北羌塘盆地康如茶卡盐湖矿床地质特征及成矿模式研究

2018-12-27屈李华赵芳周晓颖赵同寿孟盛向

新疆地质 2018年4期

屈李华，赵芳，周晓颖，赵同寿，孟盛向

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局物化探大队，新疆昌吉 831100）

特提斯成矿带为全球3大成矿带之一，也是世界上盐湖矿床富集区域。羌塘盆地位于东特提斯羌北-滇西成矿域，是我国寻找盐类矿床的主要远景区之一[1]。研究表明，羌塘盆地发育有一系列现代盐湖，这些盐湖大致与NNW向展布的康如茶卡盐湖平行，如扎布耶茶卡、扎仓茶卡、当雄错、龙木错等。2011年地科院矿产资源所及盐湖与热水资源研究发展中心对该带盐湖矿床成矿地质、成矿物质、矿床类型等进行了研究。该区与新疆南部毗邻，在地质演化、盐湖成因、水化学类型等方面均有相似之处，但新疆境内盐湖矿床勘查程度较低，尤其是昆仑山一带的高山深盆地区。因此，该盐湖矿床的研究对新疆同类型盐湖矿床的勘探具一定指导意义。

1 前第四系地质

研究区位于羌塘盆地中央隆起以北，属北羌塘盆地。区内出露地层由老至新依次为石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、新近—古近系和第四系（图1）[2]。

兰新岭下部为石炭系，出露面积较小，是一套碎屑岩-碳酸盐岩建造。岩性为长石石英砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及含生物碎屑灰岩。二叠系分布于热觉茶卡西北部，为灰-深灰色中厚层粗砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩夹薄煤层。三叠系分布面积较大，岩性以粉灰色细砾岩、含砾粗砂岩、长石砂岩、粉砂质泥岩、钙质泥岩为主，产双壳类化石。侏罗系分布于湖区东部，为一套杂色碎屑岩，以砾岩、中细砾岩、含砾粗砂岩为主，夹中细粒岩屑砂岩、岩屑长石砂岩及钙质粉砂岩、粉砂质泥岩。湖区西部见少量超基性侵入岩。区域上变质作用不明显，变质岩极不发育。

研究区经漫长构造演化过程[3-5]❶吉林大学地质调查研究院.中华人民共和国区域地质调查报告(玛依岗日幅I45C003002)，2003，盐湖约形成于第四系更新世时期。在新构造运动影响下，湖盆沉降导致古大湖（海相）分解，形成星罗棋布的断陷盆地，湖盆开始处于封闭环境中，为盐湖矿物的储存创造了良好的空间环境。后期青藏高原构造运动的整体降升对湖面升降的影响较小，反之气候变化对湖泊水量的补给和蒸发作用增大，影响湖面变化。随着湖水的大量蒸发，同时缺乏外界水源充分补给，其逐渐浓缩为盐湖，形成高阶地和明显的湖蚀地形及大量湖岸堤。受喜山运动-新构造运动影响，区内断裂带发育，断裂带附近形成规模巨大的地热异常区，潜伏的巨大热源导致水岩反应，沿裂隙处形成一定规模的古钙华堆积。

2 第四系地质

与康如茶卡盐湖关系密切的第四纪地层为：①上更新统冲洪积+湖积。分布于原始湖盆四周山区沟谷口附近二级阶地面上，形态为环湖分布的冲洪积扇并高出现代湖面，该层多为含水层。上部被冲洪积-堆积物覆盖，岩性为砂砾石，砾石含量约占30%，成分为砂岩、粉砂岩、砾岩等，磨圆度较差，砂含量约75%，为中粗粒岩屑、石英和长石，粘土含量较少，呈土黄色；②全新统冲洪积物。分布于湖盆四周二级阶地下部，为河床相、河漫滩相堆积。冲积物粒度较粗，以砾石和砂砾石为主，少量砂及粘土堆积。堆积物受控于河流两侧及河流流域的基岩，成分较杂。此层在支流谷地中也有分布，厚度不等，分选性、磨圆度远不如主干河流中的冲积物；③全新统湖泊沉积。多沉积在冲洪积扇底以下至盐湖滨岸间的环湖平原地带。以湖成滩地形式发育，宽370 m至数千米，上部多覆盖有退缩的沙丘、沙垅，构成湖盆的一级阶地，高出现代湖面约25 m。岩性以灰色细砂砾、粉砂粘土为主。④化学沉积。呈不规则环状环湖分布，宽度不等，一般靠近湖水区域逐渐尖灭，沉积厚度约8 cm（图2）。

