老挝万象平原钾盐矿床控矿构造研究

老挝万象平原钾盐矿床控矿构造研究 老挝万象平原钾盐矿床控矿构造研究 第33卷第1期 2011年3月 化工矿产地质 GEOLOGYOFCHEMICALMINERALS Vlol-33NO.1 Mar.20l1 老挝万象平原钾盐矿床控矿构造研究 王少华 中化地质矿山总局秦安地质勘查院,山东泰安,271000 提要老挝万象平原钾盐矿层赋存于新近系古新统塔贡组中,主要含钾矿物为光卤石,少量钾石盐. 成矿期塔贡组及钾盐矿层主要受北西向的边界断裂及塔贡向斜控制;成矿期后钾盐矿层主要受褶皱(盐 向斜,盐背斜)控制.在钾盐矿层沉积后,先在水平应力作用下形成宽缓褶皱.由于向斜部位相对沉降, 沉积速度较快,钾盐矿层上部的碎屑岩较厚;而背斜部位相对上升,其上沉积的碎屑岩较薄.由于钾盐 矿层与碎屑岩存在较大的密度差,加之向斜与背斜上部的碎屑岩厚度不同,背斜与向斜的钾盐矿层之间 产生"差异载荷".向斜部位的钾盐矿层受到较大的载荷向背斜塑性流动,使背斜部位矿层增厚,形成 盐背斜.同样的原因,向斜部位的矿层厚度明显变小.盐背斜部位往往钾盐矿层厚度巨大,埋藏浅,上 覆地层常常缺失,但盐背斜进一步发育使钾盐矿层暴露于相对的淡水环境中而遭受破坏. 关键词钾盐矿层控矿构造差异载荷塑性流动盐背斜 中图分类号:P619.21l:P6l3文献标识码:A文章编号:1006—5296(2011)01—0041— 05 万象平原位于老挝人民民主共和国万象市中 东部及万象省的南部,面积约5452km.大地构 造位置隶属中国南方一东印支板块之东印板块内, 属呵叻盆地的,喑口分.呵叻盆地面积约17万km, 其北为沙空那空盆地,主体在泰国,万象平原位 于其两北部的三角形地带. 1地质概况及钾盐矿床特征 1地质概况 万象平原地质工作始于1921年.1974年湄 公河流域发展委员会在万象平原开展钾盐矿普 查,首先发现了万象平原钾盐矿的存在.以后经 历了三次大规模的勘查:1983,1986年越南地质 部门,2001--2003年云南地矿勘查工程总公司? 和中国水电老挝矿业公(由L卜I化地质矿山总局 泰安地质勘查院等单位承担)E21.通过以上工作, 对钾盐矿矿层有了一定程度的了解与控制.其【}J 塔贡,班通芒及班农刀矿区达到详查及勘探程度, 其它地区达到预查程度. 作者简介:少华(1960,),男,地质矿产调查专业,高级工程师 收稿口期:2O1O.O8.23;改凹U期:20l0一l1-04,2010一l1—23 万象平原新生代发育一套巨厚的膏盐及红色 碎屑岩沉积——古新统塔贡组,其上覆地层为古 新一始新统班塔博组红色细碎屑沉积.塔贡组下 伏地层为下白垩统班塔拉组粉细砂岩,二者为不 整合接触. 万象平原大部分地区为第四系所复盖,部分 地段出露古近系古新一始新统班塔博组,盆地的 西部及北部边界一带出露古近系古新统塔贡组及 下白垩统班塔拉组. 塔贡组主要为泥岩及石盐岩.从下至上由三 个沉积旋回组成,每个旋回从下到上由石盐岩. 泥岩组成.其中第一旋回底部为1.2,1.45m厚的 硬石膏岩,其上的石盐岩中上部发育以光卤石为 主的钾盐矿层,部分地区含钾石盐及水氯镁石, 最大厚度大于624.33m,与下伏白垩系平行不整 合接触.班塔拉组(Kbt)为浅灰色,灰绿色及 深色细砂岩.厚度大于7.25m. 万象平原以褶皱和断裂构造为主.褶皱构造 主要有塔贡向斜,该向斜从万象平原的西北至中 42化_[矿产地质 部的塔贡一带,轴向南东,核部为班塔博组,翼 部由塔贡组及班塔拉组组成.断裂主要发育于盆 地的西部及西北部边界附近.规模较大的有北西 向的F1,F2,F3断裂,大致以东经102.45附近 为界,万象平原古近系西部主要由塔贡向斜控制, 盆地东部主要受北部边界断裂控制,该断裂以北 为前古近纪地层,以南出露新生代地层. 2钾盐矿床特征 根据以往钾盐勘查所取得的物探,地质,钻 探等资料,以及各地勘查控制程度的不同,将 万象平原钾盐矿分为塔贡,班根,班农刀,班通 芒及班海5个矿区.其中前4个矿区己达详查及 以上程度,班海矿区达到预查程度. 