四川南充盐盆下中三叠统杂卤石形成条件及找钾意义

白 超，刘建伟

(中化地质矿山总局陕西地质勘查院，陕西 西安 710065)

1 杂卤石岩的分布特征

南充盐盆杂卤石主要分布在T1j5-T2l1盐系剖面中上部Ⅱ-Ⅲ盐组内(图1)，杂卤石岩呈单层厚度不大的薄夹层或条带状、侵染状、团块状分布于纹层状硬石膏及菱镁矿岩和盐岩之中，以层数多、延续范围宽为特点。

1.1 剖面上的分布特点

1.1.1 杂卤石在剖面上的赋存状态及围岩特征

可大致划分上、下两个带：

(1)下带：为硬石膏-盐岩-杂卤石岩带，分布在盐系的Ⅱ2及Ⅱ3盐组下部。其特点是杂卤石与盐岩密切共生，成薄夹层及条带、团块分布于盐岩层之中，往往伴有硫镁矾和无水钾镁钒等矿物，部分分布在硬石膏层间。从剖面上看，主要分布在盐岩层之上。

(2)上带：为硬石膏-杂卤石带，主要分布在盐系的Ⅱ3盐组上部及Ⅲ盐组。该带的杂卤石岩在剖面上主要和纹层状硬石膏及菱镁矿紧密共生，两者呈频繁韵律互层产出，部分则分布在“绿豆岩”和盐岩层中。

1.1.2 杂卤石岩的分布于菱镁矿关系

T1j5-T2l1盐系剖面的MgCO3指数曲线由下而上增高(图1)，虽然菱镁矿大量出现部位，不一定有杂卤石岩分布，但杂卤石岩则必然出现在MgCO3指数高值，菱镁矿大量分布的部位，说明杂卤石岩的形成与菱镁矿关系密切。

1.1.3 杂卤石岩分布在咸化程度较高的部位

T1j5-T2l1三个盐组中盐岩Br·103/Cl总的趋势由下而上增高，杂卤石则形成于Ⅱ2盐组以上Br·103/Cl较高部位(图1)，有时并伴有其它钾镁硫酸盐矿，说明杂卤石分布于咸化程度较高层段，但他并不是在咸化最高部位。当剖面盐岩层Br·103/Cl最高时，并无杂卤石分布，而且在平面上也没有这种规律(图2)，根据剖面的相分析资料，南充盐盆的发展经历了滨海盐湖-近岸盐湖-远岸盐湖几个阶段，杂卤石主要分布在远岸盐湖阶段，有淡水掺杂影响。

图1 南充盐盆T1j5-T2l1含盐系柱状图

图2 T1j5Ⅱ盐组下部盐层Br·103/Cl变化特征图

1.2 空间上的分布特征

杂卤石岩分布在盐岩盆地之内，而且主要在盐岩层厚度发育地段。以南充盐盆T1j5-T2l1盐盆为例可以看出，它主要分布于该盐岩盆地东北部岩层较发育的八角场，龙女寺构造以北，并沿华莹山西侧向北延展，面积约1.23万 km2，约占盐盆面积的1/2。值得指出的是杂卤石盆地内尚有硫镁矾、无水钾镁矾矿物，其分布面积约0.26万 km2，约占盐盆面积的1/10，杂卤石盆面积的1/5。说明了盐岩分布面积>杂卤石岩分布面积>钾镁盐分布面积，反映出不同盐类在平面上呈现环带状分布形式(图3)。

图3 南充T1j5-T2l1盐盆蒸发岩分布型式示意图

2 杂卤石类型及特征

2.1 杂卤石矿石类型

南充盐盆T1j5-T2l1的杂卤石岩，以灰色为主，局部浅灰及深灰色，具有层状、 团块状构造。在镜下，杂卤石具有纤维状、花瓣状、它形粒状、板柱状结构，多相聚呈集合体状产出，可见呈纤维状的球粒集合体，有时可见石盐岩交代杂卤石。杂卤石集合体中亦能见到硬石膏斑晶，且具有被杂卤石或石盐岩交代切割的情况，边缘呈残缺状。

