2024年5月23日发(作者：黄韵流)
2014
年
10
月
October，2014
矿 床 地 质
MINEＲAL DEPOSITS
第
33
卷 第
5
期
33 ( 5) : 897 ～ 908
0258-7106 (2014) 05-0897-12
文章编号
:
国内外古陆表海盆成钾条件对比
———
兼论华北成钾的可能性
*
张永生
，
邢恩袁
，
陈文西
(
中国地质科学院矿产资源研究所 国土资源部盐湖资源与环境重点实验室
，
北京
100037)
摘 要 克拉通古陆表海盆中的固体钾盐矿床占居全球钾盐资源总量的
90%
以上
，
其中最典型的
2
个巨型钾 盐
矿床是加拿大萨斯喀彻温和俄罗斯涅帕
。
为探究华北奥陶纪古陆表海盆的成钾可能性
，
对比分析了国内外同类 型
盆地的成钾条件
，
结果表明
:
萨斯喀彻温泥盆纪钾盐矿床的形成主要表现为巨量海水在稳定克拉通预备盆地的持
续蒸发浓缩
，
进而迁移至相对活动的亚稳定构造区汇聚成钾盐矿床
，
其上覆盖着红层沉积
，
其成钾模式概括为
“
泪滴
式
" ;
俄罗斯涅帕寒武纪钾盐矿床的形成过程总体表现为半封闭巨型蒸发台盆接受巨量海水的多次补给并持续蒸发
浓缩
，
富钾卤水最终汇聚于受同沉积断裂控制的深坳中
，
形成巨型钾盐矿床
，
钾盐层系上覆为膏岩或灰岩等淡化沉 积层
，
其钾盐成矿模式概括为
“
牛眼式
" 。
华北奥陶纪古陆表海盆与形成上述
2
大典型钾盐矿床的盆地具有十分相 似的
构造古地理和古气候环境条件
，
且在华北西部的陕北盐盆已钻获厚
1. 22 m
的钾石盐矿层和厚达
64. 7 m
的钾石 盐高
矿化段
，
根据盆地特殊地质条件
，
建立了陕北奥陶纪盐盆的
“
复底锅
”
成钾模型
。
笔者认为
，
华北奥陶纪古陆表 海盆完
全可能形成一定规模的海相固体钾盐矿床
，
并对其中最有希望的陕北盐盆的钾盐资源潜力和找钾前景进行 了分析
讨论
。
关键词 地质学
;
古陆表海盆
;
成钾条件
;
华北
;
奥陶纪
;
成钾模式
中图分类号
: P619〃 4; P619〃 211
文献标志码
: A
Comparative study of palaeo-epicontinental marine basin potash-forming
conditions between China and foreign countries with special reference to
potash-forming possibilities in North China
ZHANG YongSheng， XING EnYuan and CHEN WenXi
( MLＲ Key Laboratory of Saline Lake Ｒesources and Environments， Institute of Mineral Ｒesources， CAGS， Beijing 100037， China)
Abstract
Solid potash deposits in craton epicontinental basins account for over 90% of the total global potash
resources〃The most typical cases are the two giant potash deposits in Saskatchewan of Canada and Niepa of Ｒussia，
respec- tively〃 To explore the potash formation possibility of Ordovician palaeo-epicontinental marine basins in
North Chi- na， the authors made a contrastive analysis of the same type og basins in China and abroad〃 The results
show that the formation process of the Saskatchewan Devonian potash deposit can be summarized as follows: a great
amount of sea water evaporated continuously and concentrated in a stable cratonic preparation basin， and then the
sea water migrated into relatively active metastable structure areas，leading to potash concentration which was later
covered by red bed sediments for protection; this potash formation model is summarized as tear drop" type〃 The
