老挝超大型钾盐矿勘探方法

梁光河

(中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所　北京　100029)



老挝超大型钾盐矿勘探方法

梁光河

(中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所北京100029)

老挝具有储量丰富的钾盐矿资源，这些钾盐矿位于呵叻盆地中。目前，有约10家中国企业在老挝投资勘探开发钾盐矿，取得了丰富的勘探开发经验。基于岩石物性参数，分别对重力、磁法、电法、地震和测井方法在老挝钾盐矿勘探中的适用性进行了分析，总结出一套经济有效的勘探开发流程，这对在老挝和泰国的钾盐矿勘探具有参考意义。

老挝钾盐矿勘探方法

0　前言

生产钾肥的基本原料是钾盐，世界上钾盐中的96%为氯化钾，其95%用作农用肥料。作为世界人口最多的农业大国，钾盐对我国至关重要。我国不缺氮肥和磷肥，唯独缺钾肥。我国是世界钾肥第一消费国，约占世界消耗总量26%。我国钾资源占世界总储量的2.6%[1]，其中95%分布在青海和新疆，属于现代盐湖(卤水)钾盐矿，而我们的东南亚邻国老挝和泰国(呵叻盆地)的钾盐矿属于固体钾盐矿。在我国紧缺的七大类战略矿产资源(油气、富铁矿、钾盐、铜矿、铝土矿、锰矿、铬矿)中，钾盐矿对外依存度较高，从2008年至2015年，我国钾盐自给率维持在50%左右[2]。如何增加我国的钾盐供给，减少由于国际钾盐价格波动给国内带来的影响，对于保障我国农业安全具有重要意义。

钾矿分为固体钾矿和液体钾矿2种，固体钾矿通常氯化钾品位较高，属于富矿，而液体钾矿氯化钾品位较低。世界钾盐开采以固体矿床为主，主要开采钾石盐(KCl)，少量开采光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)和液体钾矿。我国目前主要开采液体钾矿，只有云南勐野井钾盐矿是固体矿，但其储量很小，约11 980 kt。

由于世界产钾大国的垄断(加拿大和独联体控制国际价格)，我国每年需花巨额外汇从国外大量进口钾肥，开辟国外钾肥资源以增加钾肥供应已成为我国农业生产再上新台阶急需解决的重大问题。

近期，中国企业家纷纷走出国门到国外勘探开发钾盐矿(图1)，主要包括老挝和泰国、加拿大、刚果、中亚4个区域。

图1　中国企业海外钾盐矿投资分布图(底图据世界主要钾盐矿床分布图)

1　老挝钾盐概况

涵盖老挝中部和泰国东北大部分地区的呵叻盆地是世界上最重要的钾盐矿成矿盆地之一。老挝和泰国的钾盐资源非常丰富，钾盐层分布面积很大。呵叻盆地处于印支中间地块，其东西北三面受深大断裂控制，北西展布的普潘水下隆起使断陷盆地分为南北2个凹陷，南面是呵叻盆地，北面为沙空那空盆地。老挝钾盐矿分2个区域，分别处于沙空那空盆地东缘的甘蒙地区和北缘的万象地区，在老挝中部与泰国以湄公河为界。泰国涵盖了整个含钾盆地的主体，面积约占92%，老挝约占8%。

截止到2016年4月，至少有14家中国企业已经(拟)在该区域进行钾盐矿勘查和开发，其中在老挝的有10家，在泰国的有4家；在老挝的发展进度最快，已经有钾盐反哺国内市场。目前在老挝投资钾盐的10家中国企业中，4家已经取得采矿证，分别是中寮、中水、中农和开元；另外6家公司已经取得了探矿证，分别是山东海王、北京普悦、云南腾邦、四川龙蟒、青海鑫帝、亚洲钾盐。这10家中国企业发现的钾盐矿储量相当于中国总储量的5倍以上，其中位于老挝甘蒙省的中农和开元已经分别建成了100 kt/a和500 kt/a氯化钾的中试厂。中国企业占据了老挝含钾盆地的绝大部分，总面积约2 000 km2，只有1家越南企业占据了约100 km2。