图1 康如茶卡区域地质简图Fig.1 Geological sketch map of the Kangruchaka area

3 水文、气候条件

图2 康如茶卡地质图及柱状图Fig.2 Geological map and Stratigraphic column of the Kangruchaka

研究区地处青藏高原腹地，属山原丘陵湖盆地貌景观，山体总体呈NS向展布，湖盆两侧山岭平均海拔高度4 766 m，西侧最高峰为玛依岗日。地形切割较大，山顶、山脊多呈棱角状。区内水系不发育，多为季节性冲沟。湖水来源于河水、大气降水、泉水等。区内特殊的气候条件，为盐湖的形成提供了必要条件。

3.1 水文特征

地表水是该湖的主要补给水源，它汇聚区域上的大气降水和冰雪融水，通过地表及地下径流汇入湖中，在强蒸发作用下进行排泄。研究区西部为玛依岗日峰，海拔较高，常年积雪，冰雪融水形成常年性河流源源不断的对该盐湖进行成矿物质补给，河水流量年均0.10 m3/s。其它多为短小的受季节性影响变化较大的间歇河流。湖盆及外围地下水以地下径流形式运移补给湖盆区；局部因构造和地形切割作用以泉水形式排泄。泉水流量较稳定，可能溶滤了区内夏里组二段和索瓦组一段中的蒸发岩，为盐湖卤水矿的形成提供了一定的成矿物质。湖区第四系冲洪积物、湖积松散堆积物构成的孔隙含水层中的沉积水对盐湖起到一定的补给作用。

3.2 气候条件

区内属高原亚寒带干旱季风气候区，干旱、多风，空气稀薄，四季不分明，冬长夏短，昼夜温差悬殊，日照时间长，多风雪天气[6]。年日照时数在2 500 h以上，年平均降水量仅150 mm，年均蒸发量约 2 745 mm，年平均相对湿度35%，年平均气温在0℃以下，7—8月为雨季，头年10月至下年4月为冰冻期，仅5—9月份气候相对温暖。从气候特征反映，蒸发是湖水排泄的唯一途径，但湖水的蒸发量远远大于补给量，极有利于盐湖的形成。

4 成矿特征

康如茶卡盐湖为地表卤水型矿床（图2），湖泊呈北大南小的不规则状，湖水面积约16 km2，湖面海拔约4 766 m，湖表卤水深度0.8～2.5 m，湖水矿化度平均311.48 g/1，pH值8.8，盐湖水化学类型为硫酸钠型。盐湖化学沉积物较薄，约2～11 cm，一般为碳酸盐粘土、芒硝等，还有一定数量的有机质，盐湖内未发现生物。

4.1 矿石矿物成分

康如茶卡盐湖卤水中的主要成分有K+、Na+、Cl-、Mg2+、SO42-等，次为 B4O7、HCO3-、Li+，据化学分析结果，按库尔纳科夫-瓦良什科分类法[7-8]，盐湖类型属硫酸钠亚型（表1）。

4.2 矿石矿物组合

受该湖工作程度及资料收集限制，矿区未收集到卤水蒸发实验的相关资料。盐类矿物的析出规律可通过Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O硫酸盐型卤水五元体系25℃介位相图进行分析（图3）[9]，判断湖水蒸发过程的相化学行为及可能的析盐规律。卤水水化学分析结果表明,原卤水组成点在氯化钾相区，氯化钠和芒硝均未饱和。相图分析反映卤水蒸发过程中析盐阶段可分为以下阶段：氯化钠、钾石盐、光卤石（钾镁混盐）和老卤阶段。该湖矿石矿物组合按析盐顺序大致为石盐、芒硝、白钠镁矾、钾芒硝、光卤石，最后析出钾石盐。据盐类矿物配矿原则[10]，康如茶卡卤水进行配矿所得的盐类矿物与等温蒸发实验中结晶析出的基本一致，其中石盐246.52～278.02 g/l、芒硝8.73～17.38 g/l、泻利盐18.92～20.51 g/l、钾石盐较少，约2.08～7.25 g/l。与该湖有关的盐类矿物见图4，表2。

4.3 盐类矿床的形成条件

图3 康如茶卡卤水25℃等温蒸发结晶路线图Fig.3 Crystallization path of the brine in Kangruchaka salt lake at 25℃

