塔里木盆地钾盐成矿地质条件分析

刘振敏李博昀 孟都

中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州 072754

塔里木盆地钾盐成矿地质条件分析

刘振敏*李博昀 孟都

中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州 072754

塔里木盆地是中国最大的盆地，经历了多期构造运动，形成了三个大的拗陷区：由满加尔凹陷、库车拗陷、阿瓦提拗陷组成的塔东北拗陷区；由于田-民丰-若羌拗陷构成的塔东南拗陷区；由莎车-喀什-叶城拗陷构成的西南拗陷区。根据塔里木盆地地质、古构造、古地理、古气候及地球化学等特征，分析钾盐成矿条件，确定控矿因素，划分成矿远景区。依据盆地（拗陷）面积较大、拗陷内分布有次级拗陷、含盐系及岩盐层分布广，而且厚度较大和具有明显的含钾显示等特点，将塔里木盆地划分了4个钾盐成矿远景区，即满加尔凹陷钾盐成矿远景区、莎车拗陷钾盐成矿远景区、库车拗陷（拜城-阳霞）钾盐成矿远景区和民丰凹陷钾盐成矿远景区。

塔里木盆地 钾盐成矿 地质条件 成矿远景区

塔里木盆地位于天山山脉与昆仑山系之间，轮廓呈菱形，是全封闭性内陆盆地。塔里木盆地属内陆干旱盆地，盆地面积有53万km2，地势西高东低、向北微倾、东西长约1500km，南北最宽处600km，平均海拔1000m。从外围向中心可分为高山带、山前砾质洪积带、冲积平原带及沙漠。

塔里木盆地干旱少雨，冬季严寒，昼夜温差大，属于典型的大陆性干旱的荒漠环境，河流较少，塔里木河是主要的河流，次为孔雀河、车尔臣河、和田河、克里亚河、米兰河、阿克苏河、叶尔羌河、喀什葛尔河等十余条常年性河流，其余均为周围山区形成的河流，至山前渗入地下散失，成为季节性河流。

1 区域成矿构造背景

地质历史时期，塔里木盆地经历了多期构造运动。从构造演化分析，先后经历了塔里木运动、天山运动、印支运动、燕山及喜马拉雅等多期构造运动，形成了三个大的拗陷区：由满加尔、库车、阿瓦提拗陷组成的塔东北拗陷区；由于田-民丰-若羌拗陷构成的塔东南拗陷区；由莎车-喀什-叶城拗陷构成的西南拗陷区。塔里木盆地从古生代—新生代，发生过多次海侵，其中三次大的海侵：震旦纪—志留纪，泥盆纪—早二叠世，晚白垩纪—古近纪，期间还发生过多次小的海进海退，形成了多次成盐期。

2 区域地层

区内地层发育较全，从晚古生界至新生界均有出露，也是我国多成盐的地区之一，在寒武纪、石炭纪、二叠纪、白垩纪、第三纪、第四纪均有膏盐沉积，盆地内主要含盐层位为古生界的石炭系、中生界的白垩系、新生界的古近系、新近系和第四系【1】。

前古生界地层下部主要岩性为混合岩、片岩、片麻岩及大理岩，上部为灰岩、大理岩等碳酸盐建造及以泥岩、砂岩等为主的碎屑岩建造，顶部为碎屑岩、泥板岩、火山岩及泥岩组成的冰期沉积物。古生界地层厚度巨大，主要出露于盆地边缘，主要为灰岩、砂砾岩、泥岩；在盆地东北部地区，下部为灰岩、大理岩，中部为凝灰岩、安山岩及砂岩，上部为泥岩、沙质泥岩等。从岩性上看，寒武系为浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩，下部含硅质磷层;上部夹膏岩、泥岩；奥陶纪拗陷最深，沉积了深水相的砂泥岩及碳酸盐岩，平均总厚度1800m；志留纪以滨海—浅海相砂岩、页岩为主夹泥灰岩，除塔里木地台西部可能与泥盆系连续沉积外，其余地区普遍缺失上志留统地层；泥盆纪除在地台北部及铁克里克一带继续沉积外，其余地区沉积范围缩小，厚度变化大，沉积了一套滨海相—海陆交互相红色粗碎屑岩；石炭纪沉积建造早期为砂泥质碳质岩层，晚期以浅海相碳酸盐岩为主夹砂泥质岩层。早二叠世地台西部地区为浅海—滨海相的碳酸盐岩和碎屑岩，东部为褐色碎屑岩夹火山岩；早二叠世末期，海水从地台全部退出；晚二叠世沉积了一套陆相红色碎屑岩建造，厚300～600m。

自晚二叠世后，就进入了内陆盆地发展时期，三叠纪早期库车拗陷以红色砾岩、砂岩为主，而到了中晚期盆地继续下沉，湖盆加深，沉积了一套灰绿、深灰色泥岩、炭质泥岩，上部夹煤层。厚度 275～2000m。侏罗纪因受晚三叠世末印支运动影响盆地外缘及中部逐渐抬升隆起，沿天山南缘、昆仑山和阿尔金山北缘形成了一系列的湖泊相、沼泽相为主的中早侏罗世含煤碎屑岩沉积，晚期则以浅水和河流相红色碎屑岩为主。三叠—侏罗系，主要分布在天山山前库车拗陷，其次在北部拗陷、昆仑山前、阿尔金山北侧的江格沙衣一带，厚 300～800m。白垩纪早期沉积了一套河流-三角洲-滨湖相的红色碎屑岩，厚 360～2000m，燕山中期运动，塔里木盆地西南地区全面下沉，古地中海水浸入盆地，晚期海相含盐建造主要沉积为浅海-泻湖相灰绿、棕褐色泥岩、膏泥岩、灰岩和岩盐，厚约 450m，在莎车拗陷沉积了多个盐矿。

