陜西省榆林市佳縣王家砭鎮區域巖鹽分析

李浩哲

（陜西省一九四煤田地質有限公司，陜西銅川727000）

1 區域成礦背景

20世紀90年代初，陜西榆林發現了面積約3.4km2的大鹽田，分布范圍北起陜蒙交界，南至延安，西起靖邊，東至吳堡，經石油、地礦單位后續工作勘查證實，該區奧陶紀下統馬家溝組為一巨厚的巖鹽產出層位。鹽田構造位于華北地臺陜甘寧臺坳伊陜斜坡的中段，下構造層屬于鄂爾多斯盆地古中央隆起帶東側米脂坳陷。鹽田構造背景是在大的緩西傾的背景上發育一系列北東向延伸的鼻狀構造，鹽田地質構造簡單，基本未受后期構造運動破壞，保存完好。

2 勘查區地層

2.1 構造

太古代—早元古代是本區基底的形成過程，進入地臺發育階段后，本區仍表現相對活動特點。中晚元古代在地臺區大型線型坳陷區沉積了巨厚的蓋層建造，古生代使本區進一步分化，成為相對穩定區，即鄂爾多斯臺坳區奧陶系巖鹽賦礦層位是穩定的沉積建造，中生代及其以后的地質時期沿穩定的臺坳周緣，發生了強烈水平擠壓運動，致使褶皺、沖斷、逆掩和推覆構造的產生，但未對賦礦層造成影響?？傊?，勘查區內構造簡單，地層近水平產出。

2.2 地層

經勘查區內JZ3、JZ4鉆井揭露，自上而下鉆遇地層為：第四系（Q），侏羅系延安組（J1-2y）、三疊系(T)上統延長組(T3y)、中統紙坊組(T2z)、下統和尚溝組(T1h)和劉家溝組(T1l)、二疊系(P)上統孫家溝組(P2s)、上石盒子組(P2sh)、二疊系(P)下統下石盒子組(P1sh)、山西組(P1s);石炭系(C)上統太原組(C3t)、本溪組(C2b);奧陶系(O)中下統馬家溝組(O1m)。

2.2.1 第四系（Q）

主要由黃土層和紅土層組成。黃土層為棕黃色風積黃土，含鈣質結核，吸水性強，內含垂直裂隙，為現代沉積；紅土層為棕紅色，含砂質及鈣質結核，粘性較大，吸水性較強，塑性較好。與下伏地層呈不整合接觸關系。

2.2.2 三疊系（T）

上統延長組(T3y)：中上部巖性以黃綠色—灰色細粒砂巖、深灰色粉砂巖為主，夾粉砂質泥巖及泥巖薄層，下部為灰色中細粒砂巖與深灰色粉砂質泥巖互層。粉砂質泥巖砂質含量較均勻,表面光澤暗淡,質脆易碎,塑性較差,微有滑感；泥質粉砂巖泥質含量不均勻,膠結較疏松；細粒砂巖成份以長石為主，石英次之，分選好，次棱角狀，泥質膠質，較堅硬；粉砂巖分選好,致密堅硬，質脆易碎。厚615~635m，與下伏地層呈整合接觸。

中統紙坊組(T2z)：巖性為紫紅—紫褐色厚層狀中細粒砂巖、紫紅色—紫褐色砂質泥巖、粉砂質泥巖、紫灰色泥質粉砂巖、薄層紫紅色泥巖不等厚互層。泥巖表面光澤暗淡，疏松易碎，塑性較好，具有滑感。層厚340~360m，與下伏地層呈整合接觸。

下統和尚溝組(T1h)：巖性為紫紅、紫灰色、紫褐色中細粒砂巖與紫褐色、紫紅色砂質泥巖、粉砂質泥巖及紫紅色—紫褐色泥巖不等厚互層。層厚205~230m，與下伏地層呈整合接觸。

