老挝甘蒙省钾盐矿床封存水成因机理及赋存位置浅析

亓协全成世才段乃金宋永芬

1 中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东济南，250013；

2 济南春旭化工设计有限公司，山东济南，250014

老挝甘蒙省钾盐矿床封存水成因机理及赋存位置浅析

亓协全1*成世才1段乃金1宋永芬2

1 中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东济南，250013；

2 济南春旭化工设计有限公司，山东济南，250014

通过对老挝甘蒙省钾石盐矿层形成机理的分析，探讨在此过程中层间卤水到封存卤水的转化过程，并与采矿活动中揭露的封存卤水水质和赋存位置进行验证，得出结论：层间卤水因溶蚀了光卤石，水中MgCl2含量应远大于KCl和NaCl的含量；封存水的赋存位置应主要分布于次生钾石盐矿层的底部或次生钾石盐矿层与光卤石矿层的接触带。

重结晶作用 次生钾石盐 封存水 赋存位置 成因机理

0 引言

老挝钾盐矿位于呵叻高原北部沙空那空盆地东北缘，为呵叻高原高镁钾盐沉积的一部分。曲懿华等认为：钾盐矿床沉积盆地由构造运动控制形成，钾盐来源为古海水，矿床成因为海源陆相成因【1、2】。老挝甘蒙省钾石盐矿一般由光卤石矿经元素迁移和重结晶作用形成，从而形成钾石盐在上、光卤石在下的矿体赋存特征【3、4】，并且矿体内有封存水存在。本文通过对老挝甘蒙省钾盐矿成生次序进行分析，探讨封存水的成因机理和赋存位置，对矿山开采过程中的防治水及矿山采矿安全有一定积极意义。

1 区域地质概况

区域构造总体为向北扬起的复式向斜构造【4】，研究区位于沉积盆地的东北缘，略具边缘沉积相，如图1。划分为3个泥岩层和3个岩盐层，一个岩盐层和一个泥岩层构成一个沉积旋回。地层简述如表1。

图1 呵叻高原构造略图Fig.1 Khorat plateau structural sketch

2 矿区地质

2.1 矿区地层

根据甘蒙省某矿区钻探资料，本区含盐系地层

表1 矿区地层划分【3】Table 1 stratigraphic division of ore district

2.2 矿区构造

根据物探推断钻探验证，本区断裂以北西和北东两组断裂为主；南北向和东西向断裂很少【3】。北西向断裂形成较早，延深约250m以上；北东向断裂形成稍晚，延深较浅，约100m左右，多切割北西向老断裂。

2.3 矿体特征

×××矿区钾盐矿体大致呈NW—SE分布，产状近水平，主矿体产于古近系农波组下盐层顶部，呈层状、盐丘状产出，具加厚减薄现象，局部地段具分支复合现象，见图 2。多数情况下，矿体位于下盐层，上为钾盐矿层，下为光卤石矿层。中盐层顶部也存在小规模透镜状矿体，仅在局部地段具工业意义。

图2 老挝甘蒙省某钾盐矿区某勘探线剖面图Fig.2 One prospecting line section of one potash mine in Khammouane

2.4 封存水特征

据×××矿区统计资料，在下盐层-8m和-28m巷道进行探矿过程中，探矿钻孔经常揭露到封存水，封存水沿探矿钻孔涌出，涌水量3～10m3/h不等，除个别涌水点因涌水量较大，井下排水能力不足被封闭以外，大部分涌水点涌水量较小，几天后即断流。

封存水水质分析结果显示（表 2），水中MgCl2含量是KCl含量的8.10倍，是NaCl含量的 18.41倍，MgCl2含量远远大于 KCl、NaCl含量。这一特征明显区别于其他含水层段卤水中NaCl含量明显大于MgCl2和KCl含量的一般规律，如图3。

表2 氯化物含量百分比平均值Table 2 The average percentage of chloride content

图3 各赋存位置氯化物百分含量平均值对比Fig.3 comparison of The average percentage of chloride content in different locations

