内陆盐湖之盐湖篇

(一) 云南江城勐野井钾盐矿床

勐野井钾盐矿床系古代固体钾盐矿床。氯化物型陆相沉积。物质来源也有深成卤水沿深大断裂补给的可能。含矿层为古近系勐野井组。

矿区出露地层，自下而上有:中白垩统(K2)、上白垩统(K3)、古近系(E)、新近系(N)。

古近系自下而上划分为勐野井组、等黑组和勐腊组。勐野井组(古新统E1m)下段为主含盐层，地表为棕红色、杂色泥砾岩，夹少量泥质粉砂岩、粉砂岩;深部为各种类型的石盐岩夹粉砂岩、钾盐岩，厚9～682m;上部为棕红色泥岩、粉砂岩，普遍含石膏，厚10～224m。等黑组(始新统—渐新统E2-3d)以紫红色粉砂岩、泥岩为主，厚169m。勐腊组(渐新统E3m1)为红色砾岩、砂砾岩，夹砂岩、粉砂岩，厚529～1592m。

矿区主体为一个四周被断层围限的轴向北西的向斜构造，延长约10km，宽4km。两翼地层倾角30°～40°。由于后期构造和风化剥蚀残存的勐野井组分布面积仅10km2，盐体位于矿区中部次级背斜内，残存面积3．2km2，中央最厚达411m，向四周变薄尖灭，西北侧为断层F3所限，因断距大，盐体突然消失。全区石盐层平均厚度196．4m，含Na Cl平均71．67%，区内见盐深度最浅26m，最深901m，盐层表生淋滤带深度一般26～60m。

钾盐分布于石盐层中，界线不清，分布面积2．8km2，占石盐分布面积的80%。全区有10个钾盐矿层，每个钾矿带含1～5个钾矿体。累计厚度2～81m，平均厚30m。钾矿层KCl品位一般5%～10%，全区平均8．81%，含Na Cl62．14%，水不溶物23．35%;石盐钾盐矿层含KCl 2．62%，Na Cl70．64%，水不溶物22．95%。钾盐层多在石盐层中分段富集成群，并多富集于厚度大、品位高、夹石少的盐层中上部。

钾盐矿石有青灰色钾盐岩(占38．45%)、灰绿色泥砾质钾盐岩(占44．33%)及棕红色或杂色泥砾钾盐岩(占17．22%)。主要矿石矿物为石盐、钾石盐、光卤石、钾镁盐，其他非盐类矿物有自生石英、黄铁矿、镜铁矿等。

该矿品位低、质量差，大规模开采尚有困难。

(二)青海察尔汗盐湖钾镁矿床

察尔汗盐湖是目前已探明的几大内陆盐湖之一。盐湖东西长近200km，南北宽30km，海拔2670～3000m。北部被祁连山系及其余脉环绕，南、东为昆仑山系，均是古老变质岩系及早古生代地层。远离山前至盐湖地层由中、下更新统的沉积物、洪积、冲积的砂砾岩、粉细砂和黏土等组成。

湖区是典型的高原干旱气候，年平均气温为0～1．4℃，年蒸发量大于降水量100多倍。湖区外围多处分布有早中更新世湖相地层(Q1+2)，证明第四纪早期是柴达木古湖的一部分。

察尔汗盐湖地表为干盐滩所覆盖，仅在干旱滩边缘分布着大小不等的9个卤水湖泊。其中达布逊湖面积最大，还在沉积光卤石，其他湖泊主要沉积石盐。干旱滩之下是结构松散的多孔石盐(孔隙度25%～27%)，孔隙间充满晶间卤水，潜水位0．05～1．5m。从全区来看，达布逊湖水位是最低的，因此晶间卤水总是缓慢地流动补给。晶间卤水面以下普遍有光卤石、钾石盐等钾盐矿物。湖的南岸受格尔木河三角洲的影响，粉砂、亚黏土沉积物和部分细碎屑层，伸入干盐滩内，与石盐层构成相间的沉积韵律，反映成盐期内湖区气候以干旱为主，但也有间断的潮湿气候变化。

经勘察和研究发现，5800km2的干盐滩是多期逐次形成的。盐湖浓缩的早期，卤水湖泊面积大，干盐滩只是在湖区北部边缘出现，随着湖水面积向南收缩，干盐滩从北向南逐步扩展，覆盖了湖区的大部分。

整个湖区按构造、石盐层分布等特点划分为4个区段，自西向东为:别勒滩区段(300勘探线以西)、达布逊区段(300～176线)、察尔汗区段(176～296线)和霍布逊区段(296线以东)。

第四系地层与岩性特征，自下而上简述如下。

1．中、下更新统(Q1+2)

以绿灰、红棕色砂质黏土层为主，夹浅色粉砂岩、黏土层和碳质条带。层厚1211m。

2．上更新统(Q3)

