中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范

本项研究得到国家“十三五”重点研发计划支持,系“深地资源勘探开采专项”2017年启动的重点项目之一,由中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所牵头,来自自然资源部、中国科学院、教育部、大型石油国企等10家骨干单位以及多家协作单位参加,联合开展协同创新研究,充分体现“产研学用”密切融合。本项研究聚焦“特提斯东段中生代(三叠纪、侏罗纪)海相成钾作用与后期改造、青藏高原北部柴达木盆地深层富钾卤水迁移-分异-汇聚成矿机制”的关键科学问题和“深部含钾盐系‘双复杂’高精度地震成像技术、深部钾盐矿层(富钾卤水层)测井识别与地震预测技术”的关键技术问题,以柴达木西部和川东北两个重点成钾区为资源基地落脚点,兼顾其他含钾盆地研究,建立三维地质模型和成矿模型,完善海、陆相成钾理论,形成3 000 m以浅钾盐勘探成套技术能力,综合评价深部钾盐资源潜力,实施异常验证钻探,新发现1个大型钾盐资源基地,值得综合评价的有利成钾远景区3~4处,实现深部钾盐找矿突破和增储示范。值得强调的是,只有立足国内,突破海相,在中西部大中型叠合盆地古代海相蒸发岩地层中找到大规模海相可溶性固体钾盐矿床,方能从根本上扭转中国钾盐资源严重短缺的被动局面。令人欣慰的是,通过近10年的艰苦努力,我国海相钾盐取得了一系列成矿理论新认识和钾盐找矿新发现:创新提出了滇西南“二层楼”成钾模式,指出侏罗纪海相找钾新方向;在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,开拓了四川盆地海相找钾新领域和新方向;在新疆库车地区发现埋深超5 000 m的钾石盐矿层,取得了库车坳陷海相找钾的实质性进展;创新提出“W型复底锅”成钾模式,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段,取得古陆表海型钾盐找矿重要新进展。至此,中国海相钾盐找矿崭露了突破的曙光。如何在这些新发现的基础上,进一步加大投入、深入研究,取得海相可溶性钾盐找矿的实质性突破,落实建成若干大型以上海相钾盐资源基地,将是“十四五”及以后时期中国钾盐的主攻方向。     

塔里木盆地古近纪钾盐矿层的发现及其意义

<正>塔里木盆地是我国重要的找钾远景区。塔里木盆地找钾工作已经持续开展了几十年,前人对其成盐地质特征和成钾地质条件进行了广泛的研究,并在浅部和地表发现了少量的钾盐矿物。但是由于盐岩埋藏较深、构造复杂、地表淋滤流失严重等多种原因影响,钾盐找矿一直没有取得突破进展。世界钾盐发现史表面,约占世界钾盐     

关于钾盐资源问题的思考

我国钾肥产需矛盾突出,乃与我国钾盐资源短缺有关。我国固态可溶性钾盐成钾找矿条件并不理想,找钾难度大,要设想在短期内找到大型工业性钾盐矿床,前景尚不容乐观。为推动和加速我国找钾步伐,弥补我国钾盐资源短缺,     

