塔里木莎車盆地溴氯系數分布特征與找鉀分析

（油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學），湖北 荊州434023）

塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區境內，是中國面積最大的沉積盆地。從晚三疊世到中新世，在天山和昆侖山山前發育2個碩大的前陸盆地：北部的庫車盆地和西南部的莎車盆地[1]。2大次級盆地沉積了厚層巖鹽，具備形成鉀鹽的基本地質條件，一直被列為中國尋找古鉀礦的重點地區。

目前在庫車盆地拜城坳陷、阿瓦提坳陷及莎車盆地的南部民豐坳陷、烏克沙魯等區域都可見晚白堊世及第三紀巨厚巖鹽出露或鹽礦開采。而自中生代便與莎車盆地地質古環境十分相似，均為古特提斯海水貫通，且與莎車盆地呈串珠狀分布的塔吉克、費爾甘納等盆地目前都已發現有侏羅-白堊紀地層產出的大型鉀鹽礦[2]。因此，莎車盆地成鉀條件較充分，應該也存在形成大型鉀鹽礦的可能性，對該盆地進行找鉀分析也是十分必要的。

1 溴氯系數(Br×103／Cl）在成鹽過程中的變化規律

世界上鉀鹽礦床以氯化物型居多，在成鹽的各個階段都廣泛沉積著氯化物型的礦物，而溴在溶液相中以Br-的形式存在，在固相中與含氯礦物形成固溶體。因此在化學沉積含氯礦物中，溴是十分重要的示蹤元素，是找鉀的直接標志。鹽礦床中的溴含量可反映鹽礦的沉積環境、物質來源、賦存規律等諸多信息，也可直接作為找鉀標志。另外，溴在鹽類礦物中的分布和熱力學模型研究可用來分析古海水或古鹵水的組分，對探究鉀鹽礦床的形成與演化具有重要的意義。

溴在鹵水蒸發過程中主要富集在溶液中而不形成獨立礦物，極少量溴與含氯鹽類沉積物形成固溶體，以氯的類質同象賦存于氯化物型礦物中，不含氯的硫酸鹽、碳酸鹽等礦物中也不含溴。溴大部分保存在鹵水溶液中，當鹵水或海水繼續蒸發時，鹵水溶液中的Br-濃度就隨之增加。隨著鹵水中Br-濃度的增高，進入固相鹽類中的溴也越來越多，晚期結晶氯化物的溴含量必高于早期結晶的氯化物。鑒于石鹽在石鹽-鉀石鹽-光鹵石各沉積階段直至共結點皆可析出在含氯礦物中，且溴在石鹽、鉀石鹽、光鹵石中的含量依次增加，因而研究溴離子在石鹽礦物中的分布規律，能夠幫助判斷含鹽地層的咸化程度及沉積階段，進而輔助盆地找鉀。

一般來講，水質類型為氯化物型和硫酸鎂亞型對找鉀有利，隨著海水的濃縮發展，固、液相中的溴含量都不斷增高，礦化度愈高的表示含鹽性也愈高。由于鹽類巖石中除氯化鹽外，經常伴生有碳酸鹽礦物及其他各種雜質，它們的存在必然會降低樣品中Cl-和Br-的絕對含量，為消除這一不利影響，使Cl-和Br-的含量保持不變，因此一般不使用Br-的絕對含量，而引用Br×103／Cl值，這樣更能反映它們濃縮的實際情況。

1．1 海相鹽巖的溴氯系數變化規律

正常海水蒸發濃縮時，石膏會最先析出，之后依次析出石鹽、鉀石鹽、光鹵石等氯化物礦物。進入固相氯化物鹽和殘余母鹵液相中的Br-含量均不斷升高。鑒于石鹽在石鹽-鉀石鹽-光鹵石各沉積階段直至多種礦物共結點階段皆可析出，因而根據石鹽的Br×103／Cl值可以判斷含鹽地層沉積階段，如表1所示。即使沒有鉀礦物出現，利用石鹽的Br×103／Cl值也可判斷采樣區域的咸化程度，預測成鉀條件[3]。

表1 海相溴氯系數沉積階段對照表

2．2 內陸鹽湖的溴氯系數變化規律

內陸鹽湖物質來源較復雜，一般主要來自匯水區域巖石的風化物質，此外還有熱液泉水、深層鹵水及火山巖漿等的補給。因此內陸鹽湖鹵水的成分復雜多樣，溴含量相差極大，但大多數內陸鹽湖水溴含量要比海水低很多。它在蒸發成鹽中，固、液相的Br×103／Cl分布雖也服從溴氯系數變化規律，但普遍低于正常海相成鹽相應的值(正常海水的石鹽階段析出石鹽的Br×103／Cl值為0．11～0．44）。在中國眾多典型的陸相含鹽盆地中，其石鹽的溴含量一般為0．02‰～0．05‰，少數小于0．01‰，Br×103／Cl值也相應較低，多小于0．1，僅少數達到0．14～0．17，如表2所示[4]。