formation of
*
本文得到国家重大基础研究计划
973
课题
(
编号
: 2011CB403001)
和中国地质调查局地调工作项目
(
编号
: 16)
的资助 第一
作者简介 张永生
，
男
，1963
年生
，
研究员
，
博士生导师
，
主要从事盐类矿床和油气地质研究
。Email: zys
－
601@ 126〃 com
收稿日期
2014-05-20;
改回日期
2014-08-30。
张绮玲编辑
。
898
矿 床 地 质
2014
年
the Niepa Cambrian potash deposit is generally shown as follows: a semi-closed， giant evaporation basin accepted
repeated supply of a huge amount of sea water and kept evaporation and concentration of sea water， and eventually
K-rich brine converged in a deep platform depression controlled by synsedimentary faults， forming a giant potash
deposit; potash formation was then covered by desalination sediments like karstenite or limestone instead of red
bed， which， however， did not affect potash formation; this kind of potash formation model is summarized as bull
eye" type〃 Ordovician palaeo-epicontinental basins in North China have extremely similar tectonic palaeogeographic
and climate conditions as the above 2 typical potash deposits on salification and potash concentration〃 In the North-
ern Shaanxi Salt Basin in the west of North China， 1. 22 m thick sylvine ore horizon and 64. 7 m thick highly miner-
alized sylvine layers have been detected; according to the special geological conditions of the basin， the complex
bottom pot" potash formation model in Northern Shaanxi Ordovician Salt Basin is put forward in this paper〃 It is
thus held that marine solid potash deposits of some sizes are possibly existent in Ordovician paleo-epicontinental ba-
sins of North China， as shown by the contrastive analysis of the potash-forming conditions in China and abroad〃 In
addition， some analyses and discussions are put forward for potash resources potential and prospect in the Northern
Shaanxi Salt Basin〃
Key words: geology， paleo-epicontinental marine basin， potash-froming conditions， North China， Ordovi-
cian， potash-formation model
已知的钾盐矿床和含钾盐湖卤水
(
矿
)
在世界六
大洲均有分布
，
但很不均衡
，
主要分布在北美洲
、
亚
洲
、
欧洲等地区
。
全球钾盐资源
(
储
)
量为
2153. 99
1
国外主要克拉通古陆表海盆的成钾
条件和成钾模式
亿吨
( K
2
O) (
钱自强等
，1994) ，
钾盐矿床主要产于寒
武纪至第三纪各主要成盐时代的海相层控蒸发岩
国外克拉通古陆表海盆中的钾盐矿床主要有加
中
。
从国外钾盐盆地所属的构造类型来看
，
与大型
拿大萨斯喀彻温泥盆纪钾盐矿床
、
俄罗斯东西伯利
稳定克 拉 通古陆表海盆有关的钾盐资源量最大
( 2029. 28
