陕西省榆林市佳县王家砭镇区域岩盐分析

李浩哲

（陕西省一九四煤田地质有限公司，陕西铜川727000）

1 区域成矿背景

20世纪90年代初，陕西榆林发现了面积约3.4km2的大盐田，分布范围北起陕蒙交界，南至延安，西起靖边，东至吴堡，经石油、地矿单位后续工作勘查证实，该区奥陶纪下统马家沟组为一巨厚的岩盐产出层位。盐田构造位于华北地台陕甘宁台坳伊陕斜坡的中段，下构造层属于鄂尔多斯盆地古中央隆起带东侧米脂坳陷。盐田构造背景是在大的缓西倾的背景上发育一系列北东向延伸的鼻状构造，盐田地质构造简单，基本未受后期构造运动破坏，保存完好。

2 勘查区地层

2.1 构造

太古代—早元古代是本区基底的形成过程，进入地台发育阶段后，本区仍表现相对活动特点。中晚元古代在地台区大型线型坳陷区沉积了巨厚的盖层建造，古生代使本区进一步分化，成为相对稳定区，即鄂尔多斯台坳区奥陶系岩盐赋矿层位是稳定的沉积建造，中生代及其以后的地质时期沿稳定的台坳周缘，发生了强烈水平挤压运动，致使褶皱、冲断、逆掩和推覆构造的产生，但未对赋矿层造成影响。总之，勘查区内构造简单，地层近水平产出。

2.2 地层

经勘查区内JZ3、JZ4钻井揭露，自上而下钻遇地层为：第四系（Q），侏罗系延安组（J1-2y）、三叠系(T)上统延长组(T3y)、中统纸坊组(T2z)、下统和尚沟组(T1h)和刘家沟组(T1l)、二叠系(P)上统孙家沟组(P2s)、上石盒子组(P2sh)、二叠系(P)下统下石盒子组(P1sh)、山西组(P1s);石炭系(C)上统太原组(C3t)、本溪组(C2b);奥陶系(O)中下统马家沟组(O1m)。

2.2.1 第四系（Q）

主要由黄土层和红土层组成。黄土层为棕黄色风积黄土，含钙质结核，吸水性强，内含垂直裂隙，为现代沉积；红土层为棕红色，含砂质及钙质结核，粘性较大，吸水性较强，塑性较好。与下伏地层呈不整合接触关系。

2.2.2 三叠系（T）

上统延长组(T3y)：中上部岩性以黄绿色—灰色细粒砂岩、深灰色粉砂岩为主，夹粉砂质泥岩及泥岩薄层，下部为灰色中细粒砂岩与深灰色粉砂质泥岩互层。粉砂质泥岩砂质含量较均匀,表面光泽暗淡,质脆易碎,塑性较差,微有滑感；泥质粉砂岩泥质含量不均匀,胶结较疏松；细粒砂岩成份以长石为主，石英次之，分选好，次棱角状，泥质胶质，较坚硬；粉砂岩分选好,致密坚硬，质脆易碎。厚615~635m，与下伏地层呈整合接触。

中统纸坊组(T2z)：岩性为紫红—紫褐色厚层状中细粒砂岩、紫红色—紫褐色砂质泥岩、粉砂质泥岩、紫灰色泥质粉砂岩、薄层紫红色泥岩不等厚互层。泥岩表面光泽暗淡，疏松易碎，塑性较好，具有滑感。层厚340~360m，与下伏地层呈整合接触。

下统和尚沟组(T1h)：岩性为紫红、紫灰色、紫褐色中细粒砂岩与紫褐色、紫红色砂质泥岩、粉砂质泥岩及紫红色—紫褐色泥岩不等厚互层。层厚205~230m，与下伏地层呈整合接触。

下统刘家沟组(T1l)：岩性为灰紫色、紫褐色中细粒砂岩与暗紫色、紫红色砂质泥岩、灰绿色—暗紫色粉砂质泥岩及紫褐色—暗紫色泥岩不等厚互层。层厚335~340m，与下伏地层呈假整合接触。

2.2.3 二叠系（P）

上统石千峰组(P2s)：岩性为紫红色、暗紫色、灰绿色中细粒砂岩、泥质砂岩与灰绿色、暗紫色砂质泥岩、粉砂质泥岩及紫红色—暗紫色泥岩不等厚互层。中粒砂岩成份以石英为主，长石次之，分选中等，次棱角状，泥灰质孔隙式胶结，较坚硬；细粒砂岩成份以石英为主，长石次之，分选性好，次棱角状，泥灰质胶结，较坚硬；泥质砂岩泥质含量不均匀，砂岩成份以石英为主，长石次之，分选中等，次棱角状，胶结疏松；砂质泥岩砂质含量不均匀，表面光泽暗淡，塑性较差，疏松易碎，具有粗糙感；粉砂质泥岩砂质含量不均匀，表面光泽暗淡，塑性较差，质脆易碎，微有粗糙感；泥岩呈紫红色—暗紫色，颜色不均匀，表面光泽暗淡，疏松易碎，塑性较好，具有滑感。层厚300~315m，与下伏地层呈整合接触。

