碱性盐湖是硼元素富集的有利场所。准噶尔盆地二叠系风城组形成于碱湖环境，且风城组是盆地最重要的烃源岩层系。硼元素在这套地层中主要以罕见的硅硼钠石矿物（NaBSi₃O₈）赋存在碱湖的不同亚环境中。这种矿物也是风城组细粒岩重要的结构组分，且产出状态多种多样。近几年随着玛北风城组页岩百吨井不断取得突破，该地区页岩油资源量有望超过5亿吨，是准噶尔盆地增储上产的重要领域。玛北风城组页岩硅硼钠石不仅记录了这套页岩的形成的特殊环境，也记录了这套混积型页岩复杂的成岩流体信息。同时，自生硅硼钠石还是玛北页岩岩石、岩相定名的重要参数。该研究聚焦于硅硼钠石矿物，依据其详细的矿物伴生关系表征、原位地球化学分析，解释了该矿物的成因及环境意义。相关成果发表在期刊Marine and Petroleum Geology。论文第一作者和通讯作者为冰球突破mg正规官网冰球突破mg正规官网余宽宏副教授。合作者包括冰球突破mg正规官网操应长、段鑫宇、王字、杜朔等。本研究得到国家自然科学基金(Grant No. 42072158)和国家基础研究计划项目（973）课题的联合资助。
本次研究分别选取了位于蒸发盆地蒸发中心的岩心段和位于盆地边缘的岩心段开展相关研究。盆地中心蒸发序列研究表明：①硅硼钠石中的硼元素主要来源于富硼火山及火山相关的热泉；②碱盐发育层段成岩矿物的交代过程为：天然碱蒸发沉淀→丝硅镁石（热水富镁环境下的自生黏土矿物）交代天然碱→硅硼钠石在丝硅镁石晶间沉淀。蒸发韵律中的硼元素富集与火山和热水地质事件相耦合；地层序列中硅硼钠石的含量指示了沉积环境中的火山和热活动等重要地质事件。
图1 碱湖蒸发序列矿物识别及成岩分析
盆地边缘的硼硅酸盐与碱湖中心具有一定差异，除了结晶良好的硅硼钠石以外，还发育水硅硼钠石（searlesite，NaBSi2O5(OH)2）和脱水硅硼钠石（dehydroxylated searlesite，NaBSi2O6）。水硅硼钠石和脱水硅硼钠石在代表古湖盆边缘的环境中相对发育，常与富钠的化学沉积硅质条带共生。研究表明：①富钠的化学沉积硅质条带（magadiite，NaSi7O13(OH)3·3H2O；kenyaite，(NaSi1120.5(OH)4·3H2O）是硅硼钠石及水硅硼钠石矿物形成的先驱矿物；富钠的化学沉积硅在遭受大气淡水淋虑及碱性成岩流体中形成自生矿物硅硼钠石及水硅硼钠石；②富钠的化学沉积硅质条带及水硅硼钠石指示了古湖岸线位置；封闭水文系统的蒸发湖盆湖平面随着气候波动幅度巨大，导致了滨浅湖区富含水硅硼钠石的富钠化学沉积硅质层在地层序列中有规律的重复出现。
图1 碱湖边缘蒸发沉积硅质层中的自生矿物构成
当前，随着玛北地区风城组页岩油勘探的不断深入，碱湖混积页岩的岩矿表征、岩相划分、地质甜点及工程甜点评价的迫切需求都要就对该地区岩石结构组分的成因进行详细解释。本次相关研究成果为玛北风城组页岩油的深入分析提供理论参考，论文中包含的详细的岩矿资料也可为相关研究提供参考。
论文信息：Kuanhong Yu, Xinyu Duan, Yingchang Cao, Shuo Du. 2024. Origin of reedmergnerite in sodium carbonate successions and environmental implications in a Late Paleozoic alkaline saline lake, NW Junggar Basin, China. Marine and Petroleum Geology.https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2025.107323.
Yu, K., Wang, Z., Cao, Y. and Du, S. (2025) Origin of reedmergnerite and searlesite in sodium-rich chert and their paleoclimatic implications from a late paleozoic marginal alkaline saline lake in China. Carbonates Evaporites, 40, 121.https://doi.org/10.1007/s13146-025-01158-1