表2 中國陸相成巖盆地Br×103／Cl表

2 塔里木盆地溴氯系數(Br×103／Cl）值分析

表3是通過對塔里木盆地鹽樣進行水化學分析，得到的盆地不同地區的Br×103／Cl值的統計表，從表中可以看出，莎車盆地的溴氯系數整體上較庫車盆地要大一些，2盆地的沉積環境和沉積氣候類似，由此可以發現莎車盆地巖鹽沉積階段更晚，形成鉀鹽礦的可能性更大[5]。

3 莎車盆地找鉀分析

從表3可以看出，就Br含量而言，所有分析樣品中的Br×103／Cl值最大僅為0．044，大部分都小于0．010，而海水蒸發析出的石鹽中Br×103／Cl值分布在0．110～1．030，莎車盆地巖鹽的Br×103／Cl值大都比海水開始析出石鹽時的值小近1個數量級，而庫車盆地則普遍小2～3個數量級，可見該區巨厚巖鹽層與極低的Br×103／Cl值無法按照正常海相沉積模式來解釋，因此判斷該區可能屬于陸相成因，嘗試采用陸相沉積模式來解釋。

莎車盆地毗鄰庫車盆地，最初的成鹽物質來源于同一海域，且與庫車盆地具有幾乎相同的古沉積環境，氯同位素應該相差不大，因此，2盆地的巖鹽沉積階段的Br×103／Cl特征值應該具有類似的特征，則此處考慮使用庫車盆地的Br×103／Cl特征值對莎車盆地進行找鉀分析。庫車盆地的巖鹽沉積的Br×103／Cl最小值為0．019（見表2），而鉀鹽沉積的下限值為0．024，即當盆地巖鹽的Br×103／Cl值大于0．019時開始有石鹽析出，而當Br×103／Cl值高于0．024時就進入了混合鉀鹽沉積階段，結合表3中塔里木盆地Br×103／Cl值來分析盆地的沉積階段及找鉀遠景，得到圖1。從圖1可以看出，莎車盆地的Br×103／Cl值整體上要比庫車盆地的大，說明莎車盆地的巖鹽相對庫車盆地沉積階段更晚。使用庫車盆地的溴氯系數特征值對莎車盆地進行找鉀分析，發現塔里木莎車盆地有多個區域的系數值顯示已經到了石鹽及混合鉀鹽的沉積階段，且盆地內烏克沙魯東區域古巖鹽形成時鹵水濃縮程度最高，推測可劃分為一找鉀遠景區。

表3 塔里木盆地西部巖鹽Br×103／Cl值分析統計表

4 結 論

1）通過分析塔里木盆地的沉積環境及沉積氣候，再結合莎車盆地的Br×103／Cl值，認為該盆地應該屬于陸相成因，應該使用陸相溴氯系數特征值來劃分該盆地的沉積階段。而且，陸相巖鹽的Br×103／Cl值雖與海相巖鹽的系數相差極大，但仍具有其咸化標志意義，利用它在縱橫向的變化趨勢，仍可預測成鉀有利層段和方向。

2）莎車盆地毗鄰庫車盆地，最初的成鹽物質來源于同一海域，且與庫車盆地具有幾乎相同的古沉積環境，氯同位素應該相差不大，因此，2盆地的巖鹽沉積階段的Br×103／Cl特征值應該具有類似的特征，則此處可使用庫車盆地的溴氯系數特征值對莎車盆地進行找鉀分析。

3）塔里木盆地巖鹽的Br×103／Cl值分異明顯，莎車盆地鹽礦點巖鹽的Br×103／Cl值整體比庫車盆地要大，說明莎車盆地的巖鹽相比庫車盆地沉積階段更晚。結合陸相成因的Br×103／Cl特征系數，認為塔里木莎車盆地已濃縮到晚期成鉀階段，且盆地內烏克沙魯東區域古巖鹽形成時鹵水濃縮程度最高，推測可劃分為一找鉀遠景區。

圖1 塔里木庫車與莎車盆地古巖鹽的Br×103／Cl值分布圖

[1]譚紅兵，馬海州，肖應凱，等．塔里木盆地西部古巖鹽氯同位素分布特征與找鉀分析 [J]．中國科學(D輯），2005，35（3）：235-240．

[2]孫寶生，劉增仁，王招明．塔里木西南喀什凹陷幾個地質問題的新認識 [J]．新疆地質，2003，21（1）：78-84．

[3]瓦里亞什科 МГ．鉀鹽礦床形成的地球化學規律 [M]．范立 等譯．北京：中國工業出版社，1965．

[4]林耀庭．溴的地球化學習性及其在四川找鉀工作中的應用 [J]．化工礦產地質，1995，17（3）：175-181．

[5]魏東巖．試論鉀鹽礦床的成礦條件 [J]．化工礦產地質，1999，21（1）：1-6．