董啟偉，范增林，陳金牛，袁文虎，劉溪溪

(青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

礦床位于由三面丘陵環(huán)繞的湖盆凹地。區(qū)內(nèi)地形平坦，中東部為鹽積平原，為全新統(tǒng)湖泊化學(xué)沉積的石鹽組成，高差極小，一般不足0.6 m，海拔在2 683.9～2 684.5 m之間。湖水西南部為全新統(tǒng)沖、湖積碎屑物組成的湖積平原，地表遍布NE向的河流，間歇性溪流或干涸的河床，高差一般2～4 m，湖區(qū)外緣多為上更新統(tǒng)湖積地層組成的平緩的波狀坡地，高差3～5 m。北部及東南部為中下更新統(tǒng)地層分布區(qū)，多組成NW-SE向斷續(xù)展布的低緩丘陵和定向型風(fēng)蝕殘丘，高差8～30 m。東臺(tái)吉乃爾湖水位標(biāo)高枯水期為2 683.87 m。礦區(qū)內(nèi)為典型的內(nèi)陸干旱氣候，多風(fēng)少雨，日溫差變化大，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)幅射量高[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)

東臺(tái)吉乃爾湖鋰、硼、鉀礦床位于柴達(dá)木盆地臺(tái)坳(二級(jí)地質(zhì)單元)的中部，本區(qū)外圍廣泛出露有第三系和第四系地層。區(qū)域構(gòu)造一般褶皺強(qiáng)于斷裂，褶皺的長(zhǎng)軸多以NW-SE向?yàn)橹?，外緣多呈緊密的梳狀，盆地中部則往往呈寬緩的箱狀。在東臺(tái)吉乃爾湖地區(qū)的凹陷深度雖相對(duì)一里坪地區(qū)稍小，但上新統(tǒng)上部地層頂面埋深卻與其相近，第四系的沉積物厚度相當(dāng)，古湖殘余水體的濃縮程度相似，這是一里坪、東、西臺(tái)吉乃爾三地同處一個(gè)次級(jí)盆地的先決條件，其后演化至今均成為富鋰、硼、鉀的大型液體礦床(圖1)，圖中的各等高線均為負(fù)值。

1 周邊老山前中生代基底； 2 前上新統(tǒng)上部地質(zhì)體； 3 上新統(tǒng)上部(N2S)頂面等高線； 4 壓扭性斷層

圖1柴達(dá)木盆地上新統(tǒng)上部(N2S)頂面構(gòu)造等高線

盆地鹽湖中的易溶鹽類沉積，受到古氣候、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及物源補(bǔ)給等多種因素控制，形成條件相對(duì)來說比較復(fù)雜，東臺(tái)吉乃爾湖鋰、硼、鉀礦床的成鹽條件也是如此。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層劃分

東臺(tái)吉乃爾湖鋰、硼、鉀礦床中的含鹽地層主要位于上更新統(tǒng)上部和全新統(tǒng)上部。東臺(tái)吉乃爾湖鋰、硼、鉀礦床勘探區(qū)內(nèi)，地表出露的地層僅為中下更新統(tǒng)及其以新的地層；鉆孔揭露的地層僅限于上更新統(tǒng)上部和全新統(tǒng)的地層。

2.2 鹽類地層沉積特征

湖泊化學(xué)沉積的鹽類地層，既是礦床固體礦的主體，又是礦床液體礦的載體(賦鹵介質(zhì))其發(fā)育程度和分布特征，與固、液礦產(chǎn)息息相關(guān)。礦床內(nèi)已查明有兩個(gè)石鹽礦層(亦為晶間鹵水礦層)，分上下兩層。下層為上更新統(tǒng)上部沉積的石鹽層，亦為承壓鹵水(Ⅱ)含礦層；上層為全新統(tǒng)上部沉積的石鹽層，亦為潛鹵水(Ⅰ)含礦層。

