1、项目名称： 中国陆块海相成钾规律及预测研究首席科学家： 刘成林 中国地质科学院矿产资源研究所起止年限： 2011.1至 2015.8依托部门： 国土资源部二、预期目标（一）本项目的总体目标：基于“小陆块成钾”的科学命题，设立“奠定古代海相、海/陆交互相蒸发岩盆地找钾突破的理论基础, 创新资源评价方法框架，科技支撑钾盐勘查”总体目标，揭示不同构造背景下海相成钾盆地形成演化与成钾耦合关系，阐明构造运动对古钾盐矿层改造与再成矿的规律，创新钾盐资源预测理论和探测技术方法，预测找钾战略靶区。（二）五年预期目标: 1. 揭示中国陆块海相成钾规律、构建海相成钾理论 揭示中国小陆块陆表海、东特提斯及残留盆地的
2、成钾规律与主控因素，构建海相成钾理论框架。建立我国陆块自古生代以来极端干旱古气候事件序列，查明构造-气候-补给耦合成钾机制。阐明古钾盐层构造的保存条件与改造变形机制，构造运动对古钾盐矿层的物理再聚集的条件与机制；揭示富钾卤水的富集规律及古钾盐矿层溶滤与再成矿机制。2. 创立钾盐预测理论和完善探测技术 针对不同海相蒸发岩盆地构造类型和含钾沉积建造，提出成钾与找钾的科学评价体系，建立中国陆块钾盐成矿的预测理论模型；针对不同成钾盆地类型，建立相应的地质模型与地震正演模型，结合重、磁、电方法，形成探测隐伏钾盐矿床的综合地球物理技术。 3. 预测我国海相、海陆交互相盆地的钾盐资源远景基于成钾规律认识及相
3、关探测，根据所创新的预测理论，预测鄂尔多斯盆地奥陶系、四川盆地三叠系和兰坪-思茅盆地古近系等未发现的钾盐资源量；优选找钾战略靶区，确定找钾突破重点目标区段；对中国古盐盆找钾远景提出科学建议。 4. 其他通过5年研究，发表150篇左右的高质量论文（SCI收录50篇），造就一批活跃在国际表生成矿、盐湖沉积、古地理学与古气候舞台的中青年学术带头人和创新研究群体，培养研究生和博士后10-15名。 三、研究方案（一）总体思路： 项目着眼于中国大地构造演化，抓住控制钾盐成矿的构造-气候-物源等关键要素，以揭示它们耦合巨量成盐成钾的机制为主攻方向，选择典型海相蒸发岩盆地为研究重点，结合探测技术和资源预测方法
4、的创新，开展国内外成钾对比，借鉴我国陆相钾矿成矿规律和理论的成果，提出适合中国构造环境特点的陆块海相成钾新理论，为实现国家钾盐资源战略目标服务。（二) 创 新点与特色：1. 项目创新点： (1) 小陆块海相盆地巨量成盐成钾机制。（2）成钾期后变化、保存和再成矿机制 2. 研究特色：(1) 研究地域及构造背景特色 中国境内陆块面积较小，活动性较强，后期改造明显，与国外稳定克拉通巨型盆地成钾存在显著差异。小陆块的多期离散-拼合、特提斯洋形成演化、印度板块与欧亚板块陆陆碰撞及青藏高原隆升等不同构造背景下的成钾聚钾各具特色。(2) 核心科学问题特色 在活动小陆块（及陆核）中寻找相对稳定的沉积成矿区；聚
5、焦构造-气候耦合与巨量盐类沉积分异聚集的响应机制，建立高分辨率年代、环境转化指标和气候变化序列，查明中国地域构造与海平面演化、极端干旱气候事件与成钾作用的耦合关系。(3) 国内外对比特色 对比周边国家同一构造域巨型钾盐矿床成钾特征，有利于揭示中国陆块海相成钾规律。(4)“油钾兼探”技术特色 与中国地质调查局地质大调查“油钾兼探”实施方案相结合，综合运用重、磁、电、震地球物理方法，充分利用已有油气勘探资料，形成油钾兼探配套技术，探测探测、预测方法成矿理论与战略靶区成矿规律认识构造背景 气候条件 物质来源沉积场地 干旱事件 成卤元素协同-耦合海相 海陆交互 其它深层富钾卤水羌塘侏罗扬子三叠残留盆地