罗布泊盐湖成钾规律研究与找矿进展

第四纪时期,罗布泊盐湖独特的地理及气候环境形成了世界罕见的巨量钙芒硝沉积及其晶间富钾卤水的大规模聚集成矿。故此,罗布泊盐湖环境演化与钾盐矿床的成因一直备受国内外地质学家关注。罗北超大型卤水钾盐矿床从1995年发现至今已有20余年,其钾盐地质科学研究、勘查开发等均取得了重大进展,并已建成世界最大的硫酸钾肥生产基地。文章详细回顾、总结罗布泊超大型卤水钾矿发现以来的盐湖沉积演化、成钾条件、成钾理论研究及找矿勘查方面的重要成果,探索成矿理论创新与找矿突破的内在规律与联系。罗布泊钾盐成矿研究基本演变是:(1)基于盆地分隔、矿随盆移的概念,发展从"高山深盆"模式到"高山深盆-迁移成矿"模式,取得罗北凹地找矿突破;(2)基于巨量钙芒硝的发现,突破盐湖石盐阶段成钾的"三阶段"模式,提出"二阶段"模式,推动罗北及外围大规模勘查;(3)基于地堑式断陷带的发现,提出"含水墙"成藏模式,使找矿从"水平状"到"直立状"储藏模式转变,取得深部找矿突破等。总之,罗布泊盐湖成钾理论的每次创新认识,相应地带来找矿突破进展;继续深入加强盐湖钾盐矿床形成规律研究,可能还会带来钾盐成矿的新认识,开拓找矿方向。     

《地质学报》、《地质学报》（英文版）和《地质论评》全部入选“中国期刊方阵”

罗布泊盐湖位于新疆塔里木盆地东部，自古以来，一直引起国内外探险家的极大兴趣，近代开展探险考察，现代进入地质调查与科学研究阶段。自1995年在罗布泊罗北凹地发现超大型钾盐矿床以来，罗布泊盐湖地质科学研究与资源调查进入了一个新阶段。钾盐找矿取得重大进展，罗北凹地获得2．5亿吨卤水氯化钾资源／储量，达超大型规模；首次发现卤水钾矿床储藏于钙芒硝岩中，属一种新类型钾盐矿床，而且是一个优质整装的硫酸盐型钾盐矿床；继而，在罗北凹地外围又发现四个中型钾盐矿床，累计氯化钾资源量数千万吨。钾盐成矿理论方面，提出和完善了“高山深盆迁移论”，“两段式成钾论”和“含水墙成钾”模式等，这些成矿认识，指导了罗布泊盐湖钾盐大规模勘查和扩大找矿。钾盐开发方面，2000年，成立新疆罗布泊钾盐公司，先后完成中试，建成年产4万吨硫酸钾示范厂，2006年4月25日，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司120万吨钾肥项目开工。罗布泊钾盐的开发可望在我国西部欧亚大陆桥沿线建成第二个钾肥生产基地，对缓解我国钾盐紧缺状况，促进地方经济发展、保持社会稳定、巩固边防均具有重要意义。     

新疆罗布泊盐湖深部钾盐找矿新进展

罗布泊是世界最大干盐湖之一,罗布泊超大型钾盐矿床从1995年发现至今,经历了找钾远景预测、勘查、系统科学研究、扩大找矿及开发利用快速推进的过程,浅部(200m以浅)钾盐资源量已基本查明,但没有一个穿透第四系的较深地质科学钻井。通过区域气候条件、盐类矿物分布、碎屑岩层储卤等方面与柴达木盆地西部的对比分析以及罗布泊地堑式断陷带储卤的发现,提出罗布泊深部具有钾盐成矿远景。在罗布泊罗北凹地西北部实施盐湖深部钾盐找矿第一深井(LDK01井),首次发现钾芒硝、钾锶矾、红钾铁盐等盐类矿物;在深部地层碎屑岩层中发现钾盐矿物钾石盐、光卤石等,地层中KCl含量高达2.86%,揭示地层深部存在低品位固体钾矿,确定为一种新类型钾矿,即碎屑岩型钾矿,为罗布泊深部钾盐找矿拓展了方向和空间;深层碎屑岩地层储集卤水,卤水KCl平均品位1.50%,揭示出罗布泊盐湖深部存在富钾卤水。重力探测发现罗布泊盆地西部发育次级凹地,初步确定凹地中心第四系沉积厚度大于1200m。结合地质分析,预测库鲁克塔格山前断陷盆地和罗北盆地为进一步寻找深部隐伏钾盐矿床的重要靶区。综合遥感、物探、物性特征等资料及研究成果,估算罗北凹地深部钾盐预测资源量为1.60×108t,并提出罗北凹地西部及附近区域的深部地层中还蕴藏有丰富的钾盐资源,罗布泊深部找钾潜力巨大。该成果对深化认识罗布泊盐湖的形成演化及满足钾肥生产企业大规模开发均具有重要意义。     

