西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水组分区域分异特征

随着采卤活动的不断深入,西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水的化学组分也逐渐产生了区域分异。根据化学组成随时间变化特征,矿区可划分为5个不同区域:西北孔隙卤水区、孔隙卤水和晶间卤水过渡区、降落漏斗核心区、降落漏斗周围区以及地表水影响区。研究表明,地表径流并未对矿区地下卤水产生明显影响,亦即现有的补水模式没有产生明显的作用。因此,有必要重新探讨补水模式,从而使得固体矿有效地向液体矿转变。     

西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水钾、镁、锂、硼的时空变化特征

分析了西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水中K、Mg、B2O3、Li等4种组分的时空变化特征。结果表明,它们在矿区西北部表现出明显的高值且基本不随时间而变化,这很可能与该区域原始卤水成分有关。由于地表水对地下卤水的淡化作用,这些组分在南部或西南部表现为低值。观测时段的中后期,四种组分的变化较显著,显示出采卤活动对其变化产生了影响。B2O3的高值区主要呈N-W-SE向带状分布,这似乎与该地区的构造背景密切相关。     

柴达木盆地西台吉乃尔盐湖矿区卤水水化学特征

西台吉乃尔盐湖位于柴达木盆地中部,矿区卤水中富含锂、钾、硼、镁等多种元素,极具开发价值。自2003年开始,矿区已开始进行大规模采卤,利用前人1959年和2001年两次勘查资料,从水化学角度分析和探讨了西台吉乃尔盐湖矿区未大规模采卤前卤水中各元素的分布规律和变化特征。研究表明,矿区西北部主要为氯化物型卤水,其余大部分地区基本为硫酸镁亚型卤水,我们推测地下卤水水化学类型的差异很可能与不同区域原始卤水的组成及补给水等因素有关。有益组分中,高含量的Li+、K+主要分布在矿区的西北部;B2O3的高含量区主要在矿区的中东部广大地区。赋存于孔隙卤水中K+、Ca2+、Mg2+、Li+、Cl-等元素的平均含量要高于晶间卤水;B2O3、Na+、SO42-等则低于晶间卤水;卤水矿化度、pH值和密度则相差不多。孔隙卤水在Na+、K+、Mg2+/Cl--H2O四元体系介稳相图中的投影点接近光卤石相区;湖表卤水和晶间卤水在Na+、K+、Mg2+/Cl-,SO42--H2O五元体系介稳相图中位于泻利盐、软钾镁矾和钾石盐的共结点附近,且分布比较集中;湖表卤水在演化阶段上存在较大差别;晶间潜卤水已普遍进入钾石盐析出阶段。研究还表明,西台吉乃尔湖湖水的水化学变化明显受季节变化的影响,而湖表卤水与地下卤水存在着一定程度的水力联系,这种联系的强弱和变化特征尚待进一步研究。     

罗布泊盐湖储卤层水文参数在钾盐开发过程中的变化规律及成因探讨

2013年进行的疏干开采抽水试验揭示罗布泊罗北凹地钾盐矿区现阶段深部承压储卤层(W1、W2、W3)水文地质参数为附近区域zk0601在2006年详勘时的十余倍。为了确认这种现象在罗布泊盐湖是否具有普遍性,2016年在罗北凹地钾盐矿区选择LBSK1、LBSK2两个区域开展水文地质参数验证研究工作。验证研究表明,2006年至今罗北凹地钾盐矿区承压储水层水文参数的确有普遍增大的现象。分析认为,矿区钾盐开发过程中大规模抽取地下卤水引起的卤水运动加速、储卤层水—盐动态平衡被破坏,从而导致深部承压储卤层水化学成分、地质结构发生变化,这些变化是导致上述现象的重要原因。对上述现象的分析研究将为矿区下一步采输卤工程设计提供重要的水文参数,对今后矿区储量管理以及生产计划安排具有指导意义。     

