鄭綿平,侯獻(xiàn)華,于常青,李洪普,尹宏偉,張 震,鄧小林,張永生,郭廷峰,韋 釗,王緒本,安蓮英,乜 貞,譚筱虹,張雪飛,牛新生

1)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國土資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;2)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3)青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,青海格爾木 816000;4)南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京 210093;5)中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院,河北涿州 072754;6)成都理工大學(xué),四川成都 610059;7)云南省地質(zhì)調(diào)查院,云南昆明 650051

鉀鹽是工農(nóng)業(yè)重要原料,其中 90%左右用于作鉀肥,其他工業(yè)等用途約占 10%。我國是一個(gè)擁有13億多人口的農(nóng)業(yè)大國。中國耕地資源與人口基數(shù)相比較少,為了保障我國糧食安全和對農(nóng)產(chǎn)品需求需要不斷增加作物的產(chǎn)量,形成了中國特有的化肥高量投入的耕地體系(鄭綿平等,2010)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,2014年我國鉀鹽消費(fèi)量(K2O)達(dá) 1099萬噸,折合 KCl為 1740萬噸(中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽(肥)行業(yè)分會,2014),較 2001年鉀鹽(K2O)消費(fèi)量343.5萬噸相比,增加了3倍。我國生產(chǎn)的鉀肥主要來自現(xiàn)代鹽湖的鉀鹽,多年來鉀鹽自給率約30%左右。從2008年始,由于市場鉀鹽價(jià)格飆升,推動我國鉀鹽自給率大幅度提高,如2014年全國鉀鹽(K2O)產(chǎn)量達(dá)到554萬噸(中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽(肥)行業(yè)分會,2014),而進(jìn)口量507.4萬噸(中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽(肥)行業(yè)分會,2014),我國鉀鹽自給率達(dá)52%,但與當(dāng)年全國鉀鹽(K2O)消費(fèi)量1099萬噸(含工業(yè)用鉀)(中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽(肥)行業(yè)分會,2014),我國仍為世界主要鉀鹽進(jìn)口國。

世界鉀鹽相當(dāng)豐富,但資源和產(chǎn)量集中在少數(shù)國家。按鉀鹽儲量(表1):加拿大、俄羅斯、白俄羅斯等為主,三國合計(jì)占世界鉀鹽 89%,其余按鉀鹽資源儲量計(jì),主要分布于美國、土庫曼、泰國、老撾、哈薩克斯坦、巴西、以色列、約旦、英國、西班牙、智利國。中國實(shí)際探明鉀鹽儲量要低于表 1所列數(shù)據(jù)。

面對我國鉀鹽的大宗需求和相對較少的鉀鹽儲量,近幾年來,中國地質(zhì)調(diào)查局加大投入,組織相關(guān)部門大力協(xié)作,取得了鉀鹽找礦的初步成效。由于中國復(fù)雜成鹽地質(zhì)構(gòu)造條件,在我國找尋古代鉀鹽的難度很大,成為長期以來找礦的“硬骨頭”。中國的國土是由若干小陸塊(克拉通)、微陸塊和造山帶拼合而成的,既可與其他大陸對比,又有其特殊性,克拉通化時(shí)間也稍晚,多為活動帶中的大型中間地塊形成的“準(zhǔn)地臺”,故受周緣造山帶較強(qiáng)烈的影響,而新生代高原碰撞成礦作用還相繼形成大型陸相和海相鹽盆地。

表1 世界鉀鹽(K2O)儲量年變化表Table 1 Annual changes of sylvite (K2O) reserves in the world

圖1 梁ZK05、梁ZK02、梁ZK06鉆孔沉積對比圖Fig.1 Comparative map of sediments from drill holes Liang ZK05,Liang ZK02 and Liang ZK06

上述因素導(dǎo)致中國海、陸相鹽盆地成礦構(gòu)造環(huán)境和成鹽成鉀的某些特殊性:成鹽多期性與成鹽時(shí)代差異性,成鹽遷聚性、物質(zhì)成分多樣性、后期變動性與深埋藏、液態(tài)礦多和海相鹽盆地規(guī)模較小以及形成青藏高原晚碰撞以來最年輕的陸相鉀鹽等基本特征。如何根據(jù)我國這些成鹽地質(zhì)特點(diǎn),探索符合我國地質(zhì)實(shí)際找鉀的成功之路,還可能有很長的路要走,本文僅是作者群體在這個(gè)努力過程中取得的初步成果,更值得肯定還在將來！現(xiàn)將找鉀調(diào)查若干新進(jìn)展介紹如下。

1 柴達(dá)木盆地西部深層含鉀鹵水預(yù)測研究

2008—2010年的地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目“青海柴達(dá)木西部第三系上新統(tǒng)富鉀硼鋰深循環(huán)鹵水礦產(chǎn)普查”,其調(diào)查的目標(biāo)層位僅限于“上新統(tǒng)”。

