泰国哇伦矿区与老挝巴根矿区钾镁盐成矿特征对比及找矿分析❶

张明明

中化地质矿山总局地质研究院，北京 100101

呵叻高原的呵叻（Khorat）盆地与沙功那空（Sakon Nakhon）盆地广泛发育蒸发岩，储存着重要战略的固体钾盐资源，是亚洲乃至世界上钾盐资源最丰富的地区之一[1-2]。沙功那空盆地位于呵叻高原东北缘，是以高镁为特征的钾盐沉积盆地；目前统一认为构造运动控制成盐盆地形成，古海水作为钾盐来源，为海源陆相成因[3-6]，气候属于炎热的热带-南亚热带滨海-浅海环境。

沙功那空盆地内在泰国东北部及老挝中部分布多个钾盐矿床，从钾盐矿床勘查和开发程度看，老挝境内矿床工作程度高于泰国，老挝部分矿床已完成勘探，达到开采生产阶段，而泰国钾盐勘查与开发程度投入相对薄弱。近年来，通过对老挝万象盆地及农波盆地钾盐矿的勘查，认为钾盐矿受盐构造控制明显，并不是理想的稳定透镜体状，为一个完整的钾盐矿层，而是受地质构造影响、断裂构造剥蚀及河流下切等地质作用所形成的负荷载而导致盐类矿产的塑性流动，形成盐背斜[7]；盐背斜轴部盐层变厚，两翼变薄，钾镁盐矿随盐层变化，但在盐背斜轴部，盐层变厚的同时钾镁盐矿可能随之变厚，亦可能不同负载产生的压力使盐岩继续向盐背斜流动，浅部地层被刺穿，出露的钾盐矿剥离、溶解，导致盐背斜核部钾镁盐矿缺失[8]。

据泰国矿产资源厅资料，泰国KCl 远景资源量为430 亿t 以上[2]，泰国矿产资源厅安多内特苏瓦纳帕尔（Anant Sawanapal）概算资源量（K2O）达2700 亿t；以前钻孔验证工程，认为呵叻盆地和沙功那空盆地里存在着一个完整的钾盐矿层；而根据泰国矿产资源厅在泰国境内呵叻盆地和沙功那空盆地所施工的67 个钻孔所揭露的资料显示，只有35 个钻孔见到钾盐，其余32 个钻孔是未见钾盐矿。近几年通过对老挝巴根（PakNgum）矿区的勘探及泰国哇伦（WatNon）矿区的前期勘查工作，并搜集邻近矿区资料分析，总结其成矿地质特征、成矿规律、盆地沉积演化特征，分析盆地钾镁盐矿层沉积特征、矿床成因，将为沙功那空盆地内的哇伦矿区钾盐矿勘查指明方向。

1 地质背景

老挝巴根与泰国哇伦钾镁盐两矿区位于中国南方-东印支板块之东印板块内，大地构造处于滇藏印支褶皱系的南端，北部为长山复背斜，西部为黎府复背斜，南侧为北柬埔寨隆起，分别被湄公河、南乌江、北柬埔寨深大断裂所控制，构成了一个独特的长期稳定持续下降的坳陷[8]。断裂发育于盆地中间及边部隆起区，呈北西向和北北东向，盆地内部构造比较简单，未见明显断裂构造，周边地层向盆地中心缓倾，盆地内地层产状平缓。哇伦矿区位于沙功那空盆地的东北部，巴根矿区位于沙功那空盆地的次级盆地—万象盆地，属万象-昆嵩地块中之万象坳陷（图1）。

沙功那空盆地在泰国境内有乌隆、廊开、哇伦等钾盐矿床，万象盆地在老挝境内有巴根、通芒、塔贡、班根等矿床。

2 成矿特征

2.1 含盐系

巴根矿区和哇伦矿区均被大面积第四系（Q）覆盖，下部为一套蒸发岩沉积序列，为膏盐层与陆源碎屑岩组成的三个明显的蒸发岩沉积旋回。根据区域资料划分，巴根矿区主要地层为古近系始新统的班塔博组（E1-2bt）和古新统塔贡组（E1tg），塔贡组（E1tg）是钾镁盐矿的含矿地层，基底为白垩系班塔拉组（K1bt）。哇伦矿区主要地层为上白垩统的普特组（KTpt）和玛哈沙拉堪组（Kms），玛哈沙拉堪组（Kms）是钾镁盐矿的含矿地层，基底为呵葛组（Kkk）[6,8,11]。目前对盆地内地层划分尚有不同意见，特别对含钾地层的归属还有待进一步研究，多数笔者认为属于古近系-白垩系[12]。

