新疆罗布泊K+、Na+、矿化度及潜水等水位相关性分析

杜江岩 曹阿楠 李林 陈和军 师德扬

摘要：钾盐矿床产于蒸发岩建造中，是含盐盆地发育过程最后阶段的产物。罗布泊以卤水钾矿为主，查明了钙芒硝储钾潜卤水承压卤水钾矿床，为一种新类型钾盐矿。笔者通过水文地质调查及数理分析手段，初步查明了阿尔金山北坡山前倾斜平原和阿其克谷地（重点在山前洪积扇与湖相地层接触区域）含钾卤水分布范围，并对区内K+、Na+、矿化度及潜水等水位开展相关性分析，指导了后续含钾浅盐水-卤水分布范围位置确定的工作。

关键词：罗布泊;钾盐;K+;Na+;矿化度;潜水等水位;相关性分析

新疆罗布泊是塔里木盆地东部现代干盐湖，也是世界上最大的盐湖之一。从1995年在罗布泊北部的罗北凹地发现了超大型规模的卤水钾矿资源，到近十年来中国国家投资罗布泊钾肥公司大规模开发卤水钾矿，罗布泊再次成为世人关注地区。

1    罗布泊钾盐矿床物质成份

1.1 固体盐类矿物

经薄片、扫描电镜等分析，碳酸盐有菱镁矿、白云石、方解石等;硫酸盐有石膏、钾石膏、芒硝、钙芒硝、钾芒硝、钠镁矾、白钠镁矾、钾镁矾、软钾镁矾、无水钾镁矾、钾锶矾、泻利盐、杂卤石、天青石等;氯化物有石盐、钾石盐、光卤石、水氯镁石等。

1.2 液体（卤水）物质成份见表1。

2    区域地下水化学特征

2.1 区域地下水矿化度分区

根据收集区域前人化验资料分析可知，研究区内分布有1～3 g/L的微咸水、3～10 g/L的咸水、10～100 g/L的盐水、>100 g/L的卤水，见表2（参照前人矿产报告及区域各类论文有关罗布泊南部卤水赋存分布的论述，定义矿化度>100 g/L的地下水为卤水）。研究区水样盐度范围为1.52～168.71 g/L，平均值为57.49 g/L，其中大部分的样品矿化度在10 g/L以上，说明取样点水样多为盐水、卤水，只有南部阿尔金山区个别取样点水样等级为微咸水或咸水。

1～3 g/L的微咸水主要分布在克孜勒塔格-因克卡拉塔格山区地带;3～10 g/L的咸水主要分布在南部阿尔金山及山前倾斜砾质平原-库木塔格沙漠地段及北部库鲁克塔格、克孜勒塔格西部地段，10～100 g/L的盐水主要分布在阿尔金山山前倾斜砾质平原与罗布泊湖盆接触带，在研究区西北部库鲁克塔格一带也有少量分布，>100 g/L的卤水主要分布在耳形区-罗布泊干盐湖-罗北凹地三角地带（见图1）。

由上述分布特征分析可知，该区域地下潜水矿化度沿径流方向逐渐升高，在罗布泊湖盆区形成>100 g/L的卤水，南部阿尔金山至阿尔金山山前平原断裂带地下潜水含水层岩性以卵砾石为主，径流速度较快，矿化度变化速度相对较慢，在阿尔金山山前平原断裂带由于地层岩性变为粉细砂、亚砂土，地下水径流速度变慢，地下潜水出现雍高现象，在强烈的毛细、蒸发作用下，使地下水矿化度陡增，北部湖盆沉积的巨厚含盐地层孔隙发育，水位埋深进一步变浅，形成大面积的盐、卤水[1]。

2.2 区域地下水水化學组成及卤水化学类型

对研究区2016年度采区的20件水样进行了分析，收集了前人的2件水样测试结果，即共22件水样数据，进行了各组分的数据统计。对采集的各类水样品开展化学组分分析，测试项目主要有常量元素K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和pH、矿化度等。尽管不是在同期采集测试、相同条件下分析，可能会有一定误差，但大量样品水化学组成的分析统计，为研究该区水文地球化学背景特征及环境演化提供了重要依据。

据表3可见，卤水矿化度最高值为168.71 g/L，平均值为57.49 g/L。钾含量最高达5.01 g/L，最小含量0.01 g/L，平均含量为1.29 g/L;钠离子最高含量为57.94 g/L，最小含量为0.34 g/L，平均含量为19.48 g/L;钙离子最高含量0.91 g/L，最低含量为0.04 g/L，平均含量0.25 g/L;镁离子最高含量为4.57 g/L，最低含量为0.04 g/L，平均含量为1.43 g/L;氯离子含量分布范围0.37～8.24 g/L，平均值7.74 g/L;硫酸根含量最大值15.65 g/L，最小值0.54g/L，平均含量4.97 g/L;重碳酸根含量变化范围0.05～85.32 g/L，平均值为29.97 g/L;pH值最小值6.96，最大值8.24，平均值7.74。

3    开展了研究区卤水简分析样品K+、Na+、矿化度及潜水等水位相关性分析

3.1 研究区K+、Na+、矿化度及潜水等水位背景

本次研究区内采集各类卤水简分析样品20组，收集前人资料经行了K+、Na+、矿化度单项测定的资料点1处（见表4）。

3.2 四项参数研究区内整体相关性分析结果

对21处样品点采用SPSS软件，进行了系统的相关性分析，计算并选取积差相关系数变现数据组间的相关性，取值-1至1，绝对值越大相关性越好，分析结果（见表5）。通过相关性分析，研究区整体21组数据K+、Na+、矿化度三者相关性较好，均为正相关，其中Na+、矿化度相关性最高，K+、矿化度次之，正相关关系中K+、Na+相关性最低;K+、Na+、矿化度三个水化学参数与潜水等水位参数在研究区内整体相关性较差均呈负相关，K+与潜水等水位相关性最低[2]。

通过数据分析研究区内K+、Na+随矿化度增高而增高，K+、Na+、矿化度随潜水等水位降低而增加。符合区内地下水的补排规律。

4    四项参数分区相关性分析结果指导了后续含钾浅盐水-卤水分布范围位置确定的工作

将研究区整体21组数据按地域分成3组①南部山区-山前倾斜平原中上部6个样品②古湖区周边3个样品③红柳井周边填图区12个样品（见表5）。

通过数据分析①、②号组样品各数据相关性与区域类似，但随着潜水等水位降低，正负相关性参数逐步提高，证明了南部山区地下水对古湖区周边地下水存在补给关系，同时K+、Na+、矿化度随潜水等水位减少而增加。

③号组数据分析结果K+、Na+、矿化度与潜水等水位四项参数均呈正相关，证明进入红柳井周边填图区及以北罗布泊古湖区K+、Na+、矿化度进一步升高，同时在该区域径流过程中存在随潜水等水位逐步降低K+富集丰度有所异常的区域，与区域整体负相关存在矛盾关系，考虑该区域或周边区域钾离子可能存在异常补给或者受外界因素变化影响快速富集。

参考文献

[1] 刘成林，焦鹏程，王弭力，等.罗布泊盐湖巨量钙芒硝沉积及其成钾效应分析[J].矿床地质，2007，26（3）：322-329.

[2] 胡小进.罗布泊卤水的相图分析研究[J].化工矿产地质，2003，25（2）：103-109.