柴達木盆地東臺吉乃爾湖西段鹵水鉀礦特征及成因分析

楊 丹

（陜西省一三九煤田地質水文地質有限公司，陜西 渭南 714000）

自20 世紀50 年代中期開始，在研究區及其周邊先后有多家地質單位因不同的工作目的，進行過不同的地質工作，其中較為完整、系統的工作主要為油氣勘探和第四系鹽類礦產勘查工作，區內深層鹵水的工作程度相對較低[1-4]。

1 區域地質

柴達木盆地位于青海省西北部，屬于我國十大內陸沉積盆地之一，是在前侏羅系地塊基礎上發育起來的一個中、新生代陸內沉積盆地。盆地四周被三大山脈所包圍，與塔里木、準噶爾盆地共同構成我國西北地區三大盆地。根據基底性質與起伏、現今的構造格局、地層展布、含油氣系統以及便于油田勘探生產應用，將盆地劃分柴西隆起、一里坪坳陷、柴北緣隆起和三湖坳陷等四個一級構造單元、11 個二級構造單元。

區域地層自老至新出露有下元古界、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、古近系、新近系和第四系。大部分地區地層形成于新生代，元古界和中生界地層在區域內零星分布，第四系發育完全，自下更新統至全新統均有出露，約占總面積的三分之二，成因類型復雜。鹽類礦產主要賦存于上更新統-全新統化學沉積層中。

區域內下古元界至新生界褶皺構造形態各異，由于受同期或后期斷裂構造的影響，褶皺形態殘破不全，更新世中期以前的地層普遍發生了不同程度的褶皺。柴達木盆地的褶皺具有三重兼有的特點，即基底褶皺、海相蓋層褶皺和陸相蓋層褶皺依次疊加的特點。

區域內包含了一里溝向斜凹陷及鹽湖-啞叭爾背斜構造,總體上第四系凹陷區淺部及近地表有固體鹽類沉積，其中多含晶間鹵水，工業意義較大。靠近盆地邊緣的第四系深部有厚度不等的砂礫石層存在，是尋找孔隙鹵水的理想場所。新近系獅子溝組、上油砂山組、下油砂山組和上干柴溝組的形成伴隨盆地的演化，地層中有鹽類沉積，巖性、構造等有利地段富含富鉀硼鋰鹵水。

2 研究區地質

2.1 地層

區內出露地層主要為第四系全新統，零星出露上更新統地層。按照附近的地層分布來看，上更新統上部和全新統的化學沉積層中可能賦存鹽類礦產，但是結合實際鉆探資料和測井資料，未見石鹽礦產。

區內及其周邊地區出露的主要地層為新近系上新統獅子溝組（N2s）、第四系下更新統（Qp1）、中更新統（Qp2）、上更新統（Qp3）及全新統（Qh）。中、下更新統是區內主要深層鹵水鉀鹽賦存層位，原則上深部鹵水埋深＞200 m。

研究區地層劃分主要依據地震資料、附近鉆孔資料、鉆探施工所得的ZK01、ZK02 巖芯鉆探資料，綜合判別大致層位。第四系和新近系上新統獅子溝組（N2s）界線判定主要依據東臺ZK02 孔鉆探資料，在1800 m 處有明顯的巖性變化。第四系下更新統界線依據地震資料參考ZK702 孔資料，綜合判定：ZK01 孔651 m 處為Qp1上頂界。據地層產狀，東臺ZK02 孔Qp1上頂界上抬約200 m，綜合巖芯資料，判定上頂界為456 m 處。中、下更新統及以上的地層劃分，主要依據鄰區淺孔資料，地層產狀綜合對比劃分。

中更新統北部邊緣有所出露。鄰區的ZK701、ZK702 和紅南凹地的ZK2432 及一里溝的ZK02 共四個孔揭穿此層，區內的ZK01 孔和ZK02 孔均揭穿此層位。巖性為黑灰色含粉砂的淤泥夾粉砂黏土、黑灰色含淤泥之粉砂夾黑色含黏土淤泥，底部為暗灰色、褐黃色含淤泥的粉砂黏土夾含粉砂的淤泥，除局部地區夾少量薄層石膏、雜鹵石、芒硝外，一般地層中少有鹽類沉積。

