新疆羅布泊K+、Na+、礦化度及潛水等水位相關性分析

杜江巖 曹阿楠 李林 陳和軍 師德揚

摘要：鉀鹽礦床產于蒸發巖建造中，是含鹽盆地發育過程最后階段的產物。羅布泊以鹵水鉀礦為主，查明了鈣芒硝儲鉀潛鹵水承壓鹵水鉀礦床，為一種新類型鉀鹽礦。筆者通過水文地質調查及數理分析手段，初步查明了阿爾金山北坡山前傾斜平原和阿其克谷地（重點在山前洪積扇與湖相地層接觸區域）含鉀鹵水分布范圍，并對區內K+、Na+、礦化度及潛水等水位開展相關性分析，指導了后續含鉀淺鹽水-鹵水分布范圍位置確定的工作。

關鍵詞：羅布泊;鉀鹽;K+;Na+;礦化度;潛水等水位;相關性分析

新疆羅布泊是塔里木盆地東部現代干鹽湖，也是世界上最大的鹽湖之一。從1995年在羅布泊北部的羅北凹地發現了超大型規模的鹵水鉀礦資源，到近十年來中國國家投資羅布泊鉀肥公司大規模開發鹵水鉀礦，羅布泊再次成為世人關注地區。

1? ? 羅布泊鉀鹽礦床物質成份

1.1 固體鹽類礦物

經薄片、掃描電鏡等分析，碳酸鹽有菱鎂礦、白云石、方解石等;硫酸鹽有石膏、鉀石膏、芒硝、鈣芒硝、鉀芒硝、鈉鎂礬、白鈉鎂礬、鉀鎂礬、軟鉀鎂礬、無水鉀鎂礬、鉀鍶礬、瀉利鹽、雜鹵石、天青石等;氯化物有石鹽、鉀石鹽、光鹵石、水氯鎂石等。

1.2 液體（鹵水）物質成份見表1。

2? ? 區域地下水化學特征

2.1 區域地下水礦化度分區

根據收集區域前人化驗資料分析可知，研究區內分布有1～3 g/L的微咸水、3～10 g/L的咸水、10～100 g/L的鹽水、>100 g/L的鹵水，見表2（參照前人礦產報告及區域各類論文有關羅布泊南部鹵水賦存分布的論述，定義礦化度>100 g/L的地下水為鹵水）。研究區水樣鹽度范圍為1.52～168.71 g/L，平均值為57.49 g/L，其中大部分的樣品礦化度在10 g/L以上，說明取樣點水樣多為鹽水、鹵水，只有南部阿爾金山區個別取樣點水樣等級為微咸水或咸水。

1～3 g/L的微咸水主要分布在克孜勒塔格-因克卡拉塔格山區地帶;3～10 g/L的咸水主要分布在南部阿爾金山及山前傾斜礫質平原-庫木塔格沙漠地段及北部庫魯克塔格、克孜勒塔格西部地段，10～100 g/L的鹽水主要分布在阿爾金山山前傾斜礫質平原與羅布泊湖盆接觸帶，在研究區西北部庫魯克塔格一帶也有少量分布，>100 g/L的鹵水主要分布在耳形區-羅布泊干鹽湖-羅北凹地三角地帶（見圖1）。

由上述分布特征分析可知，該區域地下潛水礦化度沿徑流方向逐漸升高，在羅布泊湖盆區形成>100 g/L的鹵水，南部阿爾金山至阿爾金山山前平原斷裂帶地下潛水含水層巖性以卵礫石為主，徑流速度較快，礦化度變化速度相對較慢，在阿爾金山山前平原斷裂帶由于地層巖性變為粉細砂、亞砂土，地下水徑流速度變慢，地下潛水出現雍高現象，在強烈的毛細、蒸發作用下，使地下水礦化度陡增，北部湖盆沉積的巨厚含鹽地層孔隙發育，水位埋深進一步變淺，形成大面積的鹽、鹵水[1]。

