川西凹陷平落构造区雷口坡组锶同位素地质演化特征

论文摘要

川西凹陷平落构造区形成于印支期强烈的构造运动,是我国存储富钾卤水的重要地区。雷口坡组是区内大量出产富钾卤水的层位之一。本论文通过对研究区内丰卤1井雷口坡组锶同位素实验分析,探究该区雷口坡时期的含卤碳酸盐地层物源贡献与沉积环境的演化,以及后期深部热液活动可能对富钾卤水形成所施加的影响等,为后期研究四川地区富钾卤水的成因提供依据:（1）川西凹陷平落构造区中三叠统雷口坡组海相碳酸盐（87）Sr/（86）Sr变化范围为0.704769-0.708376,总的变化趋势是随时代变新而逐步增高,这一变化与同期全球海水的（87）Sr/（86）Sr变化趋势有较大差异。这是由于印支期的构造隆升导致四川盆地由“洋盆”向“孤盆”演化,造成盆内海水与远洋海水相隔成为封闭的沉积环境,盆内海水逐步变浅,并在雷口坡晚期终结海相沉积,沉积环境由浅海相向陆相过渡,即接受沉积的物质来源对海水贡献数量由接受海水中的物质来源较多到接受陆源碎屑物质较多,造成使盆内三叠纪海相沉积碳酸盐有别于全球海水锶同位素组成,随时代的更新呈现增高的趋势;（2）平落构造区中三叠统雷口坡组海相碳酸盐（87）Sr/（86）Sr值范围偏低及跨度较大,除了二叠纪末峨眉山玄武岩浆大规模的喷发导致（87）Sr/（86）Sr值降低以外,主要原因是与不同地段后期卤水活动的影响程度有较大的关系:卤水强烈活动的地带,（87）Sr/（86）Sr比值变低;受卤水活动影响轻微的地段,其锶同位素组成与欧洲阿尔卑斯地区同期海水锶同位素比值范围（0.707 75-0.708 30）大致相近。（3）平落构造区雷口坡组（87）Sr/（86）Sr值在缓慢上升的总体趋势下,凸现两个连续的低高旋回。不同（87）Sr/（86）Sr值的旋回与不同岩性相对应。在雷口坡组二、三段和雷口坡组四段的上亚段,井深5338.5-4933.5米和井深4720-4480米分别为两个（87）Sr/（86）Sr值相对较低的旋回,比值分别在0.705 546-0.706 975和0.70503-0.70619之间,对应岩性都为白云岩夹膏岩。而另外两个（87）Sr/（86）Sr值较高的旋回出现在雷四段的下亚段4913.5-4740米和雷五段4460-4420米,比值为0.706 168-0.708 01和0.707 212-0.708,对应岩性为膏岩夹白云岩和灰岩夹白云岩。从平落4井水文地球化学特征和丰卤1井、平落4井下连通龙门山大断裂的次级断裂可以看出,后期热液活动沿次级断裂带上升带入的深部物质,一定程度上改变了原有碳酸盐Sr源的相对比例,致使其（87）Sr/（86）Sr值发生变化。白云岩夹膏岩的雷口坡组二、三段和雷口坡组四段的上亚段的锶同位素比值异常偏低的主要原因是,白云岩与膏盐相比,其孔隙更为发育,透水性相对较强,受到后期热液活动的改造也就更强烈。而膏岩的结构相对白云岩更加致密,大都表现为隔水性强,受后期热液的影响程度较小,在雷口坡四段下亚段膏岩夹白云岩的地层中的锶同位素比值就比白云岩夹膏岩的地层中的影响程度要小。且区内白云岩的孔隙度相差较大（0.45%-11.77%）,因此,不同层位的白云岩随孔隙的大小、构造裂隙的发育程度不同,所受到后期热液改造的影响程度也不一样,致使岩性都为白云岩夹膏岩的雷口坡组三段和雷口坡组四段上亚段的锶同位素比值偏低的程度也不尽相同。正是这两个原因直接导致了雷口坡组锶同位素比值在总体上升的趋势下,形成两个低高旋回有规律变化。由此可以看出,盆地西部富钾高压热卤水的形成与沿构造带上涌的热液活动密切相关,与热卤水储存和活动有关的碳酸盐的锶同位素组成的变化,一定程度上反映了深部热液对其形成施加了重要的影响。深部热液上涌所带来的巨大能量,逐步提高了卤水碳酸盐储层的温度,有助于原先沉积的杂卤石及其他含钾矿物的分解,使卤水中的钾离子进一步富集。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.1.1 选题依据
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 前人研究成果
• 1.2.2 存在的问题
• 1.3 研究思路
• 1.4 研究内容及完成工作量
• 1.5 论文创新点
• 第2章 区域地质概况和构造演化
• 2.1 大地构造背景
• 2.2 研究区地质概况
• 2.2.1 地层岩性
• 2.2.1.1 三叠系
• 2.2.1.2 侏罗系
• 2.2.1.3 白垩系
• 2.2.2 构造
• 2.2.3 岩相古地理
• 2.2.3.1 岩相古地理
• 2.2.3.2 成盐后期地史发展及演化
• 2.3 锶同位素样品采集
• 2.3.1 丰卤1 井岩心样品采集
• 2.3.2 平落4 井卤水样品采集
• 第3章 锶同位素的分析技术
• 3.1 锶同位素的制备与萃取
• 3.1.1 锶的地球化学性质
• 3.1.2 锶分离纯化的目的
• 3.1.2.1 消除杂质离子的影响
• 3.1.2.2 消除同质异位素的影响
• 3.1.2.3 制备成易溶于水的氯化物
• 3.1.3 锶分离纯化的过程
• 3.2 锶同位素的实验原理
• 3.2.1 离子交换分离法的基本原理
• 3.2.1.1 离子交换反应
• 3.2.1.2 离子交换树脂的结构和特征
• 3.2.1.3 离子交换过程
• 3.2.2 阳离子交换分离原理
• 3.2.2.1 阳离子与交换树脂的亲和势
• 3.2.2.2 阳离子交换反应的平衡常数
• 3.2.2.3 阳离子交换的淋洗方式
• 3.2.2.4 阳离子交换分离的元素
• 3.3 锶同位素样品的制备
• 3.3.1 锶同位素实验的主要试剂及仪器
• 3.3.2 锶同位素的样品制备过程
• 第4章 锶同位素的测试结果及讨论
• 4.1 锶同位素测试结果
• 4.2 锶同位素的演化特征及讨论
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果