白碱湖-白土井一带盐类矿产地质特征

屠应龙，孙振兴，冯春道

（甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖 734000）

白碱湖及其外围盐湖位于巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠之间，从大地构造来看，其属于华北地台阿拉善地块的东南缘，为挟持在隆起带间的拗陷带。早更新世-中更新世为冷湿气候期，此时研究区被水域所覆盖，湖区水源充沛，水域宽阔，区内沉积了砂砾岩、砂岩、泥岩和粉砂质黏土等淡水的湖相沉积物。晚更新世-全新世早期，区域性温湿气候减弱明显，干旱气候有所增强，区域属干冷气候环境，湖区内蒸发作用明显加大，湖水开始咸化而含盐量随之增高。全新世中、早期，气候为温湿气候。全新世中、晚期，气候为干冷气候，在这种气候影响下，水源减少，湖盆水域面积缩小，蒸发作用强烈，湖水含盐量显著增高，进入盐湖发展阶段，研究区形成了今日的白碱湖-白土井一带盐湖。

1 地质特征

盐湖地层主要是第四系沉积物，按其成因类型，主要有湖相沉积和风积两种，前者分布于盐湖内部，后者出露于盐湖边缘，盐湖外围有零星新近系地层。

1.1 第四系

第四系（Q）按成因由新到老进行分述。

1.1.1 风积砂层

一是强盐渍化泥质砂层。白碱湖、白土井、汤家海盐湖均有分布。其呈灰白色、土黄色，主要由盐类矿物（2%～15%）、砂质（70%～80%）、泥质（10%～15%）组成，普遍具盐渍化薄壳。二是弱盐渍化含泥砂层。白碱湖等各个盐湖均有分布，其位于强盐渍化泥质砂层的外围，出露面积大，地形平坦，其上喜盐植物发育，主要为白棘和骆驼刺，砂呈浅土黄色，主要由中细粒砂和少量泥质组成，盐类矿物占比为1%～10%，砂占比为80%～90%，泥质占比为5%～10%。表面具厚0.2～0.5 cm 的盐渍化薄壳，系盐类物质胶结泥砂而成。三是丛草砂丘。它多分布在湖区边缘一带，呈浅土黄色至灰白色，主要由粉砂、细砂组成。发育植被主要为沙棘，次为芦苇等，其周围形成高0.5～2.0 m 的砂包，砂包之间的低凹处有时可见含泥粉砂层。四是风积砂。它分布在各个盐湖的外围，组成广阔的腾格里沙漠，形成高数米到数十米的砂丘或砂垄。砂粒呈灰黄色、土黄色，以中粗粒为主。其下部及迎风面粒度变细。

1.1.2 冲洪积砂砾石层

冲洪积砂砾石层分布在白碱湖及汤家海盐湖北部，由砾石、砂及少量泥质组成。砾石含量约为30%，以灰白色砂岩、青灰色变砂岩、花岗岩及石英为主，砾石大小不一，呈次棱角状，分选差，砾径一般为0.5～5.0 cm，最大超过15 cm。砂含量约为65%，以石英、长石为主，同时含少量泥质。

1.1.3 湖积堆积层

湖积堆积层包括湖积碎屑堆积和化学堆积，按其沉积物特征由上而下分别为盐壳、中细粒砂层夹黏土层、中粒杂砂岩、砂层夹黏土层。一是盐壳。它仅分布于白碱湖中部一带，厚度为0.5～15.0 cm，呈灰色、灰白色和土黄色，较坚硬，成分以芒硝和石盐为主，次为砂屑及泥质。二是中细粒砂层夹黏土层。其广布于湖区内。中细粒砂层呈土黄色，粒径约为0.25 mm，由石英长石及少量暗色矿物组成，该层含孔隙卤水。黏土层呈土黄色，具层理，颗粒细腻，具黏性，间夹有薄层中细砂层。泥质含量大于95%，砂含量少许。该层厚度为0.5～4.0 m。三是中粒杂砂岩、砂层夹黏土层。其主要分布在白碱湖，该层顶部为一含砾粗砂层，呈土黄色，由砂砾和少量泥质组成。砂粒直径大于0.5 mm 者占50%以上，砾石含量为10%，砾径最大可达5 cm，该层厚度为1.13 m，其下为中细粒砂层和黏土层，其中夹有中粒钙质砂岩。黏土层厚约为0.6 m，局部含有砾石。

1.2 新近系

新近系见于汤家海盐湖，湖边也有零星出露。岩性为紫红色粗粒砂岩，呈半胶结状，由约98%的粗砂及少量的铁质组成。地层时代划分依据相关资料，其被确定为新近系干河沟组。

2 矿化特征

矿化特征表现为固相矿化及卤水矿化两类，二者紧密伴生，相互转化，构成了盐类矿床独特的矿化特征。

2.1 固相矿化特征

2.1.1 盐壳

盐壳发育于碱湖中部一带，厚度介于0.5～15.0 cm，芒硝和岩盐含量介于20%～50%，呈珠状、葡萄状集合体。芒硝一般为白色粉末，偶见含水芒硝，无色或表现为灰白色，呈半透明至透明，性硬而脆，具苦涩味。岩盐为灰白色，少量为黄褐色，呈立方晶体或块状集合体，半透明至透明，含泥砂杂质较多，具咸味。

2.1.2 矿化标志层

矿化标志层为湖区地表风积砂或盐壳覆盖下的发育在湖区第一层黏土层之上的青灰色泥质粉砂层或泥质细砂层，石膏、岩盐、芒硝等盐类矿物含量介于1%～2%。石膏为灰色或灰白色，呈片状或燕尾状；岩盐为白色或灰白色，呈立方晶体或不规则粒状集合体，散布于该层上部；芒硝主要为白色粉末，薄层状芒硝无色透明或半透明，含杂质较多。白土井盐湖的矿化标志层厚度为2.43～4.80 m，矿化较好，芒硝含量高达22.72%，而汤家海盐湖的矿化标志层厚度达5.00 m。

