青海省茫崖镇大浪滩黑北凹地盆地钾矿区域水文地质特征分析

陈金牛，董启伟，范增林，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 格尔木 816000)

柴达木盆地是青藏高原北部大型内陆断陷构造形成的高山深盆。盆地周边为高山，盆地内地形起伏不大，在丘陵和沙漠间的较低洼地区形成彼此隔绝、大小不均一的封闭式内陆盐湖次级盆地[1]。本文讨论的区域以大浪滩盆地为主。区域内盐类矿产丰富，以钾、硼、镁盐为主，其次为石盐、芒硝、天青石等矿产。

1 区域地质概况

区域内自老至新出露的地层有震旦系、奥陶系、泥盆系、二叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。本文重点叙述第三系和第四系，由于前第三系地层与盐湖矿床关系较远。主要分布于一系列北西—南东向延伸的褶皱构造上。区内岩浆岩主要分布于矿区北部阿尔金山系的安极尔山、安南坝山南坡一带[2]。主要有加里东期蚀变闪长岩、花岗闪长岩、片麻状花岗岩、中粗粒肉红色及灰白色花岗岩；华力西期闪长岩、花岗闪长岩及黑云母花岗岩。以华力西期最发育。区域上本区位于一级构造单元柴达木准地台内，横跨阿尔金地槽褶皱带、柴达木北缘台缘褶皱带两个二级单元。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(见图1)。

2 区域成盐地质条件

2.1 物质来源

区域成盐物质来源大致有3个方面：首先在无外来补给或补给很弱的情况下，残留湖水中的固有元素；其次周边山区岩石中所含的元素经物理风化后经流水的冲刷、搬运至湖区；最后，在构造作用下，深部的第三系油田水沿构造裂隙上升到地表附近或地表，从而构成矿[3]。

2.2 古地理古气候特征

冰川的出现及古气候频繁的冷暖波动，是第四纪的一个重要特征，干冷与湿暖互相交替是柴达木盆地第四纪古气候的演化基本模式。柴达木盆地的易溶盐类沉积，受到古气候、新构造运动及物质来源等多种因素控制。形成条件比较复杂，但在成盐作用与古气候的关系上，总体上是干冷期盐湖浓缩、盐类沉积物增加；湿暖期盐湖淡化，盐类沉积物减少。特别是柴达木盆地中东部的一里坪、西台湖、东台湖、涩聂湖及察尔汗地区自3万年开始的盐类沉积，明显受到末次冰期晚期最盛期特别寒冷干燥气候的影响。

2.3 古地理古构造条件

图1 区域构造

柴达木盆地古地理环境在构造的影响下经历了多次的变化，湖盆深陷区是由盆地的北西—南东向由西向东迁移的，与之相对应的湖水也是由西向东撤退的。在上新世末期构造运动之后，盆地内原来的沉陷区相继隆起而稳定区则开始沉降，尖顶山、南异山等开始隆起，大浪滩地区的局部凹陷开始形成，尤其在中更新世末期发生的强烈的新构造运动，使西部广大地区中、下更新统发生褶皱，从而将原来的大湖分割为若干个小的湖泊。这些新形成的小湖泊不同程度的继承了古湖水，后在干旱气候的作用下，湖水经蒸发、浓缩，最终各自形成为如今的“盐湖”或“盐滩”。盆地内的主要盐类矿床就分布在这些干涸的“盐湖”之中。

3 水文地质特征

区内地表水系(体)极不发育，柴达木盆地西部的西、北边缘山前冲洪积斜地上发育有少量季节性洪水冲沟，在西部有泉水分布，但流量较小。大浪滩凹地中心局部最低凹地段在雨季偶有地表积水，除此之外，纵观全区，为一片荒漠。

