基于海相石盐流体包裹体的古海水演化热力学模拟

传统观点认为地质时期海水成分一成不变，然而包裹体测试技术的迅速发展，揭示出显生宙以来海水成分至少发生过两次大的旋回变化。本文基于世界多个海相沉积盆地的原生石盐包裹体实测数据，探讨了显生宙以来古海水地球化学、水化学类型、蒸发岩矿物组合特征的显著变化，并结合 EQL／EVP 卤水蒸发平衡模型，定量模拟了两种典型海水的蒸发演化过程、析盐规律和矿物组合特征，分析和探讨了中国海相沉积盆地的成钾前景。应用 Spencer 相图，揭示出在过去的600 Ma 期间，古海水成分点在 Cl-SO4和 Ca-Cl 两个相区内随时间发生周期性的震荡变化，志留纪、泥盆纪、侏罗纪和白垩纪的海水类型与现代海水迥然不同，为典型的 Ca-Cl 型水。Mg-2K-SO4／ Mg-Ca-2K J?necke 相图分析结果显示，这些时期的石盐包裹体成分，位于富 CaCl2、贫 MgSO4的 Mg-Ca-2K 相图中光卤石、钾石盐稳定相区，指示原始海水相对于现代海水具有富 Ca、贫 Mg 的特征，其析出的典型矿物组合主要有石盐、钾石盐、光卤石和溢晶石等。而新元古代、二叠纪和第三纪大部分石盐包裹体成分，都落到了 Mg-2K-SO4相图上的钾盐镁矾和钾石盐相区，和现代海水成分较为类似，具有富 Mg2＋、SO2－4的特征，其析出的典型矿物组合包括石盐、钾盐镁矾、硫镁矾、钾石盐和光卤石等。EQL／EVP 定量模拟结果显示，富 SO4-Mg 型的海水和富 Ca-Cl 型的古海水，蒸发演化路径和矿物析出序列截然不同，Ca-Cl 型的海水更易形成优质钾盐矿床，有利的成钾时段为寒武纪-早石炭世、侏罗世-新生代早中期。