博茨瓦纳Sua盐湖地下卤水来源及成因

Sua盐湖是博茨瓦纳面积最大的盐湖之一,是南半球重要的天然碱资源.为进一步揭示该盐湖的成因,对盐湖区地下水、地表水以及晒盐场盐结晶进行了常规阴阳离子含量、D、18O和37Cl同位素组成及地下水14C年龄分析.水化学结果显示Sua盐湖的地下卤水具有富Na和K,贫Ca和Mg的特征.氢氧同位素关系和37Cl结果显示,附近河流地表水与Sua盐湖地下卤水具有密切的水力联系,而地下水对其补给作用较弱(37Cl差异为0.04‰～0.06‰).TDS-γNa/γCl关系揭示Sua盐湖地下卤水受到盐岩地层溶滤作用的影响(γNa/γCl≈1),而14C年龄(距今约2万年)表明古气候的波动变化是其重要影响因素.基于以上认识,运用PHREEQC软件对Sua盐湖地下卤水进行反向地球化学模拟,结果表明地表水的强烈蒸发浓缩以及附近地下水对盐岩地层的溶滤是控制Sua盐湖卤水形成的主要因素.     

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。     

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。     

开采条件下马海盐湖地下卤水水化学演化特征

为了解开采过程中卤水水化学动态特征及其演化规律,选择柴达木盆地马海盐湖开采前、开采初期和开采中后期地下卤水样品,通过统计分析、相关性分析、离子比例分析及卤水水化学类型分析等方法研究开采过程中马海盐湖地下卤水水化学动态特征,分析卤水演化规律。结果表明,开采过程中K+,Ca2+,Mg2+,SO24-含量变化稍大,是随着环境因素而变化的敏感因子;卤水中Na+与储卤介质中吸附的Mg2+存在离子交换作用,且存在白云石的溶解和方解石的沉淀;开采过程中卤水水化学类型并未发生改变,卤水水化学类型主要为硫酸镁亚型。     

沉积盆地深层地下卤水资源量评价之若干探讨

沉积盆地深层地下卤水(包括富钾卤水)处于深埋封闭和无补给状态; 卤水具有很高的测压水头, 天然条件下处于停滞状态, 不同储卤构造之间无水力联系; 具有多个平行叠置的储卤层, 不同储卤层之间无水力联系; 储卤层空隙性和渗透性差, 卤水主要富集于背斜、裂隙带和断层裂隙带; 卤水水化学和物理特性在短期内比较稳定; 卤水储存资源量较大, 在开采条件下卤水资源逐渐减少趋于衰竭。本文在分析总结沉积盆地深层地下卤水资源量评价的现状和卤水特征的基础上, 讨论和阐明深层地下卤水资源评价中的若干问题, 包括深层卤水资源量的类型和评价方法的选取、储卤层计算范围和边界的概化处理、渗透性分区和卤水密度影响的处理、测压水头的换算、钻井预测水头降深的确定等, 目的在于提高深层地下卤水资源量评价计算的精度。     

高盐度卤水对CO2地质封存的影响: 以江汉盆地潜江凹陷为例

江汉盆地潜江凹陷卤水资源十分丰富,潜江组泥膏岩、泥岩和砂岩交替沉积,构成CO₂地质储存的潜在场所.但是潜江组卤水层矿化度非常高,平均值高达283.25 g/L.以高盐度卤水为对象,探讨了高盐度卤水对CO₂封存过程中产生的物理化学影响.结果表明,往高盐度卤水层中单纯地注入CO₂会造成CO₂溶解量和矿物捕集量的显著降低,不利于CO₂的储存安全.高盐度会造成注入井附近发生盐岩大量沉淀,不利于CO₂的持续注入,同时造成近井周围压力严重积累,降低了封闭安全系数.采用CO₂与卤水联合注采模式,可有效缓解CO₂单纯地注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题,实现资源和地下空间最大化利用,收获经济和环保的双重效益.      

