吉布提阿萨勒(ASSAL)盐湖的卤水钾盐矿床赋存特征

赵玉海 商朋强 李博昀 刘星旺

中化矿山总局地质研究院，河北涿州 072754

1 盐湖区地质

阿萨勒盐湖位于Assal Ditch活动裂谷带的中部，Assal Ditch活动裂谷起源于近代（500～700ka）。Assal Ditch包括Assal湖和Ghoubbet El Kharab 盆地。裂谷表现为开口断裂、近代火山活动和重要热流等许多地壳扩张的证据【1】。

阿萨勒盐湖东南部Ardoukoba火山是最年轻的火山，形成于1978年11月7～14日间，有1600万 m3的玄武岩从火山中溢出，散落形成扇状火山锥，阻隔了盐湖与海水的交换作用,封闭的海水经过强烈的蒸发作用，形成了既有干盐滩，又有湖表卤水的现代盐湖，湖表卤水分布在盐湖的东南部（图1）。

盐湖区基本地质特征已有另文介绍【2】。现仅就卤水钾盐矿的赋存特征加以剖析。

阿萨勒盐湖区卤水钾盐矿床规模较大，根据赋存状态，可分为湖表卤水矿和晶间卤水矿两部分。其中湖表卤水矿分布于盐湖的东南部，晶间卤水矿床分布于盐湖西北部石盐沉积区（图1）。晶间卤水的边界受石盐沉积范围控制，在石盐沉积区均赋存有晶间卤水矿体，湖水的分布形态主要受湖盆形态及北西侧固体石盐矿沉积边界的控制，二者水力联系密切，通过对遥感影像的分析及湖区水平衡计算，盐湖区卤水的补给量与蒸发量大致平衡，在正常年份卤水动态基本处于平衡状态。

图1 阿萨勒盐湖遥感影像图Fig.1 The remotesensing image of Assal salt lake

2 湖表卤水矿特征

湖表水体的分布形态为一近南东-北西方向延伸不规则长方形，湖面最长约为9.85km，最宽约为8.00km，面积为62.65km2。

湖水深度在0～37.38m，平均深7.29m。湖表卤水区湖底地势由边缘向中心分为较明显浅、中、深三个深度区，而每个区内地势相对较为平缓，湖水的边部深度最浅，平均水深3.35m；湖泊的中南部深度中等，平均水深14.96m；湖泊的近中部，深度最大，最深处为37.38m，平均水深24.66m。

湖表卤水清澈、无色、无溴、味咸略辣。湖表水的比重稳定于1.18～1.21，平均1.20；矿化度位于314～330g/L，平均324 g/L，属高矿化度盐湖卤水；pH值位于6.50～7.13，平均7.03，属中性卤水；水化学类型为氯化物型；卤水化学组分由 Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-等组成，其中最主要的组分是Na+、Cl-、其次为 Mg2+、K+、Ca2+、SO42-，各种离子含量由大到小依次为：Cl-、Na+、Mg2+、K+、SO42-、Ca2+、Br-。

湖表卤水中KCl含量变化在9.58～10.90 g/L之间，平均为10.07 g/L，经换算KCl品位变化于0.80%～0.91%，平均品位0.84%，达到卤水矿最低工业品位，因此，湖表卤水层即为矿层。NaCl含量变化在237.36～245.68 g/L之间，平均为241.56 g/L ，经换算NaCl品位变化于19.78%～20.55%，平均品位20.13%。

2.1 湖表卤水的水平分异

平面分布上，盐湖东南部品位稍低，KCl最低为 9.74g/L，主要是受东南部泉水补给较多所致，西北部品位相对较高，KCl最高为10.52g/L，但总体品位变化小（图2）。