1)下部含盐组

下部湖积层(Q1l3):以黄灰、深灰和绿灰色含石膏、石盐的细砂、粉砂为主。本层边缘厚10m，中部仅1～2m。

下部石盐层(Q1s3):以深灰、褐灰色含石膏、泥沙的石盐为主，中部石盐较纯，边部石膏、泥沙增多。石盐层呈薄层状、条带状。下盐层最厚可达30．20m，一般8～22m。别勒滩区段出现K1钾盐层。

2)中部含盐组

在别勒滩和达布逊区段内，由两个湖积层和两个盐层的韵律组成。

Q2-1l3:以土黄色含石盐粉细砂为主，局部含石膏，察尔汗区段则以粉砂和石盐的薄互层出现，厚1～7m。

Q2-1s3:以黄褐色和黄白色相间的含泥沙、石膏的石盐层为主，夹有薄层粉砂，厚2～4m。

Q2-2l3:以含石膏、石盐的粉砂为主，局部夹石膏、石盐的小透镜体，厚2～4m。

Q2-2s3:岩性与Q2-1l3相同，石盐多以薄层状或条带状产出，胶结不紧密，厚10～20m。最大厚度29．30m。在达布逊区段出现K2钾盐层。

3．全新统(Q4)

上部湖积层(Q3l4):以浅黄色、灰黑色含石盐、石膏的粉砂、细砂为主，北部较粗向南变细并局部夹石盐、石膏透镜体。厚度变化大，边缘厚17m，向中部变薄，为1m左右。在别勒滩区段局部出现K3钾盐，但分布范围不大。

上部石盐层(Q3s4):以黄色、灰黄、黄褐色含泥沙、石膏的石盐层为主，夹有薄层粉砂，松散胶结。除霍布逊湖区段外，普遍具有K4～K7的钾盐层。本层最厚30m，一般厚8～21m。

盐湖含盐层在4个区段分布是不同的。下部石盐层(Q1s3)由西向东变薄并尖灭，中部石盐层(Q2-1s3、Q2-2s3)的沉积中心位于达布逊区段，上部石盐层(Q3s4)分布范围最大(5200km)，沉积中心仍位于达布逊区段。盐层的空间分布，从Q1s3～Q3s4说明察尔汗盐湖由晚更新世到全新世成盐作用增强，大量钾盐层出现于Q3s4盐层，表明盐湖已发展到晚期阶段。下部含盐组的石盐层(Q1s3)胶结紧密，中、上含盐组盐层较松散，富含晶间卤水。

根据钾盐的赋存状态，盐湖钾资源包括固体钾盐沉积层和卤水钾矿。前者KCl含量大于2%，包括K1～K7和达布逊湖新生光卤石沉积层;卤水钾矿包括表面卤水和晶间卤水钾矿。

1)固体钾盐沉积层

(1)K1～K7钾盐层钾盐层的主体为含浸染状光卤石的石盐层，分布范围广泛，特别是Q3s4盐层中几乎遍及别勒滩、达布逊、察尔汗3个区段，与不含光卤石的石盐层之间无明显的界限。仅按KCl含量大于2%来划分，大致可圈出K1～K7七个含光卤石的石盐层。光卤石呈半自形晶，粒径0．3～1cm，光卤石含量不等，一般为5%～10%，石盐达80%以上，含有少量石膏、粉砂和淤泥等。

(2)达布逊湖现代光卤石沉积层察尔汗盐湖区内，除南、北霍布逊湖外，其余各湖都有不同规模的新生光卤石层出现，其中达布逊湖北岸规模最大。以1966年为例，8月以前，光卤石大量沉积于北部湖滨带，长约32km，宽一般为1～2km，最宽3．2km，最大厚度0．59m，西薄东厚。KCl含量17．98%，一般在10%左右。

2)卤水钾矿

(1)地表卤水。以达布逊湖为例，1958年11月测量，面积为354．67km2，1966年8月再度测量，湖域面积缩小为184km2。湖区面积随气候变化，湖水的KCl含量也随之有明显的不同。同一季节，湖区不同部位含盐量和含钾量也有差异，表现为南北方向有分带性，远离格尔木河口的北岸含盐量和含钾量高。

(2)晶间卤水。钾矿在表层盐壳之下，从距地表0．05～0．5m左右到Q1s3均充满卤水。各石盐层之间为细碎屑层所隔。含钾晶间卤水主要赋存于Q2s3和Q3s4内，矿化度一般为310～400g/L。主要组分为K+、Na+、Mg2+、Cl-。

晶间卤水在垂直方向上的变化，总的趋势是KCl含量由上向下变低，矿化度则向下增大。也有局部出现反常的，同一盐层的上部和下部浓缩中心往往不一致。

晶间卤水是察尔汗盐湖钾盐矿床的主要开采对象，含钾高，储量大。第Ⅰ含水层和第Ⅱ含水层，卤水量约214×108m3。

察尔汗盐湖不仅是我国目前已探明储量最大的钾盐矿床，而且也是特大型石盐矿床和大型Mg Cl2矿床。此外，卤水中含有Li、B、Br、I、Rb、Cs等有益元素，具有很大的综合利用价值。