6、特提斯海陆表海鄂尔多斯奥陶系兰思-茅坪 古近系深部钾盐矿层分布特征。(三) 技术途径：本项目围绕“奠定古代海相、海/陆交互相蒸发岩盆地找钾突破的理论基础 , 创新资源评价方法框架，科技支撑钾盐勘查”的总体目标，针对中国不同构造背景海相成盐成钾盆地，重点选择鄂尔多斯盆地奥陶系、四川盆地三叠系、羌塘盆地侏罗系、兰坪思茅盆地古近系等进行详细剖析，并与国外典型海相钾盐矿床对比，按照物源干旱蒸发浓缩盆地构造分隔、迁移卤水聚集就位成岩改造、保存成钾规律与靶区预测的总体思路，多学科结合，查明不同构造背景盆地成盐成钾规律，揭示各类盆地钾盐大规模成矿的控制因素与机制，创新钾盐成矿理论，建立探测隐伏钾盐矿层的技术
7、方法，预测钾盐资源量，圈定找钾战略靶区。具体操作流程如下：图 1 本研究技术路线图（四）可行性分析：1. 明确的科学目标和清晰的研究路线基于 50 多年的调查研究积累和几代钾盐专家的思考，研究团队对拟解决的关键科学问题已有较准确的凝练，研究目标的设定基本符合实际，开展研究的总体思路比较清晰，也有较强的创新性。 2. 实力雄厚的科研团队研究团队具有长期钾盐调查科研经验，扎实的沉积地质学，构造学，资源勘查评价等理论基础，研究团队结构合理，老中青相结合，老专家指导， 中青年技术骨干为主。3. 产学研、多学科、多部门结合本项目承担单位包括国土资源、教育部、中国科学院和两大石油公司中石油和中石化，属于产
8、学研、多学科和多部门结合，优势互补，尤其两大石油公司的参与，为项目研究利用石油勘探资料提供了保证。4. 成钾可能性及远景分析 与周边国家对比：中亚盆地晚侏罗纪-白垩纪钾盐矿集区与我国羌塘盆地、塔里木盆地西部有密切联系；泰国-老挝呵叻盆地白垩-古近纪钾盐矿集区与云南思茅盆地相通；巴基斯坦- 印度寒武系钾盐矿床、俄罗斯东西伯利亚寒武纪涅帕盆地钾盐矿，在中国塔里木、滇东北川南均有相应时代的大面积膏岩盐分布。这些对比分析显示，我国众多古代海相含盐盆地具有良好的成钾潜力。5. 项目实施的资料积累 通过 50 多年石油与地质勘探，我国主要蒸发岩盆地大多发现石油天然气，石油钻井遍布我国主要盆地，积累了巨量（
9、10 多万孔）钻井资料（物探测井、岩屑，少量岩心资料），二维和三维地震测量也覆盖了大多数油气盆地，这些为钾盐研究奠定了基础。另外，西部的一些重要盆地还有地层剖面露头，为地球化学与矿物学研究提供物质材料。 石油勘探部门对几乎所有勘探井的岩屑保存完好，在相关盆地可以采集到研究工作需要的样品，这为本项目的开展提供了最重要的物质基础。 6.有关钾盐勘查项目的钻探工程配合 2010 年，中国地质科学院矿产资源研究所及云南地质矿产勘查局已获得国家勘查基金项目支持，准备实施深部地层钾盐勘查，地点有库车盆地和思茅盆地，钻探深度 2500 米，目标层位白垩系或古近系。湖北荆州准备在江陵凹陷实施 3800 米钾盐
10、钻探工程。此外，我国多家公司已在老挝万象等盆地开展钾盐勘查，施工了数十口钻井。上述钻探工程的实施，将为本项目开展提供了重要的物质材料。 中国地质调查局已部署相关钾盐地质调查工作，设立“我国重要盐盆地钾盐矿远景调查”计划项目，并实施一定钻探工程。（五）课题设置：1.课题之间相互关系围绕项目总体目标设置7个课题。依据中国小陆块的活动性和构造类型，选取有代表性的海相成钾盆地，即鄂尔多斯奥陶纪古陆表海盆（课题一）、四川三叠纪古特提斯海盆（课题二）、羌塘侏罗纪新特提斯海盆（课题三）、兰坪-思茅新生代残留盆地（课题四），这四个盆地类型涵盖了中国陆块海相及海陆交互相蒸发岩沉积盆地类型，对这四个盆地的系统研究
11、，可建立起中国大地构造背景下的海相成钾理论。课题一至四分别解剖四个重点海相盆地，对不同陆块上不同时代的成盐盆地成盐成钾条件，开展盆地构造、岩相古地理、古气候条件等关键成盐成钾问题的深入研究，建立相应构造背景下的成钾机制。课题一至四为课题五（探测方法研究）提供基础和支撑。课题五开展地球物理探测技术与隐伏固/液相钾盐矿床赋存特征、后期改造研究，研究范围涵盖课题1-4的研究盆地，重点在四川和鄂尔多斯盆地进行方法试验，其成果也为前4 个课题提供重要参考。课题六在宏观尺度上对中国陆块漂移演化历史，古纬度变迁与干旱气候事件关系进行全面系统研究，为课题1-4确定重要干旱-极端干旱气候期，即成钾期和层位，提供
