青海昆特依钾矿田俄博滩钾矿床地质特征分析

范增林，陈金牛，董启伟，刘溪溪，岳　鑫，仇新迪

(青海省柴达木综合地质矿产勘查院，青海 格布尔　816000)

柴达木盆地为一断陷盆地，自印支运动以来一直处于拗陷状态，第四纪时期盆地的发展是有很强的继承性。俄博滩矿床是一个以第四纪为主要盐类沉积的现代干盐湖，除早更新世时期山区曾出现过冰川，山前凹陷地带发育冰湖，气候较湿润外，基本上是沿袭了第三纪内陆湖泊沉积环境。随着气候变迁，盆地基底的抬升和下降，使得气候日趋干旱。长期的干旱气候使水分大量蒸发，盐类物质大量沉积[1]。在固体盐类发生沉积的同时，有大量高浓度卤水随之而沉积，形成了富含盐类的卤水矿床，因此该矿床是一个以液体矿为主的盐类矿床。

1　区域地质概述

区域内地层自老到新出露有：元古界、古生界(奥陶系、泥盆系、石炭系)、中生界(侏罗系)、新生界(第三系、第四系)。其中前第三系主要分布在阿尔金山和小赛什腾山一带，并与侵入岩一起构成各山系的主体，第三系和第四系则广泛分布在山前地带及盆地内(图1)。区域内岩浆活动频繁而剧烈，岩浆分布广泛且规模较大。侵入岩主要分布于阿尔金山主峰南坡及小赛什腾山两端。区域内喷出岩主要为一套中性、中基性熔岩、火山碎屑岩等，海相及陆相喷发皆有[2]。本区域位于大地构造单元—昆仑褶皱系和祁连褶皱系内，是柴达木盆地的一个次级断陷盆地，是在阿尔金山走滑大断裂的强烈影响下形成的，经历了自吕梁至喜山长期而复杂的构造运动，表现为十分发育的断块和强烈的褶皱，同时伴随强烈的岩浆活动和不同程度的区域变质作用。

1 湖水；2 第三系；3 中下更新统湖积；4 上更新统化学沉积；5 全新统化学沉积；6 基底断裂；7 断裂；8 遥感解译断层；9 背斜；10 向斜

2　矿区盐类沉积特征

昆特依盆地是柴达木古湖发展、演化、迁移、分割的产物，它的产生和发展及盐类矿产沉积等受构造运动的强烈影响。

俄博滩钾矿床是昆特依盆地的次一级盆地，矿床的形成发展与昆特依盆地的发展形成密不可分。而昆特依盆地是柴达木盆地的组成部分，是柴达木古湖发展、演化、迁移、分割的产物，这一系列的变化过程均被各时期的构造运动所控制，同样盆地内盐类矿产沉积也受到构造的控制。距今3万年以来，来源于山区的水系经盐沼和干盐滩的沉积分异作用，易溶钾镁盐组分在钾湖和新盐带洼地处汇集，同时沿断裂上升或越流补给的深部水掺杂，使湖水转化为氯化物型。在形成氯化物型盐矿物组合的沉积物的同时，由于沉积分异作用进行得比较彻底，因而形成了具有工业价值的钾盐矿床。形成了丰富的盐类沉积，石盐在各个层位中成矿，芒硝矿层分布在QP2-QP3地层中，固体钾矿产于全新统地层中，盐类沉积中赋存有丰富的富钾卤水[3]。

3　水文地质特征

3.1　地下水的赋存及分布规律

矿区北部的阿尔金山，由于经历了多次构造运动，使岩层产生褶皱、断裂，岩石破碎，裂隙发育，为裂隙水的形成提供了有利的赋存空间。山前平原区含水层主要岩性为砂砾石，含泥质砂砾石，基本上无细颗粒夹层和隔水层，赋水介质结构松散、颗粒粗、迳流条件好，为地下水赋存提供了较大的空间，赋存有丰富的地下水。在湖积平原区，赋水介质由孔隙型逐渐过渡为晶间型和层间型(底部)均为高矿化卤水，而第三系深部构造之油田水则赋存于裂隙孔隙中。