万象平原钾盐矿主要赋存于塔贡组(E】tg) 下段膏盐亚段的上部,以光卤石为主,局部含钾 石盐.根据钻孔资料,除局部地段外,钾盐矿层 分布于F2断裂东北及南部,F3断裂西南的大部 地区(图1).主矿层长88km,宽75km,面积约 2080km,为一不规则形状.埋深78.80, 528.30m,平均埋深272.57m;矿体厚4.28, 237.88m,平均50.24m;KC1品位9.70%,30.76%, 平均15.63%.未见盐溶及断层破坏等现象. 图1老挝人民民主共和闰万象平原构造纲要图 Fig.1StructureoutlinemapofvientianeplaininLaos 除主矿体外,在塔贡矿段中膏盐层中,发育要为光卤石,其次为钾石盐. 一 次要矿体,呈透镜状,埋深169.82~292.45m, 厚1.03,6.00m,KCI品位9.93%--17.1l%. 本区钾盐矿矿石化学成分以氯化物为主,水 不溶物含量极低.主要矿石矿物有:光卤石 (1.48%,63.82%),石盐(18.07%,73.06%), 钾石盐(0,30.76%),其它矿物为溢晶石 (5.07%),水氯镁石(3.84%)等.含钾矿物主 2万象平原构造活动特点 万象平原盐类矿床与中国东部盐类矿床相 比,有两个显着特点:一是矿床规模大,不但分 布面积广,而且矿层厚度巨大.国内盐类矿床(古 代固体矿床)一般几十平方千米,大的数百平方 千米,矿层较薄,且与碎屑岩频繁互层;而老挝 第1期王少华:老挝万象平原钾盐矿床控矿构造研究43 万象平原钾盐矿床仅是呵叻盆地的一部分,钾盐 矿层分布面积达2000多km,石盐岩分布面积就 更大.而且矿层巨厚,钾盐矿层最厚237.88m, 石盐岩和光卤石岩合计单层最大厚度506.92m, 无碎屑岩夹层,石膏夹层也很少;第二个显着特 点是控矿构造不同:中国东部盐类矿床主要以边 界断裂控盆和控矿,往往形成箕状盆地,且断裂 多为同生断裂,主活动期与成矿期相同,往往沉 积中心与沉降中心重合,盐矿层最厚处位于距断 层不远的部位.成矿期后构造活动不强烈, 主要以断裂的继承性活动为主,褶皱构造不 发育;而万象平原钾盐矿床边界断裂虽对盆 地边部地层和矿层有一定的控制作用,但在 广大范围内,钾盐矿层主要受褶皱(盐向斜, 盐背斜)控制.表现在矿层形态上,中国东 部盐类矿床多为平缓的单斜,而万象平原钾 盐矿层多为向斜和背斜.从控矿构造活动时 间上看,万象平原钾盐矿床构造活动主要在 成矿期后,矿层厚的部位(背斜)盖层往往薄(图 2),而中国东部则相反,矿层厚的地方盖层亦厚. 189.15m,其上缺失塔贡组上段地层(图2);塔 贡矿区ZKT10.3孔光卤石矿层厚100.66m,顶板 埋深222.47m,缺失塔贡组上段地层(图3),而 附近钻孔往往相反,不仅矿层埋深大,其上覆碎 屑岩厚度大,而且地层发育齐全;班海地区盐背 斜发育地段塔贡组下段膏盐地层埋藏更浅,为 107.5m(zKH一2),中上段地层全部缺夫,钾盐 矿也因为其上覆盖层短时间内暴露于淡卤水环境 被破坏,而使钾盐矿层缺失(图4). 冒琴窿_ 一毛 一 一 -一 |j,一 —帚—??-_ 0? 图2班农7]地区剖面图 Fig.2B.Nongdaoprofiles 3万象平原钾盐矿床构造活动特 征 根据万象平原钻探及地震资料,工作程度高 的地区均发现,构成盐背斜的主体是塔贡组下段 膏盐地层(岩盐及钾盐).该处的钾盐及岩盐明显 增厚,向上拱起,而该膏盐层底板的起伏并不明 显.另外,凡是盐背斜发育的部位,其上部覆盖 层变薄,往往缺失塔贡组中上段或上段.如农刀 矿区的ZK1孔光卤石矿层厚237.88m,顶板埋深 盐背斜部位以塔贡组下膏盐段(主要为 钾盐及岩盐层)为主体,该岩层向上拱 起,厚度迅速增大,而矿层底板及膏盐 层底板并无明显上隆,从这一点分析, 与普通褶皱不同.?盐背斜中,上覆地 层厚度小,往往缺失塔贡组中上段或上 段,矿层埋深小.?盐背斜附近地区矿 层厚度迅速变小,其上部地层往往发育齐 全,厚度较大,且碎屑岩厚度明显变大. 