盆地在古近纪海侵范围进一步扩大，形成了多级成盐区域，莎车拗陷沉积了巨厚的硬石膏，厚700～1500m；库车拗陷从古新世-渐新世均由岩盐沉积。新近纪盆地抬升，结束了海相沉积，沉积了巨厚的红色碎屑岩盖层。上白垩统—古近系有利找钾岩相段主要为海湾泻湖相，主要部分在莎车拗陷及库车拗陷。

第四系从下更新统至全新统广泛分布于塔里木盆地内，岩性较为复杂。山前平原主要为冲、洪积成因的砂砾石、中粗砂。盆地内则主要为湖积的粉砂岩、亚粘土、泥岩及化学沉积物。

3 区域构造特征

古生代末期的构造运动，发生了强烈的褶皱，断裂构造的复活，在其南侧与塔里木地台之间的过渡地带上发生了断陷沉降，形成了莎车拗陷和库车拗陷的基本形态。之后所经历的印支、燕山等运动，均表现为以沉降为主的脉动性质，大量陆源碎屑物的补给和与其相适应的地壳沉降幅度，形成了中生界巨厚的含煤建造和红色碎屑岩建造。白垩纪末，盆地基底发生不均衡的抬升， 造成了古近系与白垩系间局部假整合或不整合，之后又发生强烈断陷，引起前述主要三次海侵，使莎车拗陷和库车拗陷在晚白垩世-古近纪时成为一个远离广海而深入大陆内部的海盆，接受了巨厚的膏盐沉积，其形态是一个受基底断裂控制的狭长带状盆地，长轴方向平行于天山褶皱带，呈南北向（莎车拗陷）、东西向（库车拗陷）展布。塔里木盆地内主要构造是一些大型宽缓隆起与拗陷，规模较大的断裂分布在大型隆起西侧，断裂构造发育为北东—北东东、北西—北北西和东西向三组不同方向的基底断裂和三个与三组断裂方向一致的古隆起，这些断裂和隆起也就构成了该区的基本构造格局，具有纵分三块，斜呈三列、横成五带的特征【2】。以南北向的和田断裂和于田断裂为分界，分为西部构造区、中部构造区和东部构造区（图1）。

从图1可以看出，中部构造区介于和田河断裂与于田河断裂之间，南北长约400km，东西宽120～60km；东部构造区内有三隆三坳，东西向分布，自北而南为库车拗陷、塔北隆起、满加尔拗陷、卡塔克隆起、唐古兹巴斯拗陷、东南隆起；

西部构造区内分布有一隆两坳构造，自东北而西南为阿瓦提拗陷、巴楚隆起、西南拗陷（莎车拗陷）。

图1 塔里木盆地构造分区图Fig.1 Division of structural ofTarim basin

4 成盐期岩相古地理特征

石炭纪初期，塔里木整体下降，发生了广泛海侵，海水自西向东通过阿图什、喀什、叶城、和田通道进入塔里木腹部，形成了南天山边缘海、塔里木陆表海和塔西南陆缘海，此时形成厚度相对较小的克拉通稳定性沉积。早石炭世岩关期海侵在塔里木盆地内形成北东南三面背陆，向西敞开的陆表海海湾环境，形成一套潮坪沉积，随后演化形成封闭-半封闭的泻湖环境，使满加尔拗陷成为一个封闭的滞留环境，干旱气候条件下水体逐渐浓缩，进而演化成盐湖，形成了厚200m的岩盐沉积。满加尔拗陷是古生代以来的继承性深拗陷，四周有古陆和水下隆起环绕，具有较好的封闭条件，拗陷本身活动较强烈，沉降幅度达，为快速堆积的石盐沉积提供了必要的空间，因此满加尔下石炭统是成盐最有利时期。

晚白垩世-古近纪，在莎车拗陷总的为封闭的海湾-泻湖环境，海水由中亚通过阿莱海峡向东进入本区，其间海水时有进退，而以古近纪达到最高潮，浅海相碳酸盐沉积物遍及全区，到古近纪末期海水全部退出。泻湖相沉积为红色膏泥岩、石膏、白云岩、岩盐，目前发现盐矿点较多。

古近纪时期，库车拗陷是在晚白垩世的基础上，海侵加大，整个拗陷区为一个与海相通的开阔型区域，海水由西进入到塔东拗陷、库车拗陷等，形成了多级成盐盆地【3】。从本区盐岩形成的模式分析，库车拗陷大体上经历了中生代断陷阶段，古近纪拗陷阶段和第四纪初期的表层褶皱阶段。燕山运动，天山进一步上升，拗陷区进一步整体沉降，构造运动使中生代沉积中心逐渐向南迁移，并在塔拉克、包孜墩、盐山口、乔尔禾、大宛其、吐孜玛扎地区，形成了一些次级凹陷和凸起;东塔里木泻湖的高浓度卤水通过阿瓦提海峡进入本区，在上述拗陷中形成众多的盐湖群，并在天山陆源淡水和陆源碎屑的参与下，沉积了巨厚的红色含泥砾、泥砾质石盐岩地层。古近纪末期燕山运动的兴起，天山快速上升，盆地基底随之抬起，海水退出库车拗陷。拜城—阳霞凹陷古近纪为与外海连通的泻湖区域，气候干燥炎热，盐类物质充足，沉积厚层石膏及岩盐夹层，有岩盐透镜体出露，是拜城-阳霞地区相对成钾的更有利地区。