地下水的赋存状态严格受构造和地貌的控制，阿尔金山山体的上升和盆地第三系褶皱的隆起，使其间堆积了巨厚的第四纪沉积物，成为地下水的主要赋存场所，构成了闭流的水文地质单斜盆地，其补给来源不是来自四周所有山区和丘陵，而主要来自于北部山区地表洪流的渗漏和基岩裂隙水的侧向补给，它不具有从盆地四周到中心的水文地质环状分带规律，而呈现自补给区到排泄区的分带规律，具有不对称性，其原因是地下水的补给来源和第四系沉积物来源的一致性所决定的[4]。

3.2　地下水类型及含水岩组的划分

区内地下水按赋存介质不同分为松散岩类孔隙水和化学盐类晶间水两个类型。各类型地下水按水力性质、赋存层位不同进一步可分为潜水和承压水。

矿床内湖相化学沉积盐岩类晶间孔隙水的富水性依据钻孔单位涌水量的大小划分以下3个富水等级：

富水性强：q>100 t/(d·m)

富水性中等：q=10～100 t/(d·m)

富水性弱：q<10 t/(d·m)

3.3　地下水的水化学特征

广泛分布于盐类沉积盆地浅部，卤水为饱和—过饱和卤水，矿化度高，汇水中心部位浓缩程度最高。

3.3.1上更新统晶间承压卤水

分布于盆地沉积盐类浅部，水化学类型以硫酸镁亚型为主，仅个别出现氯化物过度亚型。水化学组分特征：K+含量在2 266.67～12 153.33 mg/L之间，Na+含量在80 639.17～122 391.50 mg/L之间，Ca2+含量在122.10～1 265.14 mg/L之间，Mg2+含量在2 973.46～37 061.97 mg/L之间，Cl-含量在161 777.95～196 101.00 mg/L之间，SO42-含量在4 619.08～96 324.83 mg/L之间，卤水比重在1.188～1.225之间，矿化度在303.78～380.19 g/L之间。承压卤水中水化学成分的分布变化规律不仅造成各种离子随水盐平衡体系的变化而变化，而且造成离子间变化的相互作用关系。随着卤水的浓缩程度升高，即矿化度值的升高，K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-均表现为随之而升高，而Ca2+则随之而降低。

上更新统承压卤水的水化学组分从整个矿区平面上来看，变化不是很大，具有一定的均匀性，仅在局部地段范围内表现出由周边向中心的离子渐变分布(逐渐升高)现象。

3.3.2中更新统上部晶间承压卤水

分布于盆地盐类沉积深部，水化学类型以硫酸镁亚型为主，个别出现氯化物型。水化学组分特征：K+含量在2 015.00～11 526.67 mg/L之间，Na+含量在66 958.80～116 912.67 mg/L之间，Ca2+含量在273.97～2 023.56 mg/L之间，Mg2+含量在2 965.51～34 336.20 mg/L之间，Cl-含量在183 304.83～205 310.92 mg/L之间，SO42-含量在4 846.03～32 460.00 mg/L之间，卤水比重在1.196～1.225之间，矿化度在308.95～345.99 g/L之间。随着卤水的浓缩程度升高，即矿化度值的升高，K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-均表现为随之而升高，而Ca2+则随之而降低。

中更新统上部承压卤水的水化学组分从整个矿区平面上来看，变化不是很大，具有一定的均匀性，仅在局部地段范围内表现出由周边向中心的离子渐变分布(逐渐升高)现象。

3.4　地下水的补给、迳流、排泄条件

详查区为一半封闭的盆地，受构造和地形的制约，盆地东、西两面为第三系阻水构造，来源于北部山区的地表、地下水只能就近补给北部新盐带等地，不能直接补给俄博滩盆地，南边为大盐滩盆地，由于水力坡度小，几无水力联系。区内地下水基本处在一个封闭的环境中，在自然水力坡度大于1%的条件下，如果含水层透水性好，则地下水迳流条件较好。

区域上为地下水的排泄区，矿床内地下水处在矿田的浓缩中心，地势低洼，不再补给外界，其无外部水体排泄地下水的条件，其向大盐滩的地下水通道因水力坡度太小，含水层渗透性差，因而不具备明显的排泄条件。矿区惟一的排泄途径，浅部地下水的排泄以蒸发为主，深部地下水以越流排泄为主。

