青海昆特依矿区深层卤水矿的矿体特征分析及资源量潜力评价

马鸿颖，韩文奎，安永尉

(1.青海省柴达木综合地质矿产勘查院，青海 格尔木 816099；2.青海省地质调查院，青海 西宁 810016)

深层卤水富含多种矿物元素，是一种具有战略性的高价值矿产资源，也是组成钾盐产品的重要成分之一[1-2]；由于近年我国对钾盐的大规模开采，使得对钾盐的依存度由75%降至45%，因此，有必要进一步加强对深层卤水资源的调查、勘查工作[3]。

昆特依矿区位于青海省冷湖镇，属柴达木盆地范围，交通较为便利；区域内主要以钾矿、芒硝、硼矿、天青石、锂矿等盐类矿产和丰富的石油天然气等矿产资源为主，尤其以深层卤水矿较为丰富。据1990年的调查成果，整个柴达木盆地盐类沉积在时间上的分布规律可划分为四个阶段。其中，第一阶段为渐新世晚期，第二阶段为上新世晚期，第三阶段为下、中更新统，第四阶段为上更新世和全新世。昆特依矿区成盐期属第三期、第四期[4-7]。

此次调查以昆特依矿区为实例背景，于2018年开展调查，调查范围涉及188.81 km2，旨在通过多种手段结合，充分掌握矿区范围内深层卤水矿的存储特征，即通过现场调查，结合区域地质资料，先进行调查区的地质特征分析，并在水化学特征分析基础上，按照液体盐类矿产334级估算深层卤水的矿产资源量，以评价其资源潜力，以期为后续开采奠定理论基础。

1 调查区地质特征

结合区域地质特征及现场调查成果，从地形地貌、地层岩性、地质构造及水文地质条件四方面开展调查区的地质特征分析。

1.1 地形地貌

以地貌成因为划分依据，调查区内地貌类型共计含有四大类九个亚类，具体特征如下。

(1)剥蚀构造型地貌。

依据地貌成因形态差异。此类地貌可细分为2个亚类，即剥蚀构造中低山地貌和剥蚀构造丘陵地貌。

①剥蚀构造中低山地貌。主要分布于矿区北部及东部，海拔高程多间于2 800 m～3 400 m，相对高差200 m～500 m，沟谷短小而开阔，岩石裸露，风化作用强烈。

②剥蚀构造丘陵地貌。主要分布于矿区东、西、南三面，其成因主要是由褶皱构造的隆起作用形成，且由于构造应力强度不同，形成NW-SE向斜列的高丘陵和NWW-SEE向排列的低丘陵，其中，高丘陵海拔高程多间于2 800 m～3 200 m，发育有垂直轴部呈羽状排列的小冲沟，并在北西翼发育风蚀单面山形态，沿岩层走向延伸；低丘陵海拔高程多在2 800 m左右，顺岩层走向发育垄状单面山及梳状山，冲沟不发育，局部为小穹窿状丘陵。

(2)构造剥蚀型地貌。

因地貌成因形态差异，此类地貌可分为2个亚类：剥蚀带状倾斜平原地貌和风蚀波状平原地貌。

①剥蚀带状倾斜平原地貌。主要分布于冷湖三号构造两翼及四号、五号构造之SW翼，其特征是在强烈剥蚀作用下，基岩剥蚀，大片砾石暴露地表，加之岩层倾角较小，形成宽广的斜地地形，宽度约1 km～4 km，长度约60 km。

②风蚀波状平原地貌。主要分布于湖积盐壳平原和构造丘陵之间，呈条带状环绕矿床分布。其成因主要是由第四系中、下更新统湖相地层组成，少数为上更新统湖相地层，依附于第三系发生的构造变动后，经风蚀作用形成，海拔多在2 750 m左右。

(3)剥蚀堆积型地貌。

依据地貌成因形态差异，此类地貌可细分为2个亚类，即洪积倾斜平原地貌和冰碛台地地貌。

①洪积倾斜平原地貌。主要分布于山前地带，由数个大的洪积扇连接而成，地势较平坦，海拔高程多间于2 730 m～3 000 m；从山麓到前缘，由戈壁砾石带过渡为细土带，洪积扇轴部发育有树枝状季节性冲沟，前缘冲洪积陡坎表面广泛分布风积砂丘、砂链。