根据古近纪的沉积发展，古地理有三个特征：

（1）闭塞的海湾—泻湖特征：古新世早期，中亚地区的杜拉海，通过阿莱依海峡，贯入塔里木盆地，西部喀什—莎车一带成为杜拉海的一个东部海湾，此后海水一直延伸到天山南麓的库车拗陷。库车拗陷也可称为喀什海湾向东北方向深入陆地的延伸部分，其特征是闭塞、咸度偏高，古新世早期、库车和莎车都沉积了一套含石膏的灰岩、泥灰岩和白云岩等岩层。库车拗陷，远离广海，深入陆地，碎屑沉积相对增多，底部发育一层砾岩，其上泥岩夹石膏达50～60m。

（2）与海水有联系的咸化湖和盐湖特征：古新世末期，由于天山褶皱带不断隆起，库车拗陷也相应抬高，阿瓦堤拗陷逐渐缩小，致使库车拗陷和喀什海湾分割，这一时期形成了阿瓦堤海峡，同时也使库车拗陷成为封闭、半封闭的咸化湖和盐湖，但和莎车拗陷还保持一定联系，通过阿瓦堤海峡曾发生过多次短暂的海浸，库车拗陷通过它接受海水的补给。古新世后期，沉积石盐开始，一直到始新世末，都是由海水供给的，具深入陆地的咸水湖和盐湖特征。

（3）内陆盐湖特征：推测始新世以后，阿瓦堤海峡封闭，库车拗陷完全断绝海水补给，成为一个地理上的“内陆盐湖”。盐湖内疗继承了部分始新世的残余海水，又接受陆源水从盆周带来的古老岩石风化产物，作为成盐的基础物质来源。

5 钾盐成矿条件分析

新疆塔里木盆地(莎车、库车拗陷)盐矿分布广泛，地史时期与广海连通 ，且与其相邻的中亚一带都曾发现有大型钾盐矿床 ，因此该区被认为是一有利成矿区【4】。因此，前人在此区开展过长期的基础地质和钾盐成矿研究 ，积累了较多资料。笔者经过分析前人资料的基础上 ，结合最近几年的野外工作和室内研究 ，对塔里木盆地钾盐成矿条件进行了初步分析，并对钾盐成矿条件进行了论述。

5.1 成钾物质来源

塔里木盆地在地质时期形成了多拗陷区，这些拗陷区受到了多次海侵与海退，由于多次的海侵和海退，给库车拗陷区、莎车拗陷区、满加尔及民丰凹陷区带来了大量的成盐物质。海水物源已成公论，但北部天山有大量的火山岩、岩浆岩，其中有丰富的成钾物质，经风化后运移在拗陷区沉积下来，西部的盐丘和天山北部泥盆系咸化泻湖相石膏岩发育，均为钾物质基础创造了条件。

5.2 古气候环境

钾盐矿床需要干旱的气候条件。由于钾盐是卤水演化到最后阶段的产物，故需要持续干旱的气候条件。晚白垩世—古近系一直是一个干旱炎热的气候条件，咸化持续时间长，对卤水不断浓缩迁移、盐类富集创造了条件。对成盐和保存极为有利。

世界上已发现的大型钾盐矿床主要赋存在石炭系（加拿大的滨海诸省盆地、美国的帕拉多克斯盆地）和上白垩统—古近系地层中（泰国呵叻盆地、法国莱茵地堑、西班牙埃布罗盆地等），其中古近系钾盐矿床分布广泛。从己有的资料来看欧亚大陆是古近纪-新近纪大型钾盆矿床的主要分布地区，从上侏罗世开始直到新近纪时期，整个中亚和塔里木盆地，基本都是干旱为主，间夹有潮湿的气候。上侏罗到下白垩世季萨尔拗陷沉积了厚层石盐和钾镁盐，形成了大型的钾盐矿床。往东在塔吉克、弗尔干纳和天山等盆地沉积了古近系石膏或石盐、芒硝、无水芒硝，有的还有钙芒硝等盐类物质，再往东一直到莎车、库车拗陷区断续都有石盐和石膏等盐类沉积分布。从季萨尔盆地往西，经高加索，一直到喀尔巴阡都有古近系的石膏、石盐和钾镁盐沉积。由此可见，从东喀尔巴阡，经高加索，塔吉克一直向东到塔里木盆地，这个占据北纬38～40°条形地带，古近纪时期是一个以干旱为主的气候带，在这个带中古近系盐类和钾盐沉积分布相当广泛，是一个有利的成钾带。

5.3 封闭或半封闭的含盐盆地

塔里木盆地总体经历了三次大的海进海退沉积旋回，即寒武—奥陶纪、石炭—二叠纪和晚白垩—古近纪。石炭纪为第二次大的沉积旋回，石炭纪时塔里木盆地南北东三面为古陆，盆地内形成东西向展布的两坳一隆古构造格局，白垩—古近纪时期是本区形成成盐盆地重要时代，而且具有多级成盐盆地特点，是我国一个重要的海相成盐期。莎车拗陷、库车拗陷、满加尔及民丰凹陷盐层厚、石盐分布面积大，有利于钾盐的形成，是塔里木盆地最为有利的成盐成钾区域，具有形成成盐成钾盆地的背景和条件。

塔里木盆地处于塔里木地台和天山地槽过渡带拗陷盆地内，古地理上是一个封闭、半封闭环境，海水远距离入侵到达库车拗陷而构成海洋伸入大陆的深湖盆地，有大量的海水进入该区，形成海滨泻湖环境， 海退后大量的海水留在盆地中，在地质构造和海侵海退的作用下，盆地在封闭半封闭之间变换，可形成钾盐矿床。