图2 湖表卤水区KCl含量等值线图Fig.2 The KCl isogram of Assal salt lake brine

NaCl在平面分布上，盐湖中部为NaCl含量高值区，往边缘逐渐降低（图3）。

综上所述，湖表卤水略具水平分异，离子含量西北部、中部略高而东南部较低，主要原因是受到东南部泉水补给较多所致。

图3 湖表卤水区NaCl含量等值线图Fig.5 The NaCl isogram of Assal salt lake brine

2.2 湖表卤水的垂直分异

卤水的矿化度及化学组分在垂向上均没有明显的变化规律。以WY903点为例，所取上、中、下三个水样化学组分变化很小，规律性不强（表1）。

表1 湖表卤水化学组分垂直变化表（mg/L）Table1 The chemical consitituents vertical variation of Assal salt lake brine

3 晶间卤水矿特征

晶间卤水矿层赋存于全新统石盐层中，其分布严格受石盐层的制约与控制。富钾卤水主要富集在石盐矿物的晶隙间，石盐层总体纯净，局部含少量粉砂和粘土，属于潜晶间卤水。储卤层呈层状、似层状，分布稳定，产状较平缓。顶板埋深平均0.05m，底板埋深4.95～92.72m，平均厚35.90m。

晶间卤水清澈、无色、无溴、味咸略辣，比重为1.20～1.22 g/cm3，平均 1.21 g/cm3；pH值位于5.5～6.0，平均5.6，属弱酸性卤水。水化学类型为氯化物型；卤水化学组分由Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-等组成，其中最主要的组分是Na+、Cl-、其次为Mg2+、K+、Ca2+、SO42-，各种离子含量由大到小依次为：Cl-、Na+、Mg2+、K+、SO42-、Ca2+、Br-。

石盐层晶间卤水KCl含量变化在9.97～19.43 g/L，平均13.13 g/L，经换算KCl品位为0.83%～1.60%，平均品位1.09%，超过卤水矿最低工业品位。石盐层晶间卤水 NaCl含量变化为 157.03～244.30g/L，平均217.82 g/L；经换算NaCl品位变化于12.94%～20.29%，平均品位18.04%。

3.1 晶间卤水的水平分异

平面分布上，靠近湖表卤水分布区钻孔晶间卤水的KCl品位相对偏低，一般0.86%～1.13%，而盐湖西南部（ZK005、ZK006、ZKA503）及西北部（ZKA801、ZKA802、ZKA803）一带则为KCl品位较高值分布区（图4）。

图4 晶间卤水中KCl含量等值线图Fig.4 The KCl isogram of Assal salt lake intercrystaline brine

石盐层晶间卤水 NaCl在平面分布上与KCl品位分布规律则相反，靠近湖表卤水分布区钻孔晶间卤水的 NaCl含量、品位相对较高，一般 18.50%～20.30%，而盐湖南部（ZK005、ZK006、ZKA503）及北东部（ZKA801、ZKA802、ZKA803）一带则为NaCl品位较低值分布区（图5）。

综上所述，晶间卤水略具水平分异，KCL含量西北部略高而东南部靠近湖表卤水区较低，NaCl则相反，表明晶间卤水已处于饱和状态KCL与NaCl呈较明显的负相关。

图5 晶间卤水中NaCl含量等值线图Fig.5 The NaCl isogram of Assal salt lake intercrystaline brine

3.2 晶间卤水的垂直分异

卤水的矿化度及化学组分在垂向上略有变化。以ZKA403孔为例，所取4个水样（表2）显示化学组分中K+、Ca2+、Mg2+、Cl-自上而下升高，Na+、SO42-降低，表明KCl向下略富集。

表2 晶间卤水化学组分垂直变化表（mg/L）Table2 The chemical consitituents vertical variation of Assal salt lake intercrystaline brine

4 伴生有益元素综合评述

4.1 湖表卤水

湖表卤水中伴生有微量元素Br 、Li、B2O3、Rb、I、Cs等。Br-含量在 848～999 mg/L，平均890 mg/L；Li含量在6.96～15.2 mg/L，平均9.75 mg/L；B含量在28.8～145 mg/L，平均55.58mg/L；I含量在0.055～0.71 mg/L，平均0.42mg/L；其中除Br远高于综合评价品位外，其余均低于综合利用要求。