3.1 自然地理特征

黑北凹地凹陷为大浪滩盆地的次级凹陷盆地。在盆地内部，由于新构造运动造成的褶皱系统的分割，形成了梁西凹地、梁北凹地、梁南凹地、梁东凹地及小梁山、尖顶山等向斜凹地和丘陵高地。这些凹地海拔最低点一般在2 700 m左右，相对高差100～200 m。在各凹地内的地貌形态主要表现为盐渍平原，在宏观上地形平坦开阔，微观上地表常表现为按一定方向(风向)斜列的刀峰状、波浪状的盐壳，地表非常坚硬。地表盐壳的形态与地下水的埋藏深度有关，在下水埋藏深的地段盐壳坚硬，形态一般呈波浪状、疙瘩状，而在地下水埋藏浅的地段，地表较湿软，盐壳形态呈锅巴状、海绵状及盐沼状，在雨季地表泥泞，局部地表积水。在各构造高地是由第三系和第四系下、中更新统七个泉组的一套湖相沉积物(泥岩、砂岩、泥灰岩、灰岩及盐岩等)构成，由其岩性所决定，它的抗剥蚀能力相对较弱[4]。因此，在干旱的自然环境中，强烈的物理风化作用，已将其进行了夷平性剥蚀，从而表现为没有明显山脊的近浑圆状山体，均呈NW—SE向展布。

3.2 地下水的赋存条件和分布规律

地下水主要赋存于第四系中下更新统地层中，第四系中下更新统具体分为第四系中下更新统下部及第四系中下更新统上部。

第四系中下更新统下部地层主要分布于阿尔金山边缘的山麓相、洪积扇相，岩性以砂质泥层、砾状砂层、砂层等粗颗粒相为主。

何良诸没有灯，在黑暗中回身追撵赵集，已经不可能，只能摸索着，朝前走了。听声音，前面有两个人。何良诸明显感到，风刮耳朵，风流水似从身边淌过。在井下，空气流动便能生存。何良诸眼前漆黑，嗅到股金属冷气，一触，是辆矿车，井下一吨载重量的小矿车。从矿车内伸出几只手，抓住何良诸的肩膀，揪住何良诸的头发，摸索何良诸的脸。何良诸毛骨悚然！心里挣扎，身体僵硬，想叫嚷，却喊不出来，突然失音了！摸他嘴脸的人说：“还行。”声音沙哑。

第四系中下更新统上部地层主要分布于湖盆内，以盐湖—滨湖交替相频繁震荡的盐湖相为主，主要岩性以灰绿色泥层、粉砂层、盐层、石膏层等为主。

根据其埋深情况及赋水介质的不同，第四系中下更新统下部的含水盐组主要为松散岩类孔隙卤(承压水)；第四系中下更新统上部具体分为第四系松散岩类孔隙卤(承压水)、第四系化学盐类晶间水(承压水)。

第四系化学盐类晶间水分布于补充详查区中部湖积化学沉积区，含矿层为石盐、含粉砂石盐等，卤水矿层主要集中在32线、34线南部，36线、38线、40线、42线、44线、48线及52线的北部，分布面积约37 km2，揭露盐层一般厚度为4.13～24.82 m，平均厚度为11.88 m，最大厚度为25.54 m(ZK3411孔)，最小厚度为3.60 m(ZK3608孔)，涌水量一般在1.46～404.49 t/d，平均为94.17 t/d，单位涌水量一般在0.05～113.75 t/(d·m)，平均为17.81 t/(d·m)，品位在0.5%以上。

3.3 地下水类型和含水岩组划分

矿区内地下水主要为高矿化卤水，其富水等级按《盐湖和盐类矿产地质勘查规范》(DZ/T0212-2002)的原则划分，水化学类型按瓦利亚什科分类描述。

松散岩类孔隙水均分布于第四系中下更新统地层内，具体分为第四系中下更新统下部冲洪积相沉积的松散岩类孔隙水、第四系中下更新统上部湖相沉积化学盐类晶隙水及第四系中下更新统上部湖相沉积松散岩类孔隙水三个部分。

矿床内松散岩类孔隙水的富水性依据钻孔单位涌水量的大小划分以下三个富水等级：

富水性强：q>10～1 000 t/(d·m)

富水性中等：10

富水性弱：q<10 t/(d·m)