亿吨
) ，
占 世界钾盐资源总量的
94. 21%
(
刘成林等
，2006) 。
从钾盐成矿时代看
，
重要的钾盐
成矿期依次为泥盆纪
、
白垩纪
、
侏罗纪
、
二叠纪和寒
武纪
，
其他时代地层蕴藏的钾盐资源量很少
(
其中包
括奥陶纪
) 。
亚涅帕寒武纪钾盐矿床
、
美国新墨西哥州二叠纪钾
盐矿床
、
美国密执安州志留纪钾盐矿床
、
欧洲蔡希斯
坦二叠纪钾盐矿床等
。
这些蕴藏于克拉通古陆表海
盆的固体钾盐矿占居全球钾盐资源总量的
90%
以
上
，
各钾盐矿床及其所属蒸发盆地的特征参数见表
1，
其中的典型代表是加拿大萨斯喀彻温和俄罗斯涅 帕
，
只中国钾盐保有储量以
KCl
计有
10. 17
亿吨
，
2
个巨型钾盐矿床
，
而在盆地面积与岩性特征上
，
这
2
个盆地与华北奥陶纪古陆表海盆有相似之处
。 1〃 1
——“
牛眼式
"
成钾模式 涅帕钾盐矿床
—
涅帕钾盐矿床位于俄罗斯东西伯利亚伊尔库茨
仅占世界钾盐资源总量的
0. 47% ，
且主要分布在现
代陆相盐湖中
(
郑绵平等
，2006a; 2006b;
王弭力等
，
1997;
刘成林等
，2003) 。
因此
，
寻求古代海相固体钾
盐矿床的找矿突破
，
方是立足国内
、
解决中国钾盐短
缺问题的根本所在
。
中国主要的古代盐盆地多产于
“
准克拉通
(
小陆
块
) "
上
，
特别是在海相盐盆地均以前寒武纪为基底
的陆块上
。
按中国成盐盆地所在构造域的特点
，
郑
绵平等
( 2010)
划分出华北盐类成矿域
、
扬子盐类成
里木
) —
柴
(
达木
)
盐类成矿域以及羌北
—
矿域
、
塔
(
滇西盐类成矿带
( “
三域一带
" ) 。
本文将在对比分
析国内外古陆表海盆成钾条件的基础上
，
重点讨论
华北奥陶纪古陆表海盆成钾的可能性
。
克州北部的涅帕镇
，
为一巨型钾盐矿床
，
隶属于东西
伯利亚蒸发台盆的一部分
。
东西伯利亚寒武纪蒸发
2 2
台盆总面积达
250
万
km，
盐盆地面积约
25
万
km，
涅帕钾盐矿床位于盐盆地东南部
，
钾盐矿床分布面
2
积超过
2
万
km，
推测钾石盐矿石储量可达
700 ～
800
亿吨
，
是世界上少有的巨型钾盐矿床
(
д
p
Ч Э И
1977;
刘群
，1995 ) 。
涅帕钾盐矿床位于东西伯利 И
，
亚地台南部的台向斜和边缘坳陷中
，
坳陷的东
、
南
、
西三面为外贝加尔褶皱带
，
二者之间有一条长期活
动 的断裂带
。
褶皱和断裂带的活动使盆地基底不断
2024年5月23日发(作者：黄韵流)
2014
年
10
月
October，2014
矿 床 地 质
MINEＲAL DEPOSITS
第
33
卷 第
5
期
33 ( 5) : 897 ～ 908
0258-7106 (2014) 05-0897-12
文章编号
:
国内外古陆表海盆成钾条件对比
———
兼论华北成钾的可能性
*
张永生
，
邢恩袁
，
陈文西
(
中国地质科学院矿产资源研究所 国土资源部盐湖资源与环境重点实验室
，
北京
100037)
摘 要 克拉通古陆表海盆中的固体钾盐矿床占居全球钾盐资源总量的
90%
以上
，
其中最典型的
2
个巨型钾 盐
矿床是加拿大萨斯喀彻温和俄罗斯涅帕
。
为探究华北奥陶纪古陆表海盆的成钾可能性
，
对比分析了国内外同类 型
盆地的成钾条件
，
结果表明
:
萨斯喀彻温泥盆纪钾盐矿床的形成主要表现为巨量海水在稳定克拉通预备盆地的持
续蒸发浓缩
，
进而迁移至相对活动的亚稳定构造区汇聚成钾盐矿床
，
其上覆盖着红层沉积
，
其成钾模式概括为
“
泪滴
式
" ;
俄罗斯涅帕寒武纪钾盐矿床的形成过程总体表现为半封闭巨型蒸发台盆接受巨量海水的多次补给并持续蒸发
浓缩
，
富钾卤水最终汇聚于受同沉积断裂控制的深坳中
，
形成巨型钾盐矿床
，
钾盐层系上覆为膏岩或灰岩等淡化沉 积层
，
其钾盐成矿模式概括为
“
牛眼式
" 。
华北奥陶纪古陆表海盆与形成上述
2
大典型钾盐矿床的盆地具有十分相 似的
构造古地理和古气候环境条件
，
且在华北西部的陕北盐盆已钻获厚
1. 22 m
的钾石盐矿层和厚达
64. 7 m
的钾石 盐高
矿化段
，
根据盆地特殊地质条件
，
建立了陕北奥陶纪盐盆的
“
复底锅
”
成钾模型
。
笔者认为
，
华北奥陶纪古陆表 海盆完
全可能形成一定规模的海相固体钾盐矿床
，
并对其中最有希望的陕北盐盆的钾盐资源潜力和找钾前景进行 了分析
讨论
。
关键词 地质学
;
古陆表海盆
;
成钾条件
;
华北
;
奥陶纪
;
成钾模式
中图分类号
: P619〃 4; P619〃 211
文献标志码
: A
Comparative study of palaeo-epicontinental marine basin potash-forming
conditions between China and foreign countries with special reference to
potash-forming possibilities in North China