3 成生机理

3.1 矿层理论成生序列

根据程怀德等盐类沉积四元体系相图的理论，盐类矿物的沉积次序理论（如图 4），将ADEFGA区划分为三个区：ADI 高钾低镁区、AIE 高钾高镁区和AEFG 低钾高镁区，具有这三个区体系点特性的母液组分分别为 M1、M2和M3。对于M1组分的母液蒸发时，体系点由M1→P1，蒸发析盐顺序：氯化钠→氯化钠+氯化钾→氯化钠+光卤石→氯化钠+水氯镁石；对于M2组分的母液蒸发时，体系点由M2→P2， 蒸发析盐顺序：氯化钠→氯化钠+氯化钾→氯化钠+光卤石→氯化钠+水氯镁石；对于 M3组分的母液蒸发时，体系点由 M3→P3， 蒸发析盐顺序：氯化钠→氯化钠+光卤石→氯化钠+水氯镁石。从这三种蒸发析出顺序可以看出，钾石盐始终较光卤石先析出，即钾石盐层在下，光卤石层在上【3，5～6】。

图4 NaCl-KCl-MgCl2-H2O四元体系相图(25℃)Fig.4 Quaternary system phase diagram of NaCl-KCl-MgCl2-H2O(25℃)

3.2 甘蒙省钾盐矿体赋存特征

矿区矿体赋存次序为石膏- 石盐-钾石盐-光卤石，见图2。

3.3 甘蒙省钾盐矿体赋存成生机理

本区域内钾石盐不是原生沉积形成，它是原生光卤石经水解和重结晶作用而形成的次生产物。

以盐背斜位置为例。在光卤石矿形成以后，盐背斜轴部抬升，上覆泥岩厚度变薄，并且在张力作用下形成张性节理、裂隙，加之顶部风化剥蚀作用，导致地下水沿张性裂隙下渗，开始侵蚀

光卤石矿层顶部， 从而使光卤石慢慢溶蚀，下渗水形成层间卤水。在溶蚀过程中溶解度相对较大的 MgCl2被带走， 而溶解度相对较小的KCl被保留下来。再经重结晶作用形成次生钾石盐层，后在区域沉降的背景下上覆泥岩继续接受沉积，矿层得以保存【7～9】。

3.4 矿区封存水形成机理及赋存位置

通过对钾石盐矿层成生机理的分析，可以进一步得出：此时的层间卤水因溶蚀了光卤石，水中MgCl2含量应远大于KCl和NaCl的含量，且最后封存的位置应主要分布于钾石盐矿层的底部或钾石盐矿层与光卤石矿层的接触带。

前已述及，×××矿区探矿过程中揭露的封存水一般发现于钾石盐矿层中或钾石盐与光卤石接触带，且水质分析结果表明 MgCl2含量远远大于KCl、NaCl含量。这与光卤石矿层在层间卤水溶滤作用下形成次生钾石盐矿床，层间卤水转变成封存水的分析过程相验证【10～11】。

4 结论

（1）光卤石矿层在层间卤水溶滤作用下形成次生钾石盐矿床【12～13】。

（2）层间卤水因溶蚀了光卤石，水中MgCl2含量应远大于KCl和NaCl的含量。

（3）封存的位置应主要分布于次生钾石盐矿层的底部或次生钾石盐矿层与光卤石矿层的接触带，此即目前采矿活动揭露的封存水的赋存位置。

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ANALYSIS OF THE SEALED UP BRINE FORMATION MECHANISM AND SEQUESTRATION LOCATION IN SECONDARY SYLVITE LAYER， DONGTAI MINING，LAOS

Qi Xiequan1Cheng Shicai1Duan Naijin1Song Yongfen2
1 Shandong Geological Prospecting Institute of China Chemical Geology and Mine Bureal，Jinan，Shandong，250013;
2 Jinan Chunxu Chemical Design Co.，Ltd. Jinan，Shandong，250013

Through the analysis of formation mechanism of secondary sylvite layer in Dongtai mining,we discuss this transformation of the inter-layer brine transform to sealed up brine,and verify with water quality and occurrence position of the sealed up brine which was exposed by mining activities,then,we concluded that: after the dissolution of the carnallite,MgCl2 content of the inter-layer brine should be much greater than the content of KCl and NaCl; inter-layer brine’s final sequestration location should be mainly at the bottom of sylvite layer,or the contact place between the sylvite layer and carnallite layer.

secondary sylvite，sealed up brine， re-crystallize，sequestration location，formation mechanism

P619.211

A

：1006-5296（2014）04-0007-04

* 第一作者简介：亓协全（1981～），男，主要从事水工环地质勘查及研究工作，工程师。

2014-09-20；改回日期：2014-12-21