老挝万象含盐地层为古近系塔贡组(E1tg)，由膏盐岩与陆源细碎屑岩组成3个明显的沉积旋回[3]，总体为一向北扬起的复式向斜构造；主矿体呈似层状产于塔贡组下段膏盐岩亚段(E1tg1-1)中，埋深78.80～528.30 m(平均272.57 m)，厚4.28～237.88 m(平均50.24 m)，单工程氯化钾的品位在9.70%～30.76%(质量分数，平均15.63%)。老挝甘蒙含盐地层与万象地区一致，总体是一向西倾斜的单斜构造。老挝钾盐矿以光卤石矿为主，约占总资源量的90%，钾石盐矿约占10%。

2　老挝钾盐勘探方法分析

老挝钾盐矿都是地下深处的隐伏矿床，其地表大多被第四纪地层覆盖，是广袤的森林和农田。在这种条件下，传统的地质填图方法无法指导找矿，矿体多在百米以下，只有靠物探方法才能取得较好的效果。传统的物探方法包括重力、磁法、电法、地震和测井，其基础是矿体与围岩存在物性差异。基于岩石物性和实例，各种物探方法的适用性探讨如下。

2.1重力勘探

重力勘探是利用矿体和围岩的密度差进行勘探的一种传统方法。老挝钾镁盐矿体密度为1.76 g/mm3，围岩分别是泥岩和岩盐，泥岩密度为2.27 g/mm3，岩盐密度为2.17 g/mm3。矿体与围岩存在的密度差为0.4～0.5 g/mm3，完全满足重力勘探的条件。而且该地区地表地形平坦，地形校正误差较小，能够取得较好的勘探效果。老挝某勘探区剩余重力异常图如图2所示，在钾盐矿富集的有利区域，经过11口钻井普查勘探，发现5口井的钾盐矿厚度超过100 m，最厚的钾盐矿层达到210 m。

2.2磁法勘探

磁法勘探是利用矿体与围岩存在磁化率差异进行勘探的一种传统方法。无论是钾镁盐矿体还是围岩的岩盐和泥岩(黏土)以及砂岩，磁化率都非常低，而金属矿勘探中磁铁矿的磁化率可以达到数十万。因此，磁法勘探不具备基础条件，对找矿意义不大。

图2　老挝某勘探区剩余重力异常图

2.3电法勘探

电法勘探利用的是矿体与围岩的电阻率差异。从老挝钾盐矿岩石电阻率测定统计(表1)可知，老挝钾盐矿区地表存在一层高电阻率的砂砾层(697 Ω·m)，使得传统的电阻率方法，如高密度电法、CSAMT、MT等，存在接地电阻过高、电流很难穿透下去的特点；再往深处又往往存在一层强盐化泥岩，电阻率又特别低，达到4 Ω·m，这对传统的电法是一个低阻屏蔽层，电流往往被吸引到该地层中难以往下传播；再往下又是石盐和泥岩的交互层，也是高电阻率和低电阻率的交互层；最后才是钾镁岩矿体，表现为高电阻率特征。总之，矿层上部存在极高阻和极低阻屏蔽层，电法勘探没有很好的岩石物性基础，难以取得理想的探矿效果。

2.4地震勘探

地震勘探是利用地震波勘探地下岩层和构造的有效方法。从老挝地震勘探岩石物性测定统计(表2)可看出，各种岩石物性差异明显。在传统的地震勘探中，反射系数大于0.1的就是强反射界面。从表2可看出，老挝钾盐矿很多界面都是强反射界面，因此具备地震勘探的良好条件。