ZHANG YongSheng， XING EnYuan and CHEN WenXi
( MLＲ Key Laboratory of Saline Lake Ｒesources and Environments， Institute of Mineral Ｒesources， CAGS， Beijing 100037， China)
Abstract
Solid potash deposits in craton epicontinental basins account for over 90% of the total global potash
resources〃The most typical cases are the two giant potash deposits in Saskatchewan of Canada and Niepa of Ｒussia，
respec- tively〃 To explore the potash formation possibility of Ordovician palaeo-epicontinental marine basins in
North Chi- na， the authors made a contrastive analysis of the same type og basins in China and abroad〃 The results
show that the formation process of the Saskatchewan Devonian potash deposit can be summarized as follows: a great
amount of sea water evaporated continuously and concentrated in a stable cratonic preparation basin， and then the
sea water migrated into relatively active metastable structure areas，leading to potash concentration which was later
covered by red bed sediments for protection; this potash formation model is summarized as tear drop" type〃 The
formation of
*
本文得到国家重大基础研究计划
973
课题
(
编号
: 2011CB403001)
和中国地质调查局地调工作项目
(
编号
: 16)
的资助 第一
作者简介 张永生
，
男
，1963
年生
，
研究员
，
博士生导师
，
主要从事盐类矿床和油气地质研究
。Email: zys
－
601@ 126〃 com
收稿日期
2014-05-20;
改回日期
2014-08-30。
张绮玲编辑
。
898
矿 床 地 质
2014
年
the Niepa Cambrian potash deposit is generally shown as follows: a semi-closed， giant evaporation basin accepted
repeated supply of a huge amount of sea water and kept evaporation and concentration of sea water， and eventually
K-rich brine converged in a deep platform depression controlled by synsedimentary faults， forming a giant potash
deposit; potash formation was then covered by desalination sediments like karstenite or limestone instead of red
bed， which， however， did not affect potash formation; this kind of potash formation model is summarized as bull
eye" type〃 Ordovician palaeo-epicontinental basins in North China have extremely similar tectonic palaeogeographic
and climate conditions as the above 2 typical potash deposits on salification and potash concentration〃 In the North-