4　矿床特征

4.1　固体石盐矿

普查时已施工的10个钻孔资料，固体矿自上而下有四层石盐矿层，两层芒硝层，两层杂卤石层。本次详查工作只揭穿SⅡ和SⅢ两个石盐层，芒硝矿两个矿层MⅡ和MⅢ，重点本次工作的目的层。

4.1.1第二石盐矿层(SⅡ)

该层石盐矿产于第四系上更新统下部(Qp31ch+1)，品位高、矿层厚、规模大，为本矿区的主要石盐矿层，也是液体矿(WⅡ)的主要赋存层位。分布连续，在大部分地段直接出露地表，在个别地段埋于地表以下，最大埋深30.37 m(ZK0304)。矿石类型主要为石盐。底板产状近于水平，岩性主要为含石膏的粉砂粘土、含石膏的淤泥等。石盐矿分布面积约279.79 km2，厚度2.30～19.56 m不等，最厚达20.17 m(俄ZK14)，最薄仅2.00 m(ZK1524)，平均厚度9.50 m。NaCl品位一般为65%～85%左右，最高92.28%(ZK1524)，最低为65.80%(ZK0006)，平均品位80.34%。主矿体由48个见矿钻孔控制。矿石体重在1.70～1.79 t/m3，最高为2.02 t/m3(俄ZK14)，最低为1.68 t/m3(ZK1822)，平均为1.76 t/m3；矿石湿度在1.23%～8.02%，最高为11.62%(ZK0612)，最低为0.56%(ZK1216)，平均为3.69%。

该层矿的大部分地段富含晶间潜—承压卤水(WⅡ)。因矿体厚度大，规模大，潜在的经济价值较大。

4.1.2第三石盐矿层(SⅢ)

该石盐矿层品位高、矿层薄、规模较小，为本矿区的主要石盐矿层，也是液体矿(WⅢ)的主要赋存层位。该矿层均埋于地表以下，埋深在17.55～56.10 m不等，最浅埋深14.47 m(ZK0310)，最大埋深59.36 m(ZK0916)。矿层主要产于第四系中更新统上部(Qp23ch+1)，矿层呈层状产出。矿层分布面积约201.88 km2。矿层厚度在0.50～10.15 m之间，厚度最大18.21 m(俄ZK04)，厚度最小0.15 m(ZK1216)。NaCl最高品位达91.59%(ZK1824)，最低品位35.28%(ZKZK0608)，一般品位在65%～80%之间，平均品位为72.27%。矿石体重在1.74～1.82 t/m3，最高为2.12 t/m3，最低为1.68 t/m3，平均为1.87 t/m3；矿石湿度在1.50%～3.98%，最高为5.74%(ZK0310)，最低为0.88%(ZK0918)，平均为3.07%。

4.2　液体矿床特征

详查区内液体矿主要以晶间、层间卤水的方式赋存。盐岩层孔隙度一般较大，有利于卤水的赋存，卤水中有益组分主要有KCl、NaCl、MgSO4、MgCl2等。按产出时代、赋存条件等，可将矿区划分出4个卤水含矿层(组)，各层有较稳定的淤泥(粘土)隔水层分开。自上而下依次为：WⅡ、WⅢ、WⅣ、WⅤ[5]。

4.2.1第二卤水矿层(WⅡ)

该卤水矿层赋存于上更新统下部(Qp31ch+1)之盐岩晶间，矿层在详查区普遍分布，仅东西角有一小地段无分布，共36个工程见矿，面积有208.83 km2。含水层岩性为：含石盐的芒硝、芒硝石盐、含芒硝石盐、含粉砂的石盐等。矿层厚度最大达17.55 m(ZK1210)，厚度最小为0.50 m(ZK0914)，平均厚度为7.75 m。

该卤水矿层孔隙度在12.84%～26.50%，平均17.58%；给水度6.98%～16.53%，平均11.00%，局部因盐层结构较致密，给水度很小，最小的仅有4.19%。