根据以上特点,钾盐矿层及下膏盐段厚度如 此巨大的变化不是原始沉积形成的,只有后期构 造变动才能产生这样的结果.笔者分析其形成机 制如下: (1)第一阶段:钾盐矿层原始沉积阶段根 据钻孔及地震资料,塔贡组下段膏盐层底板起伏 不大,钾盐矿层分布广泛.根据这一特点,推测 在塔贡组下段膏盐层沉积时,基底起伏不大,岩 盐及钾盐矿层厚度变化小,产状平缓(详见图5). 鼙 化工矿产地质2011年 Q;l;四幕 B《磨班J并辩魁 差 Q 一_二,一,, EI僖...一 ‰2 甩, 琴抄, 纂组_熘一 塔鞠糕蠢 盈卜2 图4班海地ZK6A—ZKH2地质剖面图 Fig.4ZK6A—ZKH2geologicprofileofB.haidistrict 麓异载荷}#甩F盐背棚々形成 一 挤压形战完缓的帮域 一 jt一 原始墨积 ll矿层上品滗岩l}释g滥矿屠l,..,.i一......J 图5盐背斜彤成示意图 Fig.5Potashanticlineformingsketchmap (2)第?阶段:挤压褶皱阶段在塔贡组下 段膏盐层沉积结束后,由于古气候,古地理发生 变化,沉积卤水淡化,沉积了碎屑岩——塔贡组 下段上亚段泥岩.在这个阶段,由于受到水平挤 压力的作用,塔贡组下段地层发牛平缓的褶皱, 形成水下隆起.在钾盐矿层隆起(背斜)部位由 于地势在缓慢升高,泥岩沉积速度慢,厚度小; 而在向斜部位处于缓慢沉降阶段,泥岩沉积速度 快,厚度大. (3)第三阶段:"差异载荷"作用促使盐背 斜的形成第二阶段形成的褶皱为普通的宽缓的 褶皱,在背斜和向斜部位石盐岩 和钾盐矿层厚度并无明显变化, 和现在看到的盐背斜不同. 由于在第二阶段形成的褶 皱中,背斜部位相对抬升,向斜 部位相对沉降,其上沉积的碎屑 岩厚度差距较大:背斜部位的泥 岩厚度远小于向斜部位的泥岩, 由于泥岩与岩盐,特别是钾盐矿 层有较大的密度差,泥岩密度在 2.2~2.9g/cm3,岩盐2.02~2.2g/cm3, 钾盐(以光卤石为主)1.54, 1.88g/cm,这样向斜部位的钾盐矿层受到上 覆地层压力大,背斜部位的钾盐矿层受到上覆 地层压力较小,形成差异载荷.由于岩盐,特别 是钾盐矿层硬度小,在重力压力下,发生塑性流 动,即由向斜向背斜塑性流动,使背斜部位矿层 增厚,形成盐背斜.同样的原因,向斜部位的矿 层厚度明显变小. 通过对塔贡,农刀及班海三地区的盐背斜分 析比较发现,三个地区盐背斜发育程度不同:塔 贡地区钾盐矿层上部差异载荷作用相对较小,所 以盐背斜部位矿层增大相对较小,与向斜比较, 不超过lOOm.该处盐背主要由塔塔贡组下段岩 盐及钾盐层组成;农刀地区差异载荷作用中等, 矿层上部岩石厚度差异336.28m,矿层厚度差异 215.28m;班海地区zKH一2一zK6A孔一带差异 载荷作用最大,盐背斜部位(zKH一2)矿层及 其底板岩盐层增厚上拱,使发育于该层上部的钾 盐矿层遭到破坏. 4结论 (1)万象平原钾盐矿层分布面积广,矿层厚 度大,但矿层厚度变化亦大.这是因为在钾盐成 矿期后构造活动较强烈,形成褶皱.在差异载荷 作用下,岩盐层,特别是钾盐矿层从向斜向背斜 塑性流动,使背斜部位矿层明显增厚,向斜部位 厚度变小. 申鞋下敷下段一一一一一一 妒一一 第1期王少华:老挝万象平原钾盐矿床控矿构造研究45 (2)成盐期后,由于构造挤压形成褶皱,背 斜部位隆起,其上沉积的泥岩较薄,而向斜部位 正好相反,其上沉积的碎屑岩厚度较大,由于岩 盐,特别是钾盐与泥岩存在较大的密度差,因此 向斜与背斜处钾盐矿层存在较大的重力差一"差 异载荷",在它的作用下,钾盐矿层从受重力大的 向斜向重力小的背塑性流动,使背斜部位矿层明 显增厚,形成盐背斜(图5). (3)盐背斜不断上隆,或为水下隆起,或者 上升暴露于地表,使塔贡组中上段地层部分缺失, 盐背斜部位矿层埋深小,而向斜部位正好相反. (4)万象平原钾盐矿床与中国东部盐类矿床 控矿构造的最大区别在于前者以褶皱及其在褶皱 基础上发育的盐背斜为主,影响矿层的构造主活 动期在成矿以后;而后者则以断裂为主,且其主 活动期在成矿期,多为同生断层.