本文中两矿区成盐期前、成盐期均处于一个构造相对稳定的环境和时期，又属于构造带且相距不远[13]，地层可进行对比。老挝境内的巴根、塔贡矿区地层与泰国境内的哇伦、乌隆等矿区地层岩性相近（图2）。

图2 巴根矿区与哇伦矿区地层对比图Fig.2 Stratigraphic comparison between Pak Ngum mining area and Wat Non mining area

2.2 矿床特征

巴根矿区位于万象盆地西北部，含盐建造属于古新统-始新统塔贡组-班塔博组建造；为一套紫红色夹灰绿色碎屑岩系（黏土岩、粉-细砂岩、含膏泥岩等）和蒸发岩类（石膏岩、盐岩、光卤石、钾石盐、水氯镁石、溢晶石等），沉积厚度200～586m。哇伦矿区含盐建造属上白垩统-古近系马哈沙拉堪建造，为一套紫红色碎屑岩系（黏土岩、粉砂岩、细砂岩，偶夹少量灰绿色细砂岩或黏土岩）和蒸发岩类（岩盐、光卤石、钾石盐、溢晶石、水氯镁石等）构成。两矿区含盐建造的顶底板相近，顶板为灰绿色细砂岩，厚0.36～2.90m，下伏地层为紫红色细砂岩、粉砂岩，呈假整合接触；上覆为紫红色胶结松散的细-粉砂岩和黏土岩。

两矿区的膏盐层与陆源碎屑岩组成3 个明显的蒸发岩沉积旋回，沉积旋回之间呈整合接触。单一旋回的沉积层序为：石盐（钾镁盐）-硬石膏-碎屑岩。含盐建造可分出下、中、上3 个含盐韵律（3 个旋回），各盐组均被紫红色含盐泥岩所隔。

2.3 矿石特征

两矿区的矿石类型简单，均属于氯化物型钾镁盐矿。矿石类型以光卤石矿石为主，钾石盐矿石次之。光卤石矿石以光卤石为主，钾石盐少见，其他为石盐、石膏及水氯镁石；钾石盐矿石以钾石盐为主，光卤石少量，其他为石盐、硬石膏。

矿物组成大致可分为盐类矿物和碎屑矿物两大类。盐类矿物主要有光卤石、钾石盐、水氯镁石、溢晶石、石盐，偶见方硼石、白硼钙石、硬石膏、石膏；碎屑矿物相对简单，主要是一些铁泥质、白云石和少量的菱镁矿、极少量的黑色有机质等，其含量多在1%以下。主要的盐类矿物特征如下：光卤石以白色或无色透明状为主，部分光卤石岩因杂质含量不同而呈肉红色或砖红色；局部夹含钾石盐光卤石岩，易溶；钾石盐呈无色或白色、红色；溢晶石、水氯镁石共生呈浅橙色、黄色，部分钻孔的部分层段其含量可达60%，一般呈薄层状或豆荚状产出。

3 找矿分析

3.1 矿床成因

（1）钾镁盐矿床属于典型的化学蒸发岩沉积矿床，形成需具备封闭的成盐盆地，高浓度的富钾卤水和持续的蒸发条件[14-15]；两个矿区同处在沙空那空盆地及次级万象盆地，时代从白垩、第三系，相当长的地质时间内，有周期性的或持续的海水供给，水体进入盆地内，随着地质构造影响地面沉降，高浓度海水不断补给，周而复始，形成石盐-钾镁盐的韵律沉积，每一个韵律表示一次水体的变化[16]；干旱气候环境，为成盐提供了必要的条件，均形成三次大的旋回，三层盐岩特征。

（2）巴根矿区位于万象次级盆地，哇伦矿区在沙空那空盆地，东侧还有农波次级盆地。盆地内次级断裂活动的差异，导致盆地演化过程中发生局部隆起和凹陷，形成次级盆地。多级盆地的形成，巧妙塑造了多级阻隔的局限水文环境，各个次级盆地之间流通不畅，在钾盐富集蒸发成矿过程中，盆地中间是成矿有利位置。