5.4 古构造及保存条件

该区有库车拗陷、莎车（西南）拗陷、北部拗陷和塔东南拗陷，拗陷的次一级凹陷发育，是钾盐成矿的有利部位。构造运动末期形成了对钾盐成矿有利的海退环境和干旱气候条件，而地壳的相对稳定有助于钾盐矿床的生成和保存，盆地中的次级拗陷是极有利于成盐的构造。因此，该区具有钾盐成矿的岩相古地理、古气候、物源、古构造及成矿保存条件

根据以上所述，塔里木盆地有四个大的钾盐成矿区域，即莎车拗陷远景区（晚白垩世-古近系）、库车成盐拗陷（古近系）远景区、北部拗陷（满加尔）远景区（石炭系）和塔东南拗陷远景区（石炭系）。

5.5 水文地球化学

根据以往资料及 2006～2009年地调项目的地表水化学资料，进行了区域地表水地球化学分析，以寻找钾元素相对富集地区。

库车拗陷阳霞凹陷区古近系孔隙水KCl含量最高1124.9mg/L，说明本区KCl含量较高（图2）；拜城凹陷区孔隙水KCl含量曲线图（W-E）表明，北缘KCl含量最高为551mg/L，而南缘KCl含量为35.8mg/L，说明靠近盆地的北部成钾显示较好（图3）。

图 2 阳霞凹陷孔隙卤水KCl含量曲线图（W-E）Fig.2 Graph of KCl of brinem in Yangxia (W-E)

另外，库车拗陷外围有较多盐丘和盐体出露，Na—Cl系数接近 1的淋滤水中 K+含量达500mg/L，盐山口等地区发现次生光卤石，溴氯系数0.025。在莎车拗陷泉水及河水水化学特征显示钾氯系数0.05～53.15、钾溴系数38～1194、镁氯系数0.01～0.8、溴氯系数0.1～0.3、钠氯系数1、硼氯系数0.01～0.94、钾盐系数0.3～9.66。与之对应的晚白垩世含盐地层 KCl含量为 0.04～0.99%，古近系盐层中的 KCl含量在 0.59% ～1.89%，KCl含量相对较高，目前已发现阿尔塔什组沉积了340m厚的石膏层夹岩盐层。

以上均表明该区具有形成钾盐矿体的可能。

图3 拜城凹陷孔隙卤水KCl含量曲线图（W-E）Fig.3 Graph of KCl of brinem in Bangcheng (W-E)

6 成矿远景区分析

6.1 成矿远景区划分依据

成钾远景区的划分是在充分研究区域地质、构造、古地理、古气候、成矿条件、总结成矿特征的基础上，结合野外调查成果，明确主要成矿因素前提下进行的。本区固相膏盐成矿（矿床）赋存于石炭系、白垩系、古近系，通过区域地质、构造、水文地质以及地球物理、地球化学、遥感、气候条件等资料，分析钾盐成矿条件，确定控矿因素，划分成矿远景区。分析认为，钾盐成矿作用明显受古地理环境、古构造、古气候物源等条件的控制，每个含盐系或钾盐矿床的形成都必须具备以下几个条件：丰富的盐类物质来源；干旱的气候条件；合适的古构造和古地理环境等。根据拗陷面积较大（大于1万km2）、拗陷内分布有次级拗陷、含盐系及岩盐层分布广，而且厚度较大（盐层单层厚度大于20m）和具有明显的含钾显示（K+大于0.01%）的依据，将塔里木盆地划分了4个钾盐成矿远景区，即满加尔拗陷钾盐成矿远景区、莎车拗陷钾盐成矿远景区、库车拗陷（拜城-阳霞凹陷）钾盐成矿远景区和民丰凹陷钾盐成矿远景区。

6.2 成矿远景区特征

6.2.1 库车拗陷钾盐成矿远景区（古近系）

（1）沉积特征与环境

库车拗陷位于盆地北部，北依南天山褶皱带，南临沙雅隆起，为一东西向拗陷，地理座标：东经78°30′～86°00′；北纬40°00′～42°20′。面积3万多km2。

该区自晚三叠世开始一直到中新世发育了两个巨大的塔西南拗陷和拜城-阳霞凹陷，从晚白垩纪到古近纪这一地质历史上重要的成盐阶段， 多次受到了古特提斯海入侵的影响，由于海水侵入，广泛发育了浅海—滨海台地碳酸盐岩， 泥岩和泻湖相的膏盐岩。由于燕山早期运动，该区进入了急剧下沉的相对发展，气候由半干旱向干旱转化，燕山晚期构造运动使天山山前拗陷中的中生代地层产生强烈的褶皱，拜城-阳霞凹陷相对下降， 接受早古近纪的沉积，古近纪，海水侵入到拜城凹陷西部，成为一个与海相通的开阔型广盆，沉积物主要盐湖相碎屑岩和蒸发岩沉积， 蒸发台地泻湖相膏泥岩沉积，潮坪碳酸盐岩、泥岩沉积，台地边缘相泥岩沉积等【5】。古新世时，在海水侵入之前形成山麓堆积，随后海水逐渐侵入，形成泻湖等沉积。

库车拗陷在古新世和始新世时期基本为海相环境，渐新世海水退出，自此库车拗陷便处于干旱、燥热的内陆环境。从古新统开始，直至中新统断断续续几乎各组都有成盐显示，有两个不同成盐期，形成上下两个成盐旋回。古近系为第一成盐旋回，新近系盐水沟组应属第二成盐旋回，第一成盐旋回是找钾的目的层（表1）。