上统上石盒子组(P2sh)：上部岩性为紫红色、暗紫色、灰绿色泥岩、砂质泥岩、粉砂质泥岩与紫褐色—灰紫色中细粒砂岩不等厚互层；下部岩性灰绿—紫褐色粉砂质泥岩与灰紫色、紫褐色中细粒砂岩不等厚互层。层厚270~275m，与下伏地层呈整合接触。

下统下石盒子组(P1sh)：上部岩性为紫红色、暗紫色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色中细粒砂岩互层；下部岩性浅灰色、灰绿色泥岩与灰绿色、灰白色中细粒砂岩互层。层厚71~79m，与下伏地层呈整合接触。

下统山西组(P1s)：上部岩性为紫褐色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与灰绿色、灰白色中细粒砂岩互层；下部岩性为灰黑色、黑色炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩、煤和棕灰色细粒砂岩组成。炭质泥岩灰黑色—黑色，表面光泽暗淡，含炭量较高，质脆易碎，污手；煤呈黑色，块状，沥青光泽，参差状断口，块状构造，煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之。层厚82~86m，与下伏地层呈整合接触。

2.2.4 石炭系（C）

上统太原组(C2t)：岩性以灰绿色—深灰色石灰岩、灰黑色灰质泥岩、深灰色泥灰岩、灰黑色—黑色炭质泥岩、泥岩、煤、紫灰色砂质泥岩和灰色细粒砂岩组成。石灰岩表面光泽较明亮，致密坚硬，滴5%稀盐酸后剧烈起泡；灰质泥岩岩屑呈片状，表面呈弱沥青光泽，质脆易碎，含灰质较高，滴5%稀盐酸微起泡；泥灰岩表面光泽较明亮，微有滑感，质脆易碎，较致密，滴5%稀盐酸后微弱起泡；细粒砂岩成份以石英为主，长石次之，分选性好，次棱角状，泥灰质胶结，较坚硬；泥岩灰色—深灰色，颜色较均匀，表面光泽暗淡，疏松易碎，塑性较好，具有滑感；砂质泥岩砂质含量不均匀，岩屑片状及块状，表面光泽暗淡，质脆易碎，塑性较好，手搓具有粗糙感。炭质泥岩表面光泽暗淡，含炭量较高，质脆易碎，污手；煤呈块状，弱沥青光泽，参差状断口，块状构造，煤岩组分以暗煤为主，亮煤次之。层厚87~91m，与下伏地层呈整合接触。

上统本溪组(C2b)：岩性主要为棕灰色—灰白色中粒砂岩夹黑色炭质页岩。层厚8~15m，与下伏地层呈假整合接触。

2.2.5 奥陶系（O）

中下统马家沟组(O1m)：岩性以浅灰色—深灰色石灰岩、浅灰色泥灰岩、浅灰色—深灰色白云岩、泥岩、灰色泥质白云岩、白云质灰岩、白色膏岩、绣红色—烟灰色石盐矿等组成。层厚197~208m（该地层钻探勘查未打穿）。

3 含盐系地层特征

含盐系地层赋存于奥陶系下统马家沟组地层中，埋深于2479~2698m，厚度219m，根据邻井及JZ3、JZ4井马家沟组地层岩性特征、地球物理测井资料综合分析，将含盐系地层自上而下分为四套地层,为马五段1~7亚段。

第一套：马五段1~3亚段（O1m51-3），主要岩性为棕灰色石灰岩、浅灰色—深灰色角砾状泥灰岩、深灰色—灰黑色灰质泥岩、浅灰色—灰白色石膏质白云岩组成。

第二套：马五段4~5亚段（O1m54-5），主要岩性为灰绿色—灰棕色白云质灰岩、棕灰色—深灰色含膏灰质白云岩、棕灰色—深灰色白云岩、深灰色泥质白云岩、浅灰色白云质灰岩、深灰色—棕灰色泥灰岩、深灰色含膏泥灰岩组成。

第三套：马五段6亚段（O1m56），岩性由白色、烟灰色、锈红色石盐岩夹灰绿色—深灰色含膏泥岩、灰绿色—深灰色泥质白云岩、灰绿色—深灰色含盐泥岩、灰绿色—浅灰色泥岩、棕灰色—深灰色含泥白云岩组成。

第四套：马五7亚段（O1m57），岩性主要由深灰色—棕灰色泥质白云岩、深灰色白云质灰岩、深灰色泥灰岩组成。

4 沉积韵律特征

根据盐层沉积规律，沉积环境一般经历水进至水退的变化过程。泥质白云岩、灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩类为淡化弱咸化泻湖相沉积；含盐含膏白云岩、膏质白云岩、硬石膏岩为弱咸化泻湖相沉积；岩盐为盐湖相沉积；其沉积顺序由下向上依次为：碳酸岩盐→硫酸岩盐→氯化物→硫酸岩盐→碳酸岩盐，期间经历了水进→水退→水进的变化过程，组成两个半次级韵律结构。

