及新特提斯域大陆板块裂谷盆地（刘成林等， 2013）。

补给方向: 从中观尺度上看，世界钾盐矿床的成矿作用特征是，丰富的海水物源从一侧或单向补给，符合“泪滴式”成盐模式（Schmalz， 1970）。

封闭性: 盆地周缘或海水入口处发育环礁，产生有利成钾的封闭-半封闭地质条件，如著名的加拿大萨斯喀彻温中泥盆统钾盐盆地（Bear， 1973； Horita， 1996）、俄罗斯东西伯利亚涅帕超大型钾盐盆地（Petrychenko et al.， 2005）、美国新墨西哥二叠系钾盐矿床（Adams， 1944； Lowenstein et al.， 1988）以及欧洲二叠系蔡希斯坦钾盐矿床（Schlager and Bolz， 1977；Smith， 1979； Richter， 1986； Peryt et al.， 1993； Strohmenger et al.， 1996）。

7.1.2 微观尺度成钾指标

统计世界钾盐矿床的特征参数（表5），以建立找钾指标体系。研究的对象是世界海相钾盐矿床多种资源量相关因素，包括盆地面积、含矿面积、盆地形态、蒸发岩系地层厚度、盐岩厚度、钾盐厚度、钾盐矿层数、矿层单层厚度、韵律频数以及频率类型得分。其中，如盐岩厚度、韵律频数、沉积旋回类型、盆地分异等指标为重点参考指标。世界主要钾盐矿床统计结果显示，盐岩厚度最小阈值为215 m，平均值为514.2 m；韵律频数最小阈值为0.15，平均值为10.97；沉积旋回最小阈值为0.5，最大值为1（石盐-钾石盐-光卤），平均值为0.85；盆地分异数最小阈值为1，平均值为3等。其他指标对盆地的成钾预测也具有重要意义，统计结果详见表5。值得说明的是，除了表中统计的主要海相钾盐盆地之外，世界上还有一些其他的大中型钾盐矿床，因为后期改造强烈，其相关参数没有计入统计。

图11　四川盆地中下三叠统成钾预测靶区Fig. 11 Prediction targets of potash deposit in the Middle-Lower Triassic Sichuan Basin

7.2 主要陆块海相成钾潜力综合评价及重点靶区预测

钾盐矿床是地球表面局限区域内海水或湖水经蒸发浓缩最后阶段的化学沉积产物，但实际上它不是海水或湖水的简单蒸发浓缩产物，而是物源、气候及构造三要素的“极端成分”的耦合作用结果（Liu et al.， 2015）。文章通过对各个地块蒸发岩沉积特征进行系统总结，借助对地块区域构造和古地理特征、成盐成钾物质来源、古气候面貌等进行恢复及分析，探讨构造、气候及物源三要素的耦合成矿机制，据此，对各个陆块的成钾潜力进行潜力评价（表6）。

表5　世界主要钾盐矿床指标特征参数Table5 　Index parameter charaeteriscies of ptash deposits in the world

表6　中国小陆块含盐盆地成盐成钾潜力综合评价表Table 6　Integrated evaluation table of potash-forming potentials of small continents’ sait-bearing basins in China

7.2.1 扬子陆块

震旦纪晚期—早寒武世盆地，灯影组盐类沉积是冈瓦纳大陆聚合裂解背景之下形成，且在同一蒸发岩带中的伊朗、巴基斯坦等地已发现钾盐沉积，尤其，灯影组盐层厚度达到了最低厚度指标215 m，故，推测扬子陆块灯影组具有较大成钾的可能性。从构造条件来看，上扬子成盐区处于扬子陆核东南缘，是相对较活动的拗陷带，是成钾有利区域。

早中三叠世四川盆地，通过大比例尺岩相古地理图编制、盐岩厚度统计（盐岩最大厚度达到218.75 m）、卤水地球化学以及岩盐地球化学综合分析等，提出川东地区为战略勘探靶区（图11），可进一步分为川中南充—广安成钾靶区、垫江成钾靶区、宜汉达县成钾靶区、万县—云阳成钾靶区、忠县成钾靶区等五个成钾靶区，其中川中南充、广安、垫江为最有利勘探区。