3.3.1 冲洪积相沉积的松散岩类孔隙水

主要分布于黑北凹地补充详查矿区西北角，由山前的冲洪积物组成，以砂卵砾石层为主，埋深厚度大，分布范围集中，分布面积约15 km2，含水层厚度一般为31.27～141.09 m，平均为60.48 m，水位埋深一般为9.11～54.98 m，其中ZK3209及ZK3210孔水位埋深较浅，主要为该区段地表高差较大，这两个钻孔地势相对低洼，可见该套地层中地下水埋深普遍较大。

表1 冲洪积相沉积松散岩类孔隙水地下水埋深、含水层厚度统计

含水层岩性主要为含砾石的粗砂、含砾石的中细砂、含粘土的砾石等，孔隙度平均为27.05%，给水度平均为10.07%。单位涌水量100～1 000 t/(d·m)的主要分布在ZK3008、ZK3009、ZK3209及ZK3210孔处，分布面积较小，单位涌水量最大355.17 t/(d·m)(ZK3209)；其余钻孔单位涌水量一般在10～100 t/(d·m)；矿化度一般在123.21～276.73 g/L，平均矿化度为212.60 g/L，水化学类型为氯化物型。

3.3.2 湖相沉积化学盐类晶隙水

调查区岩性以第四系中下更新统的石盐、含粉砂的石盐、芒硝及含芒硝的石盐等为主，由于矿区经历了多个沉积旋廻，承压水层具多层结构。承压水层的顶板埋深一般为6.463～21.962 m，含水层厚度2.96～41.70 m，平均15.62 m。

该区段地下水富水性弱—中等，单位涌水量10～100 t/(d·m)的钻孔主要分布在30线、32线、34线及36线，最大113.75 t(/d·m)(ZK3011)。其余钻孔富水性为弱，单位涌水量一般小于10 t/(d·m)。孔隙度平均为18.15%，给水度平均为8.97%，矿化度一般在231.78～337.75 g/L，平均矿化度为310.94 g/L。水化学类型以硫酸镁亚型为主。

3.3.3 湖相沉积松散岩类孔隙水

分布范围约21 km2，岩性以第四系中下更新统的粉砂、含石膏的粘土、含石膏的粉砂、粘土粉砂、粉砂粘土及中细砂等为主。承压水水位埋深一般为28.450～38.987 m，含水层厚度1.67～10.75 m，平均5.11 m。

该区段地下水富水性弱，大部分钻孔单位涌水量小于10 t/(d·m)，最大6.88 t/(d·m)(ZK4011)。孔隙度平均为29.63%，给水度平均为10.37%，平均矿化度为234.15g/L，水化学类型以氯化物型为主，部分地段为硫酸镁亚型。

3.4 矿区地下水的补给、迳流、排泄条件

由于气候干旱，地表无常年性河流，仅在矿区的北部边缘地带分布有海拔在3 000～4 000 m的中低山，雨季形成的季节性洪水流入区内形成地下潜流补给地下水，季节性洪水是矿区地下水的主要补给来源。区内多年平均降水量为14.3 mm，故降水补给的量不是很大，但也是地下水的补给源之一。另外在矿区的深部边缘有一条近北西向的断裂带，也不能排除深部油田水通过断裂向上补给的可能。

矿区属黑北凹地的边缘部位，但由于晚更新世末期的构造运动，使黑北凹地相对独立，地下水基本处在一个封闭的环境中，接受外界的补给很微弱，地下水的迳流运动十分缓慢，基本处于停滞状态，也不再补给外界，地下水的排泄方式主要为蒸发排泄。根据本次水文地质工作，可以反映出，调查区内地下水流向主要由山前向盆地中心径流[5]。

4 结 语

黑北凹地盆地钾矿为大浪滩盆地的一小部分，区内由于晚更新世末期的构造运动，使黑北凹地相对独立，地下水基本处在一个封闭的环境中，接受外界的补给很微弱，地下水的迳流运动十分缓慢，基本处于停滞状态，也不再补给外界，地下水的排泄方式主要为蒸发排泄。该时期时间跨度比较长，因气候处于干燥，或干冷与湿暖(温)交替的古气候使湖水逐渐蒸发、浓缩、咸化，沉积了含石膏、芒硝、岩盐等一套盐湖相蒸发岩系，促使钾富集，形成了富含钾的固体盐岩层，因固液相转化作用，同时形成了富含钾的晶间卤水。