下統劉家溝組(T1l)：巖性為灰紫色、紫褐色中細粒砂巖與暗紫色、紫紅色砂質泥巖、灰綠色—暗紫色粉砂質泥巖及紫褐色—暗紫色泥巖不等厚互層。層厚335~340m，與下伏地層呈假整合接觸。

2.2.3 二疊系（P）

上統石千峰組(P2s)：巖性為紫紅色、暗紫色、灰綠色中細粒砂巖、泥質砂巖與灰綠色、暗紫色砂質泥巖、粉砂質泥巖及紫紅色—暗紫色泥巖不等厚互層。中粒砂巖成份以石英為主，長石次之，分選中等，次棱角狀，泥灰質孔隙式膠結，較堅硬；細粒砂巖成份以石英為主，長石次之，分選性好，次棱角狀，泥灰質膠結，較堅硬；泥質砂巖泥質含量不均勻，砂巖成份以石英為主，長石次之，分選中等，次棱角狀，膠結疏松；砂質泥巖砂質含量不均勻，表面光澤暗淡，塑性較差，疏松易碎，具有粗糙感；粉砂質泥巖砂質含量不均勻，表面光澤暗淡，塑性較差，質脆易碎，微有粗糙感；泥巖呈紫紅色—暗紫色，顏色不均勻，表面光澤暗淡，疏松易碎，塑性較好，具有滑感。層厚300~315m，與下伏地層呈整合接觸。

上統上石盒子組(P2sh)：上部巖性為紫紅色、暗紫色、灰綠色泥巖、砂質泥巖、粉砂質泥巖與紫褐色—灰紫色中細粒砂巖不等厚互層；下部巖性灰綠—紫褐色粉砂質泥巖與灰紫色、紫褐色中細粒砂巖不等厚互層。層厚270~275m，與下伏地層呈整合接觸。

下統下石盒子組(P1sh)：上部巖性為紫紅色、暗紫色、灰綠色泥巖、粉砂質泥巖與淺灰色中細粒砂巖互層；下部巖性淺灰色、灰綠色泥巖與灰綠色、灰白色中細粒砂巖互層。層厚71~79m，與下伏地層呈整合接觸。

下統山西組(P1s)：上部巖性為紫褐色、灰綠色泥巖、粉砂質泥巖與灰綠色、灰白色中細粒砂巖互層；下部巖性為灰黑色、黑色炭質泥巖、泥巖、砂質泥巖、煤和棕灰色細粒砂巖組成。炭質泥巖灰黑色—黑色，表面光澤暗淡，含炭量較高，質脆易碎，污手；煤呈黑色，塊狀，瀝青光澤，參差狀斷口，塊狀構造，煤巖組分以亮煤為主，暗煤次之。層厚82~86m，與下伏地層呈整合接觸。

2.2.4 石炭系（C）

上統太原組(C2t)：巖性以灰綠色—深灰色石灰巖、灰黑色灰質泥巖、深灰色泥灰巖、灰黑色—黑色炭質泥巖、泥巖、煤、紫灰色砂質泥巖和灰色細粒砂巖組成。石灰巖表面光澤較明亮，致密堅硬，滴5%稀鹽酸后劇烈起泡；灰質泥巖巖屑呈片狀，表面呈弱瀝青光澤，質脆易碎，含灰質較高，滴5%稀鹽酸微起泡；泥灰巖表面光澤較明亮，微有滑感，質脆易碎，較致密，滴5%稀鹽酸后微弱起泡；細粒砂巖成份以石英為主，長石次之，分選性好，次棱角狀，泥灰質膠結，較堅硬；泥巖灰色—深灰色，顏色較均勻，表面光澤暗淡，疏松易碎，塑性較好，具有滑感；砂質泥巖砂質含量不均勻，巖屑片狀及塊狀，表面光澤暗淡，質脆易碎，塑性較好，手搓具有粗糙感。炭質泥巖表面光澤暗淡，含炭量較高，質脆易碎，污手；煤呈塊狀，弱瀝青光澤，參差狀斷口，塊狀構造，煤巖組分以暗煤為主，亮煤次之。層厚87~91m，與下伏地層呈整合接觸。