作者通過古氣候和鹽構(gòu)造背景研究,認(rèn)為柴達(dá)木盆地西部長期受下降干旱氣流的影響,晚新生代以來處于我國西部寒旱中心(鄭綿平,2001),推斷下第四系(Q1)有成鹽找鉀前景。基于此,對該區(qū)已有鉆孔巖心進(jìn)行了綜合研究(鄭綿平等,2013b),由北而南選擇大浪灘凹陷梁ZK05、梁ZK02和梁ZK06鉆孔巖心進(jìn)行年代學(xué)、鹽類礦物學(xué)、古環(huán)境古氣候等研究。建立了該區(qū)磁性地層年代框架(施林峰等,2010;秦永鵬等,2012),對梁 ZK05孔巖心古地磁測年,推算出鉆孔330 m深處的年齡約為2 Ma(施林峰等,2010),該鉆從孔深330 m一直到1025 m,巖性均為中粗砂和卵礫石沉積,沉積速率遠(yuǎn)大于前330 m,因此無法用沉積速率外推法推測鉆孔底部1025 m處的年齡,但是,據(jù)此結(jié)果,可以推測該套砂礫石儲鹵層的結(jié)束年代至少為2 Ma。對梁ZK02孔巖心古地磁測年求得其底部 1000 m處年齡為2.58 Ma,巖性表現(xiàn)為黃褐色、棕紅色、灰白色含粉砂粘土,而到梁ZK06孔,其底部1000 m處古地磁年齡為2.1 Ma,巖性為粗粒含粉砂石鹽。以上表明,由北部阿爾金山前向南大浪灘干鹽湖凹陷中心,巖相由扇三角洲前緣的砂礫逐漸過渡到淺湖的含粉砂粘土(梁ZK02),直至鹽湖沉積(梁ZK06)。由此可知,這種新型砂礫層含鉀鹵水層開始堆積的時(shí)代為2.58～2.00 Ma,為Q1早期(圖1)。據(jù)該調(diào)查區(qū)地震資料重新解釋,在該套厚層砂礫層之下,還有至少一套類似砂礫層沉積,鉆孔尚未揭露,容后報(bào)導(dǎo)。

由于該區(qū)深層含鉀鹵水(砂礫儲鹵層)埋藏深度一般在300 m以上,作者通過油田地震資料重新處理-解釋-反演,總結(jié)砂礫儲鹵層反射特征,使布鉆有充分科學(xué)依據(jù)。以梁 ZK05孔為例,儲鹵層段在03y31地震剖面上地震相表現(xiàn)為平均振幅強(qiáng)、頻率低,同相軸連續(xù)性差,一般呈團(tuán)塊狀分布(圖2)。據(jù)此,連續(xù)布置了梁 ZK10、黑 ZK02、察 ZK01、察ZK02、察ZK03等中深鉆孔,均收到了很好找礦效果。該新型砂礫層含鉀鹵水的發(fā)現(xiàn),大幅度擴(kuò)大了柴西鉀鹽資源遠(yuǎn)景,且揭示一種新構(gòu)造成鉀機(jī)制。

圖2 柴達(dá)木盆地西部砂卵礫石含鉀鹵水層地震反射特征(據(jù)青海油田公司2D地震成果,有補(bǔ)充)Fig.2 Seismic reflection characteristics of potassium-bearing brine layer of sand and gravel in the western Qaidam Basin(supplementary after 2D seismic achievements by Qinghai Oil Field Company)

沿北部阿爾金山前從西邊大浪灘凹地—黑北凹地,向東直至昆特依凹地,該套儲鹵層呈條帶狀分布,在該區(qū)先后施工 25個(gè)鉆孔,“孔孔見礦”。KCl品位在0.31%～1.56%之間,為氯化物型鹵水。

據(jù)現(xiàn)有工作,初步估算大浪灘凹地 KCl(334)孔隙度資源量1.42億噸,KCl(333)資源量1.34億噸,察汗斯拉圖凹地 KCl(334)孔隙度資源量 0.34億噸,昆特依凹地 KCl(334)孔隙度資源量 0.30億噸,馬海凹地KCl(334)孔隙度資源量0.10億噸,合計(jì)3.5億噸。