盆地钾盐找矿模型探讨

钾盐是中国紧缺的重要战略资源之一,寻找大型钾盐矿是中国矿床学界的一大难题。文章通过综合国内外找钾成果,提出了盆地找钾矿的准则,主要涉及：① 分析盆地含盐系沉积时期是否出现长期干旱气候条件和丰富的钾源补给,确定蒸发沉积是否到钾盐析出阶段;② 在什么层位成钾;③ 钾盐在盆地什么构造部位沉积;④ 在什么新构造部位找钾。钾盐找矿的基本步骤是,在查明盆地成钾的宏观条件之后,解决上述有关成钾科学问题并阐明成钾机理,最后圈定找矿靶区,并开展勘查评价。罗布泊盐湖找钾是盆地找钾的成功范例之一,找钾模型就建立在与其相关的经验和理论基础之上,即,首先通过塔里木与柴达木盆地成钾宏观对比研究,确定罗布泊具备成钾条件,然后,应用相关理论及经验圈定成矿靶区,并实施工程验证,最终取得了找钾重大突破,这既得益于前人资料的积累和柴达木盆地经验与理论的应用,也是不断创新成钾理论与长期开展实际地质工作的结果。总之,钾盐找矿评价遵循“从已知到未知、从理论到实践、再理论再实践”的原则,学习和吸收国内外新理论成果,使得找钾工作不断上新台阶。     

新疆莎车盆地钾异常发现及有利找钾区预测

塔里木盆地古代钾盐找矿是一项艰巨且亟需突破的科学技术问题,在半个多世纪的找钾历程中,虽然获得少许找钾线索,但一直没有突破.塔里木盆地中、新生代发生多期次海侵—海退,发育多期蒸发岩地层,如西南部的莎车次级盆地、北部的库车次级盆地,岩盐厚度从几十米到上千米,自20世纪70年代以来,塔里木盆地一直是找钾重点区.笔者依托国家科技项目及地质调查项目,对莎车盆地开展成钾研究及找矿靶区预测,结果显示:岩石地球化学测量在莎车盆地西北部的乌帕地区发现钾异常,氯化钾含量为0.210％～0.458％,平均0.288％,该区地表盐泉水中具有高的溴氯系数(0.54)及钾异常(0.11 g/L),另外在该区地表结晶盐壳中发现光卤石.依据上述发现及研究结果,初步预测乌帕地区为该盆地有利的找钾区.     

国内外古陆表海盆成钾条件对比——兼论华北成钾的可能性

克拉通古陆表海盆中的固体钾盐矿床占居全球钾盐资源总量的90%以上,其中最典型的2个巨型钾盐矿床是加拿大萨斯喀彻温和俄罗斯涅帕。为探究华北奥陶纪古陆表海盆的成钾可能性,对比分析了国内外同类型盆地的成钾条件,结果表明:萨斯喀彻温泥盆纪钾盐矿床的形成主要表现为巨量海水在稳定克拉通预备盆地的持续蒸发浓缩,进而迁移至相对活动的亚稳定构造区汇聚成钾盐矿床,其上覆盖着红层沉积,其成钾模式概括为"泪滴式";俄罗斯涅帕寒武纪钾盐矿床的形成过程总体表现为半封闭巨型蒸发台盆接受巨量海水的多次补给并持续蒸发浓缩,富钾卤水最终汇聚于受同沉积断裂控制的深坳中,形成巨型钾盐矿床,钾盐层系上覆为膏岩或灰岩等淡化沉积层,其钾盐成矿模式概括为"牛眼式"。华北奥陶纪古陆表海盆与形成上述2大典型钾盐矿床的盆地具有十分相似的构造古地理和古气候环境条件,且在华北西部的陕北盐盆已钻获厚1.22 m的钾石盐矿层和厚达64.7 m的钾石盐高矿化段,根据盆地特殊地质条件,建立了陕北奥陶纪盐盆的"复底锅"成钾模型。笔者认为,华北奥陶纪古陆表海盆完全可能形成一定规模的海相固体钾盐矿床,并对其中最有希望的陕北盐盆的钾盐资源潜力和找钾前景进行了分析讨论。     