按照杂卤石的结构、构造及矿物组分，盆地内杂卤石矿石类型有以下几种：

2.1.1 块状杂卤石

为灰色、深灰色，致密坚硬，呈块状(单层厚度>10 cm)产出。镜下常呈现纤维状、它形粒状结构。斑晶硬石膏呈单晶分布于杂卤石集合体中，被杂卤石交代或切割。

2.1.2 含盐杂卤石

灰色致密、坚硬。质较纯，含少量石盐及硬石膏、菱镁矿等杂质。镜下呈细小的纤维状、花瓣状、它形粒状及少量球粒状结构。硬石膏常呈单晶产出，部分斑晶被杂卤石或石盐交代。

2.1.3 含硬石膏杂卤石

可细分为条带状杂卤石—硬石膏岩、层纹状杂卤石—硬石膏岩、浸染状(斑点状)杂卤石—硬石膏岩。以灰色为主、致密坚硬。含少量硬石膏、菱镁矿。镜下呈纤维状，它形微粒状结构，硬石膏呈自行板状中～粗晶结构聚集呈星点状分布于杂卤石集合体中。杂卤石交代硬石膏边缘和中心呈港湾状。

2.1.4 含杂卤石的绿豆岩

杂卤石与绿豆岩紧密相关，按其产出状态有四种情况：(1)杂卤石于绿豆岩层上下呈薄层产出，接触界面较清晰，但不规则，有时互有渗入，呈过渡关系。如中3井紧接绿豆岩之下的杂卤石含发育的硬石膏巨斑晶；(2)杂卤石呈星点浸染或斑块状，极不均匀地分布于绿豆岩中；(3)杂卤石呈滚圆形豆粒状或不规则小版块分布于绿豆岩中；(4)杂卤石呈 细脉横切层理分布于绿豆岩的微裂隙中。

2.2 杂卤石赋存特征

盆内杂卤石韵律结构类型主要有以下四种(图4)：

图4 南充盐盆杂卤石韵律结构类型

这四种基本的韵律结构类型在剖面上的部分具有下列特点：

(1)杂卤石岩可与纹层状硬石膏及菱镁矿岩、盐岩、“绿豆岩”等岩类共生，组成各类完整的沉积韵律。

(2)①、②两类型杂卤石岩都和盐岩有关，并常有微量硫镁矾、无水钾镁矾矿物伴生，主要分布在剖面的下带。

(3)剖面上大量分布的杂卤石岩主要为③类型，与硬石膏菱镁矿共生。④类型虽少见，但说明杂卤石形成可能与“绿豆岩”有联系，这两种类型主要分布在剖面的上带。

根据杂卤石韵律结构可将其组合类型分为：

A型组合：盐岩-杂卤石组合；

B型组合：硬石膏-杂卤石组合；

C型组合：“绿豆岩”-杂卤石组合。

图5 中3井嘉四 2 段(T1j4-2)杂卤石和微量钾石盐扫描电镜照片

2.3 杂卤石的微观特征

使用 TESCAN-VEGALMU 扫描电子显微镜对中3井含杂卤石的石盐岩进行了观察和能谱分析。可见局部杂卤石和石盐为相互穿插共生关系(图5a)，扫描电子显微镜下也可见杂卤石的燕尾双晶(图5b)和长柱状自形晶(图5c)。而部分样品中可见微量的钾石盐(图5d)则可能是淡化过程中的溶解残余物，也可能是石盐与杂卤石沉淀过程中形成了少量钾石盐。

3 杂卤石成因分析探讨

3.1 赋存在盐岩中的杂卤石

这类杂卤石多呈微细粒状结构，紧密和石盐共生，并往往和硫镁矾、无水钾镁矾等钾镁盐矿物共生。它出现在盐岩层Br·103/Cl较高层段和盐盆骤然收缩阶段。因此可认为：这类杂卤石系在石盐饱和条件下，卤水继续蒸发达到较高浓缩程度时，又有一定外来Ca2+补充加入的情况下，同石盐及其它钾镁盐矿物一起从溶液中析出来的。