图4 康如茶卡盐湖结晶矿物Fig.4 Crystallized minerals of the Kangruchaka salt lake

盐类矿床的形成主要与地质构造作用、成矿物质来源、干旱的气候环境有关。

表1 康如茶卡盐湖水化学分类计算表Table 1 Hydrochemistry classified counting table of the Kangruchaka salt lake

表2 康如茶卡盐湖矿物一览表Table 2 The Mineral list of the Kangruchaka salt lake

4.3.1地质构造作用

羌塘盆地独特的地质构造背景、频繁的构造演化、复杂的地块组合形成的封闭式断陷盆地是良好的高山深盆成盐环境。因喜马拉雅构造运动影响，导致高原整体隆起并产生差异性的局部上升和下降运动。因此，研究区盐湖凹地是由构造运动控制的成盐凹地。康如茶卡盐湖就是受区域上龙木错-拜惹布错深大断裂影响形成的封闭构造断陷湖盆。

4.3.2盐类物质来源

羌塘盆地盐湖成盐元素的来源和富集与青藏高原的隆起及隆起后的演化息息相关[11]。研究表明，本湖成盐元素来源主要有两种途径：①蚀源区及湖盆边缘岩石或岩层的风化淋滤作用，是古湖盆和盐湖成盐物质最原始的补给来源。湖区周围大面积三叠系及侏罗系中含有丰富的易溶元素和膏盐层。地层经长期风化作用、大气降水的淋滤及河流冲刷，使这些易溶元素和膏盐层中的盐类矿物质通过地表水和地下水汇入湖盆，为盆地内盐湖提供了充足的盐分来源；②地下水循环或潜水所携带地层中的成矿物质是盐湖主要的成矿物质来源。本区属地热异常分布区，区域内发育有较多的中低温泉水及泥火山水，说明盆内含盐矿物的地下水在承压作用下，沿边缘断裂带以泉水形式溢出，对盐湖成矿物质起了特殊的补给作用。

4.3.3高原性干旱气候环境

研究区位于羌北地区，具特定的干旱气候环境，降雨少、蒸发量大、空气湿度小、植被不发育，为干旱地区气候环境的重要特征，对盐湖的形成及盐类矿物的蒸发结晶成盐具重要作用。

5 成矿模式探讨

成矿模式的建立是对盐湖的沉积特征、成因机理、成矿条件及蒸发-浓缩-结晶成盐过程的高度综合和理论概括。该过程既可以恢复古地理环境、揭示成矿规律、追溯构造演化，又为寻找盐类矿床起一定指导作用。据康如茶卡盐湖成矿建造特征、构造演化及性质提出的成矿模式，不仅表明成矿成盐物质来源于周边岩石风化地区，还与来自深源和深部循环水携带的物质有关。反映了独特的高原地貌特征下干冷的气候环境对盐湖的蒸发浓缩、咸化成盐的控制作用。

通过上述研究，结合前人对西藏盐湖的研究成果，认为康如茶卡盐湖是由早、中更新世以来的古大湖逐步演化而成，随着第四纪古气候由早中更新世潮湿向晚更新世末期干冷气候的变化，热觉茶卡和康如茶卡由原来的大湖逐渐分离。据湖相沉积层序，康如茶卡盐湖演化阶段分为两个成盐期：碳酸盐和硫酸盐。距今15 000—8 000年，形成碳酸盐沉积的第一成盐期，开始有芒硝沉积；距今4 000年至今为第二成盐期，盐湖逐渐演化至硫酸盐沉积阶段，形成淤泥（局部含硼镁石）沉积阶段。随着含盐岩石风化、破碎、溶解，通过地表和地下流水携带进入湖中，在干冷-温暖交替环境下，湖水大量蒸发浓缩。同时，在重力场、磁力场等作用下，丰水时期高阶湖泊水（热觉茶卡）中成矿物质由高向低处迁移聚集，导致康如茶卡盐湖进一步高度浓缩，石盐开始大量析出，同时伴有石膏、芒硝等盐类矿物析出。全新世以来，气候总的趋向干冷变化，湖水进一步蒸发浓缩，卤水矿化度也逐渐达到饱和，大量的芒硝、白钠镁矾、钾芒硝、光卤石、石盐等盐类矿物沉积，形成本湖固液相共存的盐类矿产资源。成矿模式见图5。