西伯利亚涅帕钾盐矿床地质,发展经过及其对我国找钾工作的启示

西伯利亚含盐盆地位于西伯利亚地台。含钾盐系属下寒武统安加拉组，岩盐层总厚６００余米，钾盐层厚７０－１５０ｍ，共有钾石盐岩和钾石盐－光卤石岩６层。钾石盐层中ＫＣｌ含量达３５％－４５％，Ｍｇｃｌ＿２和水不溶物含量均小于１％，含盐盆地四周以堡礁带和陆岛与广海相隔，含钾坳陷处于地台上坳陷最深部位。作者介绍了涅帕钾盐矿床的地质特征和形成条件，从钾盐预测－钾盐普查－发现钾盐矿床历经４０余年，在找钾工作中总结了大量的成功经验，对我国地质工作者如何寻找钾盐矿床是一种很好的启示。     

我国钾盐找矿规律新认识和进展

本文通过对比研究国内外钾盐矿床成钾特征,总结出了我国海、陆相成盐盆地和成盐成钾特性:成盐具有多期性、成盐时代差异性、成盐作用迁聚性、物质成分多样性、后期盐盆地的变动性和多液态矿的特点;厘定了3个盐类成矿域和1个成矿带;提出了我国找钾策略——以海相蒸发盐盆地为主攻方向、兼探陆相盐湖及含钾地下卤水;提出了我国主要的古代盐盆地多产于“准克拉通(陆块)”,特别是海相盐盆地均发育于前寒武纪为基底的陆块中,以及钾盐沉积于构造稳定区中相对活动的亚稳定区和在构造亚稳定区中聚集于相对稳定区的新认识;发展了适合中国地质特点的找钾理论认识,有效地推动了油钾兼探工作.发现滇西南—羌北中上侏罗统若干钾盐显示,特别是指导和部署滇西南深部侏罗纪找钾,并取得超常规的进展;进一步缩小陕北奥陶系找钾包围圈;引领“油钾兼探”实施,实现了塔里木盆地库车凹陷古近系找钾的重大实质性进展;在柴达木盆地西部发现新的早第四纪富钾层位;指导和取得青藏高原特种盐湖综合找锂、钾和评价的重要进展,新发现一批大中型锂、钾特种盐湖(特别是多格错仁大型锂、硼(钾)盐湖)和取得综合利用工艺新进展.     

罗布泊超大型钾盐矿床的发现记略——罗布泊找钾简史

归纳了建国后各地质、科研系统在罗布泊地区开展地质调查、水文调查、盐湖研究及找钾工作的历程和成果。特别是王弭力、刘成林、焦鹏程等课题组自1995年在罗布泊‘罗北凹地’发现超大型钾盐矿床以来,罗布泊盐湖地质科学研究资源调查进入了一个新阶段。继在罗北凹地获得2.5亿t卤水氯化钾资源储量之后,又在罗北凹地外围发现四个中型钾盐矿床,累计氯化钾资源量7600万t。     

中国钾盐地质资源现状与找钾方向初步分析

分析了中国钾资源供需形势、有利成盐找钾时代、主要的有利成钾盆地等,回顾了中国找钾工作的历史,指出中国西部仍有找钾前景,尤其是中、上侏罗统-白垩系和新生界,其次是上震旦统-寒武系、石炭系、奥陶系和三叠系,同时,还应继续开展现代盐湖和地下卤水找钾和综合评价,主要找钾地区为塔里木盆地、滇西-羌塘盆地、柴达木盆地和上扬子盆地.鉴于中国特定的成盐构造地质条件和钾盐成矿、保存特点,以及国外预测找钾的经验,在中国找钾要有做长期深入勘查研究的思想准备和采取切实有效的措施,建议对找钾工作加大投入,加强找钾预测的地质基础研究,建立专业队伍和落实油钾兼探的方针.     

