华南陆块富钾锂多元素卤水资源的发现

宣之强，刘成林，徐海明，王春连，余小灿，王九一

(1.中化地质矿山总局地质研究院 河北涿州 072754； 2.中国地质科学院矿产资源研究所 北京 100037)

2 300年前，我国华南陆块西南四川省自贡等地发现了深埋地下的“卤水矿”矿产资源，开创了我国井盐开发历史。400年前，湖北应城相继发现石膏、钙芒硝及石盐矿。20世纪60年代，在湖北江汉盆地潜江、江陵等地发现石油之后，开展了“油钾兼探”，发现了古代岩盐及钾芒硝矿层和热卤水资源。此外，江西、湖南等地也相继发现古代石盐矿等。

为了探索这些古代卤水和盐矿聚集在华南陆块的原因以及可能产生的新发现，笔者重点探讨了华南陆块中江汉盆地、吉泰盆地、衡阳盆地等裂谷盆地在白垩-古近纪时形成的钾锂多元素卤水资源特征及其成因。

1 华南陆块钾锂多元素卤水矿的发现

我国从湖北到湖南、江西等地，发育了众多凹陷或盆地，近半个世纪以来在找盐矿研究和开发中陆续发现其地下卤水中富含钾、锂、铷、铯、锶、溴、碘、硼等复合元素资源。这些元素已达到工业利用品位或综合利用价值，经地质及化工专家研究，认识到其是具有高附加值的新型战略型复合矿产资源[1]。

2 钾锂铷铯锶溴碘硼复合型卤水矿资源特征

钾是生产化肥的紧缺资源，锂、铷、铯、锶是战略性产业稀有金属，溴、碘、硼等非金属是重要的化工原料，它们能共生地下卤水矿中就是一个重要的特征和奇迹。它深埋千米火山岩或碎屑岩层中，是非常规型卤水资源，被钻井打穿露出井口时的温度高达97 ℃，若不及时加以处理，井口将很快被盐矿结晶封堵。与青海、新疆等地的盐湖卤水相比，江陵凹陷复合型卤水中缺乏硫酸根和镁元素，但其中的锂等稀有金属容易被工艺提取。以上特征说明它可能是外生和内生的地质作用耦合成矿，值得深入探索。

3 裂谷“成盐聚钾”成因探讨

在华南陆块的中生代-新生代盆地形成的液体钾、锂、铷、铯、锶、溴、碘、硼等资源成矿区，成矿物质受到6 500～2 300万年前白垩纪-古近纪火山活动带来的深源物质锂、钾、铷、铯及海侵事件带来的钾、溴、碘、硼等多源补给，表明卤水富集钾、锂多元素矿产资源的成因为构造-火山-海侵-气候等耦合作用的结果，是复杂的内生与外生地质动力作用的结果。地质学家称之为“裂谷成钾”成因，地质史中则是处在新特提斯洋域的新华夏裂谷构造和华南陆块交汇处，同时也是华南火成岩省和新华夏裂谷玄武岩的分布区[1]。

“裂谷”地区发育出众多较大盆地和呈串珠状、卫星状的湖泊，是地球负地貌形态。因此，在漫长的地质历史演化中，因内生和外生地质作用可以充填大量碎屑沉积，并在不同时间和地点形成巨量石油、天然气及金属或非金属盐类矿产资源，是个聚宝盆，深受地学界和企业、政府重视[1]。

4 华南陆块“裂谷成钾”模式研究

早在6 500万年前早白垩纪开始，我国东部板块运动造成构造反转，在我国中东南部形成的中、新生代盆地规模小，属于典型的“箕状断陷”盆地。此时，发生了全球最大规模的海侵事件，到晚白垩纪全球海平面可能比现今高出250 m左右，华南断陷盆地也长期广泛遭到海水侵入。经古生物研究表明，古气候多属热带或亚热带干旱或半干旱类型，经石盐岩流体包裏体的温度检测，平均值为43.3 ℃[2]。

长期的干旱古气候和海侵古地理是形成盐类矿产的重要条件，地表盐湖在太阳能作用下，完成了该地成盐作用中第1阶段蒸发沉积作用过程。第2阶段是盆地经埋藏-岩浆热能作用下，盐类沉积遭沉积淋滤和变质改造作用，表明卤水资源形成沉积环境从地表太阳能驱动转为岩浆热能驱动。随着地层压力的增大，富钾卤水向压力小的断裂处迁移而转移至孔隙及裂隙发育的地层中储藏，形成如今的断裂带型、火山岩型和碎屑岩型卤水资源储藏类型。

5 湖北江陵凹陷“岗钾、沙钾”等井资源及开发研究概况[1]

江陵凹陷富钾锂多元素卤水资源东北部多玄武岩型储层，中北部多碎屑岩型储层，构造划分为孔隙和裂缝断裂带型储卤层。

“岗钾1”井深在3 000 m以上，井口压力为35 MPa，属于自喷高温热卤水矿，井口卤水温度97 ℃，预测深度-3 800 m处卤水温度在130 ℃，含氯化钾质量浓度平均值为19.53 g/L。

预测江陵凹陷资源量，氯化钾达亿吨，氧化硼超过20 000 kt，氧化锂达百万吨，溴素达2 000 kt，氧化铷达600 kt，氧化铯超过200 kt，还有百亿吨的石盐等。

根据化工科研综合利用提纯试验结果，江陵卤水矿可以做到“吃干榨尽”，化工产品有石盐、氯化钾、硼砂、硼酸钠、硼酸钾、氯化铷、氯化铯、碳酸锂等。

6 结语

我国华南陆块富钾锂多元素卤水复合矿的发现，拓展了钾盐等找矿新途径。经研究，其资源量达到超大型或大型规模，是我国新型“战略型矿产”重要的潜在资源，已经获得政府和企业界的重视[3]。