柴达木盆地东台吉乃尔湖西段卤水钾矿特征及成因分析

杨 丹

（陕西省一三九煤田地质水文地质有限公司，陕西 渭南 714000）

自20 世纪50 年代中期开始，在研究区及其周边先后有多家地质单位因不同的工作目的，进行过不同的地质工作，其中较为完整、系统的工作主要为油气勘探和第四系盐类矿产勘查工作，区内深层卤水的工作程度相对较低[1-4]。

1 区域地质

柴达木盆地位于青海省西北部，属于我国十大内陆沉积盆地之一，是在前侏罗系地块基础上发育起来的一个中、新生代陆内沉积盆地。盆地四周被三大山脉所包围，与塔里木、准噶尔盆地共同构成我国西北地区三大盆地。根据基底性质与起伏、现今的构造格局、地层展布、含油气系统以及便于油田勘探生产应用，将盆地划分柴西隆起、一里坪坳陷、柴北缘隆起和三湖坳陷等四个一级构造单元、11 个二级构造单元。

区域地层自老至新出露有下元古界、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、古近系、新近系和第四系。大部分地区地层形成于新生代，元古界和中生界地层在区域内零星分布，第四系发育完全，自下更新统至全新统均有出露，约占总面积的三分之二，成因类型复杂。盐类矿产主要赋存于上更新统-全新统化学沉积层中。

区域内下古元界至新生界褶皱构造形态各异，由于受同期或后期断裂构造的影响，褶皱形态残破不全，更新世中期以前的地层普遍发生了不同程度的褶皱。柴达木盆地的褶皱具有三重兼有的特点，即基底褶皱、海相盖层褶皱和陆相盖层褶皱依次叠加的特点。

区域内包含了一里沟向斜凹陷及盐湖-哑叭尔背斜构造,总体上第四系凹陷区浅部及近地表有固体盐类沉积，其中多含晶间卤水，工业意义较大。靠近盆地边缘的第四系深部有厚度不等的砂砾石层存在，是寻找孔隙卤水的理想场所。新近系狮子沟组、上油砂山组、下油砂山组和上干柴沟组的形成伴随盆地的演化，地层中有盐类沉积，岩性、构造等有利地段富含富钾硼锂卤水。

2 研究区地质

2.1 地层

区内出露地层主要为第四系全新统，零星出露上更新统地层。按照附近的地层分布来看，上更新统上部和全新统的化学沉积层中可能赋存盐类矿产，但是结合实际钻探资料和测井资料，未见石盐矿产。

区内及其周边地区出露的主要地层为新近系上新统狮子沟组（N2s）、第四系下更新统（Qp1）、中更新统（Qp2）、上更新统（Qp3）及全新统（Qh）。中、下更新统是区内主要深层卤水钾盐赋存层位，原则上深部卤水埋深＞200 m。

研究区地层划分主要依据地震资料、附近钻孔资料、钻探施工所得的ZK01、ZK02 岩芯钻探资料，综合判别大致层位。第四系和新近系上新统狮子沟组（N2s）界线判定主要依据东台ZK02 孔钻探资料，在1800 m 处有明显的岩性变化。第四系下更新统界线依据地震资料参考ZK702 孔资料，综合判定：ZK01 孔651 m 处为Qp1上顶界。据地层产状，东台ZK02 孔Qp1上顶界上抬约200 m，综合岩芯资料，判定上顶界为456 m 处。中、下更新统及以上的地层划分，主要依据邻区浅孔资料，地层产状综合对比划分。

中更新统北部边缘有所出露。邻区的ZK701、ZK702 和红南凹地的ZK2432 及一里沟的ZK02 共四个孔揭穿此层，区内的ZK01 孔和ZK02 孔均揭穿此层位。岩性为黑灰色含粉砂的淤泥夹粉砂黏土、黑灰色含淤泥之粉砂夹黑色含黏土淤泥，底部为暗灰色、褐黄色含淤泥的粉砂黏土夹含粉砂的淤泥，除局部地区夹少量薄层石膏、杂卤石、芒硝外，一般地层中少有盐类沉积。