2 柴達(dá)木砂礫型含鉀鹵水成礦機(jī)制探討

柴達(dá)木盆地位于阿爾金山、祁連山和昆侖山之間,是青藏高原發(fā)育的大型中新生代山間盆地。據(jù)盆地構(gòu)造分析表明,柴達(dá)木盆地為典型拆離伸展盆地(崔軍文等,1999),為巖石圈尺度的大型盆地,其形成主要與沿殼內(nèi)拆離層和殼慢拆離層的拆離作用有關(guān),其下地殼屬于揚(yáng)子地塊,上地殼以塔里木—中朝地塊為主。由于早喜瑪拉雅山運(yùn)動的影響,印度板塊和歐亞板塊相互的碰撞,四周山體不斷抬升,中央坳陷盆地主體形成,在盆地西部逐漸形成“高山深盆”的沉積環(huán)境(袁見齊等,1983)。在走滑和擠壓背景下,柴達(dá)木盆地西部形成一系列北西向逆沖斷層,由北往南,可見元古代劉家臺組(Pt1l)變質(zhì)巖超覆于古近紀(jì)干柴溝組(E3N1g)沉積巖之上,古近紀(jì)干柴溝組(E3N1g)又超覆于新近紀(jì)油砂山組(N2y)含鹽碎屑巖之上(圖 3)(張雪亭等,2007),在北部阿爾金山前形成反沖構(gòu)造,并導(dǎo)致上新世晚期含鹽地層在地下與Q1沖洪積砂礫石層接觸。

圖3 柴達(dá)木西部深層含鉀鹵水調(diào)查區(qū)地質(zhì)背景圖(據(jù)張雪亭等,2007,略有補(bǔ)充)Fig.3 Geological background diagram of the survey area for deep potassium-abundant brine in the western Qaidam Basin (modified after ZHANG et al.,2007)

在第四紀(jì)早期,沖洪積砂礫層形成大資源量含鉀鹵水,為國內(nèi)外所罕見。據(jù)其形成條件,初步分析有兩個(gè)主要因素:(1)由于柴達(dá)木盆地西部長期受下降干旱氣流的影響,新生代以來一直處于我國西部寒旱中心,從始新世至新近紀(jì),在柴西不斷接受鹽類沉積,形成特殊“鹽谷”背景,因而,砂礫層具有積聚“鹽谷”中分散的鹽類有利條件。(2)由于周圍高山融水,由高往低沿阿爾金斷裂潛入山前地帶,常年溶濾 N2沉積的石鹽層系而形成鹵水,繼而進(jìn)入Q1時(shí)期沖洪積砂礫層大孔隙儲存。在第四紀(jì)長期半干旱-干旱條件下,由于周圍山地不斷隆升,山前凹陷相對持續(xù)沉降,而形成了山前巨厚砂礫型含鉀鹵水礦。該砂礫型鹵水化學(xué)特征有別于柴西現(xiàn)代鹽湖硫酸鎂亞型鹵水,又不同于第三系油田水,是一種特殊的高鈉、低硫酸根、硼、鋰的含鉀鹵水(圖4)。

由此,柴達(dá)木西部含鉀鹵水就包括三種類型:氯化物型(砂礫層含鉀鹵水)、氯化鈣型(第三紀(jì)油田水)、現(xiàn)代鹽湖型(硫酸鎂亞型),前者與后兩者的水質(zhì)和水化學(xué)類型不同(表 2),不具有富含鋰、硼、溴、碘、氨、鍶等特征(付建龍等,2001;譚紅兵等,2007;樊啟順等,2007),表明它的形成并非由第三系油田水受西南應(yīng)力擠壓遷移而形成(鄭綿平等,2013a);亦非由上部現(xiàn)代鹽湖向下滲入而成。

表2 柴達(dá)木盆地西部含鉀鹵水分類與水化學(xué)特征(單位:g/L)Table 2 Classification and hydrochemical characteristics of potassium-bearing brine in the western Qaidam Basin(unit:g/L)

圖4 柴達(dá)木盆地西部砂礫層含鉀鹵水成因圖解Fig.4 Genetic diagram of potassium-bearing brine of sandy gravel bed in the western Qaidam Basin

這種氯化鈉型鹵水水化學(xué)特征,從黑北凹地黑ZK02孔砂礫層含鉀鹵水野外蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得到佐證,實(shí)驗(yàn)表明,鹵水中主要成分為氯化鈉,因此氯化鈉結(jié)晶析出階段很長(圖5),直至光鹵石析出。該含鉀鹵水鹽類礦物組合比較簡單,這也為將來生產(chǎn)提取工藝帶來便利。

圖5 Na+、K+、Mg2+//Cl--H2O四元體系介穩(wěn)相圖Fig.5 Metastable phase diagram of Na+,K+,Mg2+//Cl-H2O quaternary system

