罗布泊富钾卤水矿床地球化学空间分布特征

罗布泊是我国最重要的成盐成钾盆地之一,富钾卤水资源丰富。在14年的工业开采过程中,不同矿层卤水的地球化学特征持续处于变化中。为了加强对不同矿区富钾卤水的地球化学空间分布特征的认识,合理开发利用卤水资源,本文应用克里金插值法,对2017年采集的89个常观孔卤水样品进行了空间分析,绘制了K~+、Cl~-、Na~+、Mg~(2+)、Li~+、B~(3+)、SO_4~(2-)等值线图,并对其空间分布特征进行了综合分析,结果显示:K~+、Cl~-、Mg~(2+)、Li~+、B~(3+)等离子具有较为一致的分布趋势,其高值区主要分布在罗北凹地及腾龙矿区北部,低值区主要分布于罗北凹地北部及矿区西南部,而SO_4~(2-)分布趋势则相反;由于受周缘地区淡水补给的影响,矿区西南部、北部及东南部出现淡化现象,但是淡水只影响到W_1、W_2层,W_3层未见明显淡化现象;2017年罗布泊矿区K~+平均含量为8.83g/L,除受淡水影响区域外,矿区内大部分地区样品KCl品位均高于1%的工业单独开采品位,与开采前KCl品位相比,目前罗北凹地W_1储层KCl平均品位约下降了9.7%左右。     

罗布泊钾卤水矿床成矿地质背景

罗布泊地区的找钾工作已取得突破性进展，一个大型-超大型的钾盐矿远景区已经确定。该矿位于罗布泊北部的罗北凹地一带，为钾卤水矿床，赋存于第四纪盐系统地层中，其形成和当地第四纪以来的地质变化关系密切。罗北凹地从早更新世中期开始成为盐湖中心，直至中更新世末一直以盐类沉积为主，虽没有形成固体钾盐矿，但当时卤水已基本处于析盐的最后阶段，钾含量较高，在适当的地质条件下盐层中保存了当时的卤水，形成钾卤水矿床。     

罗布泊断陷带内形成富钾卤水机理研究

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钾盐矿床,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,在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,其本身也储集卤水,蕴藏有一定规模的卤水钾盐资源。地球物理（EH-4）测量显示,断陷带深达1 000 m处有卤水存在的信息;断陷带内钻孔卤水化学分析结果揭示,下部卤水比重高于上部,卤水中氯化钾含量也呈“下高上低”的态势,这与盐湖蒸发析盐序列不一致或正相反。文章认为,卤水垂向对流是导致卤水化学特征垂向分异的机理,即,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,上部卤水比重不断增加,并沿张性断裂逐渐向下部或深部流动、渗透,形成了卤水的对流;由于罗布泊地堑式断陷带长达30～50 km,向下延长深度可达1 000 m,这些都说明罗布泊断陷带内可以形成和储集一定规模的富钾卤水,它们应该成为今后罗布泊盐湖钾盐资源扩大找矿的新空间。     

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。     

罗布泊地区罗北凹地潜卤水钾矿床成因与开发前景

罗北凹地潜卤水钾矿床位于新疆罗布伯地区北部，是一个大型的综合性盐类矿床，以潜卤水钾矿为主，伴生有液体NaCl、MgCl2和固体石盐、钙芒硝。罗布伯盐湖周边基岩山区富钾花岗岩和火山岩、塔里木盆地古盐矿床和罗布伯北部中更新统化学沉积物形成的台地等为罗北凹地潜卤水矿床提供了丰富的物源物质条件，而半封闭的构造成环境和干旱气候条件是其形成的有利条件。与世界著名盐湖比较，罗北凹地潜卤水钾矿的K^ 含量、储量及其化学成分具有独特优势，而钾肥是中国的紧缺产品，需求量不断增加，因此，罗北凹地潜卤水钾矿床具有较好的开发前景。     