柴达木盆地别勒滩杂卤石矿床特征及其沉积环境研究

别勒滩是青海察尔汗盐湖固体钾矿的主要分布区段,也是企业固转液开采和生产钾盐的主要矿区,该区段分布着大面积的杂卤石矿(K₂Ca₂Mg[SO₄]₄2H₂O)。文章利用2022年察尔汗盐湖储量核查项目获得的岩芯样品和钻孔资料,通过系统的分析测试,开展别勒滩杂卤石成矿特征及沉积环境研究。文章首次查明别勒滩区段杂卤石矿床分布面积超过150 km²,平均厚度0.8 m,w(K₂SO₄)平均大于5%,计算获得K₂SO₄资源量2089.79×10⁴t。研究认为,别勒滩杂卤石形成于钾石盐、光卤石析出阶段的高浓缩盐湖相沉积环境,周期性淡化带入的大量Ca²⁺和SO₄^2-与卤水中含量较高的K⁺、Mg²⁺离子反应形成了杂卤石矿层。别勒滩杂卤石矿层具有较好渗透性和给水...     

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。     

环境温度对盐湖卤水化学组成及储卤层渗透性变化的制约

柴达木盆地昆特依盐湖浅部储卤层是一个多场耦合的动态平衡系统,受到水动力、气候、化学等多种因素控制。本文对昆特依盐湖浅部储卤层不同季节(夏季和冬季)卤水组成和储卤层渗透性特征进行了分析研究。结果表明:卤水中的主要离子含量从夏季到冬季发生了明显的变化,其中,K、Mg、Ca、Cl的含量都相应增加,增加幅度为:Cl、Mg、K、Ca;而SO_4~(2-)和Na的含量却均有下降,且SO_4~(2-)下降更显著;抽水试验计算结果发现,从夏季到冬季,钻孔ZK08渗透系数K由178m/d降至97m/d。本文研究表明,随着环境温度的降低,芒硝(Na_2SO_4)从卤水中结晶析出,是以上现象发生的主要原因,随着芒硝的析出,促进了含K、Mg、Ca等硫酸盐矿物(杂卤石)的溶解,使得卤水中K、Mg、Ca浓度增加;另一方面,析出的芒硝一定程度上堵塞了储卤层的孔隙,卤水的粘度也因温度降低而增加,这两个因素共同作用降低了储卤层渗透性。     

柴达木盆地中部一里坪—西台吉乃尔地区深层卤水水化学特征及成因初探

柴达木盆地深层卤水资源丰富,具有很好的开发利用前景。然而,前期研究主要侧重于柴达木盆地西部和北部地区,对盆地中部深层卤水赋存情况所知甚少,其形成机制尚不明确。本研究以柴达木盆地中部一里坪和西台吉乃尔盐湖周边的深层卤水为研究对象,利用该地区深钻获取的深层卤水样,开展水化学及B同位素组成研究,阐明柴中地区深层卤水水文地球化学特征并初步探讨其成因。分析结果显示,盆地中部深层卤水矿化度较高,为CaCl₂型水体。综合各种离子特征系数对研究区深层卤水进行系统分析,发现盆地中部深层卤水的形成与岩盐溶滤作用以及封闭地层条件下强烈的变质作用有关。同时初步推测B同位素来自于深层地热水。常、微量元素的不同来源反映了深层卤水物质来源的"二元结构"特征。本研究结果将为深入认识整个柴达木盆地深层卤水成因机理提供重要的科学依据。     

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。     

川西地区雷口坡组岩相古地理与富钾卤水预测

利用测井、录井、岩芯、薄片、扫描电镜及能谱分析等资料,综合研究川西地区雷口坡组岩相古地理、分析富钾卤水成因并预测有利分布区带。川西地区中三叠统雷口坡组发育蒸发台地相、局限台地相和开阔台地相。地层年代从古到新可分为雷一至雷五共5期,海平面经历了2次变浅→加深的旋回,雷四¹期由于快速海退,广泛发育蒸发台地相,其中成都地区膏盆内发育平落坝、盐井沟及大兴场3个盐盆。认为川西地区雷口坡组富钾卤水是由海水蒸发浓缩而成的海相原生沉积含钾卤水,在晶间卤水、钾盐类溶滤水和陆相径流来源卤水的掺合下,发生高度变质作用而形成的混合型水。富钾卤水遵循"膏盆-盐盆控区、褶皱-断层定带、裂缝-孔隙储卤"的分布特征。在沉积相、岩相古地理、富钾卤水来源与分布特征等综合研究的基础上,提出了"卤水聚钾中心"和"储卤中心"的概念,结合单井卤水层水化学分析数据与富钾卤水的工业开采指标,在川西地区雷口坡组圈定并预测出1个卤水聚钾中心和3个储卤中心;卤水聚钾中心位于平落坝构造区,储卤中心分别位于江油中坝、丹棱大兴场以及彭山盐井沟构造区,可为四川盆地中三叠统雷口坡组富钾卤水的勘探指明方向。     

