库车坳陷古近纪石盐岩空间展布及找钾意义❶

唐　敏　曹养同　焦鹏程　胡妍娜

1. 河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南 郑州 450016

2. 中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037

3. 北京安泰清洁能源技术有限公司，北京 102600

库车坳陷古近纪石盐岩空间展布及找钾意义❶

唐敏1*曹养同2焦鹏程2胡妍娜3

1. 河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南 郑州 450016

2. 中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037

3. 北京安泰清洁能源技术有限公司，北京 102600

提要新疆库车坳陷古近纪发育巨厚的蒸发岩沉积，厚度从几十米至上千米不等。主要蒸发岩沉积（特别是石盐岩沉积）发生在古新世-始新世的库姆格列木群沉积期。依据3Dmine矿业工程软件、库车坳陷地形点三维坐标统计数据、部分钻井数据（包括孔位、孔深、孔斜）、石盐岩层在钻井中的沉积厚度及蒸发岩沉积旋回，对坳陷库姆格列木群蒸发岩沉积期石盐岩空间展布进行研究，绘制库车坳陷古新统－始新统石盐岩空间分布模型，探讨盆地找钾意义。通过石盐岩空间模型展布特征分析，石盐岩体与库车坳陷的地形特征和构造特征紧密相关，石盐岩受构造挤压并于与地形的总体起伏基本一致。从石盐岩体空间模型南北向剖面变化规律分析，古新世-始新世，库车坳陷西部出现 2个蒸发岩沉积中心，分别位于西盐山口盐场一带和拜城凹陷。为库车次级古盐湖发育区，而钾盐的富集一般产于大的坳陷当中的次级构造单元，为有利的找钾区域。

库车坳陷石盐岩空间展布找钾意义

1　引言

库车坳陷位于塔里木盆地北部，南天山构造带以南，是一个再生前陆盆地【1～5】，面积为2.85× 104km2。库车坳陷自北向南依次发育北部单斜带、克拉苏和依奇克里克构造带、拜城凹陷、秋立塔克背斜带和阳霞凹陷及前缘隆起带。

库车坳陷古近纪发育几十米至上千米的蒸发岩沉积。库车古盐湖在演化过程中，由于地处南天山山前，受周围山区淡水间歇性补给的影响，蒸发岩沉积表现为多次的碎屑岩-石膏岩-石盐岩-碎屑岩沉积韵律，反映了古盐湖在演化过程中，盐湖水体经历了多次的淡-咸-盐-淡的变化。依据盐湖水体淡-咸-盐变化及盐湖沉积物变化规律，库车坳陷古新统-中新统共识别出五期蒸发岩沉积旋回【6】。古新世-始新世，库车坳陷蒸发岩沉积主要位于坳陷的西部，始新世末，受欧亚板块碰撞远距离效应的影响，中亚及塔里木盆地发生大规模海退【7～8】，盆地古盐湖沉积中心向盆地南部及东部迁移【9】。中新世晚期以来，受晚喜马拉雅构造运动的影响，库车坳陷沉积的蒸发岩层遭受挤压，在盆地北部的克拉苏-依其克里克背斜带及南部的秋里塔格背斜带之下发育各种盐构造【10～11】，常常刺穿地表形成盐丘，经遥感解译南北两大背斜带出露盐丘有36处，成为蒸发岩层出露或埋深较浅的有利部位（图1）。盆地地层自下而上依次划分为库姆格列木群、苏维依组（古近系）；吉迪克组、康村组、库车组（新近系）。古近系主要为河湖相沉积，其中古新统-始新统的库姆格列木群为主要的蒸发岩沉积层位。新近系下部为河湖相沉积，上部为山麓相洪积，洪积物主要为砾岩、含砾砂岩、泥岩等。

图1　库车盆地构造带上盐丘分布❶❶ 刘成林，焦鹏程，曹养同. 塔里木盆地钾盐大规模成矿条件与找矿靶区预测技术研究报告. 2010.Fig1. Distribution of outcrops of salt dome in structural belt of Kuqa Basin （Liu Chenglin et al， 2010）

