塔里木盆地西部鉀鹽成礦條件及遠景評價

楊 更, 文華國, 李建兵, 王啟宇

(1.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059；2.成都理工大學沉積地質研究院，四川 成都 610059)

鉀鹽廣泛應用于農業和工業等領域,耗量巨大[1],遠不能滿足中國農業和工業發展的需求，已成為中國重要的緊缺礦產[2]。因此，大力開展鉀鹽礦的勘查工作是擺在許多地質礦產工作者面前的一大難題。中國的固體鉀鹽礦床成礦時代主要是三疊紀、古近紀和新近紀，在云南、四川、湖北、山東、陜西等地有所發現，但規模不大，尚未取得重大突破。從成礦地質條件分析，新疆是中國最重要的鉀鹽成礦遠景區之一，但迄今為止尚未發現固體鉀鹽礦床[3]。新疆在20世紀60～70年代已開展了尋找固體鉀鹽的相關工作，工區主要集中在塔里木盆地西部，特別是庫車盆地和莎車盆地，在80年代以來，伴隨著大規模的油氣勘查，發現了一些找鉀線索，但工作程度較低。目前，新疆固體鉀鹽礦床的勘查研究工作已被列入國家重大科技攻關課題之一[4]。本文嘗試在塔里木盆地鉀鹽成礦條件分析基礎上，對盆地西部的找鉀前景進行預測和評價。

1 地質背景

塔里木盆地，中國第一大內陸盆地，位于新疆維吾爾自治區南部，面積56×104km2，盆地經歷了晉寧運動、天山運動、燕山運動和喜馬拉雅運動等多次構造運動[5-6]，在其內部逐漸演化形成了兩大各有特點的次級坳陷——庫車盆地和莎車盆地。莎車盆地位于塔里木地臺的西南邊緣，是昆侖褶皺帶與塔里木地塊之間呈北西—南東向展布的一個山前坳陷[7]，古生代就己存在，經中新生代繼承性發展演化而成為南陡、北緩的不對稱箕狀坳陷，主要發育有喀什坳陷褶皺帶、鐵克里克褶皺帶[7-8]，出露鹽巖以晚白堊世-古近紀為主，主要含鹽地層(以主要鹽巖分布區喀什坳陷為主)為晚白堊世吐依洛克組(K2t)及古近紀巴什布拉克組(E2-3b)。庫車盆地位于塔里木陸塊的北緣，為南天山構造帶上的再生前陸盆地，自北向南依次發育北部單斜帶、克拉蘇和依奇克里克構造帶、拜城坳陷、秋立塔克背斜帶和陽霞坳陷及前緣隆起帶[7-8]，庫車盆地在古近紀-新近紀主要為一套河湖相、山麓相沉積，地表或鉆孔揭露鹽巖主要發育時期為古近紀，主要含鹽地層為始新統小庫孜拜組上段(E2x1)和漸新統阿瓦特組(E3a1-3)，其中阿瓦特組是最主要含鹽層。

2 鉀鹽成礦條件

2.1 莎車盆地鉀鹽成礦條件分析

通過研究認為，莎車盆地具備良好的成礦條件，表現在：

1)具有充足的鹽類物源，如民豐坳陷苦牙克東、西鹽礦點出露巖鹽以透鏡狀為主，時代根據周圍地層推斷可能為晚石炭世，地表多見鹽霜、鹽泉分布，規模較大；和田坳陷杜瓦地區地表局部地帶有伽瑪異常，推測鉀的伽瑪異常主要因泥巖風化釋放的鉀引起；喀什坳陷大規模出露鹽巖以晚白堊世吐依洛克組地層產出為主，僅坳陷東部英吉沙、西部烏魯克恰提發現小規模不規則透鏡體狀第三紀巖鹽，一般出露于泥巖構造斷裂帶中，而吐依洛克組地層產出巖鹽基本與石膏互層或上覆、下伏于石膏層中，延伸規模一般較大，地表普遍見鹽霜分布。

2)盆地在邊緣大斷裂和平移斷裂的控制下，盆地內的小型斷裂也非常發育，從而控制切割出一系列次級小構造單元，也正是因為這些斷裂與褶皺構造，才使深部隱伏鹽巖被擠壓在褶皺脊部出露或沿斷裂上沖出露地表，形成鹽丘構造或鹽層與其他地層的極不協調接觸關系，從而具有理想的大地構造條件。

3)鉀鹽礦床的形成與古地理環境關系密切，鉀鹽沉積通常發育于蒸發巖盆地演化的晚期階段。結合區域構造背景和沉積相剖面特征研究，編制了塔里木盆地西部莎車次級盆地晚白堊世巖相古地理圖，從地理圖上顯示，莎車盆地在晚白堊世到古近紀時期，總體上發育與外海有密切聯系的海灣-瀉湖相沉積，晚白堊世上統克力揚期以盆地下降、海水侵入為主；依格孜牙-吐依洛克期以漫長的干燥炎熱氣候條件為主，退縮的海水不斷濃縮，阿爾塔什期以發育巨厚石膏巖相沉積為主，開始向淡化瀉湖相沉積轉變。這與超大型古鉀鹽盆地往往與廣海貫通，然后形成次級鉀鹽盆地，巖相古地理環境基本都為海水補給的海相環境的成礦條件不謀而合，說明莎車盆地具有有利于鉀鹽成礦的較適宜巖相古地理環境和持續干旱的古氣候條件[5-6]。

