華南陸塊富鉀鋰多元素鹵水資源的發現

宣之強，劉成林，徐海明，王春連，余小燦，王九一

(1.中化地質礦山總局地質研究院 河北涿州 072754； 2.中國地質科學院礦產資源研究所 北京 100037)

2 300年前，我國華南陸塊西南四川省自貢等地發現了深埋地下的“鹵水礦”礦產資源，開創了我國井鹽開發歷史。400年前，湖北應城相繼發現石膏、鈣芒硝及石鹽礦。20世紀60年代，在湖北江漢盆地潛江、江陵等地發現石油之后，開展了“油鉀兼探”，發現了古代巖鹽及鉀芒硝礦層和熱鹵水資源。此外，江西、湖南等地也相繼發現古代石鹽礦等。

為了探索這些古代鹵水和鹽礦聚集在華南陸塊的原因以及可能產生的新發現，筆者重點探討了華南陸塊中江漢盆地、吉泰盆地、衡陽盆地等裂谷盆地在白堊-古近紀時形成的鉀鋰多元素鹵水資源特征及其成因。

1 華南陸塊鉀鋰多元素鹵水礦的發現

我國從湖北到湖南、江西等地，發育了眾多凹陷或盆地，近半個世紀以來在找鹽礦研究和開發中陸續發現其地下鹵水中富含鉀、鋰、銣、銫、鍶、溴、碘、硼等復合元素資源。這些元素已達到工業利用品位或綜合利用價值，經地質及化工專家研究，認識到其是具有高附加值的新型戰略型復合礦產資源[1]。

2 鉀鋰銣銫鍶溴碘硼復合型鹵水礦資源特征

鉀是生產化肥的緊缺資源，鋰、銣、銫、鍶是戰略性產業稀有金屬，溴、碘、硼等非金屬是重要的化工原料，它們能共生地下鹵水礦中就是一個重要的特征和奇跡。它深埋千米火山巖或碎屑巖層中，是非常規型鹵水資源，被鉆井打穿露出井口時的溫度高達97 ℃，若不及時加以處理，井口將很快被鹽礦結晶封堵。與青海、新疆等地的鹽湖鹵水相比，江陵凹陷復合型鹵水中缺乏硫酸根和鎂元素，但其中的鋰等稀有金屬容易被工藝提取。以上特征說明它可能是外生和內生的地質作用耦合成礦，值得深入探索。

3 裂谷“成鹽聚鉀”成因探討

在華南陸塊的中生代-新生代盆地形成的液體鉀、鋰、銣、銫、鍶、溴、碘、硼等資源成礦區，成礦物質受到6 500～2 300萬年前白堊紀-古近紀火山活動帶來的深源物質鋰、鉀、銣、銫及海侵事件帶來的鉀、溴、碘、硼等多源補給，表明鹵水富集鉀、鋰多元素礦產資源的成因為構造-火山-海侵-氣候等耦合作用的結果，是復雜的內生與外生地質動力作用的結果。地質學家稱之為“裂谷成鉀”成因，地質史中則是處在新特提斯洋域的新華夏裂谷構造和華南陸塊交匯處，同時也是華南火成巖省和新華夏裂谷玄武巖的分布區[1]。

“裂谷”地區發育出眾多較大盆地和呈串珠狀、衛星狀的湖泊，是地球負地貌形態。因此，在漫長的地質歷史演化中，因內生和外生地質作用可以充填大量碎屑沉積，并在不同時間和地點形成巨量石油、天然氣及金屬或非金屬鹽類礦產資源，是個聚寶盆，深受地學界和企業、政府重視[1]。

4 華南陸塊“裂谷成鉀”模式研究

早在6 500萬年前早白堊紀開始，我國東部板塊運動造成構造反轉，在我國中東南部形成的中、新生代盆地規模小，屬于典型的“箕狀斷陷”盆地。此時，發生了全球最大規模的海侵事件，到晚白堊紀全球海平面可能比現今高出250 m左右，華南斷陷盆地也長期廣泛遭到海水侵入。經古生物研究表明，古氣候多屬熱帶或亞熱帶干旱或半干旱類型，經石鹽巖流體包裏體的溫度檢測，平均值為43.3 ℃[2]。

長期的干旱古氣候和海侵古地理是形成鹽類礦產的重要條件，地表鹽湖在太陽能作用下，完成了該地成鹽作用中第1階段蒸發沉積作用過程。第2階段是盆地經埋藏-巖漿熱能作用下，鹽類沉積遭沉積淋濾和變質改造作用，表明鹵水資源形成沉積環境從地表太陽能驅動轉為巖漿熱能驅動。隨著地層壓力的增大，富鉀鹵水向壓力小的斷裂處遷移而轉移至孔隙及裂隙發育的地層中儲藏，形成如今的斷裂帶型、火山巖型和碎屑巖型鹵水資源儲藏類型。

5 湖北江陵凹陷“崗鉀、沙鉀”等井資源及開發研究概況[1]

江陵凹陷富鉀鋰多元素鹵水資源東北部多玄武巖型儲層，中北部多碎屑巖型儲層，構造劃分為孔隙和裂縫斷裂帶型儲鹵層。

“崗鉀1”井深在3 000 m以上，井口壓力為35 MPa，屬于自噴高溫熱鹵水礦，井口鹵水溫度97 ℃，預測深度-3 800 m處鹵水溫度在130 ℃，含氯化鉀質量濃度平均值為19.53 g/L。

預測江陵凹陷資源量，氯化鉀達億噸，氧化硼超過20 000 kt，氧化鋰達百萬噸，溴素達2 000 kt，氧化銣達600 kt，氧化銫超過200 kt，還有百億噸的石鹽等。

根據化工科研綜合利用提純試驗結果，江陵鹵水礦可以做到“吃干榨盡”，化工產品有石鹽、氯化鉀、硼砂、硼酸鈉、硼酸鉀、氯化銣、氯化銫、碳酸鋰等。

6 結語

我國華南陸塊富鉀鋰多元素鹵水復合礦的發現，拓展了鉀鹽等找礦新途徑。經研究，其資源量達到超大型或大型規模，是我國新型“戰略型礦產”重要的潛在資源，已經獲得政府和企業界的重視[3]。