ern Shaanxi Salt Basin in the west of North China， 1. 22 m thick sylvine ore horizon and 64. 7 m thick highly miner-
alized sylvine layers have been detected; according to the special geological conditions of the basin， the complex
bottom pot" potash formation model in Northern Shaanxi Ordovician Salt Basin is put forward in this paper〃 It is
thus held that marine solid potash deposits of some sizes are possibly existent in Ordovician paleo-epicontinental ba-
sins of North China， as shown by the contrastive analysis of the potash-forming conditions in China and abroad〃 In
addition， some analyses and discussions are put forward for potash resources potential and prospect in the Northern
Shaanxi Salt Basin〃
Key words: geology， paleo-epicontinental marine basin， potash-froming conditions， North China， Ordovi-
cian， potash-formation model
已知的钾盐矿床和含钾盐湖卤水
(
矿
)
在世界六
大洲均有分布
，
但很不均衡
，
主要分布在北美洲
、
亚
洲
、
欧洲等地区
。
全球钾盐资源
(
储
)
量为
2153. 99
1
国外主要克拉通古陆表海盆的成钾
条件和成钾模式
亿吨
( K
2
O) (
钱自强等
，1994) ，
钾盐矿床主要产于寒
武纪至第三纪各主要成盐时代的海相层控蒸发岩
国外克拉通古陆表海盆中的钾盐矿床主要有加
中
。
从国外钾盐盆地所属的构造类型来看
，
与大型
拿大萨斯喀彻温泥盆纪钾盐矿床
、
俄罗斯东西伯利
稳定克 拉 通古陆表海盆有关的钾盐资源量最大
( 2029. 28
亿吨
) ，
占 世界钾盐资源总量的
94. 21%
(
刘成林等
，2006) 。
从钾盐成矿时代看
，
重要的钾盐
成矿期依次为泥盆纪
、
白垩纪
、
侏罗纪
、
二叠纪和寒
武纪
，
其他时代地层蕴藏的钾盐资源量很少
(
其中包
括奥陶纪
) 。
亚涅帕寒武纪钾盐矿床
、
美国新墨西哥州二叠纪钾
盐矿床
、
美国密执安州志留纪钾盐矿床
、
欧洲蔡希斯
坦二叠纪钾盐矿床等
。
这些蕴藏于克拉通古陆表海
盆的固体钾盐矿占居全球钾盐资源总量的
90%
以
上
，
各钾盐矿床及其所属蒸发盆地的特征参数见表
1，
其中的典型代表是加拿大萨斯喀彻温和俄罗斯涅 帕
，
只中国钾盐保有储量以
KCl
计有
10. 17
亿吨
，
2
个巨型钾盐矿床
，
而在盆地面积与岩性特征上
，
这
2
个盆地与华北奥陶纪古陆表海盆有相似之处
。 1〃 1
——“
牛眼式
"
成钾模式 涅帕钾盐矿床
—
涅帕钾盐矿床位于俄罗斯东西伯利亚伊尔库茨
仅占世界钾盐资源总量的
0. 47% ，
且主要分布在现
代陆相盐湖中
(
郑绵平等
，2006a; 2006b;
王弭力等
，
1997;
刘成林等
，2003) 。
因此
，
寻求古代海相固体钾
盐矿床的找矿突破
，
方是立足国内
、
解决中国钾盐短
缺问题的根本所在
。
中国主要的古代盐盆地多产于
“
准克拉通
(
小陆
块
) "
上
，
特别是在海相盐盆地均以前寒武纪为基底
的陆块上
。
按中国成盐盆地所在构造域的特点
，
郑
绵平等
( 2010)
划分出华北盐类成矿域
、
扬子盐类成
里木
) —
柴
(
达木
)
盐类成矿域以及羌北
—
矿域
、
塔
(
滇西盐类成矿带
( “
三域一带
" ) 。
本文将在对比分
析国内外古陆表海盆成钾条件的基础上
，
重点讨论
华北奥陶纪古陆表海盆成钾的可能性
。
克州北部的涅帕镇
，
为一巨型钾盐矿床
，
隶属于东西
伯利亚蒸发台盆的一部分
。
东西伯利亚寒武纪蒸发
2 2
台盆总面积达
250
万
km，
盐盆地面积约
25
万
km，
涅帕钾盐矿床位于盐盆地东南部
，
钾盐矿床分布面
2
积超过
2
万
km，
推测钾石盐矿石储量可达
700 ～
800
亿吨
，
是世界上少有的巨型钾盐矿床
(
д
p
Ч Э И
1977;
刘群
，1995 ) 。
涅帕钾盐矿床位于东西伯利 И
，
亚地台南部的台向斜和边缘坳陷中
，
坳陷的东
、
南
、
西三面为外贝加尔褶皱带
，
二者之间有一条长期活
动 的断裂带
。
褶皱和断裂带的活动使盆地基底不断