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。     

应用自然电场法寻找地下富钾卤水的探讨

本文探讨自然电场法在盐湖区寻找和评价富钾卤水的应用及效果。根据罗布泊地质、本文地质和卤水化学特征研究,鉴于富钾卤水具有低电阻率的特点,论证了自然电场法在监测区找富钾卤水的地球物理机理和可行性。在罗北凹地已查明的富钾卤水区开展自然电场法测量方法试验,负异常对应干盐湖的卤水分布区,正异常主要分布于山前地区;应用于铁南凹地,自电负异常带南北长约24km、东西宽约3km,面积约100km^2,解译该带为高盐度卤水的富集地。结果表明,自然电场法可为盐湖区寻找和评价卤水钾矿提供一种新的、快速的技术手段。     

利用三维地震资料追踪富钾卤水储层

江陵盐盆在石油勘探中陆续发现了多处富钾卤水,其卤水中KC1含量达到17～19g/L,在对卤水层勘查中,尝试利用地球物理资料进行富钾卤水层追踪.勘查的方法为:首先由卤水层段伽马与波阻抗交会图得出卤水层的波阻抗特征,进而利用三维地震资料对卤水层进行识别与追踪,并最终圈定富钾卤水层分布范围.江陵凹陷沙市组卤水层勘查实践表明,...     

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.     

地震勘探在四川盆地富钾卤水资源评价中的应用效果分析

在四川盆地的石油勘探中发现其深部三叠系海相地层含有富钾卤水,钾品位异常高;这些卤水本身就是潜在的钾盐资源,具有良好前景。文章把卤水储层作为一种特殊的含流体沉积储层,利用石油勘探中的成熟技术——地震勘探,比如地震资料储层预测及流体识别技术等,对四川盆地的三叠纪盐盆典型储卤构造进行地球物理综合解释与储层预测工作,初步掌握了四川盆地的富钾卤水储层的地震波场响应特征,建立了主要利用地震资料进行富钾卤水储层预测的预测模式,并在实际应用中取得了较好的效果。     

罗布泊第四纪卤水钾矿储层孔隙成因与储集机制研究

罗布泊第四纪盐层中储集丰富的卤水钾盐资源，储集层主要为钙芒硝岩。研究表明，其储卤孔隙可划分为：原生晶间孔隙、准原生晶间孔隙、次生孔隙；次生孔隙又分为溶蚀孔隙、交代孔隙和晶洞孔隙。本文主要通过类比分析，确定钙芒硝岩在浅埋藏期间，在其原生沉积孔隙基础上，发育准原生晶闸孔隙，即蜂窝状孔隙，并在其中储集了大量富钾卤水。研究揭示出钙芒硝岩孔隙的发育的与矿物的菱片－菱板状结构、点－面式接触的“杂乱分布”密切相关。由于钙芒硝岩具有相对较的在硬度，其中大多数孔隙在埋藏过程中得以保存，同时，钙芒硝岩在承压环境中受溶蚀作用还可产生晶沿孔隙，这两种孔隙均储集了大量的卤水钾资源。     