罗布泊罗北凹地液体钾盐矿(W2、W3、W4)承压卤水开采工艺探讨

在罗北凹地液体钾盐矿区深部承压含水层水文地质参数缺乏的情况下,充分利用现有矿区地下水监测数据及矿区水文地质资料的基础上,根据正在运行的采卤生产井做抽水试验得到深部承压含水层单位涌水量、影响半径、渗透系数等水文数据,与前人在罗北凹地钾盐矿区不同水文地质区域做过的抽水试验取得的水文数据进行对比并加以验证,以此确定罗北凹地液体钾盐矿区相对难开采的深部承压含水层卤水的开采方式及采卤工程的布置工作。     

察尔汗盐湖西北部典型采区地下卤水赋存状态的地面核磁探测与数值模拟研究

察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。本文以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地面核磁共振找水仪,通过在研究区布设两条十字交叉的测线,探测并反演解译测区地下60米深度内的卤水静态赋存形式,2)结合OpenGeoSys(OGS)多物理场耦合地下水数值模拟软件,对测区地下卤水的动态运移形式进行数值模拟计算。地面核磁探测结果表明研究区含水量整体偏低,最大含水量约0.8%,平均含水量约0.4%。测点结果给出的含水层位分界面与邻近钻孔的地层层位分界面的一致性较高,浅部的层位误差在10%以下,达到了0.5米的精度。考虑到测区南北两边均有采卤渠正在汲取地下卤水,且在测区中心存在两条废弃的采卤渠,OGS地下水数值模拟研究结果表明采卤渠造成测区浅部卤水较大空缺,与研究区浅部含水量总体偏低的探测特征一致。研究结果表明地面核磁共振技术能准确探测卤水当前的赋存状态,地下水运移模拟技术可以深入认识采补活动引起卤水赋存状态的变化规律。探测和模拟结合的联合研究是确定卤水赋存规律的重要手段,研究成果可为盐湖资源合理开采高效利用提供基础资料和相关科学支撑。     

察尔汗盐湖西北部典型采区地下卤水赋存状态的地面核磁探测与数值模拟研究

察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地面核磁共振找水仪,通过在研究区布设两条十字交叉的测线,探测并反演解译测区地下60m深度内的卤水静态赋存形式,2)结合OpenGeoSys(OGS)多物理场耦合地下水数值模拟软件,对测区地下卤水的动态运移形式进行数值模拟计算。地面核磁探测结果表明,研究区含水量整体偏低,最大含水量约0.8%,平均含水量约0.4%。测点结果给出的含水层位分界面与邻近钻孔的地层层位分界面的一致性较高,浅部的层位误差在10%以下,达到了0.5 m的精度。考虑到测区南北两边均有采卤渠正在汲取地下卤水,且在测区中心存在两条废弃的采卤渠,OGS地下水数值模拟结果表明,采卤渠造成测区浅部卤水较大空缺,与研究区浅部含水量总体偏低的探测特征一致。地面核磁共振技术能准确探测卤水当前的赋存状态,地下水运移模拟技术可以深入认识采补活动引起卤水赋存状态的变化规律。探测和模拟结合是确定卤水赋存规律的重要手段,研究成果可为盐湖资源合理开采、高效利用提供基础资料和技术支撑。     

盐湖地下卤水的开采技术及其展望

我国是农业大国,钾肥的需求量巨大,目前钾肥供应主要来源于柴达木盆地。由于目前的技术限制,钾资源的开发还局限于浅部,无法满足我国钾肥的需求,大部分钾肥还依赖于进口。总结和对比井采技术、渠采技术和CO2地质封存与深部卤水联合注采技术(CO2-EWR)表明,对浅层地下卤水的开采,井采技术和渠采技术适用,但两种技术使采卤泵、采卤管道和输卤渠容易堵塞;并且井采技术投资较大,渠采技术可能导致地下水循环受阻,因而会出现大面积的疏干区。CO2-EWR适合开采深部卤水,虽然该技术的一次性投入较大,但该技术一方面将CO2存储在深部卤水层中,另一方面将卤水驱替出含水层,是一种新型的碳捕集、利用与封存的技术(CCUS)。随着浅层卤水资源的耗竭,开展深部卤水资源的开采利用势在必行,CO2-EWR技术应用会越来越广泛。     