据抽水试验资料，该矿层富水性弱，单位涌水量(q值)普遍<10 t/(d·m)，仅在ZK0304、ZK0608处富水性中等，q值分别为38.65 t/(d·m)和54.12 t/(d·m)，而在西北角ZK0006处，由于靠近山前，富水性强，q值有303.92 t/(d·m)。该矿层与其他矿层有水力联系。总观该矿层具有厚度较大、分布广但富水性弱等特征。

4.2.2第三卤水矿层(WⅢ)

赋存于中更新统上部(Qp23ch+1)之淤泥(粘土)层间的盐岩裂隙间，含水层岩性为含粉砂的石盐、含芒硝的石盐、含粘土的石盐、芒硝石盐等。分布范围较大，共32个钻孔见矿，面积180.92 km2。矿层顶板埋深12.26～48.43 m，矿层纯厚度0.15～15.37 m，平均4.23 m；矿层孔隙度11.33%～19.60%，平均15.29%，给水度3.46%～15.51%，平均9.01%，该矿层富水性弱，单位涌水量(q值)普遍<10 t/(d·m)。

化学类型为硫酸镁亚型，矿化度一般310～340 g/L，密度1.200 g/cm3左右。KCl含量在0.38%～1.79%之间，平均为1.11%；NaCl含量在13.52%～25.51%之间，平均为21.31%；MgSO4含量在0～3.26%之间，平均为1.85%；MgCl2含量在0～10.90%之间，平均为2.82%。

4.2.3第四卤水矿层(WⅣ)

赋存于中更新统中部(Qp22ch+1)之淤泥(粘土)层之间的盐岩裂隙中，局部为碎屑孔隙。主要岩性为含粉砂的石盐，含芒硝的石盐，含淤泥(粘土)的石盐，芒硝石盐及砾石粗砂、细砂等。分布范围较小，共7个钻孔见矿，矿层长28 km，宽3.5～8 km，面积150.57 km2。矿层顶板埋深24.57～79.09 m，平均50.38 m；矿层纯厚度5.03～17.64 m，平均9.88 m，厚度变化系数为45%；矿层孔隙度2.02%～39.42%，平均14.19%；给水度0～38.37%，平均7.62%；水化学类型硫酸镁亚型。卤水KCl品位0.58%～1.43%，平均1.01%，品位变化系数为37%；NaCl品位21.13%～24.06%，平均22.27%；MgCl2品位0.66%～3.03%，平均1.87%；MgSO4品位1.15%～2.55%，平均1.88%。

4.2.4第五卤水矿层(WⅤ)

赋存于中更新统下部(Qp21l+ch)之淤泥(粘土)层之间的盐岩裂隙中，部分为碎屑孔隙。主要岩性为含粉砂的石盐、含淤泥的石盐、中粗砂、细粉砂、粗砂—砾砂等。分布范围较小，共5个钻孔见矿，矿层长12 km，宽2.5～10 km，面积55.30 km2。矿层顶板埋深63.00～103.82 m，平均为85.36 m；矿层纯厚度11.58～47.42 m，平均22.49 m，厚度变化系数为97%；矿层纯厚度11.58～47.42 m，平均22.49 m，厚度变化系数为97%；矿层空隙度7.12%～38.22%，平均25.15%，给水度3.24%～27.93%，平均19.20%；水化学类型以硫酸镁亚型为主，卤水KCl品位0.5%～0.95%，平均0.76%，品位变化系数为16%；NaCl品位16.21%～22.07%，平均19.20%；MgCl2品位2.62%～4.20%，平均3.19%；MgSO4品位0～1.02%，平均0.64%。

5　结　语

俄博滩钾矿床是第四纪内陆湖相成因的以液体钾矿为主的小型钾矿床。虽然卤水埋藏浅，品位高，KCl资源量较大，但其整个详查工作区内富水性差，单位涌水量小，在目前开采工艺下，其经济价值不大。矿床深部卤水的KCl储量很可观，占矿床总储量的65%以上，目前因涌水量小而不易开采利用。随着科学技术的发展，涌水量小的卤水矿层的采卤方案得到攻关后，将使本矿床远景更可观。