②冰碛台地地貌。主要分布于小红山南部，海拔高程多间于2 740 m～2 749 m，相对高差5 m～10 m；台地前缘多为陡坎，局部为缓坡。

(4)堆积型地貌。

依据地貌成因形态差异，此类地貌可细分为3个亚类，即湖积盐壳平原、湖沼平原和风积砂丘。

①湖积盐壳平原地貌。主要分布于第三系构造丘陵之间的凹地中，海拔高程多间于2 727 m～2 770 m，起伏程度相对一般。湖盆中心较平坦，起伏高差小于0.5 m；向边缘为高起伏的坟堆状盐壳平原，起伏高差1.0 m～1.5 m，再向外为石膏化盐渍盐壳平原，地表较平坦。

②湖沼平原地貌。主要分布于山前洪积倾斜平原和湖积盐壳平原之间，为一条带状洼地，海拔高程多间于2 725 m～2 750 m，整体呈东高西低，是地下水的溢出带和汇水中心，其中还分布有卤水湖。

③风积砂丘(链)地貌。主要分布于湖积盐壳平原中心部位及钾湖西部，其成因多为先由地面潮湿粘附风积砂堆积而成，后经次生盐渍化作用及风蚀改造，形成类似风蚀垄状砂丘形态，海拔2 730 m左右，迎风面陡背风坡缓。

1.2 地层岩性

结合此次钻探成果及以往普查资料，按地层形成年代进行阐述。

(1)下更新统地层。

该类地层主要为冲洪积相滨浅湖相沉积物，地表未有出露，仅见于深部工程揭露的岩芯中。经成果总结，该层下部以砾砂、中粗砂等夹卵石层为主；中部为中细砂、中粗砂为主，含少量黏土层，局部可见少量卵石分布；上部为含粘土的细砂、粗砂和砾砂。该层也是孔隙卤水矿层的赋存介质，此次钻探未揭穿底板，地层厚度大于204.65 m。

(2)中更新统地层。

该类地层广泛出露于此区各构造的两侧，并具湖积和化学沉积相互交替组成的韵律特征，且按自下而上，可划分为三个大的沉积旋回。

①第一旋回沉积。a.湖积层。该层在地表及深部均有分布，其中，地表主要分布于本区各构造两侧，分布范围较广；深部也广泛分布，与下更新统冲洪积地层主要呈平行整合接触，钻孔揭露厚度间于22.85 m～50.55 m，岩性主要以黏土粉砂、细砂、粗砂、粉砂黏土沉积物为主。b.化学沉积层。该层在地表未出露，深部平行整合接触于湖积相地层，厚度间于8.88 m～132.25 m，岩性主要以含石膏的粉砂黏土、含石膏的粉细砂黏土夹淤泥、淤泥黏土互层、粉细砂为主，其岩性特征为普遍含石膏。

②第二旋回沉积。a.湖积层。该层地表未见出露，深部亦广泛分布，与下部化学沉积层具平行整合接触关系，厚度间于19.00 m～136.20 m，岩性主要以细砂与粉砂黏土互层沉积物为主。b.化学沉积层。该层地表未见出露，深部平行整合接触于湖积相地层，厚度间于29.00 m～57.20 m，岩性主要以含石膏的黏土、含石膏的淤泥、粉细砂为主。

③第三旋回沉积。a.湖积层。该层地表未见出露，深部与下部化学沉积层具平行整合接触关系，厚度间于11.70 m～17.00 m，岩性主要有含石盐的黏土、含石膏的黏土、含粉砂的黏土、粉砂黏土。b.化学沉积层。该地层地表主要出露于冷湖横亘构造附近，出露岩性为含石膏和含粉砂的黏土与含粉砂的石盐，两者具互层结构；深部平行整合接触于湖积相层，厚度间于12.45 m～38.88 m，岩性主要以含石膏和含粉砂的石盐、粘土层为主。

