地处华北北缘与中亚造山带交接部位的开鲁盆地奈曼凹陷,在九佛堂组下段的天然碱—盐岩等蒸发岩十分发育,形成了世界第二大天然碱矿床,成为东北亚地区早白垩世古气候与古环境的重要深时记录,然而天然碱的“源—汇”过程和成因尚不清楚。因此,开展了多尺度的沉积学研究,包括区域尺度盆山耦合、岩心尺度的沉积旋回以及微观薄片尺度的矿物共生组合等,分析了奈曼天然碱的物质来源、沉积相带分布、关键界面、沉积分异机制和天文旋回。研究表明,奈曼天然碱矿床类似于美国西部的绿河碱矿,蒸发岩位于湖盆凹陷沉积中心的暗色泥岩层系内,具有陆源碎屑—碱土碳酸盐—天然碱—盐岩的“牛眼式”分带特征,沉积分异受溶解度和湖盆地貌高差的控制。奈曼天然碱矿床的形成主要涉及两个过程:首先,在气候湿润期湖盆周缘的大量中基性火山岩中淋滤出的Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3 和Cl-,以稀溶液形式注入湖盆,富含Na+-HCO-3 的湖水大规模聚集,形成了碱土碳酸盐饱和的碱性咸水湖,为天然碱形成提供了物质来源;其次,湖盆在极端干旱气候条件下的高度浓缩,卤水达到天然碱—盐岩矿物的过饱和,最终在凹陷中心依次结晶析出。奈曼天然碱矿床具有泥页岩与蒸发岩互层的特征,反映了碱矿的发育具有多旋回性,湖平面存在多期波动。依据纹层尺度的蒸发岩沉积韵律和米兰科维奇旋回,推断主要的成碱期约1.2 Ma,远小于九佛堂组下段的沉积时限(2.5 Ma)。奈曼凹陷天然碱矿床的“源—汇”沉积模式,将为类似Na-碳酸盐矿床的勘探开发提供借鉴。
中图分类号:
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