2.3 礦區(qū)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造僅限于相鄰的褶皺與斷裂，這些褶皺與斷裂從某種意義上說，控制著湖盆沉積與發(fā)展。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造具有兩個(gè)明顯特征：一是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的普遍性，范圍廣泛，從山區(qū)波及到盆地中心，深度大，從基底延展到表層；二是強(qiáng)烈的繼承性，不僅表現(xiàn)在褶皺軸向、斷裂構(gòu)造線一致，而且表現(xiàn)在隆升與沉降區(qū)位置始終相一致。從第三系初即接受沉積的南里灘至今地表高程僅2 670 m，仍為目前盆地的最低點(diǎn)。總體上為新生代褶皺斷陷盆地中由第三系和第四系地層構(gòu)成的背斜及其之間的小型向斜凹地。不少構(gòu)造顯現(xiàn)出向斜厚底、背斜薄頂，甚至脫頂?shù)默F(xiàn)象。伴隨褶皺而形成的斷裂，較大的多在盆地邊緣發(fā)育，多為地震探測(cè)的隱伏斷裂；盆地內(nèi)部的斷裂，一般均為褶皺構(gòu)造上的次級(jí)表層斷裂[2]。

3 礦區(qū)水文地質(zhì)

東臺(tái)吉乃爾湖鋰、硼、鉀礦床處在區(qū)域地表水及地下水的最終匯集區(qū)，為一封閉無外泄的化學(xué)沉積平原，呈北西—南東向展布，長(zhǎng)約30 km，寬約12 km，面積約為350 km2。礦床的西南面為一開闊的沖湖積平原，其余三面為Qp1+2湖積平原所環(huán)繞。

3.1 地下水的賦存及含水層(組)的劃分

3.1.1 地下水的賦存條件和分布規(guī)律

礦區(qū)內(nèi)的地下水主要賦存于第四系松散鹽類沉積地層中，該地層巖性結(jié)構(gòu)疏松，晶隙孔隙發(fā)育、透水性好、富水性強(qiáng)，為高礦化的晶間水賦存提供了良好的空間，分布在湖岸陡坎以內(nèi)的鹽灘區(qū)及湖水區(qū)以下較深的部位。另外，在化學(xué)鹽類沉積的同時(shí)，也相間沉積了一些薄層的松散碎屑巖類物質(zhì)，如粉細(xì)砂、粉砂等，為松散碎屑巖類孔隙水的賦存提供了一定的空間，但是由于其厚度較小且分布不連續(xù)，多呈孤立的薄層體，上、下與晶間水層直接相連[3]。

在礦區(qū)的西南部沖湖積平原，從1959年施工的鉆孔資料來看(圖2)，在20 m以淺的地層巖性主要為土黃色的砂質(zhì)粘土、粘土粉砂等，在個(gè)別鉆孔見有薄層的含粘土的粉砂及粉砂層分布，但缺少水文地質(zhì)資料，無法進(jìn)行評(píng)述，根據(jù)其含水巖性來分析，其富水性不是很好。

圖2 礦區(qū)南部邊緣河流入湖處的地質(zhì)剖面

3.1.2 地下水類型及含水層(組)的劃分

礦區(qū)內(nèi)的地下水屬于松散巖類孔隙水，按其賦存條件與含水介質(zhì)的不同，可將其劃分為松散碎屑巖類孔隙水和松散鹽巖類晶間水兩個(gè)亞類。其中松散鹽巖類晶間水按其埋藏條件、水力性質(zhì)的不同可劃分為晶間潛水層和晶間承壓水層兩個(gè)含水層(組)。

根據(jù)《鹽湖礦產(chǎn)礦床地質(zhì)勘探規(guī)范》的要求，將其富水等級(jí)劃分以下4個(gè)等級(jí)。

富水性極強(qiáng)：q>1 000 m3/d·m；

富水性強(qiáng)：100

富水性中等：10

富水性弱：q<10 m3/d·m。

為了便于礦區(qū)富水性的評(píng)價(jià)，統(tǒng)一換算成580 mm口徑的單位涌水量，換算公式為：

潛鹵水Q=Q鉆/2·(0.73d/d鉆+1.27)