圖6 砂礫型含鉀鹵水概要圖解Fig.6 Essential diagram of gravel type potassium abundant brine

綜上所述,柴西砂礫層含鉀鹵水的成因機(jī)制,可概括如下(圖6)。

由于柴西地區(qū)有很好的資源條件,近兩年求得深層砂礫型新型鹵水KCl資源量總計(jì)3.5億噸,已經(jīng)成為中國地質(zhì)調(diào)查局完成358找鉀任務(wù)的重點(diǎn)地區(qū)。隨著勘查評價(jià)工作深入,柴西有望成為我國最大鉀肥生產(chǎn)地察爾汗可靠的后備資源接替區(qū)(中國地質(zhì)科學(xué)院,2015)。

3 滇西南找鉀——“二層樓成礦模式”

在 3年前取得滇西南成鉀規(guī)律認(rèn)識基礎(chǔ)上(鄭綿平等,2010,2012),經(jīng)地球物理和鉆探驗(yàn)證,在勐野井礦外圍 MK-1井深部中侏羅統(tǒng)花開左組(和平鄉(xiāng)組)發(fā)現(xiàn)含鉀鹽層(垂厚70 m)(圖7)。

KCl含量0.8%～6%,并以2%～3.6%為主;溴氯系數(shù) 0.1～0.6,鉀氯系數(shù) 15～60;部分系數(shù)已達(dá)鉀石鹽沉積階段。

在大量的地表地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上,進(jìn)行了室內(nèi)鹽構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn),其鹽構(gòu)造演化有以下階段(圖8)。

1)特提斯海相鹽層(J2hp)被晚侏羅—早白堊地層覆蓋;

2)早白堊末期(K1p),巖鹽沿北東東向正斷層遷移至地表,以K1p為底板形成蘑菇狀鹽體;

3)古近紀(jì)晚期受強(qiáng)烈擠壓作用影響,斷層上盤抬升,部分蘑菇狀鹽體被剝蝕;

圖7 勐野MK-1井含鉀鹽層Fig.7 Potassium-bearing salt bed of Well MK-1 in Mengye

4)斷層下盤的殘留蘑菇狀鹽體被古近紀(jì)—新近紀(jì)沉積覆蓋保護(hù)形成現(xiàn)今的勐野井礦體。

4 塔里木白堊－第三紀(jì)鹽盆地鉀鹽找鉀取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展

通過“油鉀兼探”,取得了66個(gè)含鹽鉆孔(累計(jì)進(jìn)尺7萬多米)巖屑樣品和相應(yīng)完井報(bào)告,羊塔4井發(fā)現(xiàn)100 m的鉀礦化層位和41 m的鉀鹽礦層(圖9)。

圖9 羊塔4井中礦化段含鉀鹽層組合和巖屑Fig.9 Potassium-bearing salt bed groups and debris in mineralized beds of No.4 Well in Yangta

圖10 溶解度隨溫度和壓力變化Fig.10 Solubility resulting from pressure and temperature changes

國外鉀鹽水采深2000 m為下限,針對我國國情,作者提出探討大于5000 m深溶采可行性。調(diào)查表明,中鹽重慶長壽鹽化工業(yè)有限公司鉆井水溶采鹽采用定向?qū)舆B通法,采鹽最大深度為 3188 m,是目前國內(nèi)在產(chǎn)最深鉆井。山東黃河三角洲鹽礦化工有限公司在建700萬m3/年NaCl采輸鹵及地?zé)崮芫C合利用項(xiàng)目正在施工中。設(shè)計(jì)采鹽深度3900 m,最大可到4300 m,是目前國內(nèi)在建最深鉆井。通過對鉆井水溶開采鹽礦資料綜合分析,由于在＞30℃的溫度條件下,氯化鉀溶解度比氯化鈉溶解度還大(圖10),目前,首先進(jìn)行室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn),著手部署在庫車凹陷5200 m鉆井水溶開采鉀鹽礦可能性研究工作。

5 開拓上揚(yáng)子盆地找鉀新方向

上揚(yáng)子三疊紀(jì)蒸發(fā)巖系是一種特殊的多級次鹽盆地成鉀模式,它既是揚(yáng)子盆地系最后的濃縮鹽盆地,又是四周多源海水頻繁補(bǔ)給的次盆地(圖11)。并且位于構(gòu)造準(zhǔn)穩(wěn)定區(qū),成鹽后期構(gòu)造變化大,因而具有特殊的成鉀特點(diǎn):

1)中淺部多為溶濾液體礦,全盆地儲鹵層面積達(dá)13萬km2以上,其中已知儲鹵構(gòu)造159個(gè),鹵水可采資源量 109億 m3以上,推測其鉀資源量巨大(鄭綿平等,2010)。近期分別對川中、川西南等7個(gè)地區(qū)的 13個(gè)儲鹵構(gòu)造的富鉀鹵水礦進(jìn)行資源量評估,獲富鉀鹵水資源量 32.60億方,氯化鉀(KCl)資源量4916.93萬噸。

