罗北凹地液体钾盐矿深部承压卤水特征及其开采方法试验研究

罗北凹地钾盐矿是个地下存在多层富钾卤水的大型液体钾盐矿床,一共分为7个富钾卤水层,第一层为潜卤水W_1,下部6层(W_2、W_3、W_4、W_5、W_6、W_7)为承压卤水。目前生产开采对象主要为埋藏较浅且易于开采、富水性较好的潜卤水及部分承压含水层中的弹性释水。随着公司生产规模的扩大,矿区的年采卤量也随之增加,有的区域将很快面临开采富水性差及较难开采的深部承压卤水,但是承压卤水通常储存于较为致密的结晶盐层或碎屑层的孔隙或溶隙中,其含水地层水文参数相比潜卤水W_1要小很多,造成深部富钾的承压含水层卤水疏干采出难度较大。本文采用爆破法及大气联通法在罗北凹地钾盐矿区不同水文地质区域对深部承压含水层进行大规模抽水试验研究,确定了不同水文地质区域深部承压卤水合理且经济的开采方法,实现了罗北凹地钾盐矿(W_2、W_3、W_4)深部含钾承压卤水资源的大规模有效采出,将很难利用的深部富钾承压水变成可利用资源,提高了罗北凹地液体钾盐矿的深部承压卤水资源的利用率。     

罗布泊罗北凹地矿区卤水开采工艺及工程布置探讨

罗布泊罗北凹地卤水开采工艺及工程布置构想为:在现有的条件下开采埋深在90m以上的四层卤水;选择井采;在渗透系数小、含卤层较薄的区域各采卤点采用单井小流量,而在渗透性能好、补给条件相对好的采卤点采用大流量两井或三井进行采卤方式。罗北凹地实行大规模井采已近一年时间,已启用50眼采卤井,目前工作正常,经全面水位观测,区内水位降落漏斗呈椭圆状且水位呈整体均衡下降趋势,与数值模拟结果近似,符合总体要求。     

罗布泊罗北凹地固体盐类矿物学研究进展

罗布泊罗北四地继1995年10月发现潜卤水中蕴藏大、中型钾盐矿床以后,又在1996年11月经中深钻探揭示出其承压层有近50米厚的纯含水层,钾盐远景资源量超过大型规模,因此,引起了钾盐界及社会广泛关注、罗北凹地钾矿床赋存卤水中,固体盐类矿物中钾矿物含量很低,不具备工业意义,但固体盐类矿物的研究对于了解卤水形成演变,赋存状态及古气候变化等具有重要意义。在此,对该区盐类矿物的初步研究作一简单介绍,以供有关人员参考指正。     

罗布泊罗北凹地超大型钾矿床特征及其开发前景

罗布泊罗北凹地蕴藏有资源（远景）量达超大型规模的液体钾矿,平均品位1.40%,赋存于全新统,晚更新统及中更新统上部。储卤层孔隙发育,单位涌水量大大超过工业开采指标。室内及野外卤水蒸发试验表明罗北富钾卤水具有制取钾混盐的良好前景。该钾矿床的潜在价值巨大,可采性好,资源保证程度高,具有很好的开发前景。     

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。     

罗布泊硫酸镁亚型卤水制取钾混盐工艺试验研究

研究目的在于探讨用罗布泊罗北凹地卤水制取硫酸钾混盐的一种新方法。设计要求在冬季生产备用卤水，至春、夏季与原卤水混合，用以改变罗北凹地生产卤水的成分，而不需要加入钾矿物就可以把卤水成分点在五元体相图中的位置调整到最佳蒸发点，后经蒸发及兑卤等流程生产出高质量的钾混盐，即可获得含杂质较低硫酸钾镁盐。采用罗北凹地冬季冻卤水与春、夏季卤水混合生产钾混盐，方案是可行的，生产成本亦较低。     

新疆罗布泊盐湖氢氧锶硫同位素地球化学及钾矿成矿物质来源

罗布泊罗北凹地第四系上部盐层中蕴藏丰富的卤水,卤水中则富含钾（ＫＣｌ平均品位为１．４０％）。文章通过对罗布泊卤水氢、氧、锶及硫同位素等分析及与塔里木盆地（河流）、柴达木盆地等地区对比研究,确定了罗布泊富钾卤水源于地表水,可能主要是塔里木盆地南北缘河流水;卤水中的硫钾等物质组分主要来源于南天山、塔里木盆地西北、西南部中新生代石膏钙芒硝石盐矿床或地层及其古代地层卤水。由于第四纪期间塔里木盆地西部抬升。     

