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。     

察尔汗盐湖主要补给水体不同温度下水文地球化学模拟初步研究

察尔汗盐湖是世界上最典型的现代陆相盐湖之一,该盐湖的成盐流体演化过程迄今尚存在较大争议。利用EQL/EVP水文地球化学模拟软件,对察尔汗盐湖主要补给水系在不同温度条件下进行了蒸发析盐实验模拟。研究结果表明,察尔汗北部深部卤水蒸发析出的盐类矿物与察尔汗盐湖地层中盐类矿物差异性很大。但格尔木河水则具有较好的一致性,在一些盐类矿物含量（如杂卤石）上与察尔汗地区实际情况存在明显差异,不同温度下模拟析出的盐类矿物组成存在一定差别。研究揭示出深部卤水和格尔木河水均是察尔汗盐湖的补给源之一,格尔木河水是主要物源但也并非唯一来源,察尔汗盐湖是多源流体混合掺杂作用的结果。模拟演化结果显示,深部卤水和格尔木河水中硼和锂均随蒸发作用呈现逐步增加的趋势,未见矿物析出,二者在蒸发过程中一直赋存在溶液中。     

基于水文地球化学模拟的昆特依盐湖杂卤石成矿流体来源初步研究

柴达木盆地昆特依盐湖赋存大量杂卤石。研究结果显示,苏干湖湖水模拟蒸发析出的盐类矿物与研究区实际情况相符,但杂卤石析出量很少;油田卤水模拟析盐结果中没有发现杂卤石,且析出盐类矿物与实际情况差异很大。典型钻孔杂卤石饱和指数(SI)分析表明,卤水相对杂卤石而言是不饱和的。综合分析揭示,地表水应该是昆特依盐湖成盐物质的主要来源,而深部油田卤水对于杂卤石的形成具有重要作用,杂卤石的沉积是不同流体混合作用的结果。     

基于水文地球化学模拟的昆特依盐湖杂卤石成矿流体来源初步研究

摘 要: 柴达木盆地昆特依盐湖赋存大量杂卤石。研究结果显示,苏干湖湖水模拟蒸发析出的盐类矿物与研究区实际情况相符,但杂卤石析出量很少;油田卤水模拟析盐结果中没有发现杂卤石,且析出盐类矿物与实际情况差异很大。典型钻孔杂卤石饱和指数（SI）分析表明,卤水相对杂卤石而言是不饱和的。综合分析揭示,地表水应该是昆特依盐湖成盐物质的主要来源,而深部油田卤水对于杂卤石的形成具有重要作用,杂卤石的沉积是不同流体混合作用的结果。     

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。     

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。     

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化学组分变化的影响因素分析

运用灰色关联分析法对影响西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水化学组分变化的主要因素进行分析,结果表明,各因素影响力大小的综合排序为TDS>相对密度>水位>pH值>卤水温度>采卤量。内部因素(如TDS、相对密度)仍然是影响卤水化学组分变化的主要原因,但外部因素的影响(如水位变化)则越来越凸显其重要性。采卤量的影响力最小,说明在整个矿区范围内当前的采卤活动还没有对地下卤水化学组分的变化产生明显影响。     

察尔汁盐湖抽卤过程中晶间卤水氚含量变化趋势的研究

本文将氚的测定方法应用于察尔汗盐湖抽卤过程中晶间卤水氖含量变化趋势的研究，以多次的测试数据研究和探讨了大气降水、周边水、地下水对察尔汗盐湖晶间卤水的影响，特别是开渠后湖水对晶间卤水的影响，从水平和垂直两个面讨论察尔汗首采区晶间卤水氚含量的变化规律。     

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。     

察尔汗盐湖S4层晶卤开采量评价

本文以察尔汗盐湖首采区开采条件下（包括已有取卤工程、设备类型、抽卤泵型、抽卤时间、抽卤量等）多年水动态观测资料为依据，采用开采抽水法对该区Ｓ_４层晶卤资源进行评价，并以其补给量保证程度提出了合理的开采量，以供生产、设计等部门制定优化开采方案参考．     

