阿尔金山两侧盐湖物质来源、成钾作用及其控制因素研究

塔里木盆地东部的罗布泊盐湖和柴达木盆地西部的盐湖分别位于阿尔金山两侧,均产出有大量富钾卤水,在油气藏开采中还伴随产出富钾油田水。为探讨阿尔金山两侧盐类资源富集机制及其控制因素,综合分析了罗布泊盐湖、柴达木盆地西部盐湖以及油田水的水化学和氢氧同位素地球化学特征,发现:富钾卤水的形成除依靠地表汇入水体的蒸发浓缩作用外,罗布泊晶间水、柴达木晶间水和油田水氢氧同位素均可演化至δD=-30‰,δ¹⁸O=7.5‰左右,可能是深部流体上涌补给的结果。同时,根据⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值并结合δ¹¹B、³He/⁴He同位素特征确认了盐湖成矿与深部流体有关,且指示罗布泊盐湖更具深源特征。深部流体对于两侧盆地成盐富钾有关键性作用,罗布泊盐湖可能接受深部流体补给,柴达木盆地西部富钾盐湖卤水多数可接受油田水的补给,而少部分可能接受深部流体补给。     

中国含盐盆地卤水溴元素分布与物源

中国含盐盆地赋存丰富的盐湖卤水和深部卤水资源,卤水中富集溴(Br)元素,具有潜在的开发利用价值。Br作为盐湖卤水中重要的资源元素,目前对其分布规律和物质来源的系统对比研究鲜有报道。本文以柴达木盆地察尔汗盐湖四个区段晶间卤水为研究对象,分析整个湖区Br元素分布规律和物质来源,对比中国不同含盐盆地卤水Br资源变化和物源联系,并总结不同卤水开发利用价值。结果表明：① 察尔汗盐湖Br含量呈东高西低特征且不同区段差异明显;② 别勒滩和达布逊区段卤水低Br受河流补给并经蒸发富集,而察尔汗和霍布逊区段高Br受北部断裂带上涌富Ca泉水补给;③ 中国含盐盆地(柴达木盆地、库车盆地、江汉盆地、吉泰盆地)大部分深部卤水高Br值主要受水- 岩反应、沉积物及有机质中Br的解吸获得;④ 盐湖晶间卤水虽远不及深部卤水Br含量高,但其优点在于便于开发、综合利用率高,尤其浓缩卤水及老卤中的Br含量可预见性的高于工业开采品位,是当下和今后值得关注的资源。     

罗布泊盐湖钾盐矿床形成的地球化学研究

文章阐述了罗布泊盐湖主要钾盐矿床富钾卤水的化学特性。采用元素地球化学技术、同位素地球化学技术，研究晶间卤水的起源、补给方向、富集机理等卤水演化过程，揭示出罗布泊盐湖晶间卤水主要起源于大气降水，盐分的富集以蒸发作用为主。开展罗布泊不同钾盐矿区的对比研究，探讨了卤水物质来源、卤水演化过程及阶段的差异。硫同位素确定了卤水硫酸盐和固体硫酸盐的同源性，且硫物质的演化以溶解、沉积作用为主。     

江汉盆地大型富锂卤水矿床成因与资源勘查进展:综述

古近纪时期,华南江汉盆地的潜江凹陷和江陵凹陷发育盐湖,沉积了巨厚的蒸发岩,并形成和储藏了富锂、钾、铷、铯、溴、碘等元素的卤水资源,这些元素含量达到工业品位或综合利用品位;富锂卤水属于深层地下卤水型锂矿资源,镁锂比值低,是非常优质的锂资源。本文总结了江汉盆地大地构造特征、火成岩及古气候背景,论述了古盐湖沉积岩相特征、富锂卤水水化学、分布及储层特征、卤水中锂的来源与富集机理、卤水型锂矿成矿模式以及富锂卤水勘查与开采技术进展,提出了卤水开发利用中存在的问题和解决途径。江汉盆地富锂卤水成因包括:古盐湖锂可能主要来自高温水岩反应产生的富锂热液流体的补给;在干旱的气候下,古湖水不断蒸发浓缩,导致卤水中锂浓缩富集;在盐湖演化末期,逐渐埋藏的盐类晶间富锂卤水被转移至裂隙、砂岩及玄武岩储层中储集;在较高的地热背景值下,埋藏卤水与储层岩石可能发生水岩反应,进一步促进了卤水中锂的富集。江汉盆地深层卤水初步勘查显示,氯化锂资源量已达到大型工业规模,展示了巨大的资源潜力。此外,卤水锂开采技术已基本形成,建议进一步加强富锂卤水的绿色开发技术研究,制定相关勘查开发规范。     