2.2 構造

研究區位于柴達木地臺中央凹陷區一個Ⅴ級斷陷構造盆地內。區內周邊斷裂構造比較發育，在背斜等正向構造區內表現得尤其清晰；在凹地等負向構造區內因常被全新世沉積物覆蓋而表現為隱伏狀。重要的隱伏斷裂有兩條：（1）一里坪-東臺吉乃爾湖斷裂：是通過區域上的地震和重力判斷的二級斷裂。從地表褶皺形態來看，該斷層以北為一組反“S”形褶皺，以南為不連續褶皺。在西臺湖礦區東北緣，該斷層通過部位表現為潛鹵水化學成因類型以氯化鈣型為主，可能與深部油田水補給有關，該斷層可屬導水通道。其斷裂構造的性質，可能是向南傾的正斷層。（2）西北角隱伏斷層：依據西臺湖凹地與一里坪凹地在水力上有某種聯系和地貌形態，推測為隱伏逆斷層。

區內褶皺構造主要為巴嘎雅烏爾背斜構造和次級隱伏背斜構造（圖1）。研究區主要為西臺湖—東臺湖間隱伏背斜，西臺湖、鴨湖、東臺湖同為臺吉乃爾沖積扇前緣的扇前湖。

圖1 構造綱要圖

研究區外圍西部施工的ZK702，孔深800.47 m，在該孔201.45～728.46 m 發現了孔隙鹵水層，LiCl 464.17 mg/L，KCl 含量0.63%，B2O3229.70 mg/L。ZK702 位于東西向西臺-東臺向斜軸部，可能為ZK702 孔深部地層和淺部之間存在一定的水力聯系情況下，深部就能存在一定規模的較高品位鉀鹽、鋰鹽礦床。

3 鹽類礦產

3.1 固體礦產

從鹽類成礦規律來看，研究區位于巴嘎雅烏爾背斜東南部，與西臺礦區、東臺礦區相鄰近，具備了同期鹽類沉積的相似條件。但從實際鉆探資料來看，淺部地區未發現大規模的固體鹽類礦產。原因可能為更新世鹽類物質來源被巴嘎雅烏爾背斜等隆起構造分流至兩側，造成東西兩側湖區沉積了大量鹽礦。表現為：東西臺湖成富鹽礦而中部鴨湖區域少有沉積鹽類固體。

3.2 液體礦產

就鉆探孔獲取的資料而言，北部ZK02 孔和南部ZK01 孔，全段未見石鹽礦產，特別淺部（200 m以淺）多見淤泥粘土和粉砂，即使是粉砂層，富水亦明顯偏弱。深部區域，富水性雖較強，但各項鹽類含量也明顯偏低，尤其是目標礦產液態鉀的品位離工業指標相差甚遠。

北部ZK02 孔，鉆至2000 m，有明顯的涌水現象，其余各段均未有涌水或鉆進困難等特殊情況。鉆探資料和抽水試驗表明，1000 m 以內雖確有含水層，但水量偏小，實測最大涌水量僅為20.74 m3/d；2000～2500 m 含水層段多為砂巖，其富水性明顯高于粉砂，實測最大涌水量高達496.54 m3/d。

南部ZK01 孔，全段未有涌水現象，鉆遇地層巖性仍以粘土淤泥為主，見含粉砂及局部層段見砂礫石（70.65 m 處），含水層以粉砂為主，實測最大涌水量為41.73 m3/d。南部ZK01 孔和北部ZK02孔，水樣化驗結果顯示在區域和同一鉆孔的深度上具有明顯差異。