青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义

察尔汗盐湖为我国目前最大的钾肥产地。根据钾盐层的矿物组成可以确定钾盐开发的难易程度以及化学组成可以确定钾盐富集层位并可对资源量进行估计的原则,通过在察尔汗盐湖别勒滩区段和察尔汗区段野外系统取样和室内的分析测试,研究了固体钾盐层的矿物组成、化学组成和物理参数。结果表明,别勒滩区段钾盐层最主要的钾盐矿物是杂卤石,其矿物晶形完好,排列紧密,表明液化开发至"中期阶段"即可利用,此段22.42 m以上钾盐的资源量约为2.5亿吨,主要赋存层位为断续的5段;察尔汗区段钾盐层最主要的钾盐矿物为光卤石,其矿物晶体排列疏松,表明液化开发到"晚期阶段"才可利用,察尔汗盐湖3区段3.55 m以上资源量共约为0.89亿吨,钾盐的主要赋存层位为浅表的60 cm以浅的盐层。对该区段钾盐的物理参数进行探讨,为察尔汗盐湖的进一步研究和固体钾盐的开发提供了新资料。     

上扬子区寒武系蒸发岩沉积相及成钾潜力分析

寒武纪是世界上重要的成钾时代之一。早寒武世成钾的西伯利亚涅帕钾盐矿床是世界上特大型钾盐矿床之一;印度一巴基斯坦在“始寒武世”地层成钾;伊朗在寒武纪地层也有钾盐发现。与其它大陆成盐强度相比,寒武系成盐成钾成为“亚洲现象”。中国地处东亚,已发现越来越多寒武系成盐盆地。本文着重介绍上扬子区寒武系蒸发岩发育特点,指出在上扬子陆块之上,发育面积达20万km2的蒸发岩盆地,并首次圈定两个膏盐岩聚集区（次盐盆地）：泸州一江津区与巫溪一建南区,该区具备有利成盐找钾条件,值得今后进一步研究探索。     

世界海相钾盐矿床特征定量化分析及其意义

通过对世界26个主要的海相钾盐矿床进行详细的特征描述和定量化分析,获得了较为完善的海相钾盐矿床的特征参数值。结果表明钾矿区面积占盆地面积4.47%、矿区含矿密度为1.616×106 t/km2、盆地含矿密度值为0.045×106 t/km2、钾盐层最大厚度与总盐层最大厚度的比值为7.2%;按构造类型分类,相对活动区盆地含有最丰富的钾盐资源量,其矿盆比为6.87%、矿区含矿密度值是5.068×106 t/km2、盆地含矿密度值为0.063×106 t/km2、钾/总盐值为12.27%,其中后三项特征参数值在盆地构造类型中均属最大。讨论了世界海相钾盐矿床定量化研究的意义,不同类型钾盐矿床的特征参数有助于对我国海相盆地成钾条件研究,并可以对海相盆地中未发现钾资源储量进行远景预测与评估。     

库车盆地古近纪岩盐层中钾盐资源量预测研究

新疆库车盆地的古盐湖沉积了巨厚的岩盐层,在构造环境上具备形成钾矿的条件.近年来,在库车盆地古近纪岩盐中发现了众多的钾盐矿物及其组合.文章采用石盐质量法,即通过统计和分析盆地中的石盐质量、海陆相沉积的比值关系及成钾概率,预测出库车盆地古近纪可能沉积的钾盐资源量.其理论基础是,海水和地表水中钾离子与钠离子含量存在一定的比例关系,石盐与钾盐沉积量也应存在固定比值,利用这一比值将已经发现并计算得出的石盐质量转换为钾盐资源量.分析确定库车盆地中带人钾总量的成钾概率是4.69%,据此,预测出可能沉积蕴藏的钾盐资源量(KCl)可达39.78亿t.     