表1 库车拗陷含盐系特征Table 1 Features of salt system in Kuqa basin

古近纪古新—始新世的海湾—泻湖的交替沉积物，渐新世泻湖逐渐趋于封闭，后被内陆盐湖沉积所代替，其盐层的分布特点是古近系为盐岩、泥膏岩、泥岩，主要形成于干旱的蒸发咸湖、盐湖环境，具有间歇性海侵、多咸化期形成的多套沉积旋回，盆地内孕育着大量的盐类矿产，尤其是中部和西部是盐层发育地区。拜城拗陷外围和拗陷西部有大量盐丘和盐体出露，在其周围盐泉出露较多，出露部位与地层、构造密切相关，卤水泉占62%，盐泉占13%，咸水泉78%，K+含量较高，平均为0.2%左右。

（2）含矿岩系剖面厚度与变化

古近系从古新统至渐新统全部地层总厚度约2600m左右，其中含盐层厚约1600m，石盐岩分布总面积达1km2，石盐单层厚394 m，由构造、古地理分析，具有西低东高、南北高中间低的特点，东部阳霞拗陷膏盐岩不发育，膏盐岩从西部拜城拗陷厚度千米向东变为数十米。至中新世沉积时沉积中心向东迁移至阳霞凹陷，盆地发生东西翘倾运动，主要以泥膏岩、盐膏岩、泥岩为主，厚度达2000m，西部仅为400～600m的砂泥岩夹薄层膏泥岩。

（3）沉积旋回及韵律

塔里木盆地成盐总的有3个大的海进海退沉积旋回，即寒武—奥陶纪、石炭—二叠纪和晚白垩—古近纪。

晚白垩—古近纪为第三次大的沉积旋回，根据成盐特征将库车拗陷划分了 2个Ⅰ级成盐旋回，古近系为第一成盐旋回，新近系为第二成盐旋回。根据Ⅰ级成盐旋回成盐特点划分了5个Ⅱ成盐旋回，第一个Ⅱ级沉积旋回相当于古新统沉积，第二和第三Ⅱ级沉积旋回相当于始新统，第四个Ⅱ级沉积旋回相当于渐新统，第五个Ⅱ级沉积旋回相当于中新统下部。每个Ⅱ级旋回有若干个沉积韵律，沉积韵律未进行划分（表2）。

表2 库车拗陷成盐旋回划分Table 2 Division of salt forming cycles in Kuqa basin

（4）盐层厚度与成钾关系

众所周知，石盐析出的过程也就是钾盐不断聚集的过程，当卤水钾离子聚集到一定程度达到饱和即可析出钾盐，钾盐面积也就是石盐面积的百分之几。盆地面积对其内的次级成钾凹地的影响，主要表现在次级成钾凹地的面积比例分配上，即拗陷面积越大，成钾次级凹地的面积也就越大。根据海水中钾离子与钠离子含量存在一定的固定比例关系分析，当海水蒸发浓缩至钾盐沉积，在平面和厚度分布上，石盐与钾盐也相应存在一定固定比值（表3）。

表3 海相钾盐成矿特征系数Table 3 Metallogenic characteristics coefficient of marine potash

库车拗陷古近系含盐系地层厚约 1200m左右，石盐岩分布总面积达1万km2，石盐单层厚394 m，所以根据盆地面积与钾盐与盐层厚度比值分析，该区具有较大的钾盐成矿潜力。

（5）地表剖面沉积岩地球化学

根据地质工作和以往资料和成果，对地层剖面岩石（石膏和石盐）钾、钙、镁、氯、硫酸根、铜、锶、锂、硼、磷等元素地球化学特征进行了分析研究【6】。

古新统，以小库孜拜沟剖面为例，蒸发岩地层（石膏）的硫酸根含量由下往上呈不断增加趋势，铜、锶、锂等离子含量具有相近的变化规律，在中上段出现峰值，说明盐湖演化阶段不断提高，同时反映出中上部峰值段有火山活动及火山热液的补给。

始新统，露头可能不完全，以盐山口采矿场剖面为例，其岩盐化学特征是，地层下部和顶部分别出现了锶（Sr、Sr/Cl）、Ca，Mg和钾（K/Cl）含量高峰，反映了当时盐湖浓缩程度较高，出现钾盐沉积，同时，可能还出现深部地层水（油田水）补给盐湖的情况。乔尔禾剖面，石膏岩地球化学特征显示，K+、Sr2+、Li+，B5+含量变化规律一致，总的变化态势是从底部向上呈上升趋势，到最高值后又逐渐降低。剖面磷含量的变化与之相反，这种变化应该反映了古盐湖的演化趋势，在渐新世早期为盐湖演化的最高阶段。大宛齐剖面，石膏岩K+、Li+、B2O3含量变化规律相似，在底部、中下部和顶部出现较高值，与钙含量（相当石膏含量）变化正相反；Cu2+的峰值最明显，峰值对应的地层为疑似“火山”沉积物，这种特殊的沉积事件，可能给盐湖沉积带来钾、铜等物质。

中新统（N1），以盐山口东侧剖面为例，其蒸发岩（石膏）钾、镁、锶、硼等含量由下往上增加，反映出盐湖环境处于浓缩阶段，地层中铜含量显示出明显的正异常，比次高值高出一个数量级，显示出火山活动，即有火山灰的沉积或火山热液的补给。

研究发现，古新统至中新统共有五个铜和锶含量的峰值期。铜峰期可能代表了当时的火山活动；锶峰值期反映了古盐湖受到深部地层油田水的补给。这些特殊物质补给对于库车拗陷古近纪成钾是有益的。