圖11 四川盆地三疊紀(jì)巖相古地理略圖(據(jù)鄭綿平等,2010,補(bǔ)充)Fig.11 Triassic lithofacies paleogeographic scheme of Sichuan Basin (modified after ZHENG et al.,2010)

2)含鉀鹽系在大部地區(qū)淡化-咸化頻繁;

3)在上揚(yáng)子中東部和西南局部地區(qū),產(chǎn)出巨量準(zhǔn)可溶性雜鹵石礦石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)。

四川雜鹵石鉀資源量(K2O)計(jì)算公式為:Q=A×H×D×8%;其中分區(qū)面積 A:各區(qū)最外的見礦鉆井直線連接線為邊界所圈定的面積值;礦體厚度H:見礦單井所見礦層的累計(jì)厚度;礦石比重D:2.7;K2O含量:8%(表3)。

表3 四川盆地雜鹵石資源估算表Table 3 Resource estimation of polyhalite in Sichuan Basin

表4 雜鹵石在水中的平衡液相組成Table 4 Balanced liquid phase compositions of polyhalite dissolved in water

表5 隨溫度變化的溫度系數(shù)值Table 5 Temperature coefficient values changing with the temperature

圖12 溫度對雜鹵石中鉀溶解度的影響Fig.12 Influence of temperature on solubility of potassium in polyhalite

圖13 雜鹵石在水溶液中的Ksp隨壓力的變化關(guān)系Fig.13 Relationship between Ksp of polyhalite in aqueous solution and pressures

為雜鹵石的開發(fā)利用和研究富鉀鹵水的成因聯(lián)系,本項(xiàng)目進(jìn)行了多年的雜鹵石不同溫壓下的系列溶解行為研究和開發(fā)前期實(shí)驗(yàn)(表4,5)。計(jì)算了高溫高壓下雜鹵石的溶解平衡常數(shù),研究表明,高溫高壓有利于雜鹵石中鉀的溶解(圖12,13)。

通過實(shí)驗(yàn)說明,CaCl2等溶劑對雜鹵石溶解能力高于水(表 6)。實(shí)驗(yàn)條件為:固液比 1:1,反應(yīng)時(shí)間48小時(shí),反應(yīng)溫度105℃。

通過勘查和與當(dāng)?shù)氐V業(yè)公司合作表明,賦存于石鹽中的雜鹵石有利于富鉀鹵水的形成;在溶采動力作用下,分散狀雜鹵石易溶于水中(圖14)。

川東富鉀鹵水的勘探開發(fā)有新的突破。據(jù)四川恒成公司取得的恒成 7井的巖芯,發(fā)現(xiàn)含鉀鹽雜鹵石 層;利用恒成1井和2井,采用注水方式,獲得富鉀鹵水(表7)。四川佰瑞德礦業(yè)有限責(zé)任公司多年來對深部雜鹵石進(jìn)行試采,據(jù)稱所用雜鹵石溶劑有所突破。

表6 不同溶浸劑對液相組成的影響Table 6 Influence of different leaching agents on liquid phase composition

圖14 雜鹵石在石鹽中的賦存狀態(tài)Fig.14 Modes of occurrence of polyhalite in halite

圖15 陜北鹽盆中奧陶紀(jì)馬五6亞段沉積期古構(gòu)造圖及下伏斷裂(李明等,2010;張永生等,2013)Fig.15 Paleotectonic map of O2m56 stage in northern Shaanxi Salt Basin and the underlying faults(after LI et al.,2010;ZHANG et al.,2013)

表7 川東富鉀鹵水的組成Table 7 Composition of potassium-abundant brine in East Sichuan Province

以上表明,通過不懈的努力,四川盆地富鉀鹵水和巨量雜鹵石具有開發(fā)利用前景。

6 陜北鹽盆海相找鉀取得重要進(jìn)展,找鉀靶區(qū)范圍進(jìn)一步縮小

2006年和2011年在陜北鹽盆先后施工鉀鹽科探井2口(綏探1井和綏鉀1井),分別鉆獲1.22 m達(dá)邊界工業(yè)品位的鉀石鹽礦層(KCl含量2.00%～5.74%)(鄭綿平等,2010;袁鶴然等,2010)和64.7 m 的厚層鉀石鹽高礦化段(KCl含量0.2%～2.37%)(張永生等,2014),取得了陜北找鉀的重要進(jìn)展。陜北鹽盆到底能否找到海相大型固體鉀鹽礦床呢？近期地球物理資料最新解釋成果表明:陜北鹽盆含鉀目的層中奧陶統(tǒng)馬五 6亞段沉積期總體表現(xiàn)為“兩坳夾一隆”的構(gòu)造分異格局,次級成鹽凹陷有5個(gè),揭示陜北鹽盆既不是“平底鍋”,也不是單一的“尖底鍋”,而是由多個(gè)次級凹陷組成的“復(fù)底鍋”(圖15)(張永生等,2013)。