补水背景下大盐滩矿区潜卤水水化学特征

为探究补水背景下大盐滩矿区潜卤水水化学组分的变化规律,采用水化学分析测试方法,对2015年5月和7月分别就矿区33口长期观测孔内潜卤水中的Ca~(2+)、K~+、Na~+、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-的含量进行测定,分析矿区潜卤水中Ca~(2+)、K~+、Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-的变化趋势,并查明其分布特征。结果表明:补水背景下,大盐滩矿区潜水含水层中的潜卤水水化学组分在时间和空间上存在着明显的变化。在时间上,5~7月时间段内,K~+,Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)的浓度升高,且Na~+浓度变化幅度较大;Ca~(2+)、Cl~-浓度降低。在空间上,矿区中部和东南部,晶间潜卤水中的K~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)浓度较高;矿区北部晶间潜卤水中的K~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)的浓度则相对较低。补水可以适当地增大开采区域潜卤水中K~+的浓度,提升卤水的质量。     

柴达木盆地马海盐湖储卤层渗透特征及卤水富集机制

通过野外抽水试验方法,确定了柴达木盆地马海盐湖储卤层渗透系数,并结合地下卤水赋存特征与沉积环境对其渗透性能进行分析。结果表明：本地区石盐层大多不纯,石盐晶体内包裹有泥、砂,且晶体间也有泥、砂充填。在石盐沉积期间,由于受到洪水与间歇性河流影响,导致地质环境演化过程中沉积形成的储卤层渗透性能在各处相差较大,区域地下卤水的连通性相对较弱。根据试验开采区27口开采井钻孔资料和地下卤水监测数据,进行了储卤层差异性分类,将钻孔所揭露储卤层划分为3种类型,不同类型储卤层卤水富集性能具有较大差异,表现为渗透系数和单井涌水量在平面分布上的较大数值差距。通过对钻孔岩心岩性、孔隙特征及补给条件等方面进行分析,得出卤水富集性能强的基本条件：储卤层具备天然良好的颗粒骨架和稳定的卤水补给来源与通道。依据储卤层渗透性能和卤水富集规律,将马海盐湖试验开采区划分出不同地下卤水富集区段。     

锂元素及其同位素对南翼山油田卤水形成演化的指示意义

南翼山油田卤水以高钙富锂等元素为特征,是柴达木盆地研究程度较高的油田卤水之一。本文根据南翼山构造区及其周边地区油田卤水、盐湖卤水、河水和潜水等不同水体的水化学及岩层的地球化学和矿物特征,研究了湖水的蒸发浓缩对Li+的富集作用,探讨了水岩反应对油田卤水Li+含量和δ7Li的影响。结果表明,埋藏之前的蒸发浓缩是Li+含量和总固溶物增大的主要原因;水岩反应对Li+含量和δ7Li有影响,但不会引起明显变化。南翼山油田卤水主要来源于古盐湖卤水,演化过程中曾受到水岩反应的影响。     

四川盆地地下卤水勘探开发前景展望

四川盆地地下卤水分布广泛,点多面广,品质优良,资源丰富,开发历史悠久。卤水含有K+、Br-、I-、B3+、Li+、Sr2+等多种有用组分,为重要的化工原料水。进一步加强四川盆地卤水资源研究,对卤水有利构造或地段进行勘探开发,必将为振兴四川卤化工业,实施西部大开发战略作出贡献。     

Density and conductivity properties of Na-CO3-Cl-SO4 brine from Mono Lake, California, USA

Relationships among conductivity, temperature, total dissolved solids (TDS), and density were determined for hypersaline brine (TDS, 83 g kg^–) from Mono Lake. A theoretical estimate of density based on ionic composition and calculated partial molar volumes compared well with actual measurements (difference, 390 ppm). However, an empirically derived equation of state based on temperature and conductivity provides the most accurate density estimates (residual errors, 190 ppm) and can be used with data collected with CTD profilers.