正是以上的原 因,使万象平原钾盐矿层与中国东部盐类矿层形 态有较大的区别. (5)万象平原地区钾盐找矿工作应密切注意 上部地层发育情况,矿层上部塔贡组碎屑岩及石 盐层发育齐全,且碎屑岩厚度不大时,见矿的可 能性较大,但矿层厚度往往不会很大.当碎屑岩 厚度很大,且上部岩盐层厚度很小时,该部位为 向斜部位(盐背斜冀部),钾盐矿层由于在差异载 荷作用下向背斜塑性流动厚度变得很小;相反, 如果上部塔贡组碎屑岩及石盐层发育不全甚至缺 失时,或者出现厚度巨大的钾盐矿层,或者缺失 钾盐矿层.因此在该区找矿除了要考虑在盐背斜 寻找相对厚大的矿层外,还要防止这些地方的盐 构造对矿层的破坏作用而造成矿层缺失.含矿层 位(塔贡组下段膏盐亚段)是否存在及是否保存 完好是在该地区找矿所必须考虑的. 参考文献 l吴军,周耀军,朱延浙,等.老挝人民民主共和国万象平原钾盐矿勘查评价[R].云南 地矿勘奁工程总公司,2001 2王少华,马健,宋绍伟,等.老挝人民民主共和国万象市赛塔尼矿区塔贡矿段钾盐 矿勘探[刚.中化地质矿山总局 泰安地质勘查院,2008 oRECoNTRoLSTRUCTURESTUDYoNPoTASHDEPoSITSoF VIENTIANEPLAININLAoS WangShaohua TananGeologicalInstituteofChinaChemicalGeologyandMineBureau, Taian,Shandong,271000,China Abstract PotashledgeofVientianeplaininLaoshostinPaleoceneTagonggroupofNeogeneSystem,theprincipal potassium— beatingmineralsarecarnalliteandafewhalosylvite.TheTagonggroupmineralsandpotashledgeare controlledbyNWborderingfaultandTagongsynclineatore— formingstage,butbypotashsynclineandanticline afterore— formingstage.Theupperpartofthepotashledgehavethickerclasticrocksforfastersedimentionat depressivesynclinebuthavethinnerclasticrocksatrisinganticline.Somedifferentialloadingproducedatthe potashledgebetweenanticlineandsynclineforthedensitycontrastbetweenpotashledgeandclasticrocksaswell asthedifferentthicknessofclasticrocks.Somepotashanticlineshaveformeda=Rerledgeincrassationatanticline areafortheloadplasticflowingtotheanticlinesatsynclinearea.Forthesamereasons.itbecamemorethinnerat thesynclineledge,butincreasedatanticlinearea,withshallowburying,itcausedlacunaatsupeuacentledge,but thesucceedinganticlinedevelopmentcausedthepotashledgebrokenafterexposinginthefleshwater. Keywords:potashledge,orecontrolstructure,differentialloading,plasticflow,potashanticl ine