鄂爾多斯盆地航磁異常解譯表明,鄂爾多斯盆地基底陸核分布及其與蒸發(fā)鹽盆耦合關(guān)系研究表明,鄂爾多斯盆地基底沿著大同—環(huán)縣斷裂分為兩部分,至少存在兩個(gè)陸核,即北部的伊盟陸核和南部的米脂陸核(Wang et al.,2014),陜北鹽盆地與米脂陸核具有很好的耦合關(guān)系。陜北鹽盆次級凹陷的延展方向與某些基底和蓋層斷裂呈現(xiàn)很好的一致性,尤其是與通過地震解譯的斷裂在位置和走向上幾近一致,推測鹽盆地中的次級凹陷還受到基底和/或蓋層斷裂的控制,蓋層中同生斷裂的活動可能有利于后期(含鉀)鹵水的遷聚,含鉀凹陷分布在米脂陸核東南緣相對活動的綏德—子洲一帶,有利成鉀區(qū)范圍已從全鹽盆5.6萬km2大幅縮小至2000 km2(圖16)(張永生等,2014)。

圖16 陜北鹽盆奧陶紀(jì)馬家溝組五段6亞段有利成鉀區(qū)預(yù)測圖Fig.16 Prognostic map of favorable potash deposit area in the O2m56sub-member of Ordovician,Northern Shaanxi salt basin

7 幾點(diǎn)認(rèn)識

總之,本計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)施過程中,充分調(diào)動了我國相關(guān)的找鉀力量,采取“油鉀兼探”技術(shù)路線,實(shí)行產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān),在統(tǒng)一學(xué)術(shù)思想指導(dǎo)下,密切聯(lián)系中國地質(zhì)實(shí)際情況,重視實(shí)地調(diào)查、采集第一手資料并同實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合,在此基礎(chǔ)上,創(chuàng)建了適合中國地域特色的成鉀理論框架。實(shí)際工作中始終遵照找鉀研究—工程勘探—實(shí)驗(yàn)一體化原則。

基于柴西新近紀(jì)—第四紀(jì)鹽谷的成鹽觀點(diǎn),引領(lǐng)該區(qū)新型砂礫層含鉀鹵水大資源量的發(fā)現(xiàn),揭示該區(qū) Q1-N2有較大鉀資源潛力,現(xiàn)已成為中國地質(zhì)調(diào)查局實(shí)現(xiàn)“358”鉀鹽儲量重點(diǎn)靶區(qū)之一,并有望成為我國最大鉀鹽礦山察爾汗的后備基地。本項(xiàng)目深入實(shí)際調(diào)查和實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)了大量新的科學(xué)問題和疑點(diǎn),并從中國成鹽地質(zhì)構(gòu)造實(shí)際出發(fā),不為國內(nèi)外傳統(tǒng)成鉀觀點(diǎn)所限,通過調(diào)研提出滇西南勐野井成鉀時(shí)代為中侏羅統(tǒng)的“二層樓成鉀模式”,并得到鉆探初步驗(yàn)證;通過巖屑錄井發(fā)現(xiàn)庫車凹陷古新統(tǒng)厚大鉀鹽礦層,并打破國外鉀鹽水采下限2000 m深的禁區(qū),開展深層鉀礦層試采研究;推進(jìn)上揚(yáng)子盆地富鉀鹵水和巨量雜鹵石的應(yīng)用研究新進(jìn)展等,使長期困擾我國海相鉀鹽找礦難題嶄露突破的曙光。對于我國急缺礦產(chǎn)找礦研究有一定的啟發(fā)意義。

致謝:本項(xiàng)目貫徹“油鉀兼探”過程中，承蒙中石油青海油田、塔里木油田、長慶油田、西南油氣田、中石化四川南方分公司及中國鹽業(yè)總公司等部門的大力支持;胡見義、胡文瑞、趙文智、孫龍德、蘇義腦、康玉柱、馬永生等院士熱忱相助,在此一并表示由衷的感謝！

崔軍文,唐哲民,鄧晉福,岳永君,孟令順,余欽范.1999.阿爾金斷裂系[R].北京:地質(zhì)出版社.

樊啟順,馬海洲,譚紅兵,李廷偉.2007.柴達(dá)木盆地西部典型地區(qū)油田鹵水水化學(xué)異常及資源評價(jià)[J].鹽湖研究,15(4):6-12.

付建龍,于升松,李世金,任海燕.2001.柴達(dá)木盆地西部第三系油田鹵水資源可利用性分析[J].鹽湖研究,13(3):17-21.

李明,高建榮.2010.鄂爾多斯盆地基底斷裂與火山巖的分布[J].中國科學(xué):地球科學(xué),40(8):1005-1013.