经化学分析，在白碱湖中心，KCl 含量最高达0.30%，NaCl 最高达5.62%，NaSO最高达2.45%；湖边缘KCl 最高达0.21%，NaCl 最高达3.33%，NaSO最高达1.95%。在大矛湖，KCl 最高达0.08%，NaCl 最高达0.43%，NaSO最高达1.54%，而CaSO在湖中心或近湖中心较稳定，在湖边缘零星发育。在白土井盐湖，KCl 最高达0.32%，NaCl 最高达2.16%，NaSO最高达22.72%。

2.2 液相矿化特征

潜卤水主要赋存于湖区上部松散砂层或泥质砂层内，达边界品位要求的盐矿有KCl、NaCl 和NaSO。其中，白碱湖为NaCl 盐矿卤水，白土井盐湖为KCl、NaCl、NaSO盐矿卤水，汤家海盐湖则为NaCl、NaSO盐矿卤水。

2.2.1 白碱湖卤水NaCl 矿层特征

NaCl 矿层主要赋存于湖区泥质粉砂层、粉砂层、细砂层内，产状近于水平，略向北倾，即卤水由南向北流动，呈似层状产出。南北长为20 km，东西最宽达13 km。NaCl 矿层在平面上呈不规则的倒凹形，平均品位为8.64%，卤水NaCl 占总资源量的61.8%。在纵向上（南北方向），湖南部、湖北部品位较高，平均品位分别达14.03%、14.44%，湖中心品位稍低，平均品位介于5.51%～7.82%。厚度则在湖中部自南向北由大变小。在横向上（东西方向），其厚度在湖中心较大，达6.78 m，湖边缘厚度为1.75～5.00 m，其品位变化无规律可寻。

2.2.2 白土井盐湖卤水KCl、NaCl、NaSO矿层特征

KCl、NaCl 矿层主要赋存于湖区粉砂层或泥质（含泥）中分化粉砂层内，呈似层状近水平产出。其在平面上呈长条状，其中KCl、NaCl 互相伴生，二者矿层分布范围和规模基本一致，NaSO矿层则仅分布于前者的南北两端，在平面上呈两个似梯形。卤水KCl、NaCl 矿层长为5.3 km，宽为2 km，KCl 平均品位为0.73%，NaCl 平均品位为7.54%。其中，KCl 矿层在湖南北两端较厚，中间较薄，湖北端厚度达8.04 m，湖南端为4.14 m，湖中间仅为0.30 m。NaCl 矿层自北向南由厚变薄，湖北端为8.04 m，湖中间为4.70 m，湖南端变为4.14 m。KCl、NaCl 矿层品位中间较高，两端稍低。中间KCl、NaCl 平均品位分别为0.97%、9.04%，南端KCl、NaCl 平均品位分别为0.65%、5.73%，北端KCl、NaCl 平均品位分别为0.57%、7.86%，二者含量总体呈正消长关系，卤水NaCl 占总资源量的7.4%。

卤水NaSO矿层分布于KCl、NaCl 矿层的南北两端，在平面上呈不规则梯形，与前二者相伴产出。南端矿层长约为1.7 km，宽约为1.3 km，平均品位为6.27%，占NaSO总资源量的11%。北端矿层长约为1.4 km，宽约为1.3 km，平均品位为7.23%，占NaSO总资源量的18.6%，是区内NaSO矿化最富集的地段。

2.2.3 汤家海卤水NaCl、NaSO矿层特征

NaCl、NaSO矿层分布于湖中心部位，赋存于湖区粉砂层内，呈层状水平产出。其在平面上呈正方形。NaCl、NaSO相伴而生，二者矿层形态、规模分布范围一致。矿层长、宽均为2.85 km，厚为10.80 m，NaCl 平均品位为23.7%，NaSO平均品位为4.99%，其分别占NaCl 总资源量的31.1%，占NaSO总资源量的70.4%，是区内矿化最好的矿层。

随着季节变化，区内卤水化学成分有所变化，即降水后卤水中K、Mg浓度降低，SO2浓度明显增高，其相应的假定盐含量也随之变化，即KCl、MgSO品位稍降低，NaCl、NaSO品位稍增高。同一地段的卤水在不同年度采样，其化学成分也有所变化，在干旱缺雨年度，湖区卤水矿化度稍高，其假定盐KCl、MgCl含量相应增高；降雨较多的年度则恰好相反，其假定盐NaCl、NaSO含量增高，而KCl、MgCl等含量降低。经分析，在干旱季节，卤水长期蒸发浓缩，卤水蒸发后，矿化度增高，温度增高则析出NaCl 晶体，温度降低则析出NaSO晶体。降水季节，析出的盐类矿物溶解到卤水中，使其NaCl、NaSO含量增高，形成了固液相间的相互转化过程。因此，气温和降雨是影响测区盐类矿物生成的重要因素，它们可以决定盐类矿物固液相间转换。

3 结语

白碱湖卤水以NaCl 为主要成盐矿物，白土井盐湖以KCl、NaCl、NaSO为主要成盐矿物，汤家海盐湖以NaCl、NaSO为主要成盐矿物。白土井盐湖卤水KCl、NaCl、NaSO矿层具有一定厚度，虽品位不高，但湖区周围全为砂丘、沙龚。现存的湖盆是否为原始湖盆，周围是否有沙下湖，有待通过进一步工作证实，有必要于湖东西两测开展工作，寻找沙下湖。