2　研究方法

依据3Dmine矿业工程软件、库车坳陷地形点三维坐标统计数据、部分钻井（钻孔）数据（包括孔位、孔深、孔斜等数据）、石盐岩层在钻井（孔）中的沉积厚度数据，可以绘制库车坳陷库姆格列木群沉积期石盐岩体空间分布模型，从而在空间上研究其展布规律。

2.13Dmine 矿业工程软件简介

3Dmine矿业工程软件主要应用于地质勘探（固体矿山数据库、钻孔模型、表面模型、矿体模型、品位模型等）、矿山测量、采矿设计和生产管理等领域。其主要功能模块有：三维可视化核心、钻孔数据库、矿山地质建模（测量模块、地质模块、品位模块）、矿体的地质储量计算、采矿设计、矿体剖面切割和数据提取、直接打印出图等。在石盐岩空间模型建立的过程中，所设计到的主要功能模块有测量模块、地质数据库、地质模块。由于品位模块主要针对矿山设计开采过程中矿体的储量计算，面积范围较小，而库车坳陷范围较大，所以对于建立后的石盐岩模型而言，无法利用品位模块进行矿体储量的计算，所以没有使用品位模块。

2.2地表模型及空间模型建立方法

利用测量模块可以完成石盐岩空间模型中地表模型的建立；利用在地形图上采集地形点的大地坐标（X、Y值）及高程（Z值），可以实现对地形的三维可视化效果；利用 Groground、彩色渲染、DTM 等值线功能可以对地表模型进行Groground、彩色渲染及等高线赋值和显示。

利用地质数据库及地质模块，根据钻孔资料和地质勘探资料可以建立地质模型和实现钻孔、矿体三维空间展示。根据钻孔的大地坐标位置、孔口高程、钻孔岩性资料、测斜资料等建立地质数据库，实现钻孔及钻孔岩性的空间展示。利用地质勘探资料（如勘探线的间距）、钻孔岩性中的矿石种类、品位分析数据可以圈定矿体形态，实现石盐体三维空间展示。

3　库车坳陷石盐岩空间模型建立

建立库车坳陷石盐岩空间立体模型，有助于了解其空间展布规律，为下一步钾盐勘查提供基础资料。据石油钻孔柱状图、盆地70年代找钾钻孔柱状图、地层露头地质调查及部分地震剖面资料，建立库车坳陷石盐岩层空间参数。由于钻孔分布不均匀，钻孔数量少，研究区面积很大，无数据的区域较多，为克服这些不利因素，对这些无钻孔区域，先采用平面趋势分析，从中获得石盐层的空间数据，以弥补样点缺失。数据整理完成后，运用3Dmine矿业工程软件中的测量模块，根据从库车坳陷地形图上采集到的地形点数据资料建立地表模型；利用地质数据库及地质模块，依据盆地钻孔资料建立新疆库车坳陷地质数据库，利用钻孔岩性分析及蒸发岩沉积旋回圈定石盐岩体，进行钻孔及蒸发岩体的三维空间模型展示。

3.1数据采集及地表模型建立

生成库车坳陷地表模型需要大量的地形点三维坐标，其数据采集主要来自于库车坳陷地形图。由于盆地范围较大，从1∶20万的《新疆库车地区区域地质图》上补充了部分地形点，共采集3430个地形点数据，覆盖面积约52157km2。

把所有地形点的 X、Y、Z值整理成 Excel表格的形式，利用3Dmine软件中的表面模型功能进行处理。首先复制数据到3Dmine软件窗口生成数据线条，利用“炸开到点功能键”生成散点，所生成的散点可以直接生成DTM表面模型，即地表模型，但为了使模型更加接近实际，常常利用“网格加密功能键”在散点之间等距离加密散点。在本地表模型中采用200×200网格来加密散点，然后生成DTM表面模型。在生成模型的边界中，由于较高地形和较低地形之间往往有类似“围墙”的“单个三角片”存在，影响了模型的三维效果，所以常常进行“删除多余的单个三角片处理”，然后对模型进行Groground功能、彩色渲染功能处理，生成地表圆滑、色彩美观的三维地表模型，同时可以在模型上标注主要地名，利用三维网格功能显示模型的大地坐标和高程、按Z值的不同比例显示（图2）。

