云南思茅盆地勐野井钾盐矿床中自生伊利石年代学研究

The Mengyejing potash deposit, which is derived from seawater and formed in continental setting, is the only ancient potash deposit in China, has undergone numerous studies focusing on genesis, origin, and formation age. As one the most debatable subject, there is no consensus regarding the age of formation of potash deposit. This project plans to study the mineralogy, chronology and geochemistry of the clay minerals in potash beds, hoping to obtain the age of formation of the Mengyejing potash deposit. Firstly, for the purpose of studying the genesis of clay minerals and authigenic illite collection, the separation and identification of clay minerals will be conducted. Secondly, the dating work of clay minerals will be conducted using Rb-Sr and Ar-Ar methods. The Rb-Sr and Ar-Ar ages will be discussed and analyzed comprehensively so as to obtain the age of authigenic illite formed during the sedimentation of potash deposit, and the age of detrital illite carried into potash-forming basin as well. Above research will supply supportive evidence for the research of potash-forming mechanism and ore exploration in Simao Basin. A new method of dating sedimentary rocks will be developed at the same time.

勐野井钾盐矿床是我国目前发现的唯一海源陆相古代固体钾盐矿床，其成因、物质来源及形成时代等关键科学问题受到广泛关注。其中，钾盐矿床的形成时代具有广泛争议，目前并未形成统一的认识。本项目将以云南思茅盆地勐野井钾盐矿床的成矿年代学为核心科学问题，以钾盐矿层中粘土矿物为研究对象，以粘土矿物的矿物学、年代学和地球化学为主要研究内容。拟首先通过粘土矿物的分离和鉴定来研究粘土矿物的成因并得到自生伊利石。之后，以Rb-Sr和Ar-Ar定年方法对粘土矿物进行测年，对得到的Rb-Sr年龄和Ar-Ar年龄进行综合分析和探讨，得出钾盐矿床沉积时期形成的自生伊利石的年龄和带入成钾盆地中碎屑伊利石的年龄，为思茅盆地成钾规律研究和找矿提供重要依据。同时，也为沉积岩定年研究提供一种新方法。

勐野井钾盐矿床作为中国唯一古代固体钾盐矿床，其形成时代得到了大量的关注。虽然勐野井组的时代已经得到了解决，但钾盐矿床的形成时代目前仍存在争议，主要原因是目前针对矿床本身年代学的研究比较缺乏。本次研究首先进行了勐野井钾盐矿床中细粒粘土矿物的矿物学和年代学研究。结果表明，细粒粘土矿物大部分由伊利石和伊蒙混层组成，有些样品还含有伊利石/蒙脱石为1：1超点阵结构的矿物（但与累托石不同，只有001面反射峰较强）。XRD、扫描电镜和透射电镜分析结果表明这些细粒粘土矿物为碎屑粘土和自生粘土的混合物。Rb-Sr年代学和K-Ar年代学研究表明，后期成岩作用对Rb-Sr系统改造不明显，Rb-Sr仍保留了原来碎屑的特征，并形成了相关性非常好的等时线，等时线年龄约为200个百万年；而K-Ar年龄介于67.4至234.6个百万年之间。K-Ar年龄的最大值与Rb-Sr等时线年龄相当。这表明这些细粒粘土矿物在成岩过程中Rb-Sr系统相对于K-Ar系统抗后期改造能力更强。粘土的矿物学和年代学研究结果无法得出钾盐矿床的准确形成时代。在高盐度环境下虽然可以促进其它矿物向自生伊利石的转化，但这种转化并不彻底，仍保留了原来矿物的结构和年代学特征，无法记录盐层沉积的时间。.基于以上结果，本次研究补充了钾盐矿床内碎屑锆石的年代学分析，试图利用最年轻碎屑锆石年龄来限定钾盐矿床的最大沉积年龄。结果表明，钾盐矿床内碎屑锆石最年轻年龄为104.8个百万年。值得注意的是，钾盐矿床碎屑岩内最年轻的白垩纪锆石所占的比例比一般沉积物中最年轻碎屑锆石所占的比例要高的多，这表明一些最年轻的白垩纪锆石并不是碎屑成因。结合锆石微量元素和Hf同位素分析，结果表明这些锆石很有可能是火山喷发形成的，这些火山跟特提斯洋壳的俯冲作用有关。因此，这些锆石的年龄即可代表钾盐矿层的形成时代，即白垩纪中晚期（104至109个百万年）。