2.2 构造

研究区位于柴达木地台中央凹陷区一个Ⅴ级断陷构造盆地内。区内周边断裂构造比较发育，在背斜等正向构造区内表现得尤其清晰；在凹地等负向构造区内因常被全新世沉积物覆盖而表现为隐伏状。重要的隐伏断裂有两条：（1）一里坪-东台吉乃尔湖断裂：是通过区域上的地震和重力判断的二级断裂。从地表褶皱形态来看，该断层以北为一组反“S”形褶皱，以南为不连续褶皱。在西台湖矿区东北缘，该断层通过部位表现为潜卤水化学成因类型以氯化钙型为主，可能与深部油田水补给有关，该断层可属导水通道。其断裂构造的性质，可能是向南倾的正断层。（2）西北角隐伏断层：依据西台湖凹地与一里坪凹地在水力上有某种联系和地貌形态，推测为隐伏逆断层。

区内褶皱构造主要为巴嘎雅乌尔背斜构造和次级隐伏背斜构造（图1）。研究区主要为西台湖—东台湖间隐伏背斜，西台湖、鸭湖、东台湖同为台吉乃尔冲积扇前缘的扇前湖。

图1 构造纲要图

研究区外围西部施工的ZK702，孔深800.47 m，在该孔201.45～728.46 m 发现了孔隙卤水层，LiCl 464.17 mg/L，KCl 含量0.63%，B2O3229.70 mg/L。ZK702 位于东西向西台-东台向斜轴部，可能为ZK702 孔深部地层和浅部之间存在一定的水力联系情况下，深部就能存在一定规模的较高品位钾盐、锂盐矿床。

3 盐类矿产

3.1 固体矿产

从盐类成矿规律来看，研究区位于巴嘎雅乌尔背斜东南部，与西台矿区、东台矿区相邻近，具备了同期盐类沉积的相似条件。但从实际钻探资料来看，浅部地区未发现大规模的固体盐类矿产。原因可能为更新世盐类物质来源被巴嘎雅乌尔背斜等隆起构造分流至两侧，造成东西两侧湖区沉积了大量盐矿。表现为：东西台湖成富盐矿而中部鸭湖区域少有沉积盐类固体。

3.2 液体矿产

就钻探孔获取的资料而言，北部ZK02 孔和南部ZK01 孔，全段未见石盐矿产，特别浅部（200 m以浅）多见淤泥粘土和粉砂，即使是粉砂层，富水亦明显偏弱。深部区域，富水性虽较强，但各项盐类含量也明显偏低，尤其是目标矿产液态钾的品位离工业指标相差甚远。

北部ZK02 孔，钻至2000 m，有明显的涌水现象，其余各段均未有涌水或钻进困难等特殊情况。钻探资料和抽水试验表明，1000 m 以内虽确有含水层，但水量偏小，实测最大涌水量仅为20.74 m³/d；2000～2500 m 含水层段多为砂岩，其富水性明显高于粉砂，实测最大涌水量高达496.54 m³/d。

南部ZK01 孔，全段未有涌水现象，钻遇地层岩性仍以粘土淤泥为主，见含粉砂及局部层段见砂砾石（70.65 m 处），含水层以粉砂为主，实测最大涌水量为41.73 m³/d。南部ZK01 孔和北部ZK02孔，水样化验结果显示在区域和同一钻孔的深度上具有明显差异。