7.2.2 华北陆块

华北古陆鄂尔多斯陆表海盆地在奥陶纪时期，气候较为干旱，有利于大套蒸发岩形成，盐岩最大厚度为179.2 m，大致接近成钾的盐层厚度指标阀值（215 m），也应该具备一定的成钾条件。结合鄂尔多斯盆地奥陶纪马家沟组岩相古地理特征、蒸发浓缩中心演变特征及成盐期古气候特征分析，显示盐盆内部存在进一步的卤水分异：东二凹陷特殊的盐度变化特征指示了其他盐凹向其运移预备卤水的可能性，也发现有钾盐矿物。因此，从预备机制和陆表海盆总体分布范围和面积上看，鄂尔多斯盆地是具备钾盐沉积的有利条件。

7.2.3 塔里木陆块

中寒武世盐盆分布于巴楚—柯坪—乌什一带，盐层厚度约为35 m，盐层厚度太薄，反映盐类物质积累不够，成钾条件可能比较差。

石炭纪满加尔坳陷的下石炭统岩关阶巴楚组，盐层厚度为189.6 m，大致接近盐层阀值，具有一定的成钾条件；有利的成钾区域为坳陷北部的满加尔盐盆，即沙雅地区的沙雅隆起南翼和塔中隆起之间。

库车盆地蒸发岩沉积，盐层厚度巨大，具有良好的成钾前景；预测成钾层位分别位于第二、第四蒸发岩沉积旋回的上部（图7）；预测成钾区域为盆地西部的拜城次级凹陷西北部、东北部及东南部、东部的康村次级凹陷（图12）。

图12　库车盆地始新统成钾预测靶区（底图据刘成林等， 2013a）Fig. 12 Prediction target of potash deposit in the Eocene Kuqa Basin （after LIU et al.， 2013a）

7.2.4 兰坪—思茅陆块

兰坪—思茅陆块蒸发岩沉积建造主要赋存于北部云龙组下段和南部勐野井组，盐层厚度达621 m，大大超过最低指标，显示了良好的成钾前景。根据成钾指标综合分析，圈定思茅盆地中南部是找钾主要战略靶区（图13）：一级成钾有利区为，中董—崩扎，勐腊—尚勇及宝藏乡等地；二级有利区为，腊日地—诺顿、老挝乌得县、景谷、磨铺地区（一级有利区较二级更具成钾潜力）/提出尚勇、磨龙以西（会龙、南列、南木歪）、南坡、崩扎等地区为重点勘探区。在老挝乌得县及其周边、景谷文华、回短地区具有一定潜力；师井地区及周边广大工程空白区域可作为后备勘查区。

7.2.5 羌塘陆块

图13　兰坪—思茅盆地上白垩统成钾预测靶区Fig. 13 Prediction target of potash deposits in the Late Cretaceous Lanping-Simao Basin

羌塘盆地侏罗纪时期，尽管其岩相古地理、古气候、古构造封闭条件均有利于古海水的蒸发浓缩，但目前只发现石膏沉积，因此，该盆地还没有发现具备成钾的条件。

7.2.6 成钾评价排序

通过对中国小陆块海相及海陆交互相蒸发岩盆地成钾潜力综合分析，提出如下成钾评价排序：白垩纪思茅盆地中南部、上扬子地块早—中三叠世四川盆地中东部为相对最优的找钾靶区；塔里木地块第三纪库车盆地、陕北盐盆具有较好的成钾潜力；上扬子震旦—寒武纪盐盆及莎车白垩—古近纪具有一定的成钾远景。

8 结论

综合梳理研究中国主要陆块构造及海相蒸发岩沉积特征，以“构造-物源-气候”三要素“极端成分”耦合成钾理论为指导，详细分析中国小陆块海相及海陆交互相蒸发岩盆地成钾条件和潜力，取得一些主要认识：

