阿根廷奥布莱莫埃尔多盐湖钾锂资源潜力分析❶

2020-05-16刘军省邓小林鞠林雪张会芳王春光邓宇飞王磊杨宏图

化工矿产地质 2020年1期

刘军省邓小林鞠林雪张会芳王春光邓宇飞王磊杨宏图

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072750

随着全球资源与环境问题日益突出，锂作为新能源的重要材料之一，其勘查开发广受关注[1-4]。随着汽车锂动力电池的开发应用很可能导致未来锂资源紧缺[5]，所以锂资源作为一种重要的战略资源而备受各国重视。美国国会在2007年将锂列为美国经济发展不可或缺的资源，随后2009年，欧盟委员会将锂列为欧洲经济发展至关重要的元素。在自然界中，锂资源主要是锂辉石、锂云母、锂皂石等硬岩和富锂的天然水，包括盐湖卤水、地热水和油气田水等[6,7]。据美国地质调查局2011年公布的统计数据，全球锂储量为1300万t，锂资源量约为3300万t[8]，其中约59%的锂都赋存于盐湖卤水中[7]。由于盐湖卤水中富含大量锂，从卤水中提锂具有资源丰富、耗能少、成本低等特点，自1997年智利阿卡塔玛盐湖提锂成功后，盐湖卤水中锂资源的开发已成为锂资源开发利用的主要方向。笔者采用遥感解译、地质调查、样品采集等手段，对阿根廷奥布莱莫埃尔多盐湖的卤水钾、锂资源成矿潜力进行了评价，旨在为中国企业到阿根廷开展盐湖锂矿投资提供一手资料。

1 概况

奥布莱莫埃尔多（Hombre Muerto）盐湖位于南美洲普纳高原地区智利、阿根廷、玻利维亚三国交界的三角地带，该地区盐湖因以卤水富含锂而闻名，西方媒体都将这一地区称之为“锂三角”[9]。盐湖坐落于阿根廷奥布莱莫埃尔多盆地南端，中心地理坐标：南纬 25°15′,西经 67°05′，平均海拔3750m，面积590km2，整个盐湖流域面积约为 3250km2。由于没有水流出盆地外面，故盐湖的水文地质体系是内陆型的封闭盆地（图1）。

奥布莱莫埃尔多盐湖属于后弧挤压盆地大陆型富锂盐湖，新生代陆相火山作用形成了普纳高山荒原区，随着山体的不断抬升，夷平作用产生的碎屑物质被水流搬运至山间盆地低洼处沉积下来，淡水湖泊沉积一直延续至更新世晚期[10]。进入全新世地质时期，气候转为持续干旱，湖泊水体逐渐萎缩咸化，直至完全干涸。盐类和矿物质组分主要来源于盆地周边老地层成盐离子的迁入和热液中盐类组分的注入，火山作用也造成了密集而且持续的赋含成盐离子的热液大规模转移至盆地里，同时蒸发作用形成的岩盐和石膏的直接溶解，形成了各种盐类矿产，尤其是锂、钾、硼等。

奥布莱莫埃尔多盐湖盐壳厚度数十厘米至两米，由湖边向中部逐渐增厚[11-12]。卤水主要赋存于盐体晶间孔隙和盐层之下的碎屑层中，卤水层厚度大于盐体厚度，通常为几十米至一百多米[13]，盐湖类型属于硫酸镁型硼锂盐湖，盐湖水流补给主要来自盆地东南部和南部的河流，最大的一条为Los Patos河，其流域范围主要分布古生代侵入岩和新生代火山岩，这是钾、锂和硼元素的主要来源，东北部和西部边缘的地下泉水也不断补充丰富的钾、锂和硼离子[14]。

图1 奥布莱莫埃尔多盐湖三维地质景观Fig.1 Three-dimensional geological landscape of Hombre Muerto salt lake

2 研究方法

为研究奥布莱莫埃尔多盐湖卤水特征，在奥布莱莫埃尔多盐湖采用施工浅井采集卤水样品进行分析测试，结合利用遥感数据提取的钾、锂异常信息，分析该湖钾、锂资源远景。

盐湖共施工浅井14 个。浅井深度1～3m，卤水静止水位0～2.5m（图2、图3）。

遥感解译采用多卫星数据平台、多时像、多波谱分辨率数据，主要选用收集了三颗卫星的多时像、多光谱的数据作为钾锂矿化信息提取及遥感解译基础数据源。采用陆地资源卫星 Landsat遥感数据（ETM传感器可见光-近红外波段30m、热红外波段 60m、全波段 15m 分辨率）、ALOS卫星数据（AVNIR传感器可见光-近红外波段10m分辨率）、TERRA 卫星（ASTER传感器数据可见光-近红外 15m、短波红外 30m、热红外 90m分辨率）。针对盐湖表面沉积物，主要应用ASTER传感器的14个波段（包括可见光-短波红外-热红外波段高光谱数据）采用计算机矿化信息提取钾、锂信息，进行成矿预测[15]。

