劉軍省 鄧小林 鞠林雪 張會芳 王春光 鄧宇飛 王磊 楊宏圖

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072750

隨著全球資源與環(huán)境問題日益突出，鋰作為新能源的重要材料之一，其勘查開發(fā)廣受關(guān)注[1-4]。隨著汽車鋰動力電池的開發(fā)應(yīng)用很可能導致未來鋰資源緊缺[5]，所以鋰資源作為一種重要的戰(zhàn)略資源而備受各國重視。美國國會在2007年將鋰列為美國經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的資源，隨后2009年，歐盟委員會將鋰列為歐洲經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要的元素。在自然界中，鋰資源主要是鋰輝石、鋰云母、鋰皂石等硬巖和富鋰的天然水，包括鹽湖鹵水、地熱水和油氣田水等[6,7]。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2011年公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球鋰儲量為1300萬t，鋰資源量約為3300萬t[8]，其中約59%的鋰都賦存于鹽湖鹵水中[7]。由于鹽湖鹵水中富含大量鋰，從鹵水中提鋰具有資源豐富、耗能少、成本低等特點，自1997年智利阿卡塔瑪鹽湖提鋰成功后，鹽湖鹵水中鋰資源的開發(fā)已成為鋰資源開發(fā)利用的主要方向。筆者采用遙感解譯、地質(zhì)調(diào)查、樣品采集等手段，對阿根廷奧布萊莫埃爾多鹽湖的鹵水鉀、鋰資源成礦潛力進行了評價，旨在為中國企業(yè)到阿根廷開展鹽湖鋰礦投資提供一手資料。

1 概況

奧布萊莫埃爾多（Hombre Muerto）鹽湖位于南美洲普納高原地區(qū)智利、阿根廷、玻利維亞三國交界的三角地帶，該地區(qū)鹽湖因以鹵水富含鋰而聞名，西方媒體都將這一地區(qū)稱之為“鋰三角”[9]。鹽湖坐落于阿根廷奧布萊莫埃爾多盆地南端，中心地理坐標：南緯 25°15′,西經(jīng) 67°05′，平均海拔3750m，面積590km2，整個鹽湖流域面積約為 3250km2。由于沒有水流出盆地外面，故鹽湖的水文地質(zhì)體系是內(nèi)陸型的封閉盆地（圖1）。

奧布萊莫埃爾多鹽湖屬于后弧擠壓盆地大陸型富鋰鹽湖，新生代陸相火山作用形成了普納高山荒原區(qū)，隨著山體的不斷抬升，夷平作用產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)被水流搬運至山間盆地低洼處沉積下來，淡水湖泊沉積一直延續(xù)至更新世晚期[10]。進入全新世地質(zhì)時期，氣候轉(zhuǎn)為持續(xù)干旱，湖泊水體逐漸萎縮咸化，直至完全干涸。鹽類和礦物質(zhì)組分主要來源于盆地周邊老地層成鹽離子的遷入和熱液中鹽類組分的注入，火山作用也造成了密集而且持續(xù)的賦含成鹽離子的熱液大規(guī)模轉(zhuǎn)移至盆地里，同時蒸發(fā)作用形成的巖鹽和石膏的直接溶解，形成了各種鹽類礦產(chǎn)，尤其是鋰、鉀、硼等。

奧布萊莫埃爾多鹽湖鹽殼厚度數(shù)十厘米至兩米，由湖邊向中部逐漸增厚[11-12]。鹵水主要賦存于鹽體晶間孔隙和鹽層之下的碎屑層中，鹵水層厚度大于鹽體厚度，通常為幾十米至一百多米[13]，鹽湖類型屬于硫酸鎂型硼鋰鹽湖，鹽湖水流補給主要來自盆地東南部和南部的河流，最大的一條為Los Patos河，其流域范圍主要分布古生代侵入巖和新生代火山巖，這是鉀、鋰和硼元素的主要來源，東北部和西部邊緣的地下泉水也不斷補充豐富的鉀、鋰和硼離子[14]。

圖1 奧布萊莫埃爾多鹽湖三維地質(zhì)景觀Fig.1 Three-dimensional geological landscape of Hombre Muerto salt lake

2 研究方法

為研究奧布萊莫埃爾多鹽湖鹵水特征，在奧布萊莫埃爾多鹽湖采用施工淺井采集鹵水樣品進行分析測試，結(jié)合利用遙感數(shù)據(jù)提取的鉀、鋰異常信息，分析該湖鉀、鋰資源遠景。

鹽湖共施工淺井14 個。淺井深度1～3m，鹵水靜止水位0～2.5m（圖2、圖3）。

遙感解譯采用多衛(wèi)星數(shù)據(jù)平臺、多時像、多波譜分辨率數(shù)據(jù)，主要選用收集了三顆衛(wèi)星的多時像、多光譜的數(shù)據(jù)作為鉀鋰礦化信息提取及遙感解譯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。采用陸地資源衛(wèi)星 Landsat遙感數(shù)據(jù)（ETM傳感器可見光-近紅外波段30m、熱紅外波段 60m、全波段 15m 分辨率）、ALOS衛(wèi)星數(shù)據(jù)（AVNIR傳感器可見光-近紅外波段10m分辨率）、TERRA 衛(wèi)星（ASTER傳感器數(shù)據(jù)可見光-近紅外 15m、短波紅外 30m、熱紅外 90m分辨率）。針對鹽湖表面沉積物，主要應(yīng)用ASTER傳感器的14個波段（包括可見光-短波紅外-熱紅外波段高光譜數(shù)據(jù)）采用計算機礦化信息提取鉀、鋰信息，進行成礦預測[15]。