察尔汗盐湖矿物组合特征及其成因指示

察尔汗盐湖赋存有硫酸镁亚型和氯化物型两种水化学类型,沉积了中国最大的液体钾镁盐矿床。为解释察尔汗盐湖卤水矿床成因,拟在别勒滩、达布逊、察尔汗和霍布逊区段选择4个剖面,剖面深度在0~7 m之间,属于全新统上含盐组的上部盐层,每隔10cm进行采样,运用XRD半定量方法分析矿物组合特征。结果表明,整个湖区矿物组合由石盐、石膏、水氯镁石和碳酸盐组成,其平均含量分别为70%、4.7%、3.4%和1%;显示其矿物组合特征简单,盐层主要沉积石盐而贫石膏和碳酸盐矿物。同时,研究发现各区段石膏(硫酸盐矿物)平均含量自西向东明显下降,含镁矿物平均含量自西南向东北明显下降。结合察尔汗盐湖区卤水化学组成和水化学类型的分带,基本符合盐湖北部和东北部卤水富Ca~(2+),贫Mg~(2+)和SO_4~(2-)的沉积事实,进一步说明盐湖北部和东北部卤水和盐类沉积受具有氯化物型盐泉水的补给影响,为察尔汗盐湖混合掺杂成因提供了一定的矿物学证据。     

察尔汗盐湖钾肥生产流程中有机物的组成分析

采用Bond Elute PPL固相萃取小柱对察尔汗1×106t钾肥生产工艺流程中的盐湖卤水有机物进行分离富集,通过元素分析、紫外可见光谱分析、傅里叶红外光谱分析(FTIR)以及高温裂解—气相色谱质谱(Py-GC/MS)对富集得到的有机物进行表征。分析结果表明,察尔汗百万吨钾肥生产工艺流程卤水中,有机物的组成有烷烃烯烃类、醛酮类、含氮类、脂环类、脂肪酸类、芳香类、呋喃及呋喃衍生物类有机物。其中脂环类、脂肪酸类、芳香类、呋喃及呋喃衍生物含量较高。     

西台吉乃尔盐湖采卤前的水动态背景

西台吉乃尔盐湖是一个特大型以地下卤水为主的多种有益组份共生的盐类矿床。根据卤水赋存状态,可分为地表卤水(湖水)、晶间潜卤水、孔隙潜卤水和晶间承压卤水4个卤水分层。晶间承压卤水层分布在湖区的广大地带,该矿层以厚度大、分布广、富水性强为其特征,是矿床主要的卤水矿层。观测孔高水位期多在9~10月,低水位期多在1~5月,全区平均水位2 681.34 m。     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水全氮地球化学分布特征

氮是反映盐湖组成及盐湖环境的一个特征元素,全氮对于研究盐湖生物和有机地球化学具有重要意义。通过对察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水全氮含量的分析,发现晶间卤水中全氮的含量相对海水、湖水等水体较高,全氮在不同钻孔不同深度上变化较大、随深度增加出现变大、变小和无变化3种变化趋势。空间上靠近涩聂湖和小别勒湖的钻孔中氮含量较低,可能与湖水补给有关。对比该地区卤水的矿化度、主要离子等指标发现,全氮受主要离子及矿化度的影响不大。同时结合盐湖晶间卤水中氨基酸的测试结果,发现全氮与氨基酸具有一定的相关性,表明在柴达木盆地别勒滩区段,全氮指标具有一定的有机地球化学指示意义。     

察尔汗盐湖S3盐层晶间卤水分异特征及成因的统计研究

1962年,苏联学者М.Г.Баляшко提出了干盐湖晶间卤水分异的成因理论一“重力垂直分异”说,后来,此理论被我国盐矿地质学家引用到察尔汗盐湖。本文首次在“系统论”思想指导下,及数理统计方法深入细致地研究了该湖S_3盐层晶间卤水分异特征,提出了新的晶间卤水分异成因理论—“阶段性淡化”说,具有重要的经济和理论意义。     

由盐湖卤水合成球形纳米硅酸镁锂

用青海柴达木盆地的盐湖卤水为原料,经浓缩后用水热法直接合成球形纳米硅酸镁锂,此方法充分利用了盐湖资源,无需镁锂分离。同时对样品进行了X-ray、TEM表征、计算了比表面积和粒径。