（6）水文地球化学

收集了盐泉样化学资料及油田水分析数据和采集的河水、油田水、盐泉水及地下水（井水）水样品进行的常量、微量元素测试分析和氢、氧、硫、锶同位素分析，研究了该区水文地球化学背景特征及环境演化【5】。

地表水水化学类型为硫酸镁亚型卤水。盐泉卤水，溴氯系数都大大低于正常海水，并且其大部分低于溶解石盐的淋滤水的标准值，这种结果可能说明被淋滤的物质是早期的盐类沉积物，也可能是原始成盐卤水贫溴。在平面分布上，秋里塔格构造带的盐泉水溴氯系数较低，而北部的克拉苏构造带出露的盐泉水具有该区最高的溴氯系数值；大宛齐油田位于北部构造带的西部，其油田水溴氯系数最大。镁氯系数在平面上的分布与之相似。因此，可以认为，库车拗陷存在南北分异的水化学特征，北部地层水更具有海相起源的特征。

根据对库车拗陷地层水、盐泉水及地表水氢氧同位素分析表明，盐泉水样的氧同位素组成为正值，反映出受到较强烈蒸发浓缩作用影响；大宛齐油田水也具有明显的大气降水特征，而同为大宛齐油田水的样品氧同位素则偏离大气降水线，显然蒸发作用有一定联系。另外，库车盆地盐泉水Na —Cl系数接近1的淋滤水中K+含量达500mg/L，盐山口等地区发现次生光卤石，Br·103/Cl系数 0.025，为古盐湖洼地，在大量盐沉积的基础上，形成钾盐矿体是可能的【6】。

（7）重力异常特征与浓集中心分析

根据2007年在库车拗陷拜城凹陷区开展的重力勘探工作（重力剖面测量）对盐体和地质构造的解释，在区内存在三个次级构造凹陷，即南部构造凹陷、西部构造凹陷和东北部构造凹陷，并在3个次级构造凹陷中确定了5处低值布格重力异常，认为是下一步寻找岩盐的有利地区（图4）。

图4 拜城凹陷重力剖面测量次级构造盆地及次级拗陷分布图Fig.4 Distribution of secondary tectonic basin and sunken of gravity profiles measurement in the Baicheng depression

本地区重力异常总体为东高西低，南高北低。布格异常零值线大致反映出拗陷区范围，存在G-1、G-2、G-3、G-4 、G-5异常(次级凹陷)：

G-1异常为走向北东东，西南侧未封闭，异常长约20km，宽约9km，范围约15km2；

G-2异常：走向北东，从图上看，异常长约29km，宽约10km，范围约210km2；

G-3异常：走向近东西，异常长约8km，宽约4km，范围约25km2；

G-4异常：走向北西东，因该区域地形复杂，往北又进入山区，西北角未封闭， 从图上看，异常长约20km，宽约6.5km，范围约120km2；

G-5异常：近东西，异常长约 28km，宽约6km，范围约140km2。

从图中可以看出五个次级凹陷分布在拜城凹陷的中部，均为第四系覆盖，埋深大致在 500～1200m，次级凹陷的周围分布着盐矿点，尤其是盆地的中部和西部盐层发育好，厚度大，局部盐层已暴露地表，因此次级凹陷为卤水的浓集中心，是成钾的有利区域。

（8）钾盐成矿模式及预测分析

众所周知，石盐析出的过程也就是钾盐不断聚集的过程，当卤水钾离子聚集到一定程度达到饱和即可析出钾盐，其成盐成钾模式可以说就是一个成盐成钾条件问题，既古地理、古构造、物质来源、古气候和成盐的一个过程的总合。拜城-阳霞凹陷古近纪有三个阶段，第一是闭塞的海湾—泻湖阶段（古新世早期），西部喀什—莎车一带成为海湾，海水经过宽广的阿瓦堤海峡，一直延伸到天山南麓的库车拗陷，性质闭塞，咸度偏高，第二是与海水有联系的咸化湖和盐湖阶段（古新世末期），由于天山褶皱带不断隆起，库车拗陷也相应抬高，致使库车拗陷成为封闭、半封闭的咸化湖和盐湖，因此第二阶段应由古新世后期，沉积石盐开始，一直到始新世末，都是由海水供给的，深入陆地的咸水湖和盐湖阶段。第三是内陆盐湖阶段，始新世以后，盆地完全断绝海水补给，成为一个 “内陆盐湖”，因此库车盆地成为一个海湾泻湖-盐湖型蒸发沉积的成盐成钾模式。由于构造作用，在库车拗陷形成次级拗陷，重力剖面测量结果就是一个很好的佐证（图4）。在盐湖阶段，盐湖晚期富钾卤水聚集于这些次级凹陷内继续蒸发析出钾盐沉积，形成钾盐矿层。

预测在库车拗陷中形成的拜城和阳霞次级拗陷是形成钾盐矿床的区域，经过进一步的地质、物探、钻探等工作，有望找到钾盐矿床。

总之，库车拗陷的古近纪在地史上为重要的成盐期，也是世界上一个重要的成盐、成钾时期，古地理的变化经历了闭塞海湾—泻湖、海水有联系的咸化湖和盐湖和内陆盐湖等阶段。库车拗陷是一个断陷盆地，有一定活动性，具有边断、边陷、边沉积的特点，这为库车拗陷持续成盐提供提供了沉积空间，为形成厚盐层创造了条件，拗陷基底不均衡的升降，造成次级凹陷，促进卤水的分异和富集，在相对低洼和持续拗陷的地方，是形成钾盐沉积场所，所以库车拗陷的拜城凹陷、阳霞凹陷等次级凹陷为最有利的钾盐成矿部位，具有找钾潜力。因此拜城凹陷和阳霞凹陷列为钾盐重点成矿区，找钾目的层为始新统小库孜拜组和渐新统阿瓦特组。