（1）根据主要陆块海相盆地成钾条件分析、及海相盐成矿等指标综合分析，排列出中国陆块古代海相找钾优选重点区：（a）兰坪—思茅盆地、（b）四川盆地、（c）库车盆地、（d）陕北盐盆，等。

（2）兰坪—思茅盆地晚白垩纪古盐湖广泛出现厚大的石盐沉积，并已发现中-小型钾石盐矿床，具有沉积大型钾盐矿床的巨大潜力；提出思茅盆地中南部为战略靶区，圈定出尚勇、磨龙以西（会龙、南列、南木歪）、南坡、崩扎等为重点勘探区，老挝乌得县及其周边、景谷文华、回短地区具有一定潜力，师井地区及周边广大工程空白区域可作为后备勘查区。

（3）四川盆地早—中三叠纪古盐湖出现广泛石盐沉积，同时杂卤石也广泛分布；古盐湖卤水可能已演化到钾盐（钾石盐和硫酸钾镁盐）阶段。提出以川东地区为战略勘探靶区，可进一步分为川中南充—广安成钾靶区、垫江成钾靶区、宜汉达县成钾靶区、万县—云阳成钾靶区、忠县成钾靶区等五个成钾靶区，其中川中南充、广安、垫江为最有利勘探区。

（4）塔里木库车盆地始新世古盐湖出现巨厚石盐沉积，并已演化到钾石盐析出阶段，应具有较好的成钾潜力。并提出库车盆地的东北部为战略靶区，有利成钾预测区为拜城次级凹陷东北部、东南部及东部康村次级凹陷。

（5）陕北盐盆奥陶纪古盐湖出现广泛石盐沉积，局部地区已发现薄含钾石盐的岩盐层，仍然是有利的找钾区域。上扬子的震旦—寒武纪盐盆亦具有一定的找钾前景。致谢：本文是国家重点基础研究计划（973）项目课题（编号： 2011CB403007）的部分研究成果。参加此项研究的人员还有中国地质科学院矿产资源研究所伯英、王春连、王九一、王延路、徐洋等，樊莉、张小梅清绘图件，在此一并表示谢意。

Acknowledgements:

This study was supported by National Program on Key Basic Research Project （973 Program）（No. 2011CB403007）.

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1） MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment， Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing 100037；2） Institute of Tibetan Plateau Research， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100101

Potash exploration in ancient marine basins has not achieved breakthrough， and potential for potash formation in ancient marine basins and marine-land transitional basins in China has long been a topic of controversy. It is critical to answer the question that whether small blocks of China have potential for formation of potash deposits or even large-scale potash deposits. In this study， with the plate tectonic activities as the main line， we conducted systematic summaries for drift history of main small blocks of China， structures of basin-formation， paleoclimate， paleogeography and sedimentary characteristics of evaporites within marine/ marine-land transitional basins， analyzed related potash-forming conditions and mineralization mechanism on the basis of potash-forming theory of coupled factors of tectonics， materials source and climate， summarized potash-forming features of global marine basins， established a corresponding evaluating index system， evaluated potash-forming potentials and predicted strategic targets by means of reconstruction of regional structures，paleogeography， material source and paleoclimate. The mineralization model suggests that the CretaceousLanping-Simao basin， Lower-Middle Triassic Sichuan basin in upper Yangzt block， Middle Ordovician northern Shaanxi basin in North China block and Paleogene Kuqa basin in Tarim block have relative good potential for potash formation. Combining with index system we defines the key targets in strategic target areas of the southern Lanping-Simao basin， mid-eastern Sichuan basin and Kuqa basin where drilling verifications can be conducted. All the above research results provide scientific basis for the future theoretical study and exploration of potash deposits in China’s marine basins.

small blocks； marine basin； evaporite； potash-forming potential； target prediction

P578.32； P611.4

10.3975/cagsb.2016.05.07

本文由国家重点基础研究发展计划（973计划）（编号： 2011CB403007）资助。

2016-07-11；改回日期： 2016-09-02。责任编辑：闫立娟。

刘成林，男， 1963年生。研究员，博士生导师。主要从事钾盐、盐湖及沉积矿床等研究。E-mail： liuchengl@263.net。