水样检测结果表明，南部ZK01 孔900 m 以浅含水层段中KCl 含量为0.00%～0.04%，LiCl 含量为1.71～17.28 mg/L，B2O3含量为16.5～55.6 mg/L；北部ZK02 孔900 m 以浅含水层段中KCl 含量为0.03%～0.04%，LiCl 含量为4.02～19.37 mg/L，B2O3含量为61.8～99.4 mg/L。北部钻孔和南部钻孔区域的900 m 以浅的卤水样的KCl 和LiCl 的含量虽有较小差异，但总体含量一致，显然与工业指标相距甚远。北部同一孔位ZK02 孔，在2000～2500 m 含水层段KCl 含量多集中在0.09%，LiCl 含量多集中在39.70 mg/L 附近，B2O3含量为20～480 mg/L，平均在388 mg/L，显然要高于900 m 以浅的含水层段。

4 盐类矿产匮乏分析

4.1 施工钻孔的数据分析

从储卤层的富水性来看，北部ZK02 孔与南部ZK01 孔单位涌水量虽有差异，但各钻孔单位涌水量要小于8 m3/d·m，均属于弱富水性。粉砂、砂岩从其物理特性来看，其孔隙小而密，富水特性一般要明显低于砾石和含有大裂隙的岩石；上部第四系地层，充当含水层的多为粉砂层，南部100 m 以内可见砂砾石；新近系（北部ZK02）孔充当含水层的为砂岩，其富水特性从相对深度来看，深部砂岩的富水性（单位涌水量为5.707 m3/d·m）要明显高于浅部粉砂层（单位涌水量0.164 m3/d·m，1.528 m3/d·m）。同为浅部区域，因南部浅部砂砾石的存在，其富水性要略高于北部。

从矿化度的角度来看，南部ZK01 孔70～870 m，矿化度为53.5 g/L，属于低矿化度卤水；北部ZK02孔120～900 m，矿化度47.8 g/L，属于低矿化度卤水；2000～2500 m，矿化度224 g/L，属于中矿化度卤水。综上所述，水中盐类物质和储卤层富水特性均不能为卤矿创造良好条件。

4.2 构造分析

区内褶皱的形态指示为近东西向与近南北向叠加的穹窿状褶皱，区内主要为西台湖-东台湖间隐伏背斜，西台湖、鸭湖、东台湖同为台吉乃尔冲积扇前缘的扇前湖。柴达木盆地在中更新世以前为统一的大湖，中新世：预查区为古湖，气候相对温暖干旱，一直接受着来自北东方向赛什腾山的碎屑物质的沉积，形成了一套湖相和湖泊三角洲前缘相的碎屑沉积；上新世-早更新世：青藏高原隆升，研究区受挤压变形产生北西向褶皱，气候愈加干旱，古湖逐渐萎缩，形成皱褶构造间隔的次级成盐盆地，失去了碎屑物质的供应；中-晚更新世：现代季风-干旱环境形成，湖盆不断收缩趋于干涸，湖泊沉积物广泛暴露地表，在流水侵蚀和强劲的东亚季风作用下，上覆地层不断被剥蚀，中新世沉积的上油砂山组逐渐形成现今所见地貌；晚更新世末期-全新世：气候转向温暖湿润，源自南部冰川融水的陵格勒河自南向北流，汇入之前已干涸的东、西台吉乃尔湖和鸭湖。

晚更新世晚期的成盐期开始后不久，位于西台湖和东台湖之间的鸭湖一带，即被抬升拱起，致使鸭湖的成盐期提前结束，石盐层变薄乃至没有。没有石盐层为介质的共伴生矿产（KCl、LiCl 等）品位很低。

5 结论

研究区内钻孔资料表明900 m 以浅钾和锂的品位极低，在2000～2500 m 以粉砂岩、细砂岩为介质的含水层段钾、锂、硼的含量高于900 m 以浅的含水层段。主要原因为西台湖—东台湖间隐伏背斜，西台湖、鸭湖、东台湖同为台吉乃尔冲积扇前缘的扇前湖，开始有着极其相似的成盐历史。但晚更新世晚期的成盐期开始后不久，于西台湖和东台湖之间的鸭湖（包含研究区）一带被抬升拱起，致使研究区的成盐期提前结束。