腾格里沙漠地区盐湖卤水水化学特征

盐湖卤水作为盐湖资源的重要组成部分,赋存有多种有益元素。我国钾盐资源主要赋存于西部盐湖卤水中。腾格里沙漠地区盐湖众多,普遍赋存有卤水,并以晶间卤水为主,通过对盐湖卤水的分布、化学组成及矿化特征的研究,认为本区多数盐湖含有高矿化度卤水,水化学类型以硫酸盐型为主,卤水化学特征主要受卤水演化程度以及物源条件和浓缩分异作用的控制。区内盐湖卤水K+含量较高,并有随矿化度增加而升高的趋势。     

察尔汗晶间卤水水化学分布规律及动态变化特征的研究

察尔汗盐湖是内陆大型钾镁盐液体矿富集的现代盐湖。自一九五六年以来先后有青海省地质局第一地质队、中国科学院盐湖调查队、青海省地质局盐湖研究室、中国科学院青海盐湖研究所等单位对盐湖进行了大量的研究工作,积累了宝贵的经验和资料。笔者通过对晶间卤水开采研究的实践认为:盐湖地球化学是研究各种元素的迁移、分散、共生、聚集的条件和规律,它对盐湖的成因、演化具有重要的理论意义。因此,笔者以溶液相图理论为基础,分析晶间卤水比重、     

西藏扎布耶碳酸盐型盐湖卤水相化学研究

中国盐湖资源丰富,且水化学类型齐全。西藏扎布耶盐湖位于西藏高原腹地,该湖卤水水化学类型为碳酸盐型,已处于盐湖演化晚期,是一个固液共存的盐湖矿床,具有很好的工业开发价值。笔者分别在15℃、25℃下对该卤水进行了等温蒸发实验,研究了在此两个温度下卤水中各元素富集行为和盐类矿物析出规律。并通过讨论其与国内外碳酸盐型和硫酸盐型锂盐湖的卤水蒸发路径和矿物析出异同,指出扎布耶盐湖具有其独特的卤水蒸发析盐路径。在本实验中低温有利于卤水中锂的富集,而高温有利于硼的富集,碳酸锂和钾盐交叉析出,低温时钾的矿物主要为钾石盐,高温时主要为钾芒硝,高温有利于获得高品位的碳酸锂混盐。     

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。     

柴达木盆地盐湖物质来源识别

柴达木盆地是我国重要的盐矿资源战略基地,深入认识其物质来源具有重要的科学及社会意义。本研究根据柴达木盆地盐湖水、晶间卤水,以及格尔木河流域地表水、地下水化学组成,利用多元统计方法,探讨盆地区盐湖物质来源。结果显示:从山前到湖区,水体溶解性总固体逐渐增大,微量组分含量也逐渐升高,二者均表现为晶间卤水盐湖水格尔木河流域水体;阳离子变化趋势为:补给源头由昆仑山雪融水以Ca2+为主过渡到格尔木河流域以Na+为主;再到盐湖区以Mg2+为主;阴离子则从以HCO-3为主逐步过渡到以Cl-为主;盐湖水和晶间卤水的化学组成差异显著。因子分析表明,对于格尔木河流域河水和地下水,岩石风化淋滤是其化学组分的主要来源。而岩石风化淋滤来源和深部水来源对柴达木盆地不同盐湖区化学组成的贡献率差异很大,该差异取决于周围岩石的化学组成和深部水的存在及其化学组成,以及断层是否导通为深部水补给盐湖提供了通道。     

江陵凹陷沙钾3井古近系沙市组地球化学特征及成钾指示

在盐湖沉积演化过程中,钾镁盐在盐类矿物沉积的中晚期才开始结晶析出。因此,研究含盐系地层中盐类矿物的沉积地球化学特征,不仅可以从侧面获取岩盐的沉积物物质来源和成盐期古卤水蒸发浓缩程度等地球化学信息,而且可以直接揭示古盐湖期钾盐富集趋势及规律。目前,除在江陵凹陷的古近系沙市组等含盐系内发现了富钾卤水外,还在中-南部的钻孔盐矿盐岩中,发现了微量钾石盐和钾石膏,这些说明该凹陷古近纪具有成钾潜力。本文通过对SK3井蒸发岩特征研究及岩芯中K、Mg、Cl、Br离子含量与Br×103/Cl系数的垂向变化分析,揭示古盐湖浓缩演化与钾盐富集趋势,进一步揭示该层段沉积时期及所在凹陷古盐湖卤水钾的富集程度。     