Minerogenic Theory of the Superlarge Lop Nur Potash Deposit, Xinjiang, China

Located in the eastern part of the Tarim basin, Xinjiang, the Lop Nur was an ultimate water catchment area of the Tarim basin during the Quaternary. Through nearly ten years of investigation and research, the authors have found a superlarge brine potash deposit in the Luobei subbasitv—a secondary basin of the Lop Nur depression. The deposit has been mined now. On that basis, the authors propose new theories on the genesis of the potash rock deposit. In the tectonic and geomorphologic contexts, the Tarim basin lies in a “high mountain-deep basin” environment. At the beginning of the Quaternary, influenced by the neotectonic movement, the Lop Nur evolved into a “deep basin” in the Tarim basin. At the end of the middle Pleistocene, neotectonic migration began to take place in the interior of the Lop Nur and a new secondary deep basin—the Luobei subbasin—formed gradually. Despite its small area, it is actually the deepest subbasin in the Lop Nur depression, where brines of the Lop Nur Salt Lake gather and evaporate, thus providing materials for the formation of a superlarge brine potash rock deposit. With respect to the phenomenon of brine concentration and change with deepening of the lake, the authors propose a model of “high mountain-deep basin” tectonic migration for potash concentration. In the sedimentological context, the honeycomb-shaped voids developed in glauberite rock in the subbasin are good space for potash-rich brine accumulation. Study indicates that the deposition of glauberite requires recharge of calcium-rich water.In the Tarim area the calcium-rich water might come from deep formation water or oilfield water, and the river water recharging the Lop Nur Salt Lake was rich in sulfate radicals and other components; in addition, the climate in the area was very dry and the brine evaporated steadily, thus resulting in deposition of substantial amount of glauberite, potash accumulation in intercrystal brine and final formation of the potash deposit. Generally, potash formation in a salt lake undergoes a three-stage process of “carbonates→sulfates (gypsum and glauberite)→chlorides (halite etc.)”, but in the study area there only occurred a two-stage process of “carbonates→sulfates (gypsum and glauberite)”. The authors call this new geological phenomenon the “two-stage potash formation” model. In conclusion, the superlarge Lop Nur potash deposit is the result of combined “high mountain-deep basin” tectonism and “two-stage potash formation”.     

Salt-Gathering and Potassium Formation of Potassium-Rich Brine during the Triassic in the Sichuan Basin, China

Potassium-rich brine in the Sichuan Basin has been much studied in recent years, but few studies have focused on the distribution and migration of salt basin and the differences of potassium formation mechanisms. This work examined the salt-gathering and potassium formation of potassium-rich brine during the Triassic in the Sichuan Basin using lithofacies palaeogeographic depiction and geochemical analyses. (1) The favorable sedimentary facies controlling the formation of potassium-rich brine during the Triassic in the Sichuan Basin are evaporation platform and restricted platform, whereas the salt basin is one of the main factors controlling the poly-salt center. (2) The distribution and migration of this salt basin were affected by certain factors. The salt basin of the Jialingjiang Formation was mainly distributed in the east and central Sichuan Basin, whereas that of the Leikoupo Formation was mainly distributed in the central and west Sichuan Basin. The sedimentary centers have gradually moved westward and become smaller. (3) Three main formation mechanisms were identified for the potassium-rich brine during the Triassic in the Sichuan Basin, i.e., evaporation and concentration of seawater, surface fresh water leaching, and deep water-rock reaction. Fresh water leaching was characterized by low anomaly δ18O and δ13C values. Water-rock reaction was mainly related to temperature, and high temperature environment (caused by burial depth, overthrust and deep hydrothermal fluids) was beneficial to water-rock reaction. The characteristics of water-rock reaction do not correspond to the increase ratio of K?103/Cl and Br?103/Cl in brine, and the Rb+ content of the brine was high. (4) The formation mechanisms of potassium-rich brine differed between different areas of the Sichuan Basin. In east Sichuan, the evaporation and concentration of seawater, together with meteoric fresh water leaching, was the main formation factor, whereas the evaporation and concentration of seawater and water–rock reaction predominated in west Sichuan. This study of the sedimentary environment and formation mechanisms is of significance to the exploration and exploitation of potassium-rich brine in the Sichuan Basin.     

江陵凹陷新生代玄武岩水-岩反应模拟及其对富钾卤水成因的指示

关于江陵凹陷富钾卤水的物质来源和成因机理仍未查明. 对凹陷新生代玄武岩开展矿物学、岩石学、地球化学研究以及水-岩反应模拟实验,重点研究时间、温度、流体成分等对水-岩反应的影响. 结果表明,卤水具有高锂低镁的特征,说明其在成因上受到火山活动的影响;研究区岩浆发生不同程度的分异,玄武岩蚀变作用强烈,表明地下热液的交代作用强烈,玄武岩通过水-岩反应为富钾卤水矿提供了物质来源;温度是流体对元素的淋滤能力的主要控制因素,高盐度流体是各成矿元素主要的迁移载体,水-岩反应是卤水形成的重要过程.      