表1　老挝钾盐矿岩石电阻率测定统计

表2　老挝地震勘探岩石物性测定统计

图3为老挝万象平原的地震剖面图，该剖面钻井3口，井间距约500 m。从图3可以很清楚地看出，蒸发岩沉积基底位于剖面中间，是一近水平的双峰强反射层。钾镁盐层位通过钻井标定也很容易识别，钾镁盐矿存在明显的盐丘和盐背斜特征。

2.5钾盐测井

测井方法是分别将不同种类的物探方法在井孔中实施的一种勘探方法，其特点是能直接接触矿体。常用的测井包括声波时差、电阻率、放射性等。在老挝钾盐矿测井中，由于钻探过程中钾镁盐和泥岩容易溶蚀，因此常出现扩径现象，使得声波时差测井出现测量值急剧跳跃的现象，难以准确测量。在老挝钾盐矿测井实践中，经常采用以自然伽马为主、井径和电阻率为辅的方法就可以达到较好的效果。由表3可见，老挝钾盐矿具有高自然伽玛、较低电阻率、大井径的特征。

图4是老挝某区实际测井结果。从图4可看出，在各种测井曲线上钾盐矿体都有反映，以自然伽玛反映最为明显。

图3　老挝万象平原地震剖面图[4]

表3　老挝钾盐矿4种测井方法的特征统计

图4　老挝某区实际测井结果

经过多个钾盐矿的勘探，基于经济有效的原则，总结了老挝钾盐矿在不同勘探阶段应采用的勘探方法：①普产新区建议首先采用高精度重力扫面(比例尺1∶50 000或1∶25 000)，推断控制有利含矿范围；②然后实施普查钻探和重力异常验证钻探(井间距2.0～5.0 km)，探查333+334资源量；③在普查基础上，选择最好的区块实施详勘钻探，按照规范井间距1.0～1.5 km控制331+332工业储量，部分重点区可加密至0.5 km；④对详勘区块实施三维地震勘探(网格为5 m×10 m)，用于精细确定矿体空间分布特征、构造形态和断裂分布，为采矿设计提供准确的基础资料；⑤最后进行水工环勘察和经济技术可行性评价，为采矿和选矿设计提供翔实资料。

3　结语

(1)老挝具有储量丰富的固体钾盐矿，中国企业在老挝占据了大部分钾盐矿区，能够为中国提供后备钾盐生产基地。

(2)在老挝钾盐矿勘探中，普查阶段建议采用高精度重力勘探方法，在详勘阶段建议采用地震勘探方法，这样才最经济有效。

[1]庾莉萍.我国积极破解钾盐矿资源短缺迷局[J].盐湖研究，2007(4)：49-55.

[2]亓昭英.2015年中国钾盐钾肥行业整体运行情况及2016年发展预测[C]//中国无机盐工业协会中微量元素肥行业分会报告.2016.

[3]朱延浙.老挝万象平原钾盐矿床[J].地质与资源，2008(1)：45-49.

[4]周国兴.老挝万象平原钾盐矿床沉积特征地震解释[J].中国煤炭地质，2012(8)：70-72.

The Exploration Method of Ultra Large Potassic Salt Ore in Laos

LIANG Guanghe

(Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of SciencesBeijing100029)

Laos has rich potassic salt ore reserve, the potassic salt ore is located in Khorat Basin. At present, about 10 Chinese enterprises have invested in Laos in exploration and exploitation of potassic salt ore, and rich exploration and exploitation experiences have accumulated. Based on physical property parameters of rock, an analysis is given of the applicability of methods including gravity method, magnetic method, electric method, earthquake and logging methods in exploration of potassic salt ores in Laos, and a set of economic and effective exploration and exploitation process is summed up, which has reference significance to explore potassic salt ore in Laos and in its neighbor region, Thailand.

Laospotassic salt oreexploration method

梁光河(1965—)，男，副研究员，博士后，主要从事矿产资源勘探、大地构造和地震成因机制研究；lgh@mail.iggcas.ac.cn。

P619.21+1

A

1006-7779(2016)03 -0072-05

2016-04-14)