腾格里地区盐湖的盐类沉积特征

腾格里沙漠122个盐湖分为石盐、石盐-芒硝、石盐-白钠镁矾及芒硝(石膏)4种类型。盐湖含盐系厚度一般4～9m,总体呈现下部为含盐碎屑沉积,上部以盐类沉积为主,构成储卤层,卤水赋存其中,由湖岸至湖心储卤层厚度增长。含卤层理渐小,卤水含KCl渐高。盐湖中矿物主要为碳酸盐矿物,以芒硝、石膏为主的硫酸盐矿物、石盐以及粘土矿物。盐湖卤水以晶间卤水为主。许多卤水含K+大于2g/L。K+含量最高的红盐池,平均含量达19.14g/L。对钾矿而言,在盐湖分布相对集中地区,有一定的综合开发利用前景。     

湖北江陵凹陷深层高温富钾卤水特征及其成因探讨

江汉盆地江陵凹陷深处赋存高温富钾卤水,含卤地层主要是古新统沙市组。富钾卤水的分布受持续的继承性沉降中心(洼陷)、沙市组含盐系、石盐-硫酸盐沉积相的控制,聚集在砂岩、玄武岩、辉绿岩和白云岩等孔隙-裂隙内,裂隙的发育又与局部构造(背斜、盐构造等)枢纽部共轭裂隙带有关。古新世,盐湖已经蒸发浓缩到钙芒硝-石盐阶段,可能短暂达到硫酸镁盐和硫酸钾镁盐阶段。以后,原生的晶间卤水在成岩后期受到玄武岩侵入和高温流体影响,发生变质作用、去镁和去硫酸根作用,同时带入丰富的钾、铷、铯等元素,最后形成了高温富钾卤水。这种成矿过程可称为地下热事件激发成矿机制,值得进一步探讨。     

川西坳陷平落坝构造富钾卤水成因探讨

川西坳陷平落坝构造区是我国目前发现的深层海相碳酸盐岩地层中钾离子浓度最高的构造区,同时伴有B,Br,I,Li等多种元素。从平落4井于20世纪90年代初发现富钾卤水以来,研究人员对富钾卤水的成因先后提出了多种认识,主要认为富钾卤水为原生海水沉积变质作用形成。然而,近年来研究发现有很多无法用沉积变质说解释的现象。为此,在研究过程中,不但追踪卤水中溶剂(水)的来源,还关注卤水中溶质的来源,得出了川西坳陷平落坝构造区富钾卤水属于多来源、多期次成因的结论。研究认为:①卤水中水的来源与古海水和成岩作用中含水矿物脱水有关;卤水中钾具有多源多期次成因特点,主要与原始海水浓缩有关,其次与含钾矿物的溶解有关,同时与二叠纪玄武岩、三叠纪绿豆岩及深部流体活动有关。②富钾卤水的成因模式为:膏盐盆地是富钾卤水形成的基础条件;断层是富钾卤水运移的主要通道;夹持在膏盐岩层之间的碳酸盐岩层是富钾卤水的良好储钾层;裂隙和孔洞是富钾卤水储集的主要空间;构造高点是富钾卤水主要储集场所;温度是富钾卤水品位高低的重要因素;厚度大的膏盐岩层是富钾卤水保存的可靠屏障。     

四川自贡地区地下卤水锂矿化特征及靶区预测

锂作为一种新能源、新材料,对国民经济建设及国防安全保障具有重要的战略意义。卤水中液体锂为锂资源的主要来源之一。四川盆地自贡地区地下卤水资源丰富,但开发利用方式较为单一。前人对自流井背斜卤水中的锂资源研究较少,但已有数据均表明局部卤水中Li⁺含量达单独开采工业品位的2~4倍,具有较高的开采价值。近年来,对自贡地区的地下卤水资源分布情况进行了调查,对有利地区采集的样品进行了分析,结果表明: 锂资源已达边界品位的3~4倍、最低工业品位的2倍以上; Li⁺与Na⁺、K⁺、$NH^{+}_{4}$、Cl^-含量呈明显的正相关,卤水中Na⁺、K⁺、$NH^{+}_{4}$、Cl^-的含量可作为Li⁺含量的间接指示; 降低卤水中Mg/Li值能够有效控制提锂成本; 相比于黄卤,黑卤有较低的Mg²⁺和较高的Li⁺、Na⁺、K⁺、$NH^{+}_{4}$及Cl^-。通过综合分析认为,邓井关背斜的轴部黑卤密集分布地区可作为锂资源的找矿靶区。     