图2 HOM102浅井施工素描图Fig.2 Construction sketch map of hom102 shallow well

图3 奥布莱莫埃尔多盐湖采样位置示意图Fig.3 Results of Hombre Muerto salt lake sampling analysis

3 遥感数据钾锂信息提取与成矿预测

采用ENVI 软件选用Aster（可见光-近红外-短波红外-热红外14个波段）为主要数据源对奥布莱莫埃尔多盐湖区进行钾锂盐矿化信息提取。为了保留ASTER1-14波段的原始信息，钾锂矿化信息提取采用未镶嵌的原始数据。首先对STER1-14最小噪声变换（MNF）选定最佳主分量。ASTER1-14个波段数据经最小噪声（MNF）变换后，主要信息集中分布于排列在前部的主分量波段上。排序在后面的主份量信息逐渐减弱。

遥感综合信息解译研究表明：奥布莱莫埃尔多盐湖区存在高矿化度的卤水。在ETM1-8波段数据、Alos1-4波段数据、Aster1-14波段数据信息增强处理的遥感影像上，奥布莱莫埃尔多盐湖呈环形构造影像特征，湖区中心有一岛屿，其岛屿北部盐湖几乎干枯，但深部可能存在高矿化度的晶间卤水，南部发育有较厚的干盐滩，而深部也应存在高矿化度的晶间卤水，但是遥感信息提取钾、锂异常信息较弱。根据 ASTER数据信息提取获得奥布莱莫埃尔盐湖钾、锂异常预测图，该预测图中显示奥布莱莫埃尔盐湖钾锂异常主要集中分布于湖区岛屿北部、东北部及南部靠近岛屿地带（图4）。

图4 奥布莱莫埃尔多盐湖钾锂矿化信息预测图Fig.4 Information prediction of potassium lithium mineralization in Hombre Muerto salt lake

4 浅井工程验证

盐湖共施工浅井14个，采集的14件卤水样品送往 SGS 玻利维亚实验室进行分析测试，分析结果见表1。

表1 奥布莱莫埃尔多盐湖卤水样品基本分析结果表Table 1 Analysis results of Hombre Muerto salt water samples

根据《盐湖和盐类矿产（DZ/T0212—2002）》推荐指标，即卤水钾盐边界品位：KCl≥0.3%～0.5%；最低工业品位：KCl≥0.5%～1%；卤水锂矿边界品位：LiCl≥150mg/L；最低工业品位：LiCl≥300mg/L。盐湖大部分浅井K、Li含量达到边界品位，其中HOM101、HOM103、HOM120、HOM124、HOM126、HOM130、Yh3-003共计7个浅井钾锂含量均达工业品位，HOM106、Yu3-2浅井钾含量达到工业品位，锂含量达到边界品位。KCl含量0.60%～2.11%，平均含量1.03%，LiCl含量340～4977mg/L，平均含量2407mg/L。含钾锂卤水一般赋存于含盐细砂中，靠近盐湖中部赋存于石盐为主的盐类矿物晶体间的孔隙之中。

5 讨论

奥布莱莫埃尔多盐湖湖区岛屿北部、东北部及南部靠近岛屿地带钾锂异常区具有明显的异常，认为存在高矿化卤水，并存在含钾锂矿物；结合浅井揭露，遥感解译圈定的钾锂异常区湖积物中赋存有孔隙卤水，本次工作采集样品（HM120、HM124、HM126、HM130）分析结果显示 KCl含量 0.66%～1.26%，LiCl含量可达 3156～4856mg/L，与遥感解译情况基本吻合。奥布莱莫埃尔多盐湖遥感解译结果钾、锂异常明显；卤水样品分析结果表明，在盐湖北部及南部浅部卤水钾、锂含量均较高，且大部分均达到了工业品位，据此推测奥布莱莫埃尔多盐湖具有大型卤水型钾、锂矿床的找矿潜力。