图2　新疆库车坳陷地表三维模型Fig.2　Three-dimensional model of Kuqa Depression surface

3.2石盐岩空间模型建立原则

3.2.1钻孔地质数据库依据钻孔资料建立新疆库车坳陷钻孔地质数据库。所有数据均来自钻孔资料。在钻孔数据库的建立过程中，采集的钻孔（井）几乎遍布了库车坳陷的所有区域。每个孔所采集的数据包括：孔口大地坐标和高程、名称、最大深度、岩性数据（包括每段岩性的起止深度、岩性等），由于没有相关孔的测斜数据（如倾角及对应的井深），所有井均按垂直向下处理。

在3Dmine软件中建立钻孔数据库要求有三个表格：孔口定位表（包括孔口大地坐标和高程、名称、最大深度）、岩性表（包括孔口名称、起止深度、岩性）、测斜表（孔口名称、深度、倾角），依据上述采集的数据建立这三种表格，打开软件，新建一个钻孔数据库，进行表格数据导入，连接此数据库就可以直接显示钻孔了。三维立体显示的钻孔内容包括名称、岩性、分部位置，利用“显示风格功能”还可以自定义要显示的内容，包括显示不同的要素，如孔口名称、岩性、对石盐岩体岩性赋色显示等。

3.2.2石盐岩体圈定依据目前3Dmine矿业工程软件主要是针对矿山开采设计而使用的，而矿山在矿体的范围圈定过程中，一般范围面积较小（从数平方公里到数十平方公里），且有充足的钻孔资料，如勘探线的范围、间距，钻孔的范围、间距，一般是根据地质现象和勘探标准设计的。而库车坳陷面积范围很大（3万多km2），每个钻井的布置并不是按一定的间距勘探线布置，所以只能依据全部钻井排列的大致方向人为地划定“勘探线”。而一般矿体的圈定是综合各种地质现象分析结果而定，比如某两个相邻钻孔在某个深度均见到矿石，如果两个矿石的围岩及其蚀变等地质现象相同，则认为这两种矿石是同种成因，若具有相同的成矿期次，可以用3Dmine软件把两种矿石都圈定在一个范围内，使之成为一个矿体。但对于库车坳陷，由于面积范围大，相邻两个钻井之间的距离远，所以只能结合所有搜集到的地质现象综合考虑，建立模型化的石盐岩体空间展布。

在石盐岩空间展布模型建立的过程中，一般采取以下原则：①依据现有的认识，库车坳陷库姆格列木群沉积期共发育2期蒸发岩沉积旋回，主要发育在盆地的西部；所以在盐体模型建立的过程中，考虑每个钻井中蒸发岩的沉积旋回，同一旋回的圈在一起，对石盐岩进行圈定。②对于近距离的钻井，依据沉积旋回按蒸发岩体圈定的基本原则圈定。③对于大部分钻井的第一、第二沉积旋回，由于每个旋回中每种蒸发岩次级韵律之间的夹石（主要是泥岩、膏质泥岩、含膏泥岩）厚度相对蒸发岩的厚度较小，可以忽略不计，另外考虑到库车盆地面积范围大，钻井之间距离大，所以主要采取提取石盐岩矿层顶底板的方式圈定盐体。④在利用“提取矿层顶底板”的方式圈定岩体的过程中，利用 Sufer软件进行盐层趋势分析，从而圈定盐体的边界线。⑤对于第一、第二旋回，由于石盐岩厚度大，对于部分钻井，每种蒸发岩之间可能有几个次级韵律，则选取最厚的主要韵律作为本旋回矿层。