(3)上更新统地层。

该类地层在调查区内广泛出露，厚度大致由南向北逐渐变薄；主要沉积类型有冰积、洪积、湖积和化学沉积夹湖积相，地层岩性主要为粘土层与盐层相间分布，具环状条带特征，即呈椭圆状环绕盆地。

①湖积层。地表出露于冷湖横亘构造西侧，呈南北向条带状出露；其次，在北部新盐带西北位置有零星出露。深部仅局部可见，与化学沉积层具平行整合接触关系，厚度间于5.00 m～20.00 m，岩性主要以含石膏的黏土、粉砂黏土为主。

②化学沉积层。地表主要出露于冷湖横亘构造附近，出露岩性为有含石膏和粉砂的黏土与含粉砂的石盐，两者也具互层结构。深部局部分布，厚度间于2.50 m～10.00 m，岩性主要为含芒硝和含粉砂的石盐等。

(4)全新统地层。

该类地层主要分布于钾湖、北部新盐带及冷湖四号构造东侧等处，成因类型为化学沉积，是可溶性固体钾矿的赋存层位。

1.3 地质构造

结合调查区域地质资料及此次调查的遥感资料，调查区的地质构造较为发育，从历史时间上看，古近系、新近系构造形态与基岩基本一致，再至上新世，沉积中心始终在调查区内的大盐滩附近。

从构造类别划分，区内构造可划分为褶皱构造和断裂构造两类，两者特征如下。

(1)褶皱构造。

①背斜构造。调查区内的背斜构造可分为两个带，即冷湖构造带和俄博梁、葫芦山构造带，前者具典型反“S”型构造特征；后者主要由俄博梁Ⅰ号、Ⅱ号及葫芦山构造组成

②向斜盆地。

矿区范围内主要包含有三个向斜构造，分别为俄博滩向斜、大盐滩向斜和大熊滩向斜。

(2)断裂构造。

依据资料收集，区内断裂构造十分发育，已查明区域构造主要为F4和F8，并经遥感合适，还具有遥F5和遥F6。

①冷湖Ⅲ号断裂(F4)。逆断层，长31.5 km、宽度约0.01 km，上升盘走向为110 °，倾向为南西，倾角为40 °～80 °。

②双气泉断裂(F8)。正断层，长度约55 km，上升盘走向160 °，倾向北东。

③遥F5断裂。据遥感图象上，该断裂走向323 °，长度约55 km，是潜在卤水构造。

④遥F6断裂。据遥感图象上，该断裂走向313 °，长度约65 km，是潜在卤水构造。

1.4 水文地质条件

按照地下水的赋存条件、水理性质及水力性质等，可将地下水划分为四种类型，即：第四系松散岩类孔隙水、化学岩类晶间水、碎屑岩类裂隙孔隙水和基岩裂隙水。

(1)第四系松散岩类孔隙水。

按照埋藏条件，可对第四系松散岩类孔隙水进行进一步的细分。

①潜水。主要分布于北部新盐带以北至阿尔金山山麓一带，含水层岩性为第四系上更新统、全新统冲洪积砂砾石、砾石、砾卵石及少量沼泽沉积之粉细砂，含腐植质砂层等。含水层厚度9.80 m～57.62 m，水位埋深：山麓地带大于100 m，戈壁砾石带为50 m～100 m，细土带为5 m～50 m，沼泽带小于5 m。单井计算单位涌水量大部分地段为10 m3/d·m～1 000 m3/d·m，仅冷湖镇南洼地和小赛什腾山山麓地段小于10 m3/d·m。

②浅部承压水。主要分布于戈壁砾石带前缘及冷湖镇以东地区，含水层顶板埋深大多小于50 m，厚度10 m～50 m，水位埋深山前地带为8 m～25 m，到钾湖中心为自流水，水头可达+1.13 m。单井计算涌水量一般100 m3/d·m～1 000 m3/d·m，局部地段为10 m3/d·m～100 m3/d·m，到小红山以南局部小于10 m3/d·m。