罗布泊盐湖成钾规律研究与找矿进展

第四纪时期,罗布泊盐湖独特的地理及气候环境形成了世界罕见的巨量钙芒硝沉积及其晶间富钾卤水的大规模聚集成矿。故此,罗布泊盐湖环境演化与钾盐矿床的成因一直备受国内外地质学家关注。罗北超大型卤水钾盐矿床从1995年发现至今已有20余年,其钾盐地质科学研究、勘查开发等均取得了重大进展,并已建成世界最大的硫酸钾肥生产基地。文章详细回顾、总结罗布泊超大型卤水钾矿发现以来的盐湖沉积演化、成钾条件、成钾理论研究及找矿勘查方面的重要成果,探索成矿理论创新与找矿突破的内在规律与联系。罗布泊钾盐成矿研究基本演变是:(1)基于盆地分隔、矿随盆移的概念,发展从"高山深盆"模式到"高山深盆-迁移成矿"模式,取得罗北凹地找矿突破;(2)基于巨量钙芒硝的发现,突破盐湖石盐阶段成钾的"三阶段"模式,提出"二阶段"模式,推动罗北及外围大规模勘查;(3)基于地堑式断陷带的发现,提出"含水墙"成藏模式,使找矿从"水平状"到"直立状"储藏模式转变,取得深部找矿突破等。总之,罗布泊盐湖成钾理论的每次创新认识,相应地带来找矿突破进展;继续深入加强盐湖钾盐矿床形成规律研究,可能还会带来钾盐成矿的新认识,开拓找矿方向。     

《地质学报》、《地质学报》（英文版）和《地质论评》全部入选“中国期刊方阵”

罗布泊盐湖位于新疆塔里木盆地东部，自古以来，一直引起国内外探险家的极大兴趣，近代开展探险考察，现代进入地质调查与科学研究阶段。自1995年在罗布泊罗北凹地发现超大型钾盐矿床以来，罗布泊盐湖地质科学研究与资源调查进入了一个新阶段。钾盐找矿取得重大进展，罗北凹地获得2．5亿吨卤水氯化钾资源／储量，达超大型规模；首次发现卤水钾矿床储藏于钙芒硝岩中，属一种新类型钾盐矿床，而且是一个优质整装的硫酸盐型钾盐矿床；继而，在罗北凹地外围又发现四个中型钾盐矿床，累计氯化钾资源量数千万吨。钾盐成矿理论方面，提出和完善了“高山深盆迁移论”，“两段式成钾论”和“含水墙成钾”模式等，这些成矿认识，指导了罗布泊盐湖钾盐大规模勘查和扩大找矿。钾盐开发方面，2000年，成立新疆罗布泊钾盐公司，先后完成中试，建成年产4万吨硫酸钾示范厂，2006年4月25日，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司120万吨钾肥项目开工。罗布泊钾盐的开发可望在我国西部欧亚大陆桥沿线建成第二个钾肥生产基地，对缓解我国钾盐紧缺状况，促进地方经济发展、保持社会稳定、巩固边防均具有重要意义。     

川东北地区三叠系聚盐成钾机制及富集模式

川东北地区三叠系发育巨厚的蒸发岩层,并赋存优质的深层富钾卤水.因构造沉积条件的整体差异,川东北富钾卤水的成因机制与富集规律未有详尽研究.以"气钾兼探"为指导思想,综合利用野外露头?岩心?测井等资料,对川东北地区三叠系蒸发岩分布规律以及岩相古地理演化进行分析,明确了膏盐盆在T1j4?5?T2l1期间规模逐渐缩小、向SW逐...