2.2 區域地下水水化學組成及鹵水化學類型

對研究區2016年度采區的20件水樣進行了分析，收集了前人的2件水樣測試結果，即共22件水樣數據，進行了各組分的數據統計。對采集的各類水樣品開展化學組分分析，測試項目主要有常量元素K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和pH、礦化度等。盡管不是在同期采集測試、相同條件下分析，可能會有一定誤差，但大量樣品水化學組成的分析統計，為研究該區水文地球化學背景特征及環境演化提供了重要依據。

據表3可見，鹵水礦化度最高值為168.71 g/L，平均值為57.49 g/L。鉀含量最高達5.01 g/L，最小含量0.01 g/L，平均含量為1.29 g/L;鈉離子最高含量為57.94 g/L，最小含量為0.34 g/L，平均含量為19.48 g/L;鈣離子最高含量0.91 g/L，最低含量為0.04 g/L，平均含量0.25 g/L;鎂離子最高含量為4.57 g/L，最低含量為0.04 g/L，平均含量為1.43 g/L;氯離子含量分布范圍0.37～8.24 g/L，平均值7.74 g/L;硫酸根含量最大值15.65 g/L，最小值0.54g/L，平均含量4.97 g/L;重碳酸根含量變化范圍0.05～85.32 g/L，平均值為29.97 g/L;pH值最小值6.96，最大值8.24，平均值7.74。

3? ? 開展了研究區鹵水簡分析樣品K+、Na+、礦化度及潛水等水位相關性分析

3.1 研究區K+、Na+、礦化度及潛水等水位背景

本次研究區內采集各類鹵水簡分析樣品20組，收集前人資料經行了K+、Na+、礦化度單項測定的資料點1處（見表4）。

3.2 四項參數研究區內整體相關性分析結果

對21處樣品點采用SPSS軟件，進行了系統的相關性分析，計算并選取積差相關系數變現數據組間的相關性，取值-1至1，絕對值越大相關性越好，分析結果（見表5）。通過相關性分析，研究區整體21組數據K+、Na+、礦化度三者相關性較好，均為正相關，其中Na+、礦化度相關性最高，K+、礦化度次之，正相關關系中K+、Na+相關性最低;K+、Na+、礦化度三個水化學參數與潛水等水位參數在研究區內整體相關性較差均呈負相關，K+與潛水等水位相關性最低[2]。

通過數據分析研究區內K+、Na+隨礦化度增高而增高，K+、Na+、礦化度隨潛水等水位降低而增加。符合區內地下水的補排規律。

4? ? 四項參數分區相關性分析結果指導了后續含鉀淺鹽水-鹵水分布范圍位置確定的工作

將研究區整體21組數據按地域分成3組①南部山區-山前傾斜平原中上部6個樣品②古湖區周邊3個樣品③紅柳井周邊填圖區12個樣品（見表5）。

通過數據分析①、②號組樣品各數據相關性與區域類似，但隨著潛水等水位降低，正負相關性參數逐步提高，證明了南部山區地下水對古湖區周邊地下水存在補給關系，同時K+、Na+、礦化度隨潛水等水位減少而增加。

③號組數據分析結果K+、Na+、礦化度與潛水等水位四項參數均呈正相關，證明進入紅柳井周邊填圖區及以北羅布泊古湖區K+、Na+、礦化度進一步升高，同時在該區域徑流過程中存在隨潛水等水位逐步降低K+富集豐度有所異常的區域，與區域整體負相關存在矛盾關系，考慮該區域或周邊區域鉀離子可能存在異常補給或者受外界因素變化影響快速富集。

參考文獻

[1] 劉成林，焦鵬程，王弭力，等.羅布泊鹽湖巨量鈣芒硝沉積及其成鉀效應分析[J].礦床地質，2007，26（3）：322-329.

[2] 胡小進.羅布泊鹵水的相圖分析研究[J].化工礦產地質，2003，25（2）：103-109.