湖表卤水中伴生的Na+、Mg2+经换算为NaCl和 MgCl2，均达到综合利用品位，其中 NaCl品位在19.78%～20.55%，平均品位20.13%；MgCl2品位在2.80%～2.86%，平均品位2.83%，在开采过程中可综合利用。

4.2 晶间卤水

晶间卤水中伴生有微量元素Br、Li、B2O3、I等。晶间卤水中Br-含量变化于947 mg/l～2501 mg/l，平均 1490mg/l； Li含量在 7.32mg/l～7.47 mg/l，平均 7.41 mg/l；B2O3含量在 179mg/l～190 mg/l，平均 186.2mg/l；Rb 含量在 7.74mg/l～7.89 mg/l，平均 7.85mg/l；I含量在 0.23mg/l～0.25 mg/l，平均 0.24mg/l；Cs含量在 0.23mg/l～0.25 mg/l，平均0.24mg/l；其中除Br远高于综合评价品位外，其余均低于综合利用要求。

晶间卤水中伴生的Na+、Mg2+经换算为NaCl和 MgCl2，均达到综合利用品位，其中 NaCl品位变化于12.94%～20.29%，平均品位 18.04%；MgCl2品位在2.77%～5.90%，平均品位3.75%，在开采过程中可综合利用。

5 矿床成因初探

研究表明，富钾卤水的成因有多种，有石盐体溶解说、原始卤水说、地下卤水蒸发浓缩说等。

早期，阿萨勒盐湖是塔珠腊海湾的一部分。后来，东非大裂谷活动致使地震及深部岩浆喷出，火山活动喷出的岩浆凝固而成的大量熔岩露出地表，切断了阿萨勒湖与外海的连接通道。

由于阿萨勒盐湖区所属常年高温干旱，全年降水量极少，而蒸发强盛，蒸发量远大于降水补给量。湖中的残留的海水及每年不同来源（大气降水、泉水等）的补给水不断蒸发，致使湖水盐度不断升高。水中盐含量高过盐的溶解度后，就有盐结晶析出了，首先结晶析出的是石膏，然后结晶析出石盐；随着不断的蒸发浓缩，残留在卤水中的钾、溴等也越来越富集。

阿萨勒盐湖之所以始终没有干涸，是因为地下有断裂通道与附近的海湾相通，海水仍可通过地下裂隙流入，从而部分补充了被蒸发的水量。在盐湖的东南部及东北缘，可见多处热泉，泉水温度可达65～80℃，取样分析K+含量可达553 mg/L，泉水沿断裂上涌，自然流入阿萨勒盐湖，是可见的明显补给区。另外，从湖表水水化学分布情况看，湖区东南及东北部湖水中K+、Br-等离子含量均相对较低，暗示湖下及湖缘可能有隐伏热泉补给。

调查发现，阿萨勒盐湖除残留海水浓缩形成卤水外，四周火山岩主要为基性玄武岩，此类玄武岩多为富钾玄武岩，通过四周的季节性河流汇水，可为盐湖提供部分钾质来源，故火山岩可能为富钾卤水形成提供了部分成矿物质。

在上述因素的综合作用下，年复一年，湖中的盐越积越多，卤水浓缩程度愈来愈高，形成了现今的阿萨勒盐湖钾盐矿。

本盐湖与国内典型盐湖盐湖察尔汗盐湖相比，演化时间短，还未达到钾盐矿物析出阶段，KCl品位较低，溴氯系数高，具有明显的海相成因特点。

1 谭志敏.吉布提共和国地质及地下水资源浅析[J]. 河北地质矿产信息，2000（2）

2 王磊，张旭. 吉布堤阿萨勒盐湖形成条件分析[J]. 化工矿产地质，2015，37（3）∶157～162