该类水矿化度变化较大，丁字口以西矿化度一般在3 g/L～10 g/L，水化学类型主要为硫酸镁亚型，断层附近出现氯化物型；小红山至冷湖镇以西及新盐带以北的地带矿化度大于50 g/L，水化学类型为硫酸钠亚型，断层附近为氯化物型。

③深部承压水。此类承压水是此次调查的重点，其含水层顶板埋深235.10～390.95 m，厚度204.82 m～805.00 m，水位埋深为8.62 m～27.00 m，单井涌水量4 337 m3/d·m～6 531 m3/d·m，水化学类型为氯化物型。

(2)化学岩类晶间水。

该类地下水主要分布于新近系构造之间的洼地内，受构造运动的影响，湖盆中心地带上部为潜水，下部为承压水。其中，潜水主要分布于盆地的沉积中心部位，水位埋深0.85 m～6.43 m，自盆地中心向外缘，地下水水位埋深增大；承压水主要分布于盆地盐类沉积区，含水层顶板埋深0.30 m～17.90 m，盆地中心地段埋深大，含水性较好，向外围含水层埋藏变浅，富水性逐渐减弱。

(3)新生界碎屑岩类裂隙孔隙水。

此类地下水可细分为第三系碎属岩类裂隙孔隙水和第四系中、下更新统碎屑岩类层间水。前者主要赋存于矿区东南西三面的储油构造中，具承压性质，往往自流喷出地表，正水头高度低者超过10 m，高者可达100 m；因其补给条件较差，其富水性一般较差，而且因时代不同而有差别，表现为地层由老到新、富水性减弱。后者赋存于盐岩层裂隙中，埋深13.88 m～203.11 m，水化学类型为硫酸镁亚型。

(4)基岩裂隙水。

该类地下水主要分布于阿尔金山及小赛什腾山，其赋存的裂隙成因主要是由岩层经过多次构造运动，发生褶皱和断裂，从而形成节理裂隙；受补给条件影响，阿尔金山东段基岩裂隙水相对较发育，西段较差，俄博梁北侧山体和小赛什腾山山势低矮，含水性极差。

2 矿体特征分析

昆特依矿区是一个以液体矿为主的综合性盐类矿床，历史上已经历多次调查，而此次重点对深部液体矿体特征进行调查，即主要对深层卤水矿进行研究，且为满足调查需求，共设计了3个钻孔，编号分别为ZK01、ZK09和ZK10，孔深分别为1 401.30 m、1 000.98 m和507.50 m。

2.1 矿层地质、水文地质特征

深部液体矿体分布于大盐滩、俄博滩区域，赋存于下更新统之冲洪积砂砾石夹卵石、漂石的层间孔隙中，为粗颗粒松散岩类孔隙承压卤水矿层；矿层南北延伸达45 km，宽4 km，面积188.81 km2。

据钻探成果调查，矿层顶板埋深间于251.19 m～390.95 m，底板未揭穿，控制深度达1 400 m，含水层纯厚度间于204.82 m～805.00 m，平均523.80 m，较稳定型。同时，含水层孔隙度24.09%～32.84%，平均27.53%；变化系数15%；给水度11.39%～27.38%，平均13.60%，变化系数51%。单位涌水量主要间于132.23 m3/d·m～298.92 m3/d·m，含水层的富水性强。

2.2 水化学特征

为充分掌握深层卤水的水化学特征，在三个钻孔中采取了水样，并进行了卤水的化合物成分分析，结果如表1。

表1 深层卤水的化合物组分含量统计Tab.1 Statistics of compound component content of deep brine

结合三个钻孔的分布位置及表1，得矿化度自东向西略有减小，其值由288.89 g/L减小至287.52 g/L，但密度无变化，均为1.19 g/cm3。

依据《矿产地质勘查规范 盐类》(DZ/T 0212.4-2020)，卤水主要组分为KCl、NaCl、MgCl2；结合表1，KCl品位0.25%～0.47%，平均0.37%，品位变化系数32%；NaCl品位19.18%～20.69%，平均19.69%，品位变化系数3%；MgCl2品位2.50%～3.64%，平均3.04%，变化系数21%；其余化学成分也略有变化。