圖2 HOM102淺井施工素描圖Fig.2 Construction sketch map of hom102 shallow well

圖3 奧布萊莫埃爾多鹽湖采樣位置示意圖Fig.3 Results of Hombre Muerto salt lake sampling analysis

3 遙感數(shù)據(jù)鉀鋰信息提取與成礦預測

采用ENVI 軟件選用Aster（可見光-近紅外-短波紅外-熱紅外14個波段）為主要數(shù)據(jù)源對奧布萊莫埃爾多鹽湖區(qū)進行鉀鋰鹽礦化信息提取。為了保留ASTER1-14波段的原始信息，鉀鋰礦化信息提取采用未鑲嵌的原始數(shù)據(jù)。首先對STER1-14最小噪聲變換（MNF）選定最佳主分量。ASTER1-14個波段數(shù)據(jù)經(jīng)最小噪聲（MNF）變換后，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漸減弱。

遙感綜合信息解譯研究表明：奧布萊莫埃爾多鹽湖區(qū)存在高礦化度的鹵水。在ETM1-8波段數(shù)據(jù)、Alos1-4波段數(shù)據(jù)、Aster1-14波段數(shù)據(jù)信息增強處理的遙感影像上，奧布萊莫埃爾多鹽湖呈環(huán)形構(gòu)造影像特征，湖區(qū)中心有一島嶼，其島嶼北部鹽湖幾乎干枯，但深部可能存在高礦化度的晶間鹵水，南部發(fā)育有較厚的干鹽灘，而深部也應(yīng)存在高礦化度的晶間鹵水，但是遙感信息提取鉀、鋰異常信息較弱。根據(jù) ASTER數(shù)據(jù)信息提取獲得奧布萊莫埃爾鹽湖鉀、鋰異常預測圖，該預測圖中顯示奧布萊莫埃爾鹽湖鉀鋰異常主要集中分布于湖區(qū)島嶼北部、東北部及南部靠近島嶼地帶（圖4）。

圖4 奧布萊莫埃爾多鹽湖鉀鋰礦化信息預測圖Fig.4 Information prediction of potassium lithium mineralization in Hombre Muerto salt lake

4 淺井工程驗證

鹽湖共施工淺井14個，采集的14件鹵水樣品送往 SGS 玻利維亞實驗室進行分析測試，分析結(jié)果見表1。

表1 奧布萊莫埃爾多鹽湖鹵水樣品基本分析結(jié)果表Table 1 Analysis results of Hombre Muerto salt water samples

根據(jù)《鹽湖和鹽類礦產(chǎn)（DZ/T0212—2002）》推薦指標，即鹵水鉀鹽邊界品位：KCl≥0.3%～0.5%；最低工業(yè)品位：KCl≥0.5%～1%；鹵水鋰礦邊界品位：LiCl≥150mg/L；最低工業(yè)品位：LiCl≥300mg/L。鹽湖大部分淺井K、Li含量達到邊界品位，其中HOM101、HOM103、HOM120、HOM124、HOM126、HOM130、Yh3-003共計7個淺井鉀鋰含量均達工業(yè)品位，HOM106、Yu3-2淺井鉀含量達到工業(yè)品位，鋰含量達到邊界品位。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。含鉀鋰鹵水一般賦存于含鹽細砂中，靠近鹽湖中部賦存于石鹽為主的鹽類礦物晶體間的孔隙之中。

5 討論

奧布萊莫埃爾多鹽湖湖區(qū)島嶼北部、東北部及南部靠近島嶼地帶鉀鋰異常區(qū)具有明顯的異常，認為存在高礦化鹵水，并存在含鉀鋰礦物；結(jié)合淺井揭露，遙感解譯圈定的鉀鋰異常區(qū)湖積物中賦存有孔隙鹵水，本次工作采集樣品（HM120、HM124、HM126、HM130）分析結(jié)果顯示 KCl含量 0.66%～1.26%，LiCl含量可達 3156～4856mg/L，與遙感解譯情況基本吻合。奧布萊莫埃爾多鹽湖遙感解譯結(jié)果鉀、鋰異常明顯；鹵水樣品分析結(jié)果表明，在鹽湖北部及南部淺部鹵水鉀、鋰含量均較高，且大部分均達到了工業(yè)品位，據(jù)此推測奧布萊莫埃爾多鹽湖具有大型鹵水型鉀、鋰礦床的找礦潛力。

6 結(jié)論

奧布萊莫埃爾多鹽湖與南美安第斯高原“鋰三角”其它鹽湖一樣，其湖區(qū)孔隙鹵水富含鉀鋰；周邊鹽湖鉆探成果表明含鹵水鹽湖沉積物厚可達200m 以上[16]。奧布萊莫埃爾多鹽湖湖區(qū)島嶼北部、東北部及南部靠近島嶼地帶遙感鉀鋰鹽礦化信息明顯，存在高礦化鹵水，找礦潛力巨大。