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位于泰国东北部和老挝中部呵叻高原是世界上最大的钾盐沉积矿床之一,沙空那空盆地是其北部的一个次级盆地。老挝万象盆地位于沙空那空盆地的西北部,本文选取沙空那空盆地的西北部的万象盆地通芒和农刀两个矿区作为研究区域,重点对钾盐矿层中的水不溶物进行了提取和分析,通过这些水不溶物矿物学与地球化学研究以及水不溶物与易溶盐类矿物的综合对比,对成盐物质来源、溢晶石形成机制以及成盐晚期的沉积环境等问题进行了分析和探讨。
分析表明,不溶矿物主要包括硬石膏、方硼石、水氯硼钙石、碳酸盐矿物、石英和白云母等,其中硬石膏和方硼石是最主要的水不溶物。就存在形式而言,硬石膏可分为较大的单晶与团粒状集合体两种,前者是在稳定环境下缓慢生长而成,后者则是大量、快速沉积的结果。方硼石产出形式包括立方体、四面体单晶和鲕粒,前者是在晶间卤水环境或稳定的沉积环境下形成的,而后者往往出现在矿层的顶部,指示了盐湖演化末期浅水动荡环境。白云母的出现表明钾盐沉积一开始就明显受到了河流作用的影响,这种影响一致持续到了晚期。钾盐上覆碎屑层沉积相特征与白云母在不同钻孔中的丰度及分布特征表明碎屑物源应该来自东北方向。此外,白云母具有“等时线”的作用,据此推测研究区沉积中心发生了自东向西的转移。
水不溶物中的硼酸盐矿物硼同位素分析表明,硼酸盐矿物的δ11B组成范围为+21.30~+32.94‰,平均值为+29.74‰,这与已知典型海相沉积蒸发岩硼酸盐矿物的数值是一致的,完全在海相蒸发硼酸盐矿物的组成范围之内。因此,研究区钾盐矿床的的成盐物质应该主要来自海水。
通过易溶盐类矿物与水不溶物特征矿物(方硼石、白云母等)的对比分析发现,溢晶石大量产出的层位往往位于白云母和鲕粒方硼石出现的层位之间,这表明它的形成应该未受到河流作用强烈影响,是稳定的浅水环境下的产物。本文提出一个假说:溢晶石形成所需要的热量很可能是由成盐晚期在河流作用影响下形成的半混合盐湖及其“太阳池效应”提供的。在溢晶石形成机制研究的基础上,把研究区成盐晚期沉积环境分为成矿初期、成矿早期、成矿中期和成矿晚期四个阶段。
总之,研究区成盐晚期的卤水演化过程是多种因素控制下的复杂过程,论文中提出的一些假设和机制可能在整个呵叻高原成盐盆地中都是普遍存在的,这对于揭示该地区成盐卤水演化过程具有重要意义。