洪泽凹陷赵集次凹阜宁组四段盐岩深水再沉积成因探讨

为了查明洪泽凹陷赵集次凹阜四段盐岩成因,利用录井、测井、古生物和地球化学资料,对苏北盆地洪泽凹陷赵集次凹古新统阜宁组四段(E₁f₄)的盐岩沉积特征进行了分析,发现阜四段含盐系地层主要发育石盐岩,硫酸盐岩次之,还有少量碳酸盐岩。石盐岩单层厚度大,纯度高,横向分布稳定。对比研究认为赵集次凹E₁f₄盐岩应为淮安凸起上白垩统浦口组(K₂p)盐岩经溶解搬运至洪泽凹陷赵集次凹深水湖盆中,使盐度过饱和后再沉积成因。赵集次凹E₁f₄比淮安凸起K₂p石盐岩矿层纯度高;盐岩洁净、盐间夹灰-深灰色泥岩,未见浅水蒸发构造;生物化石以陆相介形类为主,淡水滨浅湖的腹足类和轮藻化石稀少,在E₁f₄地层中存在仅见于K₂p地层中的Cicat ricosisporites pseudoanrifer化石以及Welwitschiapitesningensis、Cicatricosisporites pseudoaurifer等;两地盐岩的卤水类型均为硫酸盐-氯化物型,而赵集次凹E₁f₄盐岩重金属元素含量较低。赵集次凹阜四段存在两个主要成盐期:上盐亚段与下盐亚段,对比研究发现二者的盐岩类型、特征及成盐序列有较大差异,尝试根据盐类物质供给的成分和速率的不同建立了相应的成盐模式:下盐亚段为深水近源快速补给"石盐岩-无水芒硝岩-石盐岩再沉积"成盐模式;上盐亚段为深水近源缓慢补给"钙芒硝岩-石盐岩再沉积"成盐模式。     

蒸发岩盆地杂卤石成因及找钾意义

全球大型杂卤石矿床主要分布在二叠纪、三叠纪以及古近纪-新近纪这三个时期的地层中,并集中在北纬20~50°之间,我国正处于这一富集区内。由于杂卤石较其他含钾矿物溶解度低,因此常常被保留下来,为寻找可溶性钾盐或富钾卤水提供了有利线索。通过分析杂卤石成因类型并结合海水演化特点认为蒸发岩盆地杂卤石成因主要有两种:①原生沉积,但需要一定附加条件,即盐湖浓缩到硫酸钾镁盐沉积阶段时有外来钙离子的补给,或在硫酸钙盐沉积阶段有外来钾镁离子的补给,主要以前者为主;②后生交代,富钾镁的卤水通过构造裂隙运移并与石膏(或硬石膏)接触发生交代作用形成杂卤石。     

成盐理论引领我国找钾取得重要进展

中国地质科学院矿产资源研究所郑绵平院士钾盐团队在地质调查项目和国家自然科学基金重点项目联合资助下,联合柴达木综合地质矿产勘查院等单位,在柴达木盆地西部阿尔金山前第四纪早期地层发现新型砂砾含钾卤水层,根据钻探资料控制的资源量3.5亿吨,有望成为柴达木盆地钾盐后备基地。在塔里木库车凹陷发现厚达百米的古新纪含钾盐矿层,氯化钾达工业品位盐层厚度为41 m;深入阐明了在四川盆地大规模三叠系杂卤石资源:提出该资源既是深层富钾卤水钾重要来源,更是宝贵的缓释钾肥;对上扬子盆地13个储卤构造含钾卤水矿进行评估,估算氯化钾资源量4917万吨;在滇西南勐野井建立钾盐二层楼成矿模式,大幅度缩小陕北奥陶系盐盆找钾靶区,海相钾盐找矿崭露曙光。     

陆相盐湖层序地层学研究简述

陆相盐湖盐源复杂多样,主要有陆源、海源和地壳深部三大类。前两类主要通过蒸发成盐,气候起着关键作用,形成的陆相盐湖低水位和高水位体系域中盐岩发育,湖侵体系域中盐岩相对不发育;第三类主要通过兑卤成盐,作为深层卤水通道的深大断裂的活动期次控制了盐岩的发育,盐岩主要发育在湖侵体系域,高水位体系域次之,低水位体系域中盐岩一般不发育。