李澤東.1985.四川盆地三疊系雜鹵石資料匯編[R].自貢:地礦部第二地質(zhì)大隊(duì).

秦永鵬,侯獻(xiàn)華,鄭綿平,楊振宇,李紅普,施林峰.2012.柴達(dá)木盆地大浪灘梁 ZK02孔的磁性地層及其古環(huán)境研究[J].地質(zhì)論評,58(3):553-564.

施林峰,鄭綿平,李金鎖,王有德,侯獻(xiàn)華,馬妮娜.2010.柴達(dá)木盆地大浪灘 ZK05鉆孔的磁性地層研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),84(11):1631-1640.

譚紅兵,曹成東,李廷偉,樊啟順.2007.柴達(dá)木盆地西部古近系和新近系油田鹵水資源[J].古地理學(xué)報(bào),9(3):313-319.

袁鶴然,鄭綿平,陳文西,張永生,劉建華.2010.陜北成鹽盆地奧陶紀(jì)成鉀找鉀遠(yuǎn)景分析[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),84(11):1554-1564.

袁見齊,霍承禹,蔡克勤.1983.高山深盆的成鹽環(huán)境——一種新的成鹽模式的剖析[J].地質(zhì)論評,29(2):159-165.

張雪亭.2007.青海省區(qū)域地質(zhì)概論[M].北京:地質(zhì)出版社.

張永生,邢恩袁,鄭綿平,蘇奎,樊馥,龔文強(qiáng),袁鶴然,劉建華.2014.陜北奧陶紀(jì)鹽盆厚層鉀石鹽礦化段的發(fā)現(xiàn)及其找鉀啟示[J].地球?qū)W報(bào),35(6):693-702.

張永生,鄭綿平,包洪平,郭慶,于常青,邢恩袁,蘇奎,樊馥,龔文強(qiáng).2013.陜北鹽盆馬家溝組五段六亞段沉積期構(gòu)造分異對成鉀凹陷的控制[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),87(1):101-109.

鄭綿平,侯獻(xiàn)華,施林峰,劉俊英,張成君,楊振京,楊振宇.2013a.中國柴達(dá)木盆地西部上新統(tǒng)以來富鉀硼鋰深循環(huán)鹵水礦產(chǎn)普查鉆探巖芯綜合研究成果報(bào)告[R].北京:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所.

鄭綿平,袁鶴然,張永生,劉喜方,陳文西,李金鎖.2010.中國鉀鹽區(qū)域分布與找鉀遠(yuǎn)景[J],地質(zhì)學(xué)報(bào),84(11):1523-1553.

鄭綿平,張雪飛,侯獻(xiàn)華,王海雷,李洪普,施林峰.2013b.青藏高原晚新生代湖泊地質(zhì)環(huán)境與成鹽成藏作用[J].地球?qū)W報(bào),34(3):129-138.

鄭綿平,張震,張永生,劉喜方,尹宏偉.2012.我國鉀鹽找礦規(guī)律新認(rèn)識和進(jìn)展[J].地球?qū)W報(bào),33(3):280-294.

鄭綿平.2001.論中國鹽湖[J].礦床地質(zhì),20(2):181-189.

中國地質(zhì)科學(xué)院.2015.中國地質(zhì)調(diào)查局、中國地質(zhì)科學(xué)院2014年度地質(zhì)科技十大進(jìn)展新鮮出爐[J].地球?qū)W報(bào),36(1):1-5.

中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽(肥)行業(yè)分會.2014.[2014-12-08].http://www.jiayan.cn/.

Chinese Academy of Geological Sciences.2015.Top Ten Geological Sci-tech Progresses of China Geological Survey(CGS)and Chinese Academy of Geological Sciences(CAGS) in the Year 2014 Unveiled[J].Acta Geoscientica Sinica,36(1):1-5.

CUI Jun-wen,TANG Zhe-min,DENG Jin-fu,YUE Yong-jun,MENG Ling-shun,YU Qin-fan.1999.Aitun fault system[R].Beijing:Geological Publishing House(in Chinese).

FAN Qi-shun,MA Hai-zhou,TAN Hong-bing,LI Ting-wei.2007.Hydrochemical anomaly and resources evaluation of the oil field brines in the typical area of western Qaidam Basin[J].Journal of Salt Lake Researh,15(4):6-12(in Chinese with English abstract).

FU Jian-long,YU Sheng-song,LI Shi-jin,REN Hai-yan.2001.Availability of Tertiary oil field water resources in western Qaidam Basin[J].Journal of Salt Lake Researh,13(3):17-21(in Chinese with English abstract).