承壓鹵水Q=Q鉆/2·(0.73d/d鉆+1)

q=Q/S

式中Q——換算涌水量，m3/d；

Q鉆——鉆孔實(shí)際涌水量，m3/d；

q——換算單位涌水量，m3/d·m；

S——抽水實(shí)際降深，m；

d——統(tǒng)一換算口徑，mm；

d鉆——鉆孔口徑，mm。

3.2 地下水的補(bǔ)、逕、排條件

3.2.1 潛鹵水的補(bǔ)、逕、排條件

補(bǔ)給：東臺(tái)吉乃爾河是本礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給源，據(jù)長(zhǎng)觀統(tǒng)計(jì)，每年向礦區(qū)補(bǔ)給的水量達(dá)3.241 9×108m3/a，河水補(bǔ)給湖水，再由湖水補(bǔ)給潛鹵水。

逕流：本礦區(qū)地下水處在一個(gè)封閉的湖盆中，不再向外界補(bǔ)給，湖盆內(nèi)的地形極為平坦，潛鹵水的逕流基本停止，只有在豐水期湖水面高于潛水面時(shí)，潛鹵水才向遠(yuǎn)離補(bǔ)給的方向逕流。

排泄：潛鹵水在湖盆內(nèi)已不再向外界補(bǔ)給，主要通過蒸發(fā)形式進(jìn)行垂直排泄，湖水以水面蒸發(fā)形式進(jìn)行排泄，鹽灘區(qū)的潛鹵水以陸面蒸發(fā)形式排泄，湖水下的潛鹵水基本上不發(fā)生排泄。

3.2.2 承壓鹵水的補(bǔ)、逕、排條件

補(bǔ)給：承壓鹵水與外界的水力聯(lián)系微弱，屬弱循環(huán)水。由于礦區(qū)南部缺乏水文地質(zhì)資料，從整個(gè)承壓鹵水的水質(zhì)變化情況來推斷，其補(bǔ)給來源主要來自礦區(qū)南部微弱的地下逕流。

逕流：礦區(qū)的承壓鹵水屬弱循環(huán)水，基本上處在一個(gè)封存狀態(tài)，地下水的逕流運(yùn)動(dòng)基本停止。

排泄：在礦區(qū)的西北部，潛水層與承壓水層之間的隔水層變得很薄，在ZK0604、ZK1204孔的隔水層只有0.30～0.60 m，且?guī)r性主要為粘土粉砂、粉砂粘土等，屬弱透水層。由于受湖水的制約，無法進(jìn)行詳細(xì)的水文工作ZK0604孔的鹵水礦化度、比重、K+、Li+等組份含量均較低，據(jù)此推斷承壓鹵水可能是通過該地段向上部潛水層以越流形式進(jìn)行垂直排泄。

3.3 地下水的水化學(xué)特征

3.3.1 礦區(qū)地下水的水化學(xué)類型

本礦區(qū)地下水的水化學(xué)分類采用礦化度、瓦利亞什科分類屬硫酸鹽型鹵水，并以硫酸鹽型鹵水特征系數(shù)R[R=γ(SO42-)/γ(Mg2+)]對(duì)硫酸鹽型鹵水進(jìn)行輔助分類，本礦區(qū)的地下水的水化學(xué)類型分為硫酸鎂亞型和鈉鎂硫酸鹽亞型兩個(gè)亞類。

3.3.2 松散碎屑巖類孔隙水的水化學(xué)特征

該類地下水由于其厚度較薄，且含水層連續(xù)性差，沒有獨(dú)立的隔水層，在做水文地質(zhì)工作時(shí)，大多將其與晶間鹵水一起進(jìn)行，只在個(gè)別鉆孔中對(duì)其進(jìn)行了單獨(dú)取樣，據(jù)水樣分析結(jié)果(表1)來看，其水質(zhì)與晶間鹵水大體一致，比重為1.224，礦化度在337.0～354.2 g/L之間，水化學(xué)類型屬鈉鎂硫酸鹽亞型。