12、基本依据；重点突出几个典型陆块（鄂尔多斯奥陶纪、塔里木盆地石炭纪、兰坪-思茅白垩-第三纪、羌塘盆地侏罗纪、上扬子寒武纪）的干旱气候变化序列重建，为总项目开辟找钾新领域、圈定战略成矿靶区服务。课题七（成钾规律综合研究）在前面六个课题研究基础上，通过国内外典型钾盐矿床的对比分析，系统总结我国小陆块海相成盐成钾规律，补充其它较重要海盆的成钾条件研究，集成地质与地球物理探测技术，建立基于成矿模式的钾盐预测理论和方法，最后，提出我国古代海相蒸发盆地找钾战略靶区和工作建议。通过总项目7个课题设置和5年研究，分别揭示四个典型盆地不同构造背景下的形成演化、气候变化与成钾的耦合关系，以总结中国大地构造背景下的海
13、相成钾规律，构建海相成钾理论框架。在查明构造运动对古钾盐矿层改造与再成矿的规律研究基础上，创新钾盐资源预测系统和探测（油盐兼探等）技术方法，预测找钾战略靶区和钾盐资源远景。通过以上五年具体目标的逐步实现，最终达到“奠定古代海相、海/陆交互相蒸发岩盆地找钾突破的理论基础, 创新资源评价方法框架，科技支撑钾盐勘查”的总体目标。2.课题分述课题 1 ： 鄂尔多斯奥陶纪古陆表海盆成钾条件、机理和后期演化研究内容： (1) 古陆表海盆构造体制研究：建立鄂尔多斯奥陶纪陆表海盆的构造体制，查明前寒武纪盆地基底特征、稳定陆核分布及其与主体盐盆的耦合关系，解析次级盐盆的形成机理与分布规律。 (2) 定量岩相古地
14、理研究：通过主干露头、钻井和连井地震剖面的层序地层分析，建立中奥陶统等时地层格架，编制定量岩相古地理图，对重点含钾目标层进行高分辨率层序地层研究，通过短时限、高精度定量岩相古地理编图，精细刻画岩相古地理原貌及演替，查明古陆表海盆的封闭性、岩盐分布范围和钾盐沉积的中心凹地。(3) 极端干旱气候条件研究：分析奥陶纪全球海平面变化与华北陆块海平面变化的关系，确定主要海水进退事件；查明奥陶纪全球气候背景及华北陆块极端干旱条件的持续程度；分析主海退事件、极端干旱气候因素与大规模成盐聚钾的耦合效应。(4) 后期构造运动、成岩作用改造与保存研究：查明陕北次盐盆中奥陶统盐类沉积的后期构造运动和成岩作用改造，分
15、析钾盐矿层的保存或溶虑破坏程度，分析有效成钾作用，预测钾盐远景资源量。(5) 古陆表海盆地成钾条件与机理研究：综合分析成钾条件，研究成钾过程与机理，建立适合中国小陆块古陆表海盆地的成盐成钾模型。研究目标： 华北地块是太古宙末期形成的克拉通，是我国最早发现海相蒸发岩沉积的地块。世界著名的大石桥下元古界菱镁矿属于同生再造矿床，是在盐湖环境中沉积，再经后期热液改造形成的；中元古界长城系高于庄组还产出海相蒸发沉积型锰方硼石矿床；在华北地块中东部还广泛发育下寒武纪白云岩 石膏蒸发岩系，构成面积约60万km 2碳酸盐蒸发台地；位于华北地块西部的中奥陶世鄂尔多斯（陕甘宁）盆地是该陆块最新的海相蒸发区，上世纪
16、8090年代在陕北盐盆相继开展了油盐兼探、钾盐普查等相关研究工作，通过榆9井和陕钾1 井岩心研究，首次在该区发现钾盐薄层，为在该区找钾工作提供了重要依据。2007年以来，矿产资源所盐湖中心积极配合陕北榆林地区岩盐钻探任务，通过2年多的研究又取得了一些新进展，为今后找钾研究奠定了良好的基础。具体目标为：（1）查明奥陶纪华北陆块的形成过程与鄂尔多斯陆表海盆古地理；（2）揭示鄂尔多斯中奥陶世陆表海多级盆地构造分异的动力学机制；（3）预测古盐盆蒸发浓缩中心、识别钾盐聚集的“ 汇”-“盆中盆”。承担单位： 中国地质科学院矿产资源研究所、中国地质大学（北京）、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院课题负责人： 张永生学术骨干： 周洪瑞、袁鹤然、赵省民、孔凡晶经费比例： 12.86 %