柴达木盆地冲湖积平原区深部淡水利用前景分析

柴达木盆地中部湖盐、石油和天然气化工基地淡水资源极度匮乏,供水矛盾日益加剧,淡水资源不足已成为制约湖盐、石油和天然气等矿产资源开发的瓶颈。根据已有勘探资料分析,提出在柴达木盆地较大河流下游冲湖积平原浅部咸卤水分布区,深部沿古河道存在较丰富的淡承压自流水,具有良好的开发利用前景,这对缓解柴达木盆地循环经济试验区湖盐、石油和天然气化工基地供水矛盾具有重要的支撑作用。     

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。     

Hydrogen,oxygen, helium and strontium isotopic constraints on the formation of oilfield waters in the western Qaidam Basin,China

Surveys and exploration for oil and gas have revealed many oil-field brines in the Tertiary strata of the western Qaidam Basin, China. The source and formation of these brines are unclear. Brine samples collected from petroleum wells in the oilfield area were analyzed for their general chemical composition and for hydrogen, oxygen, strontium and helium isotopes in order to trace their origin, formation, and resource distribution. Results show that the concentrations of resources such as K, B, Sr, Br and Li are unusually enriched in oil-field brines and have excellent potential for development and utilization in future. The geology, H, O, Sr and He isotopic composition, the chemical composition, and the geophysical measurements all show that the tertiary oil-field brines predominantly originated from the deep mixture of formation water and magmatic residual fluids in the western Qaidam Basin. The tectonic geology, intense and frequent magmatic-hydrothermal activity as well as high ³He/⁴He ratio indicate that the magmatic fluids possibly originate from the upper mantle-derived magmatic fluids. Thus, according to our interpretation of the formation and evolution of the oilfield brine, this source is adequate for the volume and composition to be explored and utilized latterly.     

Characterizing Major Controls on Spatial and Seasonal Variations in Chemical Composition of Surface and Pore Brine of Maharlu Lake,Southern Iran

Maharlu Lake with Na–Cl water type is the terminal point of a closed basin in southern Iran. A total of 10 water samples from two rivers discharging to the lake and 78 water samples of surface and pore brine of Maharlu Lake have been collected from different depths (surface, 20, 50 and 100 cm) of four sampling stations along the lake during a period of lake water-level fluctuation (November 2014–July 2015). To investigate chemical interaction between lake surface water and shallow pore water and to understand the major factors governing chemical composition of Maharlu brine, concentrations of major and minor (boron, bromide and lithium) solutes, pH and total dissolved solids have been measured in collected water samples. Saturation indices of evaporite minerals in collected water samples have been also calculated. The chemical behavior of dissolved solutes and evaporative evolution of the lake brine during a hydrological period have been simulated using PHREEQC. The results of our investigations indicated that chemical composition of lake surface water and pore brine of Maharlu Lake are mainly connected with lake water-level fluctuations and distance from input rivers (and depth), respectively. Hydrochemical investigations and statistical analysis showed that the brines chemistry of Maharlu is mainly controlled by three processes: brine evaporative evolution, dissolution–precipitation and diagenetic evolution of secondary carbonates.     

察尔汗盐湖霍布逊区段资源开采过程中储卤层系统变化特征研究

柴达木盆地察尔汗盐湖赋存储量可观的低品位固体钾盐矿, 其主要的开发方式为液化开采。本文对比分析了霍布逊区段盐湖资源大规模开采前(2004年)和开采后(2011年和2019年)典型钻孔岩芯孔隙度、固体钾矿含量、卤水组分变化特征, 评价了钾盐液化开采效率。结果表明: 由于大规模采卤使得大量高矿化度卤水被带出, 而低矿化度水体补给储卤层孔隙并溶解盐层中盐类矿物, 使得储卤层孔隙率有逐渐增大趋势; 卤水中主要组分KCl和NaCl浓度均出现降低现象, 而MgCl2则出现增加趋势, 这主要与补水工程及补给水体中兑卤有关。在这期间, 卤水矿中KCl品位下降幅度要小于固体矿床KCl品位下降幅度, 说明卤水溶解了石盐层中大量固体低品位钾矿, 提升了其KCl品位。本次研究对于优化霍布逊区段固体钾盐液化开采方案具有重要的指导意义。     