4)實際工作中，溴含量的變化也是找鉀的重要標志之一[9-10],其多少能夠反映沉淀時鹵水的濃度，鹵水愈濃時，溴含量愈高，含鉀的可能性愈大。本次巖鹽樣品的化學分析結果顯示：莎車盆地巖鹽的溴氯系數普遍在0.02～0.05范圍內，其中闊什塔什地區的溴氯系數總體上偏高，樣品值都在0.05左右(表1)，從而總體顯現出越靠近深水瀉湖及其邊緣地區，巖鹽的溴氯系數具有越高的特點。

綜上所述，莎車盆地巖鹽沉積更趨向于海相沉積，具備鉀鹽沉積的物源；各類指標對比分析巖鹽沉積階段較晚，推測局部地帶達到鹵水演化分異析出鉀鹽礦物的蒸發濃縮條件；巖性-巖相標志、水化學標志顯示較好；鹽鹵泉水質類型和變質系數反映較好；保存條件一般；總體上成礦條件優越。

2.2 庫車盆地鉀鹽成礦條件分析

庫車盆地也具有良好的成礦條件，分析如下：

1)庫車盆地中新生代時期坳陷深，活動性大，沉積厚度很大(達8000～11000m)，這對形成巨厚的含鹽建造非常有利。盆地鹽丘構造發育，已知的和隱伏的鹽丘達60余個，從鹽礦點分布來看，西部阿瓦提坳陷、中部拜城坳陷是主要的鹽丘分布區，鹽丘規模巨大；在背斜隆起帶上有如繁星式的隱伏鹽丘，呈東西向帶狀分布，其位置正好是成鹽坳陷盆地的邊緣帶，同時具備充足的鹽類物質和理想的大地構造條件。

2)以新近系頂底地層為基礎，結合重力佈格曲線的分布特點，同時用硼元素法求取古鹽度來繪制古地理圖，認為庫車盆地的海侵范圍以阿瓦提海峽兩側為界，向東向西延伸各三線，反映由始新世早期至漸新世晚期的海侵范圍變遷，并由此推測庫車—拜城區古近系東西方向的沉積相分區：拜城—大宛其—阿其克蘇一帶劃分為深水瀉湖相，東西兩側劃為淺水瀉湖相，邊緣帶各具一定的瀉湖邊緣相區。深水瀉湖相的巖相特征根據理論推測，巖相及巖石組合應以蒸發巖相為主要成分，可能包括厚度巨大的巖鹽層，為持續干旱的氣候條件產物；在相對確定的沉積部位可能有鉀鹽積聚的條件，因此在深水瀉湖相地區最有利于鉀鹽的富集，是找鉀最有利的區域，具有適宜的巖相古地理環境。須值得關注的是，庫車盆地北部天山陸緣水及其風化產生的陸緣物質成分對盆地巖鹽沉積區強烈的補給作用，使早期形成的巖鹽被反復溶解和再沉積，即使當時有鉀鹽沉積，也可能被溶解而分散、遷移掉。

3)來自23個鹽礦點225個鉀離子含量數據，庫車盆地地區測試結果鉀離子含量較高的是10號(阿捷克)、11號(大宛其)、14號(陽霞)鹽礦點，含量分別為0.10%、0.14%、0.04%(圖1)，高異常值出現在區域內的大宛其和阿捷克一帶，這兩個區域的巖鹽鉀離子含量的最大值分別為0.88和0.22，為庫車盆地鉀離子含量背景值(約0.01%)的幾十倍至近百倍。表明：鉀離子含量與古地理呈很好的相關性，沉積相帶分異表現有明顯的鉀礦化異常，具有良好的鹽類礦物沉積分異條件。

4)庫車盆地巖鹽的溴氯系數普遍在0.02～0.05范圍內(表1)，也顯現出越靠近深水瀉湖及其邊緣地區，巖鹽的溴氯系數具有越高的特點；綜合元素地球化學特征與古地理關系，大宛其鹽點位于古近系深水瀉湖沉積相的中心位置，該鹽點的鉀離子平均含量最高，相對于庫車盆地鉀離子含量普遍的低背景(大多分布于0%～0.01%之間)，反應出異常明顯的鉀礦化異常。

綜上所述，庫車盆地巖鹽沉積更趨向于海陸交互相，局部更偏向于陸緣環境；雖具備鉀鹽沉積充足的物源、有利的巖相古地理環境、有利的蒸發濃縮條件、巖性-巖相標志等，但其水化學標志顯示成鉀條件不好，保存條件相對較差，總體上成礦條件中等。