上統本溪組(C2b)：巖性主要為棕灰色—灰白色中粒砂巖夾黑色炭質頁巖。層厚8~15m，與下伏地層呈假整合接觸。

2.2.5 奧陶系（O）

中下統馬家溝組(O1m)：巖性以淺灰色—深灰色石灰巖、淺灰色泥灰巖、淺灰色—深灰色白云巖、泥巖、灰色泥質白云巖、白云質灰巖、白色膏巖、繡紅色—煙灰色石鹽礦等組成。層厚197~208m（該地層鉆探勘查未打穿）。

3 含鹽系地層特征

含鹽系地層賦存于奧陶系下統馬家溝組地層中，埋深于2479~2698m，厚度219m，根據鄰井及JZ3、JZ4井馬家溝組地層巖性特征、地球物理測井資料綜合分析，將含鹽系地層自上而下分為四套地層,為馬五段1~7亞段。

第一套：馬五段1~3亞段（O1m51-3），主要巖性為棕灰色石灰巖、淺灰色—深灰色角礫狀泥灰巖、深灰色—灰黑色灰質泥巖、淺灰色—灰白色石膏質白云巖組成。

第二套：馬五段4~5亞段（O1m54-5），主要巖性為灰綠色—灰棕色白云質灰巖、棕灰色—深灰色含膏灰質白云巖、棕灰色—深灰色白云巖、深灰色泥質白云巖、淺灰色白云質灰巖、深灰色—棕灰色泥灰巖、深灰色含膏泥灰巖組成。

第三套：馬五段6亞段（O1m56），巖性由白色、煙灰色、銹紅色石鹽巖夾灰綠色—深灰色含膏泥巖、灰綠色—深灰色泥質白云巖、灰綠色—深灰色含鹽泥巖、灰綠色—淺灰色泥巖、棕灰色—深灰色含泥白云巖組成。

第四套：馬五7亞段（O1m57），巖性主要由深灰色—棕灰色泥質白云巖、深灰色白云質灰巖、深灰色泥灰巖組成。

4 沉積韻律特征

根據鹽層沉積規律，沉積環境一般經歷水進至水退的變化過程。泥質白云巖、灰巖、白云質灰巖、灰質白云巖類為淡化弱咸化瀉湖相沉積；含鹽含膏白云巖、膏質白云巖、硬石膏巖為弱咸化瀉湖相沉積；巖鹽為鹽湖相沉積；其沉積順序由下向上依次為：碳酸巖鹽→硫酸巖鹽→氯化物→硫酸巖鹽→碳酸巖鹽，期間經歷了水進→水退→水進的變化過程，組成兩個半次級韻律結構。

根據鄰井鹽層沉積特征，結合工作區地質錄井及地球物理測井等資料可以看出：該區域奧陶系下統馬家溝組地層是一套含鹽系地層，馬五段6亞段為鹽巖沉積韻律段，鹽層之上由大套泥質白云巖、含膏白云巖、白云質灰巖、灰質白云巖和硬石膏巖等組成；鹽層段夾薄厚不等的含鹽含膏白云巖、含鹽石膏、含膏白云巖。鹽層之下為含鹽石膏、灰質白云巖、膏質白云巖、泥灰巖、灰巖。根據馬家溝組沉積特征及區域地層對比，可將工作區含鹽系地層自下而上劃分為三個沉積韻律段，具有三種沉積韻律特征：

A韻律：是由弱咸化的含泥白云巖、石膏質白云巖沉積的基礎上開始，由漸變—突變為高咸化期巖鹽沉積。但咸化沉積階段，由于海水浸入帶來的物質成分數量的變化，引起化學分異中斷和咸化、淡化沉積的多次重復，表明該韻律層高咸化期延續時間有間斷，咸化期不穩定，通過鉆井取芯資料證實，巖鹽段具石膏夾層多而薄的特點。