青藏高原第四纪钾盐矿时空分布特征 及成矿控制因素

青藏高原是中国钾盐的重要产地,钾盐矿产主要分布在柴达木盆地和羌塘高原内陆湖盆区,从北到南盐湖水化学类型具有明显的分带,柴达木盆地区盐湖水化学类型为硫酸镁-氯化物型,钾盐矿产具有成盐多期性,以卤水钾盐为主,固液并存;羌塘高原内陆湖盆区盐湖水化学类型为碳酸盐-硫酸盐型,钾盐主要存在于卤水中。在综合分析青藏高原钾盐矿产时空分布的基础上,进一步分析青藏高原钾盐矿产成矿的控制因素有成矿物质来源、构造地貌及气候,其中成矿物质主要来源于地层和深部水的补给,构造地貌决定物质的搬运富集,气候决定矿产的形成和保存。     

我国西北地区盐湖中的铀234U/238U比值示踪研究

内蒙古二连盆地、鄂尔多斯盆地典型含铀碳酸型盐湖水、岩两相234U/238U综合分析表明,碳酸型盐湖铀来源于大气降水和潜水对盐湖盆地周围中生代到现代富铀沉积物的溶滤、浸出,具有快速、近源物质来源特点。盐湖卤水和对应沉积物234U/238U值一般为0.8～1.2,湖卤水和潜卤水（晶间卤水）-岩两相中的铀处于沉积平衡状态。早白垩世～上新世含膏盐地层对比研究证实了富铀岩层234U/238U值随铀含量增大而减小,并趋近于1。室内盐湖水蒸发模拟实验发现残余卤水、沉积物234U/238U具有随蒸发程度增大逐渐减小的变化特征。盐湖现代沉积物物相研究发现铀主要以碳酸铀酰和吸附形式赋存在富含有机物和碎屑成分的含盐粘土沉积中,铀在盐类晶体中含量极少,仅存在于封闭水和结晶水中。卤水和沉积物ARu值是盐湖铀源及铀含量水平的指示标志之一。     

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。     

Origin and evolution of oilfield brines from Tertiary strata in western Qaidam Basin: Constraints from <Superscript>87</Superscript>Sr/<Superscript>86</Superscript>Sr, δD, δ<Superscript>18</Superscript>O, δ<Superscript>34</Superscript>S and water chemistry

Chemistry of major and minor elements, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, δD, δ¹⁸O and δ³⁴S of brines were measured from Tertiary strata and Quaternary salt lakes in the western Qaidam Basin. The water chemistry data show that all oilfield brines are CaCl₂ type. They were enriched in Ca²⁺, B³⁺, Li⁺, Sr²⁺, Br⁻, and were depleted in Mg²⁺, SO₄ ²⁻, which indicated that these brines had the characteristics of deeply circulated water. The relationship between δD and δ¹⁸O shows that all data of these brines decline towards the Global Meteoric Water Line (GWL) and Qaidam Meteoric Water Line (QWL), and that the intersection between oilfield brines and Meteoric Water Lines was close to the local spring and fresh water in the piedmont in the western Qaidam Basin. The results suggest that oilfield brines has initially originated from meteoric water, and then might be affected by water-rock metamorphose, because most oilfield brines distribute in the range of metamorphosing water. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values of most oilfield brines range from 0.71121 to 0.71194, and was less than that in salt lake water (>0.712), but close to that of halite in the study area. These imply that salt dissolution occurred in the process of migration. In addition, all oilfield brines have obviously much positive δ³⁴S values (ranging from 26.46‰ to 54.57‰) than that of salt lake brines, which was caused by bacterial sulfate reduction resulting in positive shift of δ³⁴S value and depleteed SO₄ ²⁻ in oilfield brines. Combined with water chemical data and δD, δ¹⁸O, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, δ³⁴S values, we concluded that oilfield brines mainly originate from the deeply circulated meteoric waters, and then are affected by salt dissolution, water-rock metamorphose, sulfate reduction and dolomitization during the process of migration. These processes alter the chemical compositions of oilfield brines and accumulate rich elements (such as B, Li, Sr, Br, K and so on) for sustainable utilization of salt lake resources in the Qaidam Basin.