根据邻井盐层沉积特征，结合工作区地质录井及地球物理测井等资料可以看出：该区域奥陶系下统马家沟组地层是一套含盐系地层，马五段6亚段为盐岩沉积韵律段，盐层之上由大套泥质白云岩、含膏白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩和硬石膏岩等组成；盐层段夹薄厚不等的含盐含膏白云岩、含盐石膏、含膏白云岩。盐层之下为含盐石膏、灰质白云岩、膏质白云岩、泥灰岩、灰岩。根据马家沟组沉积特征及区域地层对比，可将工作区含盐系地层自下而上划分为三个沉积韵律段，具有三种沉积韵律特征：

A韵律：是由弱咸化的含泥白云岩、石膏质白云岩沉积的基础上开始，由渐变—突变为高咸化期岩盐沉积。但咸化沉积阶段，由于海水浸入带来的物质成分数量的变化，引起化学分异中断和咸化、淡化沉积的多次重复，表明该韵律层高咸化期延续时间有间断，咸化期不稳定，通过钻井取芯资料证实，岩盐段具石膏夹层多而薄的特点。

B韵律：是在淡化期弱咸化相灰岩、泥灰岩、白云岩、灰质白云岩沉积的基础上，由渐变—突变至中咸化石膏岩和弱咸化白云岩沉积。

C韵律：是在中咸化相石膏岩、含膏泥质白云岩沉积基础上，渐变至弱咸化相含泥白云岩、白云岩、灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩沉积，该韵律反映了以弱咸化期沉积为主，中咸化期沉积不稳定，表明沉积过程中有轻微的振荡，属不完整沉积韵律。

5 岩盐开采技术条件

岩盐矿床开采时，不但要对水文地质条件进行分析，更重要是研究和探讨岩盐顶底板岩石工程力学性质及稳定性，作为良好的隔水层，工作区水文地质条件较为简单，首采盐层顶板岩石属硬岩石类型硬石膏岩，岩石结构致密较为稳定，但也要保护顶板，防止顶板垮塌或下塌，影响矿区正常生产，给矿区采卤生产带来不安全因素。

5.1 盐层顶板

层位为马家沟组马五段一至五亚段（O1m51-5），顶板岩石为薄厚不等的石灰岩、泥灰岩、含膏泥质白云岩、含膏白云岩和泥质白云岩、白云质灰岩，岩石结构致密，顶板岩石与盐层直接接触，属坚硬或半坚硬岩石，稳定程度高，层内无软弱岩石夹层，隔水性能好。

5.2 盐层底板

层位为马五段七亚段顶部（O1m57），岩石为薄厚不等的泥质白云岩、白云质灰岩等，岩石结构致密，属坚硬岩石，与盐层直接接触，属隔水性能好的岩层。

5.3 首采盐层顶板

首采盐层顶板岩石为泥质白云岩，为录井盐层中夹层，岩石结构较致密，与盐层直接接触，属半坚硬盐质硬石膏岩，且溶蚀较为严重，被石盐不同程度地充填结晶，顶板以上为盐岩与硬石膏岩互层。

以上表明，盐层顶板的含石膏质白云岩抗压强度最高，首采层顶的含有机质泥质微晶白云岩、含石膏质泥岩抗压强度其次，最低抗压强度为底板硬石膏，抗拉强度最高为顶板，最低为盐层首采盐层顶板。总之，盐层顶底板岩石隔水性能、力学性能良好，对盐层具有良好的保护作用，顶板对盐溶腔能起到支撑作用。

6 其他有益矿产

勘查工作过程中主要发现了煤、天然气、石膏等有益矿产,煤层气、煤主要分布于二叠系石盒子组—山西组地层中和石炭系太原组地层中，石膏分布于奥陶系地层中。煤层埋藏比较深,目前开采技术条件尚不成熟,但厚度比较大,储量比较丰富；综合测井现场解释与现场录井看，石盒子、山西组气层显示相对较好，其次是马家沟组；石膏岩层主要分布在奥陶系地层中,单独成层比较少见，常和岩盐层及其它岩层伴生成岩，因此可以在开采岩盐矿藏中对石膏加以提炼。

7 结论

通过勘查,工作区岩盐赋存厚度大，工业价值高，但还需在周边继续布井勘探，获取更多的岩盐井地质资料，以此保障开采生产安全高效。采卤开采时应注意以下几方面的问题：采卤为深井开采，在采卤过程中振动较大，易造成顶板垮塌或陷塌，导致挤压或挤毁技术套管；深井开采在国内还是初期阶段，开采风险稍大，如四川的长1井、长2井前期开采生产事故频发，故应加强管理，积极摸索，总结经验，提高深井盐层钻井开采技术。