LI Ming,GAO Jian-rong.2010.Basement faults and volcanic rock distributions in the Ordos Basin[J].Sci China:Earth Sci,40(8):1005-1013(in Chinese with English abstract).

LI Ze-dong.1985.Compilation of Data on Triassic Polyhalite in Sichuan Basin[R].Zigong:No.2 Geological Team,the Ministry of Geology and Mineral Resources(in Chinese).

QIN Yong-peng,HOU Xian-hua,ZHENG Mian-ping,YANG Zhen-yu,LI Hong-pu,SHI Lin-feng.2012.Magnetostratigraphy of Liang- ZK02 Borehole in Dalangtan,Qaidam Basin and Its Paleoenvironmental Significance[J].Geological Review,58(3):553-564(in Chinese with English abstract).

SHI Lin-feng,ZHENG Mian-ping,LI Jin-suo,WANG You-de,HOU Xian-hua,MA Ni-na.2010.Magnetostratigraphy of Liang ZK05 Borehole in Dalangtan,Qaidam Basin[J].Acta Geologica Sinica,84(11):1631-1640(in Chinese with English abstract).

TAN Hong-bing,CAO Cheng-dong,LI Ting-wei,FAN Qi-shun.2007.Hydrochemistry characteristics and chemical evolution of oilfield brines of the Paleogene and Neogene in western Qaidam Basin[J].Journal of Palaeogeography,9(3):313-319(in Chinese with English abstract).

USGS.2008.Mineral commodity summaries 2008[M/OL].[2008-01-30].http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2008/mcs2008.pdf.

USGS.2013.Mineral commodity summaries 2013[M/OL].[2013-01-24].http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2013/mcs2013.pdf.

WANG Zhen-tao,ZHOU Hong-rui,WANG Xun-lian,JING Xiu-chun.2014.Characteristics of the crystalline basement beneath the Ordos Basin:Constraint from aeromagnetic data[J].Geoscience Frontiers,1-13.

YUAN Jian-qi,HUO Cheng-yu,CAI Ke-qin.1983.Analysisofa new forming halitemodel:Forming halite environmentofhighmountain and deep basin[J].Geological Review,29(2):159-165(in Chinese with English abstract).

YUANG He-ran,ZHENG Mian-ping,CHEN Wen-xi,ZHANG Yong-sheng,LIU Jian-hua.2010.Potash prospects in the Ordovician Northern Shaanxi Salt Basin[J].Acta Geologica Sinica,84(11):1554-1564(in Chinese with English abstract).

ZHANG Xue-ting.2007.Introduction to Regional Geology of Qinghai Province[J].Beijing:Geology Press(in Chinese).

ZHANG Yong-sheng,XING En-yuan,ZHENG Mian-ping,SU Kui,FAN Fu,GONG Wen-qiang,YUAN He-ran,LIU Jian-hua.2014.The Discovery of Thick-bedded Sylvite Highly Mineralized Section in Northern Shanbei Salt Basin and Its Potash Salt-prospecting Implications[J].Acta Geoscientica Sinica,35(6):693-702(in Chinese with English abstract).

ZHANG Yong-sheng,ZHENG Mian-ping,BAO Hong-ping,GUO Qing,YU Chang-qing,XING En-yuan,SU Kui,FAN Fu,GONG Wen-qiang.2013.Tectonic Differentiation of O2m65Deposition Stage in Salt Basin,Northern Shanxi,and Its Control over the Formation of Potassium Sag[J].Acta Geologica Sinica,87(1):101-109(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping,HOU Xian-hua,SHI Lin-feng,LIU Jun-ying,ZHANG Cheng-jun,YANG Zhen-jing,YANG Zhen-yu.2013.Report on integrated study results of mineral prospecting drilling cores of deep circulation brine rich in potassium,boron and lithium since Pliocene in the western Qaidam Basin[R].Beijing:Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences.

ZHENG Mian-ping,YUAN He-ran,ZHANG Yong-sheng,LIU Xi-fang,CHEN Wen-xi,LI Jin-suo.2010.Regional Distribution and Prospects of Potash in China[J].Acta Geologica Sinica,84(11):1523-1553(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping,ZHANG Xue-fei,HOU Xian-hua,WANG Hai-lei,LI Hong-pu,SHI Lin-feng.2013.Geological Environments of the Late Cenozoic Lakes and Salt-forming and Oil-gas Pool-forming Actions in the Tibetan Plateau[J].Acta Geoscientica Sinica,34(3):129-138(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping,ZHANG Zhen,ZHANG Yong-sheng,LIU Xi-fang,YIN Hong-wei.2012.Potash Exploration Characteristics in China:New Understanding and Research Progress[J].Acta Geoscientica Sinica,33(3):280-294(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping.2001.On saline lakes of China[J].Mineral Deposits,20(2):181-189(in Chinese with English abstract).