（3）钾盐成矿后构造稳定，区域构造的稳定保障了钾盐矿床免受破坏。区域上盆地内成矿后没受到强烈的后期改造及破坏，但局部矿层会受到后期盐构造改变隆起及小的盐溶发育，矿层发生形变或者上部盐层（钾镁盐）淋滤缺失，在巴根矿区的有3 处盐构造隆起。

3.2 找矿分析

3.2.1 盆地成矿特征

沙功那空盆地可分为泰国境内的沙功那空盆地以及老挝境内的两个次级盆地—万象盆地和农波盆地（图3）。由于基底构造差异致使盆地内钾盐的分布形式有所不同，根据以往钻探资料绘制剖面A-A´、B-B´（图4，图5）。A-A´剖面在K4、K8 钻孔位置为基底隆起部位，上部岩盐层部分缺失甚至未见盐层沉积，为不完整的沉积旋回，其东部隆起的东翼向老挝他曲方向延伸至湄公河，湄公河正断层将其切断，形成了农波盆地；其西北部隆起的北翼向老挝万象方向延伸形成万象盆地，而沙功那空盆地则是一个以K7 孔为中心的大盆地。B-B´剖面在K2 和ZK0707 之间基底隆起，由于两孔之间未有钻孔控制，推测为一基底隆起部位。

图3 沙功那空盆地钾盐层等厚线图Fig.3 Isopach map of potassium salt layer in Sakon Nakhon Basin

图5 沙功那空-万象盆地B-B´剖面图Fig.5 B-B´Section of Sakon Nakhon-Vientiane Basin

3.2.2 矿区特征

哇伦矿区与巴根矿区处于同一盆地内，卤水体系相同，但由于万象盆地与沙功那空盆地在地质构造和地形条件上存在差异，另外卤水的演化阶段及后期构造运动的影响，致使沉积物的组合在水平分布和垂向沉积方面有所不同。

水平分布特征：

巴根矿区：巴根钾盐矿区已达到勘探程度，通过钻探工程详细查明了钾镁盐矿体埋深、厚度变化情况等。如下层光卤石矿层矿体埋深在263.16～786.53m，平均557.23m，在东西向形成了背向斜构造，在背斜轴部埋深最浅，中部略有变深；在向斜核部埋深最大，在721.64～810.80m，南端埋深最浅仅263.16m；东西两翼埋深变大，东翼最深为590.80m，西翼（即向斜东翼）埋深变大（图6）。表明巴根矿区小范围内矿体受构造影响亦较大，矿体受“盐岩塑型流动、差异荷载”影响，盐岩的向背斜较发育。

图6 巴根矿区下盐层钾盐矿体埋深形态图Fig.6 Shape map of buried depth of potash ore body in lower salt layer of Pak Ngum mining area

哇伦矿区：哇伦钾盐矿区原有钻孔K48、K55。原K48 孔见有原生沉积钾石盐厚19.56m，KCl 品位38.34%；光卤石厚71.07m，KCl 品位18.03%；见矿深为 407.14m。K55 孔见光卤石矿层厚76.08m，KCl 品位为 17.00%；见矿深度为393.35m[17-18]。以其为依据在矿区先后施工3 个孔，ZK1、ZK1 和ZK3，ZK1 未见矿；ZK2 下层盐见光卤石矿厚67.68m，中盐层见约1m 钾石盐矿化层；ZK3 下层盐见光卤石矿厚77.86m，中层盐见钾石盐矿厚0.79m（表1）。

表1 哇伦矿区钻孔地层对照表Table 1 Comparison table of drilling strata in Wat Non mining area

根据已有重力、钻孔资料分析，哇伦矿区受盐构造影响存在一北西向的凹陷（图7）。根据布格重力异常图来看，高密度体的富集区，盐岩埋深大，盐层厚度小；相反低密度封闭区，盐岩埋深浅、厚度大。通过钻孔验证ZK1 施工至520.75m未穿透中盐层；凹陷两翼ZK2 与K48 控制了下盐层，两翼下盐层变浅，有钾镁盐矿（光卤石）产出（图8，图9）。

图7 哇伦矿区布格重力异常及钻孔布置图Fig.7 Map of Bouguer gravity anomaly and borehole layout in Wat Non mining area