2.3 析盐特征

再对深层卤水的水化学组分进行统计，以进行其析盐特征分析，结果见表2。

表2 深层卤水的水化学组分统计Tab.2 Statistics of hydrochemical components of deep brine g·L-1

结合前述矿体特征分析，得此次研究的对象主要为深层卤水，调查面积大于100 km2，矿体延伸规模等级属大型；卤水矿层的埋深一般大于235 m，属深藏卤水矿床。同时，结合钻探成果，调查区内未见明显稳定隔水层，内部结构复杂程度属简单；整体厚度变化较小，厚度稳定程度属较稳定。品位变化系数，KCl为32%，MgCl2为21%，NaCl为3%，品位均匀程度属均匀到较均匀，矿体稳定程度属较稳定。

3 资源量潜力评价

结合前述矿体特征分析，得出此次调查区内的深部卤水中的矿产品种较多，达到工业品位的主要有KCl和NaCl，达到边界品位的有MgCl2；参照《盐湖矿产矿床地质勘查规范》(DZ/T0212-2002)，进行资源量潜力评价。

首先，结合此次调查成果，计算得到区内各类卤水矿产资源量见表3。

表3 深层卤水的矿资源量计算结果Tab.3 Calculation results of mineral resources of deep brine

从表3可见，按照液体盐类矿产334级估算，KCl孔隙度资源10 453.84万t，给水度资源量5 342.54万t；MgCl2孔隙度资源量8.058亿t，给水度资源量4.12亿t；NaCl孔隙度资源量69.13亿t，给水度资源量34.15亿t；三者对比，此次调查区内的卤水资源以KCl为主，其次是NaCl和MgCl2。

其次，由于昆特依矿区历史上已进行类似调查，故将此次调查的资源量与2016年的资源量进行对比分析，结果见表4。从表4可见，对比不同年份的矿产资源估算量，得出在相应矿种中，此次调查后的资源估算量相较2016年度的资源估算量均有明显提高，进一步论证了昆特依矿区具有较丰富的深层卤水矿产资源。

表4 不同调查年份的矿资源量对比Tab.4 Comparison of mineral resources in different survey years

在前述基础上，再进一步对两次调查的资源量差异成因进行分析，原因主要为：首先，此次调查对达不到边界品位的地区进行区别对待，即以近似“穿鞋戴帽”的方法进行块段划分，并兼顾勘探网距进行了外推，以此增加了资源量的划定范围；其次，对部分矿体圈定界线进行了略微调整，且此次计算含水层纯厚度较上次略有减小。

总体来说，此次调查成果不仅进一步认识了昆特依矿区深层卤水的水化学特征，也进一步了解了该矿区的资源潜力，为后续开采奠定了坚实基础。

4 结论与讨论

1)昆特依矿区深层卤水矿的分布面积大于100 km2，矿体延伸规模等级属大型；且卤水矿层的埋深一般大于235 m，属深藏卤水矿床。

2)在配盐程序中导入卤水水化学分析结果后，得R值位于0～0.075范围，说明昆特依矿区深层卤水类型属于“氯化物”过渡亚型，且卤水中各类矿物的品位变化系数，KCl为32%，MgCl2为21%，NaCl为3%，品位均匀程度属均匀到较均匀，矿体稳定程度属较稳定。

3)按照液体盐类矿产334级估算，KCl孔隙度资源10 453.84万t，给水度资源量5 342.54万t；MgCl2孔隙度资源量8.058亿t，给水度资源量4.12亿t；NaCl孔隙度资源量69.13亿t，给水度资源量34.15亿t。相较前一次调查成果，此次估算的矿产资源估算量有了明显提升，充分说明昆特依矿区具有较丰富的深层卤水矿产资源。

4)受各类条件限制，此次调查的品味划分程度的准确性有限，建议后续经费允许前提下，可进一步结合前期调查成果，增加调查工作量，以充分掌握矿区内各类矿产资源的品位分布特征。