3.3石盐岩空间展布模型建立

依据钻孔岩性资料，根据上述原则建立模型。库车坳陷古近纪石盐岩沉积主要位于第一、第二石盐岩沉积旋回。对于第一、第二石盐岩沉积旋回，首先根据钻井的位置，石盐岩层在钻孔中的深度，利用Sufer软件推出钻井外围点的石盐岩沉积趋势深度，再利用已有的钻井资料和趋势分析得出的外围点资料整理得出孔口定位表、岩性表、测斜表，建立相应的蒸发岩沉积旋回地质数据库。利用3Dmine软件中的“提取地层顶底板功能”先提取石盐岩层的顶板，得出散点数据，从而利用“散点生成DTM”功能得出石盐岩层的顶板；用同样的方式得出石盐岩矿层的底板。顶、底板分别用不同的颜色表示，二者叠合发现有部分相交的区域，则相交的区域为石盐岩层尖灭的区域。利用软件的裁剪功能按尖灭线圈定岩体，就得出石盐岩体范围。对于裁剪后的每个石盐岩层的顶底板（即DTM面），分别利用连接三角网和合并三角网为一个实体功能画出石盐岩体，圈定出第一、第二旋回石盐岩体（图3）。

图3　库车坳陷石盐岩空间展布模型Fig.3　Three-dimensional model of salt in Kuqa Depression

4　讨论

4.1石盐岩体空间展布模型

图4、图5从不同角度观察库车坳陷古近系岩盐空间模型。图中深灰度模型体为第一蒸发沉积旋回的石盐岩空间展布，其分布面积较小，厚度也不大，仅分布于库车坳陷西部的拜城凹陷内部。浅灰度模型体为第二蒸发沉积旋回的石盐岩体，第二蒸发沉积旋回石盐岩体分布面积大，占据了库车坳陷西部的大部分地区，其厚度很大，顶面起伏大，表现为几个较尖锐的突起，大的突起分布于北部带区，结合地表模型，起伏形态与盆地北部的克拉苏背斜带相一致。

图4　库车坳陷地表模型及石盐岩空间展布模型1（盆地南部平视）Fig.4　Surface and three-dimensional model 1 of salt in Kuqa Depression（levels seen from south of Depression）

图5　库车坳陷地表模型及石盐岩空间展布模型2（盆地东北部平视）Fig.5　Surface and three-dimensional model 2 of salt in Kuqa Depression（levels seen from northeast of Depression）

4.2石盐岩体空间模型南北向剖面变化规律

依据3Dmine矿业工程软件中的矿体切割功能，可以对石盐岩体进行南北向切割，并自东向西连续观察动态剖面的变化情况（图6）。由图6可以看出，第二蒸发旋回石盐岩体最厚的部分位于库车坳陷北部的克拉苏构造带，南北剖面上，石盐岩体自东向西逐渐增厚，至拜城南部（西盐山口盐场）厚度最大，然后逐渐变薄，至盐山口南部（拜城凹陷）厚度又变大，然后逐渐变薄，并出现由北向南盐体增厚的趋势，所以第二蒸发旋回石盐岩体也出现两个增厚区域，对照库车坳陷地形图，发现两个增厚区域分别位于西盐山口一带和拜城凹陷，并出现自东向西盐体增厚趋势，盐体增厚由北向南移动的趋势，这种移动趋势一方面与秋里塔格构造带、克拉苏构造带在盆地西部交汇的现象相一致，一方面也反映出库姆格列木时期，库车坳陷西部曾经有两个蒸发岩沉积中心，分别位于西盐山口盐场一带和拜城凹陷，这与依据蒸发岩沉积旋回划分得出的盆地西部蒸发岩沉积特征相一致。另外，从不同的横切剖面对蒸发岩空间模型中的盐岩矿体分析可知矿体与坳陷的地形特征紧密相关，坳陷北部矿体起伏较大，南部起伏平缓，与地形的总体起伏基本一致，一方面说明矿体的埋深在北部的变化比南部大，另一方面说明矿体形态变化与构造作用有关。