3.2 与硬石膏共生的层状杂卤石

这类杂卤石有以下重要特点：

原始结构致密，主要为微粒及细毡状结构。

呈层状、厚几厘米至1米左右，产于纹层状硬石膏中，界面清晰平整，或与硬石膏呈韵律互层产出，成层性好。

层位分布稳定，延续甚远，其岩石机构构造类型在区域上可对比。

常和泥质菱镁矿及硬石膏组成纹层构造及微层理，韵律结构。

层状杂卤石的这些产状、结构构造特征都反映了一般沉积岩的特征，主要为原生沉积生成，是在NaCl未饱和的条件下形成的。就南充盐盆的实际资料来看，这类杂卤石多分布于含杂卤石盐岩组合之上，与硬石膏互层，随着卤水蒸发作用，盐岩和石膏不断析出，残余卤水中的K+、Mg2+、SO42-离子相对富集，这给杂卤石的形成提供了基本的物质组份。根据剖面上含杂卤石段MgCO3指数所显示的高值和菱镁矿的大量出现，当时南充盐盆已与外海基本处于隔绝状态，这时盐湖主要受大气降水、地表径流和地下水补给带入Ca(HCO3)2和CaSO4溶液，此外，暴露在潮上的碳酸盐经白云化作用，可释放出大量的Ca2+，提供了形成杂卤石另一必要组份，当被携入富含K+、Mg2+、SO42-卤水中，从而促使了杂卤石的大量析出。

3.3 赋存于“绿豆岩”中的杂卤石

这类杂卤石在“绿豆岩”中有各类产出状态，它的成因绝不是单一的。其中与“绿豆岩”紧密相关的层状杂卤石认为主要是原生的，但紧接“绿豆岩”之下为一层稳定的放射状球粒杂卤石岩，其中常见强烈的硅化现象，具不规则细粒玉髓条带及被微粒玉髓交代的硬石膏斑晶。由于“绿豆岩”为含硅质豆粒的水云母粘土岩，其底部也常有很薄的硅质层。根据许靖华教授的研究认为“绿豆岩”是火山灰在做土壤的环境下形成的，豆粒和硅质层是火山灰淋滤的产物，因此球粒状杂卤石的形成也可能和“绿豆岩”淋滤作用有关。

至于呈浸染状、豆粒状、细脉状产于“绿豆岩”中的杂卤石，由于此生构造特征明显，所以为次生成因。

综上述，南充盐盆T1j5-T2l1剖面上的杂卤石岩及杂卤石主要为原生形成的，部分为准同生交代形成，与石盐共生的杂卤石是在NaCl饱和条件下，从富含K+、Mg2+、Ca2+、SO42-的溶液中析出的。

4 杂卤石的找钾标志意义

南充盐盆杂卤石可和硫镁矾、无水钾镁矾矿物共生，有时可见微量钾盐镁矾，但更多的杂卤石产于硬石膏层间，并和菱镁矿共生。杂卤石在剖面上和空间上的分布，与其它含钾矿物比较密切，两者互为消长，但不存在必然依存关系，即当杂卤石大量分布时，往往无钾石盐和光卤石，反之当有大量钾石盐和光卤石出现时却无杂卤石，这意味着当盐湖卤水进入到钾石盐大量沉淀时，并无杂卤石沉积。

从南充盐盆杂卤石的形成条件来看，杂卤石要在较高浓缩程度的卤水中析出，不仅富含K+、Mg2+、SO42-，并需要相应的Ca2+，析出始点在泻利盐区或至少和石盐析出终点位置相当。但根据依利英斯基资料认为，盐湖在进入自析阶段，析出石盐时将有97%～98%的CaSO4已经析出，因此再析出大量杂卤石还必须有外来Ca2+补给。南充盐盆杂卤石形成时，盐湖受地表径流或地下水带入Ca(HCO3)2是存在的，正是由于这种补给作用，在富含K+、Mg2+、SO42-的卤水中，形成杂卤石，剖面上大量杂卤石和菱镁矿紧密共生是这种补给的证明。因此，杂卤石的大量出现，可作为一个很重要的找钾标志，表明当时卤水中K+、Mg2+相对富集，在杂卤石分布的就近地区或剖面上下层段可能找到其它含钾层。

综上，南充盐盆T1j5-T2l1杂卤石的形成既反映盐湖卤水浓缩程度较高，K+、Mg2+已相当富集，同时又表明当时有淡水明显加入和影响，消耗了大量浓缩卤水中的K+，形成大量杂卤石，这对钾盐成矿是一个有利因素。