圖1 塔里木盆地西部巖鹽K+含量直方圖(1.康村西；2.巴什基奇克；3.吐孜洛克；4.鹽水溝；5.鹽山口；6.包孜東；7.阿其克蘇8.溫巴什；9.塔拉克；10.阿捷克；11.大宛其；12.庫木什布拉克；13.喬爾禾；14.陽霞；15.察爾其；16.吐孜瑪扎；17.干河子；18.奧依庫木；19.吾合沙魯；20.馬爾坎恰提21.闊什塔什；22.克孜勒套鹽湖；23.苦牙克西)(注: 圖中巖鹽K+含量為質量分數，樣品分析在新疆維吾爾自治區巖礦分析測試中心完成)

地區莎車盆地庫車盆地鹽礦點烏克沙魯馬爾坎恰提闊什塔什鹽水溝鹽山口包孜東阿捷克大宛其陽霞阿其克蘇喬爾禾察爾齊干河子C1-/%29.8059.7029.1119.5038.7153.9656.9354.5158.9154.856.6353.7651.9854.5657.9251.4859.5054.6558.8156.73Br/(μg/g)10.3816.8019.309.1019.2811.6514.2520.6219.3014.2516.8016.8024.359.1011.659.109.1016.8011.689.10Br×103/CI0.0350.0280.0660.0470.0500.0220.0250.0380.0330.0260.25310.0310.0470.0170.0200.0180.0150.0310.0200.016

注:表中巖鹽樣品氯、溴均為質量分數，樣品化學分析由新疆維吾爾自治區巖礦分析測試中心完成。

3 找鉀遠景評價

塔里木盆地西部地區具有典型的高山深盆、邊緣斷陷而內部相對穩定的大地構造背景，同時又由于受南緣印度板塊與北緣歐亞板塊長期側向擠壓，使盆地內部又被分異演化為多級分離、正負相間、深淺不一的次級坳陷、隆起及分割坳陷和隆起的斷裂構造，以及更次一級構造坳陷與突起，再加上晚白堊世以來持續干旱的古氣候環境以及穩定的地臺與邊緣相對活化的斷裂活動，這些宏觀地質特征均有利于鉀鹽沉積分異。

在巖相古地理上，莎車盆地的喀什坳陷是古特提斯海水從中亞地區入侵塔里木盆地首當其沖的位置，也是海退的通道，對于鉀鹽沉積是有利的，從地球化學特征進一步證明，喀什坳陷巖鹽沉積更趨向于海相沉積，具備鉀鹽沉積的物源，各類指標對比分析巖鹽沉積階段較晚，推測局部地帶達到鹵水演化分異析出鉀鹽礦物的蒸發濃縮條件；庫車盆地雖然從宏觀地質特征分析也應該和古特提斯海有聯系，有利于遠離海水入侵方向的“淚滴式”鉀鹽沉積，但是巖相古地理研究證實，主要的含鹽地層漸新世阿瓦特組巖鹽沉積屬海陸交互相，甚至局部更偏向于陸緣環境，而且各類定量化評價指標計算的綜合評價指數顯示成鉀條件不好[2,4,11]，推測目前地表可見的鹽丘或巨大巖鹽透鏡體曾經歷了長期陸緣水作用下的成巖變質，或者成鹽是在陸緣水與海水共同作用下蒸發沉積而成，且屬于海陸交互相沉積成因。因此，莎車盆地喀什坳陷晚白堊世成鉀條件相對庫車盆地古近紀要好些。

綜上，莎車盆地鹽類沉積，無論從古地理條件、構造條件、沉積條件和物質來源均優于庫車盆地，且巖性-巖相標志、水化學標志顯示較好；巖鹽層集中在上白堊統含鹽巖系的頂部，具有明顯的海相成因，可溶性鉀含量背景普遍高于庫車盆地，溴氯系數比值分布區間也明顯高于庫車盆地；鹽鹵泉水質類型和變質系數反映較好，局部地區已發現有含鉀異常顯示。因此，莎車盆地的成鉀條件和找鉀遠景優于庫車盆地，為鉀鹽資源后續調查工作的重要靶區。

4 結論

1)塔里木盆地西部地區有利于鉀鹽沉積分異，總體上莎車盆地的成鉀條件優于庫車盆地。

2)元素地球化學特征分析與古地理、古鹽度的耦合關系研究表明成鉀有利區塊往往位于深水瀉湖區，且越接近海源的相帶越有利于成鉀。

3)按照蒸發巖礦物沉積分異規律，以及K+含量、溴含量和溴氯系數與古地理和古鹽度呈很好的相關性的特征，推測莎車盆地闊什塔什區塊、吾合沙魯區塊，以及庫車盆地大宛其區塊具有優越的成鉀條件，應為今后塔里木盆地固體鉀鹽礦勘查優選目標。

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