图6　库车坳陷石盐岩空间展布模型南北向剖面Fig.6　Section cut north to south on three-dimensional model of salt in Kuqa Depression

4.3找钾意义

从石盐岩体空间模型展布特征看出：①石盐岩体与库车坳陷的地形特征和构造特征紧密相关，即盐体受构造挤压并于与地形的总体起伏形态基本一致。②从石盐岩体空间模型南北向剖面变化规律可以看出，古新世-始新世，库车坳陷西部出现2个蒸发岩沉积中心，分别位于西盐山口盐场一带和拜城凹陷。库车坳陷这种东西部次级沉积中心发育的地方，为库车次级古盐湖发育的地方，而钾盐的富集一般产于大的盆地当中的次级构造单元，为有利的找钾区域。

5　结论

通过对库车坳陷古新世－始新世早期石盐岩体空间展布模型建立，得出以下结论：

（1）利用 3Dmine矿业工程软件、库车坳陷地形点三维坐标数据、钻井孔位、孔深、孔斜数据、石盐岩层在钻井中的厚度数据，可以绘制库车坳陷古新统－始新统库姆格列木群石盐岩体空间分布模型，从而在空间上探讨蒸发岩的展布规律。

（2）从石盐岩体空间模型展布特征可以看出，石盐岩体与库车坳陷的地形特征和构造特征紧密相关，石盐体受构造挤压并与地形的总体起伏基本一致，库车坳陷南北2个构造带（北部的克拉苏-依其克里克构造带及南部的秋里塔格构造带）为石盐岩体发育相对集中的区域。

（3）从石盐岩体空间模型南北向剖面变化规律分析，古新世-始新世，库车坳陷西部出现2个蒸发岩沉积中心，分别位于西盐山口盐场一带和拜城凹陷，可能为蒸发岩沉积中心，即古盐湖浓缩中心，为有利的找钾区域。

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Evaporites with gigantic thickness had been developed in Kuqa Depression from Paleocene to early Mioce ne， and the sediment thickness changed from tens to thousands of meters， most of the sediment of evaporite（especially the halite） appeared from Paleocene to early Miocene. We can search the spatial distribution model of halite in Kuqa depression and draw its model from Paleocene to Miocene， according to the 3D mine mineral software， statistical data of ， China coordinate in Kuqa Depression， partial drilling data （including hole site，hole depth， hole deviation）， the sedimentary thickness of halite layer in the drilling and evaporite sedimentary cycle. It is closely interrelated on salt body， terrain and structure of Kuqa Depression by spatial distribution model of evaporates， and the halite is consistent with topographic relief by tectonic compression. Two deposition centers of evaporates appeared in the west of Kuqa Depression by section cut north to south of spatial distribution model ， and they are located in the area of Xi yan ditch and Baicheng sag. They are usually ancient salt lake concentration center， Such as Kuqa Depression which developed deposition centers of evaporates， however， the little tectonic units are good place for potash exploration， and are also the places which potassium enrichment in.

SPATIAL DISTRIBUTION ON HALITE IN THE KUQA DEPRESSION IN PALEOGENE AND SIGNIFICATION OF POTASH SURVEY

Tang Min1Cao Yangtong2Jiao Pengcheng2Hu Yanna3
1. The First Geological Brigade， Nonferrous Metals Geological and Mineral Resources Bureau of Henan Province，Zhengzhou， 450016， China
2 .MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment， Institute of Mineral Resources，CAGS， Beijing 100037， China
3. Beijing An'tai Energy and Technology Ltd. ， Beijing 102600， China

Kuqa depression，halite，spatial distribution，signification on potash survey

P619.211

A

1006-5296（2016）03-0129-08

❶“十一五”国家科技支撑课题（2006BAB07B06）资助。

* 第一作者简介：唐敏（1979～），女，自然地理学专业，工程师

2016-04-21；改回日期：2016-05-11