“一带一路”国家钾盐及硼资源分布规律与开采技术

随着中国经济快速发展,对钾盐和硼矿的需求快速增加。世界钾盐资源主要集中在北美洲和欧洲。在参阅大量资料后,初步估算"一带一路"国家地区钾盐资源量(以K2O当量计算)约112×10~8t,主要分布在柴达木盆地、塔里木盆地、呵叻盆地(含沙空那空盆地)、中亚盆地、死海盆地和涅帕盆地。硼矿资源73%的储量和70%的储量基础分布于美国、土耳其、俄罗斯和哈萨克斯坦,"一带一路"国家中硼资源主要分布于俄罗斯、土耳其、哈萨克斯坦、塞尔维亚等国家。据美国地质调查局2014年公布的数据,世界探明硼储量约2.43×10~8t,"一带一路"地区探明硼储量约1.46×10~8t,约占世界探明硼储量的69.5%。对"一带一路"国家钾盐矿和硼矿资源分布做了详细统计,对典型矿床的地质特征进行了简单的概括,介绍了钾盐和硼矿的开发技术,讨论了中国利用境外钾盐及硼资源的首选地区,为中国企业"走出去"提供有益信息。     

Progress in Study of Potash Resources of Oil (Gas) Field Brine in China

With a population of 1.3 billion, China is a large agricultural country. However, China is short of potash resources as the external dependence is more than 50% for many years. With the limited possibility for increasing potash reserves from surface salt lakes, and the challenge of finding potash deposit from marine strata has not been yet overcome, the oil (gas) field brine resources has become the preferred source for the urgent needs of potash. In recent years, a lot of exploration and research work on the oil (gas) field brine has been done under the guide of “oil and potash co-exploration” policy and delightful achievements have been obtained. The research achievements at Qaidam Basin, Sichuan Basin, Jianghan Basin and Tarim Basin were summarized in the present paper. All of the above basins are the most important areas with great prospects of oil (gas) field brine. This paper mainly focused on three aspects, the brine characteristics, the brine geochemistry and resource assessment. After the summary, the characteristics of oil (gas) field brine and the progress in study of that were gotten in different basins. It was suggested that the research work of (gas) field brine at Qaidam Basin should be emphasized. It was concluded that the evaluation work of oil (gas) field brine resources is insufficient at the four basins, and it is urgent to establish oil (gas) field brine resources evaluation criteria and methods.     

中国可溶性钾盐资源地质特征与潜力评价

中国可溶性钾盐资源严重不足,属于大宗紧缺矿产之一。文章在系统地收集、整理、分析中国16个省（区）110个预测区的钾盐资源调查研究成果的基础上,对中国钾盐地质特征进行了系统研究,首次对中国可溶性钾盐的资源潜力进行了预测,并指出主要的有潜力地区,为下一步开展钾盐勘查与科学研究提供参考依据。中国可溶性钾盐品位低、质量差,但伴生的有益元素较多,含盐系地层分布多,主要地质时代均有石盐或卤水的聚集,与此相对应,在部分层位有钾盐层或含钾卤水的出现。中国已探明钾盐资源主要为陆相钾盐,而且以第四纪盐湖卤水钾盐占多数,并已进行大规模开发;海相钾盐没有突破,但具有较大的潜力。中国可溶性钾盐资源潜力为128.52亿吨,资源潜力上亿吨的省（自治区）有四川（85.45亿吨）、陕西（34亿吨）、湖北（3.43亿吨）、云南（3.17亿吨）、新疆（1.07亿吨）。总体看来,中国钾盐研究程度不高,资源潜力大多在334₃的水平。