表1 松散碎屑巖類孔隙水化學(xué)組分表

3.3.3 晶間潛鹵水的水化學(xué)特征

晶間潛鹵水的化學(xué)組分主要為K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-，其次為L(zhǎng)i+、B2O3，另外還含有Rb+、Cs+、Br-、I-、Sr2+等微量元素。潛鹵水的pH值一般在8.5左右。

在東部鹽灘區(qū)遠(yuǎn)離湖水，礦化度一般在330～355 g/L，比重一般在1.21～1.24之間，水化學(xué)類型為硫酸鎂亞型，R值系數(shù)在0.21～0.45之間。K+含量在15 000～20 000 mg/L，B2O3含量在2 800～4 800 mg/L，Li+含量在720～980 mg/L。晶間潛鹵水的水質(zhì)不僅在不同的季節(jié)有著明顯的變化，而且越靠近湖水，變化幅度越大，各組分含量及礦化度越低，動(dòng)態(tài)越不穩(wěn)定。而在湖水區(qū)的潛鹵水由于受到湖水變化的直接影響，礦化度一般在320～340 g/L之間，也有高出東部鹽灘區(qū)的，主要是由于取樣時(shí)間的不同所致。比重一般在1.205～1.235之間，K+含量一般在8 150～11 000 mg/L，B2O3含量一般在1 910～2 915 mg/L之間，Li+含量一般在480～650 mg/L之間。而Na+的含量一般在91 000～110 000 mg/L，比東部鹽灘區(qū)的含量高，鹽灘區(qū)的Na+含量一般在53 500～72 500 mg/L之間。湖水區(qū)潛鹵水的水質(zhì)因受河流補(bǔ)給湖水的影響，礦化度、比重及K+、B2O3、Li+的含量北邊高于南邊、東邊高于西邊。水化學(xué)類型屬鈉鎂硫酸鹽亞型，R值系數(shù)一般在0.50～0.80之間。

東部鹽灘區(qū)的潛鹵水由于受湖水影響較小，上、下部水的交替作用較弱，水質(zhì)的垂直分異作用已不甚明顯，而湖水區(qū)的潛鹵水與湖水的交替作用較強(qiáng)，水質(zhì)垂直分異現(xiàn)象較為明顯。自上而下，比重、礦化度及K+、Mg2+、Li+、SO42-、B2O3的含量逐漸增高(個(gè)別孔由于止水的原因?qū)е路闯?，而Na+、Ca2+的含量則逐漸減少。

3.3.4 晶間承壓鹵水的水化學(xué)特征

晶間承壓鹵水的化學(xué)組分主要為K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-，其次為L(zhǎng)i+、B2O3，另外還含有Rb+、Cs+、Br-、I-等微量元素。礦化度一般在330～360 g/L之間，最大363.9 g/L，最小230.2 g/L，pH值一般在8.2左右，比重一般在1.21～1.24之間。Li+一般在560～1 100 mg/L，K+一般在11 000～17 000 mg/L，B2O3一般在2 200～3 000 mg/L。水化學(xué)類型為鈉鎂硫酸鹽亞型，R值一般在0.50～0.70之間。在東部邊緣水化學(xué)類型呈硫酸鎂亞型，R值一般在0.24～0.35之間。

承壓鹵水的水化學(xué)組分在垂向上的變化已不甚明顯，礦化度、比重及各組份含量大致一致，僅在南部的ZK1608、ZK1610、ZK2012孔的上段高于下段，這主要是受補(bǔ)給的影響造成的。

4 結(jié) 語(yǔ)

東臺(tái)吉乃爾湖鋰、硼、鉀礦床中的含鹽地層主要位于上更新統(tǒng)上部和全新統(tǒng)上部。床位于那陵郭勒河流域地表水及地下水的最終匯集區(qū)，且礦區(qū)為一封閉無外泄的化學(xué)沉積平原，呈北西—南東向展布，礦區(qū)地下水受地質(zhì)構(gòu)造、地貌巖相、氣候、水文等諸多因素的影響和控制，顯示了高原內(nèi)陸盆地獨(dú)特而典型的水文地質(zhì)特征。