6.2.2 莎车拗陷钾盐成矿远景区（晚白垩世-古近系） 莎车拗陷就是前人称之为西南拗陷。该区位于塔里木盆地的西部，地理坐标为东经76°10′～78°55′，北纬 36°40′～39°20′。包括喀什凹陷和叶城凹陷（面积2.3万km2），为一大型中新生代拗陷，形成了晚白垩-古近纪的海相含膏盐建造。地层从老到新是由南向北分布，依次为白垩系、古近系、新近系、第四系，含盐系地层主要为晚白垩和古近系

莎车拗陷在晚白垩世—古近纪总的为封闭的海湾—泻湖环境，由中亚通过阿莱海峡向东进入本区，其间海水时进时退，而以古近纪卡拉塔尔期达到高潮，平面上莎车拗陷与费尔干纳盆地、塔吉克盆地呈串珠状分布。除了有利的古地理环境，还有该时期的干燥气候，因此沉积石膏、盐岩，加上面积较大及构造分异等特点，具备了形成钾盐的基本条件。

该区不但有拗陷幅度大、成盐期多、干旱的古气候、有利于成盐的古地理和古构造等条件，而且具有成盐面积大、盐类物质多、海侵时间长等特点，有利于钾的聚集。

目前已发现阿尔塔什组沉积了340m厚的石膏层夹岩盐层。根据剖面、浅井、槽探中所采样品分析，古近系盐层中的KCl含量在0.59% ～1.89%，晚白垩世含盐地层 KCl含量为 0.04～0.99%，钾盐含量相对较高，地表显示较好（图5）。

泉水及河水水化学特征显示：钾氯系数0.05～53.15；钾溴系数38～1194；镁氯系数0.01～ 0.8；溴氯系数0.1～0.3；钠氯系数1；硼氯系数0.01～0.94；钾盐系数0.3～9.66。

莎车拗陷西部的七美干地区岩性为含盐泥岩、盐质泥岩、含盐粉砂质泥岩、含泥砾石盐岩等。含盐层呈层状，较稳定，厚 6～160m，最厚达200m。从剖面、浅井、槽探中均见有盐层，根据采样分析， KCl含量为0.04%～0.99%（图6）。

图5 莎车拗陷西部KCl含量曲线图（N-S）Fig.5 Content curve of KCl in the west of Shache（N-S）

图6 莎车拗陷西部KCl含量曲线图（W-E）Fig.6 Content curve of KCl in the west of Shache（W-E）

莎车拗陷的两个区域工作程度低，所工作的区域是首次进行钾盐地质工作，含盐系地层厚度大，达1000～2000m。发现多处盐矿点和盐泉，盐层厚10～160m，最厚200余m，钾盐含量相对较高，地表显示较好，并在七美干地区发现两处石膏矿区，面积分别为 1.1km2和 0.8km2，厚60～100m，CaSO4·2H2O品位分别为92%和93%，为寻找钾盐矿床的标志。

由以上分析，莎车拗陷成钾条件优越，找钾潜力巨大将其列为重点找钾远景区，区内喀什凹陷和叶城凹陷列为钾盐重点成矿区。

6.2.3 满加尔凹陷钾盐成矿远景区（石炭系） 位于塔里木盆地北部，库车的南面，处于北部拗陷的中部，凹陷呈北西向略长的葫芦形，面积 3.7万km2。目前已在10个钻井中揭露出岩盐层，含盐层属下石炭统巴楚组中段，含盐岩最大厚度224m，据物探资料，盐层产状平缓，分布稳定。推测沉积了上千米的海相含盐系地层，可能是塔里木盆地最大的一个成盐成钾区域。据古地理条件分析，满加尔凹陷有封闭一半封闭的古地理环境，有从西面、南面限制性的或间歇性的成盐物质补给。目前已在2万余km2的范围内发现了厚达200m的石盐层。该区1988年在满加尔台向斜发现兰尕盐体，经沙10井证实，在井深5107m上石炭统的砂岩和灰岩中钻遇224m厚的盐岩，所谓兰尕沉积异常体并非滨岸席状砂体，而是一套石盐为主的巨厚蒸发岩体，长40km，宽20km，以沙10井为中心，面积千余平方公里，为封闭泻湖内的盐岩沉积区（图7）。在北西距沙10井约20km处的乡1井，钻到同一盐层，盐层中K+含量0.001～0.01%。因此成盐盆地巨大，物源丰富，有利于钾盐的形成。

图7 满加尔盐体等厚图Fig.7 The thickness contour of Salt in Manjiaer

众所周知，石盐析出的过程也就是钾盐不断聚集的过程，当卤水钾离子聚集到一定程度达到饱和即可析出钾盐，钾盐面积也就是石盐面积的百分之几（3%左右），厚度与钾盐之比为7.7:1，所以该区钾盐成矿条件较好，因此满加尔凹陷为塔里木盆地石炭系的重点找钾远景区。