水樣檢測結果表明，南部ZK01 孔900 m 以淺含水層段中KCl 含量為0.00%～0.04%，LiCl 含量為1.71～17.28 mg/L，B2O3含量為16.5～55.6 mg/L；北部ZK02 孔900 m 以淺含水層段中KCl 含量為0.03%～0.04%，LiCl 含量為4.02～19.37 mg/L，B2O3含量為61.8～99.4 mg/L。北部鉆孔和南部鉆孔區域的900 m 以淺的鹵水樣的KCl 和LiCl 的含量雖有較小差異，但總體含量一致，顯然與工業指標相距甚遠。北部同一孔位ZK02 孔，在2000～2500 m 含水層段KCl 含量多集中在0.09%，LiCl 含量多集中在39.70 mg/L 附近，B2O3含量為20～480 mg/L，平均在388 mg/L，顯然要高于900 m 以淺的含水層段。

4 鹽類礦產匱乏分析

4.1 施工鉆孔的數據分析

從儲鹵層的富水性來看，北部ZK02 孔與南部ZK01 孔單位涌水量雖有差異，但各鉆孔單位涌水量要小于8 m3/d·m，均屬于弱富水性。粉砂、砂巖從其物理特性來看，其孔隙小而密，富水特性一般要明顯低于礫石和含有大裂隙的巖石；上部第四系地層，充當含水層的多為粉砂層，南部100 m 以內可見砂礫石；新近系（北部ZK02）孔充當含水層的為砂巖，其富水特性從相對深度來看，深部砂巖的富水性（單位涌水量為5.707 m3/d·m）要明顯高于淺部粉砂層（單位涌水量0.164 m3/d·m，1.528 m3/d·m）。同為淺部區域，因南部淺部砂礫石的存在，其富水性要略高于北部。

從礦化度的角度來看，南部ZK01 孔70～870 m，礦化度為53.5 g/L，屬于低礦化度鹵水；北部ZK02孔120～900 m，礦化度47.8 g/L，屬于低礦化度鹵水；2000～2500 m，礦化度224 g/L，屬于中礦化度鹵水。綜上所述，水中鹽類物質和儲鹵層富水特性均不能為鹵礦創造良好條件。

4.2 構造分析

區內褶皺的形態指示為近東西向與近南北向疊加的穹窿狀褶皺，區內主要為西臺湖-東臺湖間隱伏背斜，西臺湖、鴨湖、東臺湖同為臺吉乃爾沖積扇前緣的扇前湖。柴達木盆地在中更新世以前為統一的大湖，中新世：預查區為古湖，氣候相對溫暖干旱，一直接受著來自北東方向賽什騰山的碎屑物質的沉積，形成了一套湖相和湖泊三角洲前緣相的碎屑沉積；上新世-早更新世：青藏高原隆升，研究區受擠壓變形產生北西向褶皺，氣候愈加干旱，古湖逐漸萎縮，形成皺褶構造間隔的次級成鹽盆地，失去了碎屑物質的供應；中-晚更新世：現代季風-干旱環境形成，湖盆不斷收縮趨于干涸，湖泊沉積物廣泛暴露地表，在流水侵蝕和強勁的東亞季風作用下，上覆地層不斷被剝蝕，中新世沉積的上油砂山組逐漸形成現今所見地貌；晚更新世末期-全新世：氣候轉向溫暖濕潤，源自南部冰川融水的陵格勒河自南向北流，匯入之前已干涸的東、西臺吉乃爾湖和鴨湖。

晚更新世晚期的成鹽期開始后不久，位于西臺湖和東臺湖之間的鴨湖一帶，即被抬升拱起，致使鴨湖的成鹽期提前結束，石鹽層變薄乃至沒有。沒有石鹽層為介質的共伴生礦產（KCl、LiCl 等）品位很低。

5 結論

研究區內鉆孔資料表明900 m 以淺鉀和鋰的品位極低，在2000～2500 m 以粉砂巖、細砂巖為介質的含水層段鉀、鋰、硼的含量高于900 m 以淺的含水層段。主要原因為西臺湖—東臺湖間隱伏背斜，西臺湖、鴨湖、東臺湖同為臺吉乃爾沖積扇前緣的扇前湖，開始有著極其相似的成鹽歷史。但晚更新世晚期的成鹽期開始后不久，于西臺湖和東臺湖之間的鴨湖（包含研究區）一帶被抬升拱起，致使研究區的成鹽期提前結束。