前言
2011年以来,宁夏地质矿产勘查开发局承担了国土资源部公益性行业科研专项《宁夏固原岩盐资源勘查开发关键问题研究》,教授级高级工程师宋新华为项目负责人。宁夏矿产地质调查院负责子课题“宁夏固原成盐盆地构造演化及成矿规律研究”的研究工作。《固原岩盐成矿规律及成矿预测》是研究成果的具体体现。
岩盐是“化学工业之母”,宁夏固原地区大型岩盐矿的发现是宁夏新一轮矿产资源勘查工作所取得的重大突破,为今后固原地区及宁夏全区地质矿产的勘查工作指明了新的方向,同时岩盐矿的开发利用也将为当地工业及经济发展提供新的支撑。但受限于区域地质构造、沉积演化特征研究程度较低,对已发现的岩盐矿床成因及富集成矿规律的研究也仅限于局部地区矿床产出特征分析所得出的结论,缺乏有关六盘山盆地及外围构造演化对岩盐矿形成富集控制作用的针对性研究,岩盐矿区外围勘查工作始终难以实现突破。
众所周知,盐湖盆地是一种特殊的沉积盆地,其中不仅发育大量的岩盐、石膏等直接与国民经济生活密切相关的经济矿产,如湖北应城的石膏矿等;它还富集了石油、天然气等战略性能源矿产资源,如江汉盆地的江汉油田、塔里木盆地库车凹陷的克拉2气田等。几乎世界上所有的大型含油气盆地都与盐类沉积密切相关,发育良好的盐类沉积几乎成为世界各大油气田形成的基本条件。因此,盐湖盆地的形成与发育特征研究对促进国民经济发展具有重要意义(方志雄,2006)。
近百年来,“干沙洲说”在盐类矿床成因理论界占据统治地位。从Schmalz(1969)的“深水深盆说”到许靖华教授针对地中海中新世所提出的“干化深盆说”,许多学者从各个方面试图突破“干沙洲说”的藩篱,却一直没有脱离强烈蒸发、湖泊干涸、水体变浅的框架。当然,许多专家学者也提出了许多疑问。袁见齐教授(1983)针对我国柴达木盆地盐类沉积与大量粗碎屑共生的特点,还提出了“高山深盆”成盐模式,认为高山深盆是现代与古代成盐盆地中相当普遍的一种地质现象,是盐类矿床成因理论需要深入探索的重要问题之一。
李秉孝(1990)通过对现代陆相盐湖蒸发岩研究认为,无论是在常温、低温或高温条件下,都可形成一定组合的蒸发岩矿物,其形成除受气候干燥度的直接控制外,还与矿物本身的喜冷、喜热物理化学性质有着密切关系。影响蒸发岩的主要外界因素可归纳为两种途径:蒸发成盐和兑卤成盐。
以上成盐理论包括“干沙洲说”“沙漠盆地说”“盐沼和萨布哈说”“深水盆地说”“干化深盆说”和“高山深盆说”等都是基于个别盐矿床的研究基础上所形成,而对于陆相盐湖盆地演化研究还处于初级阶段,并且上述理论均难以对六盘山盆地内固原地区已发现的厚层岩盐矿床做出合理解释,对其物质来源及成矿机理的研究尚不明确。
针对上述问题,宁夏地质矿产勘查开发局于2010年申请国土资源部公益性行业科研专项经费项目——宁夏固原岩盐资源勘查开发关键问题研究,项目子课题之一“宁夏固原成盐盆地构造演化及成矿规律研究”对盆地的构造演化特征和成矿富集特征开展针对性研究,从大地构造的角度,通过地层对比、化学测试分析等,确定岩盐矿区在沉积、成盐期及期后构造演化特征,探讨成盐盆地构造活动与成矿作用的关系,总结成矿规律,为岩盐矿的开发利用提供一定的技术支撑,也为外围找矿提供理论依据。本书着重反映以下研究成果。
岩盐赋存特征。现已发现的岩盐矿床主要分布于六盘山中生代盆地固原凹陷硝口—上店子—寺口子一带,赋存于下白垩统乃家河组上岩段。含盐矿石以块状、角砾状或碎裂状为主,赋存的主要盐类矿物包括石盐、钙芒硝、无水芒硝、硬石膏等,其他共生矿物较少。沉积特征具有一个完整的碳酸盐—氯化物旋回,在其前为碳酸盐浅湖相,其后为氧化环境滨浅湖相红层沉积,形成现今乃家河组下部膏盐段和上部岩盐段的沉积物组合。
岩盐成矿规律与控矿作用。早白垩世晚期,六盘山盆地经历湖盆收缩初期、抬升萎缩以及湖盆消亡三个演化阶段,盆地沉积物特征也呈现出时间、空间上的特定分布格局。岩盐矿的形成以沉积为基础,构造格局和上覆沉积盖层特征影响矿床的保存条件。现今大规模矿床的产出是原生沉积的基础上经历后期构造活动改造、叠加富集的结果。
有利成矿区带预测。以沉积背景为基础,综合构造发育特征以及物探资料信息,同时考虑现今矿床赋存特征(开采条件),对六盘山盆地共圈定出四处找矿靶区及两处成矿远景区。今后岩盐矿床的重点勘查区域应集中于固原凹陷已发现的硝口矿区附近,找矿标志以地表盐溶孔洞、盐霜、盐渍土及地表溢流的高矿化盐硝泉为主。盆地沉积凹陷中心、地层稳定连续性较好区域、逆冲推覆构造下盘及褶皱构造的核部、转折端可能是固体盐硝矿赋存的最有利部位。