6.2.4 民丰凹陷钾盐成矿远景区 民丰凹陷位于塔里木盆地塔东南拗陷西部。民丰凹陷在石炭纪由于古特提斯 生成和扩张，大地构造环境由挤压构造环境转为伸展拉张构造环境，大部分地区发生了裂陷。区内石炭系残留厚度最大可达近千米，主要出露在拗陷西南缘的铁克里克前缘，即拗陷的西部地区，中、上石炭统下部是碎屑岩、碳酸盐岩，夹煤线，上部是微晶灰岩与页岩互层，是一套海陆交互相沉积。在塔东南拗陷南缘的阿羌牧区，中部为灰岩、泥灰岩，是一套台地相沉积，上石炭统下部为杂色砂岩、页岩和碳质页岩；上部为灰岩、泥灰岩，是一套台地相沉积。该区出露多处盐矿点和盐泉（图8）。

图8 民丰盆地盐矿、盐泉分布略图Fig.8 Disributing of salt minerals and brine in Minfeng Basin

在南缘民丰苦牙地区，石炭体系碎屑岩中出露两个盐矿点，其中苦牙克盐矿点出露长20m，可见厚度3～4m，地层为上石炭统的一套灰色砂、泥质沉积，其它地方被覆盖，盐层之上为盐溶角砾岩和含盐泥岩。据资料分析，盐体为细粒石盐，含有少量石膏，两个盐矿体中 K+含量分别为0.26～0.90%；土斯洛克盐矿点，出露长50m，厚3～5m，K+含量为 0.006%～0.02%。同时在苦牙克都拉克哈恩末代牙河谷东侧，上石炭统地层形成的阶地上，出露大小盐泉20多个，盐水河谷形成大面积盐壳和盐霜。泉水矿化度5.6～9.4 g/L，K+0.35% ～0.56%，B2O34.73～88.09mg/L。刘群等（1997）对采自阿其克的泉水样进行了分析，矿化度达到了4.47 g/L，水化学类型为硫酸盐型，泉水中有相对较高的硫酸根和钙离子含量。特征系数较高，具有一定的成钾条件。

7 结语

塔里木盆地是中国最大的盆地，经历了多期构造运动，形成了三个大的拗陷区，即塔东北拗陷区、塔东南拗陷区和西南拗陷区。通过对塔里木盆地地质、古构造、古地理、古气候成钾物质来源及地球化学等方面研究，分析钾盐成矿条件和控矿因素，将塔里木盆地划分4个钾盐成矿远景区，即满加尔凹陷钾盐成矿远景区、莎车拗陷钾盐成矿远景区、库车拗陷（拜城-阳霞拗陷）钾盐成矿远景区和民丰凹陷钾盐成矿远景区。不同成矿远景区由于受成矿地质条件及古地理、古构造等特征的限制，成矿特征各不相同。对于找钾而言，评价一个地区有无找矿前景要从两个重要的方面分析，其一是有无找矿的地质前提（成盐条件，包括古构造、古地理、古气候、物源及沉积旋回的变化、规模和成矿建造等），其二是有无明显的找矿标志（含盐系地层的含钾性）。根据对塔里木盆地含盐系地层分布特征分析，该盆地不但有成盐条件，而且还有明显的钾盐找矿标志，既巨厚的盐类沉积、盐泉的广泛出露和良好的地球化学特征。根据这些特征，认为莎车拗陷的喀什、叶城凹陷和库车拗陷的拜城、阳霞凹陷为重要的钾盐成矿区域，具有钾盐找矿潜力。

1 新疆地质矿产局．新疆区域地质志[M]．北京：地质出版社，1982

2 刘群，杜之岳，陈郁华，等．陕北奥陶系和塔里木石炭系钾盐找矿远景[M]．北京：原子能出版社，1977

3 郭宪璞，丁孝忠，何希贤，等．塔里木盆地中新生代海侵和海相地层研究的新进展[J]．地质学报，2002，76（3）: 229～307

4 杨更，文华国，李建兵，等．塔里木盆地西部钾盐成矿条件及远景评价[J]．中国矿业，2011，20（8）：60～63

5 谭秀成，李凌，曹剑，等．库车拗陷东部下第三系碎屑岩储层分异成因模式[J]．地球科学(中国地质大学学报)，2007，32（1）：99～104

6 马万栋，马海洲．塔里木盆地西部卤水地球化学特征及成钾远景预测[J]．沉积学报，2006，24(1): 96～106

POTASH DEPOSIT FORMATION GEOLOGICAL CONDITION ANALYSE IN TARIM BASIN

Liu Zhenmin Li Boyun Mengdu
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

The Tarim Basin，the largest basin in China，many structural have occurred，formed three big depression in Tarim basin. By Manjiaer depression Kuqa depression and Awate depression form of Tadongbei depression area；By Yutian-Minfeng-Nuoqiang depression in the form of Tadongnan depression area；By Shache-Kashi-Yecheng in the form of Taxinan depression area.Besed on study on geological，paleostructural, paleogeography，paleoclimate and geochemical characteristics in Tarim basin，metallogenic conditions and ore-controlling factors of potassiumsalt was analyzed and the metallogenic prospective area was divided. On the basis of basin (depression) with larger area, basin in the distribution of secondary basin (depression), the salt and rock salt are widely distributed and large thickness, has the obvious characteristics of containing potassium. Based on the saliferous strata characteristics and ore forming conditions of potash, the potash ore prospect of Tarim basin can be diyided into four：the potassium mineralization area in Manjiaer depression，the potassium mineralization area in Shache depression, the potassium mineralization area in Baicheng-Yangxia depression and the potassium mineralization area in Minfeng depression.

Tarim basin， potash deposit formation， geological conditions，potassium mineralization area

P619.211

A

1006–5296（2016）04–0201–14

* 第一作者简介：刘振敏（1955～），男，地质专业，从事矿床地质研究与勘探，教授级高级工程师

2016-11-20；改回日期：2016-11-21