蒸发岩矿床不仅是人类生存的重要资源，也是盆地和区域构造环境的指示器。研究表明，在克拉通、汇聚板块边缘和裂谷中，蒸发岩盆地最常出现在裂谷环境中（44.6%，n = 128）（Warren, 2016; Qin et al., 2023; Mohriak, 2025）。因此，探索裂谷构造中的蒸发岩矿床成因对于理解全球蒸发岩矿床的“构造控制”机制具有重要意义。根据山东省地质与矿产资源研究院的初步统计，位于南大西洋的下刚果盆地（LCB）的钾盐矿床是一个大规模的钾盐矿床，钾盐储量为5297.8亿吨，平均品位为16.09% KCl（Yan et al., 2021）。该矿床位于西非大陆边缘，盐层保存完好。这些矿物主要存在于沉积层中，以岩盐和钾镁矾为主，少量含无水石膏，局部还存在快速结晶岩盐（tachyhydrite）（De Ruiter, 1979; Pedley et al., 2016; 图1）。
关于该钾盐矿床的区域构造、物质来源、盐形成演化及沉积后变化，已有大量研究，主要发现包括：（1）南大西洋的裂谷作用可分为两个阶段：中等倾斜伸展（145–125 Ma）和正交伸展（125–115 Ma），最终形成了覆盖整个西非蒸发岩盆地的下沉环境。在裂谷晚期至裂谷后期（0.5–5.5 Ma）期间，大量蒸发岩沉积在下降单元的侵蚀不整合面上（Karner et al., 2003; Azevedo et al., 2023; Eldrett et al., 2023; Theunissen et al., 2024）；（2）从蒸发岩矿物的元素组成（Br = 958–4097 ppm, Br×103/Cl = 2.0–10.1）和同位素特征（δ34S = 14.3‰–15.2‰）来看，LCB的钾盐矿床具有海洋起源；然而，盐矿物中重金属（B、F、Cu、Zn、Mn）的异常富集（Wardlaw, 1972）以及独特的快速结晶岩盐（CaMg2Cl6·12H2O）的存在表明了深部热液混合的影响。一些学者认为该矿床的主要来源是深部CaCl2型热液，而非中洋脊扩张产生的变质CaCl2型海水（Hardie, 1990）。最近对矿床不同沉积周期中黑页岩的Re-Os同位素组成的研究显示187Os/188Os比值从初始的（2.02 ± 0.21）显著变化到后期的（0.982 ± 0.031），表明大陆水的贡献不可忽视（Zhao, 2017）；（3）根据岩芯和测井数据，研究人员将含钾盐层划分为11个沉积周期。通过沉积学、矿物学和盐矿物Br地球化学分析，研究发现钾镁矾形成的二次钾盐（sylvite）是通过地下水淋滤钾镁矾形成的（Gindre-Chanu et al., 2022; Pichat et al., 2024）；（4）关于沉积后变化，学者们研究了盐构造类型、规模、时空演化及其与区域构造的耦合关系，但裂谷盆地与大型钾盐矿床成因模型之间的关系仍需进一步研究（Jackson et al., 2000）。
总体而言，LCB阿普特阶Loémé组钾盐矿床成因的研究取得了显著进展。然而，仍存在争议和系统研究的不足，特别是关于两个关键科学问题：成矿物质的来源和盐形成的演化机制。在这三种潜在来源——海水、大陆水或深部热液——中，哪种决定了该矿床中K-Mg盐的成因？不同沉积周期中的成矿物质是否具有相同的来源？各种来源的混合比例是否相当？成矿物质的流入如何与不同沉积周期中的裂谷构造演化相关？这些未解决的科学问题阻碍了对该钾盐矿床成因的深入理解，强调了利用更先进方法进行系统研究的迫切需求。
锶同位素由于对物理、化学和生物过程的抗分馏性，成为追踪蒸发岩矿床成因中流体迁移和演化的优秀示踪剂，在该领域得到了广泛应用（Fan et al., 2015; Shen et al., 2021; Miao et al., 2024）。同样，硼同位素在矿物来源追踪中也具有显著优势，因为它们的相对质量差异大且变化范围广（-70‰–+75‰）（Fogg and Duce, 1985; Swihart et al., 1986; Spivack and Edmond, 1987; Vengosh et al., 1991; Ishikawa and Nakamura, 1993; Chaussidon and Jambon, 1994; Hogan and Blum, 2003），适用于不同的地质储层（Xiao et al., 2013）。硼在水中的溶解度及其在盐水和蒸发岩矿物中的普遍存在使得盐沉淀过程中固液相之间能够发生明显的同位素分馏（Vengosh et al., 1992; Xiao et al., 1992），为蒸发岩矿床成因研究提供了关键信息（Qin et al., 2023; Wang et al., 2023）。蒙特卡洛模拟在处理复杂非线性系统和不确定性方面表现出强大能力，尤其是在水来源混合分析中（Awasthi et al., 2018）。通过潜在端元组成的数学建模，这些模拟能够定量确定各种端元的贡献比例（Wei et al., 2024）。
因此，本研究利用钻芯样本，结合矿物学、主量和微量元素地球化学、Sr-B同位素地球化学及蒙特卡洛模拟计算，探讨了LCB钾盐矿床的成矿机制。本研究旨在从地球化学角度分析成矿物质的来源，量化每个钾盐沉积周期中的来源混合模式，并揭示裂谷构造环境与物质来源之间的耦合机制。这对于深入理解全球不同地质时期和裂谷构造环境下的蒸发岩矿床成因具有重要意义。