罗布泊盐湖区固体钾盐沉积特征、分布及成因探讨

文章对罗布泊盐湖区杂卤石、光卤石、钾盐镁矾等不同类型固体钾盐矿物特征、分布及成因进行了分析总结。杂卤石主要产于罗北凹地内部沉降区,以交代成因类型为主,代表了以硫酸盐型卤水为主体的罗布泊盐湖残余卤水钾镁富集到一定程度与石膏、钙芒硝发生水-盐反应的产物。光卤石沉积主要产于断陷带（近）地表,为深部氯化物型卤水经断裂向上运移至地表、与浅部卤水掺杂经蒸发浓缩而成。钾盐镁矾主要产于南小团地区,其形成可能与凹陷基底反转、罗北凹地高浓度卤水回灌有关。罗布泊盐湖区不同类型的固体钾盐沉积是构造-物源-气候3种成钾要素在特定时间窗下耦合的产物：在干旱气候条件下,构造活动一方面导致盆地地貌分异形成更加封闭的成钾次级凹地,为钾盐沉积提供可容纳空间;另一方面活化断裂为深部流体补给盐湖提供通道,为钾盐沉积提供不同类型的物质来源,改变盐湖卤水化学组成最终形成不同类型钾盐矿物。     

新疆罗布泊超大型卤水钾矿发现20年

"罗布泊超大型卤水鉀矿"的发现,是中国众多地学科学家40年探寻预测的。王弭力研究员及其团队,于1995年秋首次踏进罗布泊"罗北凹地",当年找到4356万t优质卤水鉀矿;经五年科研和勘探,查明儲量达2.5亿t、为超大型卤水鉀矿。理论创新,成为完成科硏和勘探的关键,加速了百万吨级"罗钾公司"硫酸钾肥生产成功投产。古丝绸之路上生命回归、一颗新星"罗布泊"镇诞生,"百年罗钾"资源保障科研探钾即将启动,中国几代"钾盐人"的梦想成真。     

罗布泊盐湖罗北凹地杂卤石沉积、分布特征及成因分析

采用岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜以及元素地球化学等分析测试手段,对罗布泊盐湖罗北凹地杂卤石的沉积和分布特征进行了研究。结果显示,罗北凹地杂卤石主要发育于含盐系中上部,或以质地较纯的层状杂卤石岩产出,或与钙芒硝/石盐/白钠镁矾共同产出。杂卤石有交代和原生两种成因类型：前者是罗北凹地杂卤石产出的主要类型,是罗布泊硫酸盐型盐湖自身蒸发析出产物,在盐湖演化中后期交代钙芒硝或者石膏形成;后者可能为富钙卤水补给富钾镁盐湖形成。罗北凹地杂卤石的分布具有在南北方向上南厚北薄、在东西方向上中间厚两侧薄的特点,对应的KCl含量也同样具有南高北低、中间高两侧低的特点,它们的分布特征明显受控于区域构造活动,构造导致的沉降区有利于杂卤石聚集成矿。本区杂卤石矿埋藏浅、规模较大,可作为后备钾盐资源。     

罗布泊盐湖富钾卤水成因再探讨——碎屑层卤水蒸发实验分析

罗布泊盐湖钙芒硝岩孔隙中蕴藏有超大型规模的卤水钾矿,富钾卤水成因一直备受关注。罗北凹地从统一的罗布泊大湖区中分隔出来后,成盐过程中其湖水仍以南部大湖的补给为主,罗北凹地卤水化学演化与"大耳朵"湖水密切相关。"大耳朵"湖区含石膏碎屑层普遍储藏有卤水,应该是罗北凹地盐湖的"源卤水",钾离子(ρ(K~+)为3.12 g/L左右)已初步富集,平均矿化度为198.83 g/L。为了查明该卤水的化学演化趋势及析盐序列,笔者于2009年、2010年两次采集了大量卤水样品,分别进行室内等温蒸发和自然蒸发实验。蒸发实验结果表明:随着卤水浓缩首先析出(硬)石膏,随后析出大量石盐,最后出现少量钾石盐和光卤石,与EQL/EVP卤水蒸发模型模拟结果相似。将碎屑层卤水蒸发过程中化学组成变化与罗北凹地卤水进行对比,结果显示罗布泊古湖水蒸发至石膏沉积之后,在罗北凹地水化学组成明显发生变化,没有大量石盐沉积,而以钙芒硝沉积为主。推测应是受到深部"富钙水"的持续补给,而"大耳朵"湖起到"预备盆地"的作用,罗布泊古湖水经"大耳朵"湖蒸发浓缩后,钾离子得到初步富集,在流入罗北凹地后与深部"富钙"水混合,强烈蒸发浓缩,大量钙芒硝矿物析出,最后形成富钾卤水。     

新疆罗布泊第四纪盐湖上升卤水流体及其成钾意义

野外调查发现，新疆罗布泊罗北凹地等干盐湖地表分布有众多的流体上升或上涌通道，其形状特征呈“垂直的孔洞”、“泥火山口”、“枣状小坑”及“粘附沙丘”等。研究认为，地下卤水流体过去和现在正是通过这些通道上升，至地表排泄或进入盐湖水体及沉积物中；这些地下流体主要源于深部地层水和大气循环水等；上升流体补给罗布泊的罗北凹地等次级盐湖，为钾盐成矿提供重要的物质基础，并导致钙芒硝的大量沉积，促进了盐类沉积物的成岩过程。同时，上升流体的补给还在罗布泊盐湖区近地表处产生了固体钾盐矿的沉积。     