(三)河南省泌阳凹陷钾盐成矿条件分析

泌阳凹陷是一个陆相蒸发岩凹陷，由于泌2井碱卤水含钾量较高，并在对其进行工业利用可行性加工试验时成功地制出了KCl产品，固体碱层中也有一定钾显示，以下从几个方面对本区钾盐的成矿条件进行分析。

1．区域地质背景(周缘古隆起区岩石含钾性)

泌阳凹陷东及东南部古隆起区岩层(石)是钾质的主要来源地(表11-1)。

表11-1 泌阳凹陷周缘(东、南部)岩层(石)K2O含量表

注:根据河南省地质局区测队1964年资料。

由表11-1可知，各类岩层(石)普遍含钾，其中以各期酸性和碱性侵入岩最富钾，变质岩、混合岩、熔岩及凝灰岩次之。它们经雨水淋蚀和风化作用成为溶质被地表或地下径流带入湖盆。

2．盆地含碱岩系含钾性

含碱岩系碱矿石、碱卤水和岩石的含钾性见表11-2～表11-6，分析这些资料可明显地看出以下特点:

(1)固体碱层中钾含量低(含K+为0．008%～0．056%)或不含钾(表9-2中安1井的一个分析结果为1%及安3井全分析结果为3631．69mg/L，系未复查结果，偏高供参考)。

表11-2 安棚碱矿固体碱矿石化学分析结果表简项分析结果

表11-3 安棚碱矿固体碱矿石化学分析结果表

表11-4 安棚碱矿碱卤水化学分析结果表

续表11-4

注:泌2井和泌69井碱卤水、淡水由地质矿产部岩矿测试研究所分析。

(2)泌2井碱卤水含钾较高，含K+为738mg/L(原分析结果为1504mg/L)，其工业利用可行性加工试验已综合回收到KCl。

本区碱卤水的含钾性在中国东部红色盆地的5个碳酸盐型水盆地中居于首位(表11-7)。

表11-7 中国东部碳酸盐型水盆地卤水钾含量及矿化度对比表

(3)岩石(泥质白云岩、白云质泥岩及油页岩)中普遍含钾且有相当含量，一般含钾为0．01%～0．06%，局部为0．15%。

3．成矿可能性分析

(1)泌阳凹陷从物源和盆地的封闭条件来看，对钾盐的成矿有利，气候条件不全具备但基本有利。但从盆地的发展阶段来说钾盐沉积的可能性不大。泌阳凹陷是一个不完整旋回的沉积盆地，古近系只有碳酸盐沉积或最多发展到硫酸盐阶段(因生物化学的成碱作用而消失)，未向更高级的岩盐阶段发展即行停止，没有岩盐沉积阶段的充分发展就不具备钾盐沉积条件。

(2)由于泌阳凹陷受构造活动的影响和勘探工程地区及数量的局限性，从已知的钻孔可知，靠近沉积中心的安3井未见到岩盐层，可以推断其他次凹也不会有厚层岩盐层存在，因此，整个凹陷不具备钾盐的沉积条件。

(3)据瓦利亚什科的成矿理论推断，本区盐盆地发展的现有阶段能够出现的钾盐矿物如:碳酸芒硝、重碳酸盐或钾芒硝等也没有发现，况且它们是不重要的钾盐矿物。

(4)含钾溶质的地表水不如盆地后的去向有两个，一是始终存在于先结晶的碱类矿物的晶间卤水中，在含盐层系深埋压实过程中，被挤出运移后在适当部位(如在白云岩的溶洞、空洞发育区或构造带)集中储存起来，泌2井碱卤水即属于这种性质。二是分散在盐系岩石中，特别是黏土质岩石中，F．李普曼(1973)在论述碳酸盐矿物时认为，仅有的钾碳酸盐矿物——重碳酸盐是很少的，这最大的可能是与钾在黏土矿物特别是在伊利石中已优先被吸附有关。钾和钠比较，钠的吸附能力小，据其交换能力易被K+、Ca2+、Mg2+所代替，使Na+转入溶液而K+、Ca2+、Mg2+则变为泥质沉积物。泌阳凹陷岩系中主要含黏土岩石(泥质白云岩、白云质泥岩及油页岩)中的黏土矿物以伊利石为主，其中普遍含钾，其K2O含量稳定在4×10-6～8× 10-6(表11-8)。据此认为，在盆地发展的碳酸盐阶段，黏土矿物(伊利石为主)对钾的吸附是阻碍形成钾盐矿物的原因之一。

表11-8 含碱岩系岩石提纯黏土含钾性表

综上所述，泌阳凹陷没有形成钾盐矿床的可能，但也可能有钾盐矿物(碳酸盐或重碳酸盐)的存在。

4．找矿建议

泌阳凹陷有比较丰富的钾物质来源补给，推测其去向一部分进入晶间卤水被保存下来，并证实碱卤水含钾普遍较高，有综合利用价值。因此，寻找液体矿层对钾进行综合利用很有必要。