B韻律：是在淡化期弱咸化相灰巖、泥灰巖、白云巖、灰質白云巖沉積的基礎上，由漸變—突變至中咸化石膏巖和弱咸化白云巖沉積。

C韻律：是在中咸化相石膏巖、含膏泥質白云巖沉積基礎上，漸變至弱咸化相含泥白云巖、白云巖、灰巖、白云質灰巖、灰質白云巖沉積，該韻律反映了以弱咸化期沉積為主，中咸化期沉積不穩定，表明沉積過程中有輕微的振蕩，屬不完整沉積韻律。

5 巖鹽開采技術條件

巖鹽礦床開采時，不但要對水文地質條件進行分析，更重要是研究和探討巖鹽頂底板巖石工程力學性質及穩定性，作為良好的隔水層，工作區水文地質條件較為簡單，首采鹽層頂板巖石屬硬巖石類型硬石膏巖，巖石結構致密較為穩定，但也要保護頂板，防止頂板垮塌或下塌，影響礦區正常生產，給礦區采鹵生產帶來不安全因素。

5.1 鹽層頂板

層位為馬家溝組馬五段一至五亞段（O1m51-5），頂板巖石為薄厚不等的石灰巖、泥灰巖、含膏泥質白云巖、含膏白云巖和泥質白云巖、白云質灰巖，巖石結構致密，頂板巖石與鹽層直接接觸，屬堅硬或半堅硬巖石，穩定程度高，層內無軟弱巖石夾層，隔水性能好。

5.2 鹽層底板

層位為馬五段七亞段頂部（O1m57），巖石為薄厚不等的泥質白云巖、白云質灰巖等，巖石結構致密，屬堅硬巖石，與鹽層直接接觸，屬隔水性能好的巖層。

5.3 首采鹽層頂板

首采鹽層頂板巖石為泥質白云巖，為錄井鹽層中夾層，巖石結構較致密，與鹽層直接接觸，屬半堅硬鹽質硬石膏巖，且溶蝕較為嚴重，被石鹽不同程度地充填結晶，頂板以上為鹽巖與硬石膏巖互層。

以上表明，鹽層頂板的含石膏質白云巖抗壓強度最高，首采層頂的含有機質泥質微晶白云巖、含石膏質泥巖抗壓強度其次，最低抗壓強度為底板硬石膏，抗拉強度最高為頂板，最低為鹽層首采鹽層頂板。總之，鹽層頂底板巖石隔水性能、力學性能良好，對鹽層具有良好的保護作用，頂板對鹽溶腔能起到支撐作用。

6 其他有益礦產

勘查工作過程中主要發現了煤、天然氣、石膏等有益礦產,煤層氣、煤主要分布于二疊系石盒子組—山西組地層中和石炭系太原組地層中，石膏分布于奧陶系地層中。煤層埋藏比較深,目前開采技術條件尚不成熟,但厚度比較大,儲量比較豐富；綜合測井現場解釋與現場錄井看，石盒子、山西組氣層顯示相對較好，其次是馬家溝組；石膏巖層主要分布在奧陶系地層中,單獨成層比較少見，常和巖鹽層及其它巖層伴生成巖，因此可以在開采巖鹽礦藏中對石膏加以提煉。

7 結論

通過勘查,工作區巖鹽賦存厚度大，工業價值高，但還需在周邊繼續布井勘探，獲取更多的巖鹽井地質資料，以此保障開采生產安全高效。采鹵開采時應注意以下幾方面的問題：采鹵為深井開采，在采鹵過程中振動較大，易造成頂板垮塌或陷塌，導致擠壓或擠毀技術套管；深井開采在國內還是初期階段，開采風險稍大，如四川的長1井、長2井前期開采生產事故頻發，故應加強管理，積極摸索，總結經驗，提高深井鹽層鉆井開采技術。