罗布泊盐湖晶间卤水运动特征及其动力学分析

根据地下水运动的一般规律，阐述了罗布泊盐湖钙芒硝储卤层及富钾卤水的特性，并讨论了该卤水层的变化特性。在罗布泊干盐湖区采用^14C测年技术、人工放射性同位素技术和化学示踪技术，研究晶间卤水循环速率、卤水渗流方向及渗透流速与实际流速，揭示罗布泊盐湖晶间卤水处于缓慢的流动及交替状态。探讨了新构造活动、古气候变化、地层静压力作用、深部地层水及大气降水补给作用等因素对罗布泊盐湖晶间卤水运动的控制和影响，提出了晶间卤水的运动模式。     

基于地球物理测井参数的深层卤水矿化度方法研究

深层富矿卤水是一种重要的矿产资源,卤水层的矿化度是评价卤水品位和开展卤水试水及采卤重要的参数,而卤水层矿化度的计算一直是一个难题。文章推导了地层水电阻率法和中子寿命测井法2种利用测井资料计算矿化度的方法,分别适应于低矿化度和高矿化度卤水,应用这2种方法对江汉盆地潜江凹陷潜江组深层卤水矿化度进行了计算,取得了良好的效果。     

察尔汗盐湖固体钾盐溶解对溶剂注入速率响应机制研究

察尔汗盐湖浅部储卤层赋存有储量可观的固体钾盐资源, 目前正处于溶解液化开采阶段。储卤层中固体钾盐矿物溶解及储卤层结构变化特征受到溶剂注入速率控制, 但其控制机制尚不明确。本文以察尔汗盐湖浅部储卤层典型钻孔岩芯为研究对象, 通过开展室内岩芯柱渗流模拟实验, 研究岩芯在三种流速条件下储卤层渗透系数和固体钾盐矿物溶出的变化规律。结果表明: (1)随着注入溶剂速率的增大, 岩芯渗透系数呈现逐渐增大的趋势, 渗出液中钾离子浓度呈现持续减小的趋势, 但在流速改变的时间节点处, 岩芯渗透系数和其对应溶出液中钾离子浓度均出现异常增加现象。矿物的溶解引起储层孔隙度增加, 而溶剂流速的改变会导致松散盐类矿物颗粒重组。(2)储卤层岩芯固体钾盐矿物溶解受到溶剂注入速率的影响明显。注入速率增加引起矿物颗粒重组以及滞留孔隙高浓度水体释放是造成渗出液中K+浓度短暂性升高的主要原因。本次实验研究对于研究区低品位固体钾盐的水溶开采具有一定理论指导意义。     

罗布泊低品位光卤石矿分布特点及其找矿规律探讨

罗布泊干盐湖位于新疆塔里木盆地东部。1995年以来,在罗布泊发现了超大型规模卤水钾盐矿床,卤水钾盐资源主要赋存于罗北凹地等盐系地层中。近年来调查发现,罗布泊分布有地堑式张性断陷带,不仅控制成钾凹地的形成,其本身也蕴藏有一定规模的固体钾盐资源。地球物理(EH-4)测量显示,断陷带深达1 000 m。在罗布泊盐湖演化过程中,断陷带内出现较小规模的洼地或盐湖,湖表水蒸发浓缩形成卤水,由于罗布泊地堑式断陷带长达30~50 km,向下延长深度可达1000 m,说明罗布泊断陷带内可以形成和储集一定规模的固体钾盐矿,成为今后罗布泊盐湖钾资源扩大找矿的新空间。     

核磁共振与水文地质钻探联合技术确定盐湖晶间卤水层富水性

中国西部大型干旱盆地盐湖中,承压卤水含水层因其中所赋存的固--液相钾矿资源储量大而成为主要含矿层。采用地面核磁共振与水文地质钻探相结合的技术方法对柴达木盆地某盐湖进行的承压卤水可采性试验,获取了含水层的相关物理参数,并将其解译为相关的水文地质参数。通过水文地质综合判断,确定了含水率 5. 4% 的富水地段。水文地质钻探验证获取了稳定丰富的涌水量,并使之成为采卤量 1. 5 ×104m3/d、KCl 含量 1. 67% 的工业性开采水源地。结果表明,核磁共振与水文地质钻探联合技术是确定盐湖晶间卤水层富水性的可靠右有效的方法。     

东营凹陷沙四段盐湖的深水成因模式

东营凹陷下第三系沙四段广泛发育的蒸发岩类与暗色泥、页岩和深水浊积砂体呈现明显韵律层,为厚度达千米的盐湖沉积。通过分析了该地区蒸发岩地层的沉积特征和沉积条件,认为东营凹陷沙四段蒸发岩类的物质基础是深层卤水 深部古老地层中的盐类物质是其盐源 凹陷中北部的同沉积深大断裂是沟通凹陷与地壳深部盐类物质的通道。在此基础上提出东营凹陷沙四段盐湖的深水成因模式,可与东非裂谷基伍湖和东濮凹陷下第三系深水成因盐湖对比。