图8 哇伦矿区Ⅰ-Ⅰ´剖面图Fig.8 Ⅰ-Ⅰ´ Section of Wat Non mining area

图9 哇伦矿区Ⅱ-Ⅱ´剖面图Fig.9 Ⅱ-Ⅱ´ Section of Wat Non mining area

垂向沉积特征：

两个矿区的成盐层位有明显的三套（上、中、下）盐层[19]，中间被碎屑岩分隔，形成3 层（钾）盐层，局部受基底及后期盐构造的影响，个别钻孔会出现上部地层缺失或多层盐层现象。钾镁盐矿主要产出在下盐层，下盐层以光卤石为主，局部见钾石盐；中盐层的钾镁盐矿以钾石盐为主；上盐层基本无钾镁盐矿产出；膏盐层各韵律的剖面结构，反映了盐类形成时的沉积条件和沉积过程。

巴根矿区膏盐层垂直剖面结构类型主要有3种：①硬石膏-石盐型，主要分布于上膏盐层，岩石为石盐岩，中下部往往夹1～3 层硬石膏，少数钻孔在顶部出现硬石膏层；②硬石膏-石盐-钾石盐-石盐型，该类型多数钻孔控制，分布于中盐层，连续性较好，岩石为石盐岩、钾石盐，个别孔未见上部石盐岩薄层，直接为泥岩盖层；③硬石膏-石盐-光卤石（+水氯镁石溢晶石）-石盐型，分布于下盐层，岩石为石盐岩，光卤石岩，是主要的沉积剖面类型，个别孔见水氯镁石溢晶石多分布在光卤石岩层中上部或光卤石层顶部。

哇伦矿区施工钻孔较少，根据已有资料总结膏盐层垂直剖面结构类型主要有4 种：①硬石膏-石盐型，主要分布于上膏盐层，主要岩石为石盐岩，中下部分布硬石膏薄层，与巴根矿区一致；②硬石膏-石盐-钾石盐-石盐型，分布于中盐层，仅在ZK3 孔出现，主要岩石为石盐岩、钾石盐，钾石盐分布于中盐层上部，薄层状产出；③石盐-钾石盐-光卤石-石盐型，分布于下盐层，仅在K48孔出现，下伏盐岩之上为钾石盐层，呈原生沉积层理，再上为一厚层光卤石层，光卤石层上部则与水氯镁石、溢晶石等共生，上覆2～3m石盐岩，钾石盐为原生沉积成因，在呵叻盆地的孔敬、猜也蓬和暖颂也有分布；④石盐-光卤石（+水氯镁石溢晶石）-石盐型，分布于下盐层，主要岩石为石盐岩、光卤石岩，是主要的沉积剖面类型，水氯镁石溢晶石多分布在光卤石岩层中上部或光卤石层顶部，与巴根矿区一致。

不同沉积剖面反映了盐类沉积演化过程。在第一成盐期，盐湖演化时间长，卤水持续蒸发浓缩，经历了石膏-石盐-光卤石（溢晶石+水氯镁石）-石盐的成盐析出过程；在第二成盐期，盐湖演化时间较短，主要形成石膏-石盐-钾石盐-石盐型的成盐析出过程，二次成盐期在剖面上形成了完整的沉积层序，分布普遍，形成钾盐含矿岩系；在第三成盐期，主要形成硬石膏-石盐岩型，为上盐层淡化后沉积的产物。

盆地的基底构造控制了盐类沉积的厚度和钾盐矿层的分布，表明在钾盐沉积时他们是独立的成钾拗陷，而且不同拗陷的地层层位和厚度均差别较大。

4 结论

（1）沙功那空盆地的沉积经历了沉积、成盐、后期改造3 个阶段，上白垩统马哈沙拉堪组为盆地内的主要含钾岩系，沉积过程中在下盐岩层形成了以光卤石为主、少量钾石盐的钾镁盐矿层。矿区小范围内盐构造发育，多见盐背斜出现，钻探验证重力负异常与钾盐矿层的对应性较好。哇伦矿区下一步勘查工作应优选马哈沙拉堪组与重力负异常套合地段开展。

（2）哇伦矿区与巴根矿区同属一个成盐盆地内，从垂直剖面看，自下而上主要有3 层盐岩：钾镁盐主要为下盐层上部，为光卤石矿层，局部见钾石盐；中盐层大面积发育有钾石盐矿层或矿化层；上盐层基本无钾镁盐矿。哇伦矿区垂直剖面结构类型基本同巴根矿区一致，且中盐层有见钾石盐矿化，即哇伦矿区中盐层是寻找钾石盐矿层的目标层位。

（3）哇伦矿区开展勘查工作时，应注意各含盐层特征，钻探工程需控制整个含盐建造。