馬鴻穎，韓文奎，安永尉

(1.青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816099；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810016)

深層鹵水富含多種礦物元素，是一種具有戰(zhàn)略性的高價值礦產(chǎn)資源，也是組成鉀鹽產(chǎn)品的重要成分之一[1-2]；由于近年我國對鉀鹽的大規(guī)模開采，使得對鉀鹽的依存度由75%降至45%，因此，有必要進一步加強對深層鹵水資源的調(diào)查、勘查工作[3]。

昆特依礦區(qū)位于青海省冷湖鎮(zhèn)，屬柴達木盆地范圍，交通較為便利；區(qū)域內(nèi)主要以鉀礦、芒硝、硼礦、天青石、鋰礦等鹽類礦產(chǎn)和豐富的石油天然氣等礦產(chǎn)資源為主，尤其以深層鹵水礦較為豐富。據(jù)1990年的調(diào)查成果，整個柴達木盆地鹽類沉積在時間上的分布規(guī)律可劃分為四個階段。其中，第一階段為漸新世晚期，第二階段為上新世晚期，第三階段為下、中更新統(tǒng)，第四階段為上更新世和全新世。昆特依礦區(qū)成鹽期屬第三期、第四期[4-7]。

此次調(diào)查以昆特依礦區(qū)為實例背景，于2018年開展調(diào)查，調(diào)查范圍涉及188.81 km2，旨在通過多種手段結(jié)合，充分掌握礦區(qū)范圍內(nèi)深層鹵水礦的存儲特征，即通過現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，先進行調(diào)查區(qū)的地質(zhì)特征分析，并在水化學特征分析基礎上，按照液體鹽類礦產(chǎn)334級估算深層鹵水的礦產(chǎn)資源量，以評價其資源潛力，以期為后續(xù)開采奠定理論基礎。

1 調(diào)查區(qū)地質(zhì)特征

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征及現(xiàn)場調(diào)查成果，從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件四方面開展調(diào)查區(qū)的地質(zhì)特征分析。

1.1 地形地貌

以地貌成因為劃分依據(jù)，調(diào)查區(qū)內(nèi)地貌類型共計含有四大類九個亞類，具體特征如下。

(1)剝蝕構(gòu)造型地貌。

依據(jù)地貌成因形態(tài)差異。此類地貌可細分為2個亞類，即剝蝕構(gòu)造中低山地貌和剝蝕構(gòu)造丘陵地貌。

①剝蝕構(gòu)造中低山地貌。主要分布于礦區(qū)北部及東部，海拔高程多間于2 800 m～3 400 m，相對高差200 m～500 m，溝谷短小而開闊，巖石裸露，風化作用強烈。

②剝蝕構(gòu)造丘陵地貌。主要分布于礦區(qū)東、西、南三面，其成因主要是由褶皺構(gòu)造的隆起作用形成，且由于構(gòu)造應力強度不同，形成NW-SE向斜列的高丘陵和NWW-SEE向排列的低丘陵，其中，高丘陵海拔高程多間于2 800 m～3 200 m，發(fā)育有垂直軸部呈羽狀排列的小沖溝，并在北西翼發(fā)育風蝕單面山形態(tài)，沿巖層走向延伸；低丘陵海拔高程多在2 800 m左右，順巖層走向發(fā)育壟狀單面山及梳狀山，沖溝不發(fā)育，局部為小穹窿狀丘陵。

(2)構(gòu)造剝蝕型地貌。

因地貌成因形態(tài)差異，此類地貌可分為2個亞類：剝蝕帶狀傾斜平原地貌和風蝕波狀平原地貌。

①剝蝕帶狀傾斜平原地貌。主要分布于冷湖三號構(gòu)造兩翼及四號、五號構(gòu)造之SW翼，其特征是在強烈剝蝕作用下，基巖剝蝕，大片礫石暴露地表，加之巖層傾角較小，形成寬廣的斜地地形，寬度約1 km～4 km，長度約60 km。

②風蝕波狀平原地貌。主要分布于湖積鹽殼平原和構(gòu)造丘陵之間，呈條帶狀環(huán)繞礦床分布。其成因主要是由第四系中、下更新統(tǒng)湖相地層組成，少數(shù)為上更新統(tǒng)湖相地層，依附于第三系發(fā)生的構(gòu)造變動后，經(jīng)風蝕作用形成，海拔多在2 750 m左右。

(3)剝蝕堆積型地貌。

依據(jù)地貌成因形態(tài)差異，此類地貌可細分為2個亞類，即洪積傾斜平原地貌和冰磧臺地地貌。

①洪積傾斜平原地貌。主要分布于山前地帶，由數(shù)個大的洪積扇連接而成，地勢較平坦，海拔高程多間于2 730 m～3 000 m；從山麓到前緣，由戈壁礫石帶過渡為細土帶，洪積扇軸部發(fā)育有樹枝狀季節(jié)性沖溝，前緣沖洪積陡坎表面廣泛分布風積砂丘、砂鏈。

②冰磧臺地地貌。主要分布于小紅山南部，海拔高程多間于2 740 m～2 749 m，相對高差5 m～10 m；臺地前緣多為陡坎，局部為緩坡。

(4)堆積型地貌。

依據(jù)地貌成因形態(tài)差異，此類地貌可細分為3個亞類，即湖積鹽殼平原、湖沼平原和風積砂丘。

①湖積鹽殼平原地貌。主要分布于第三系構(gòu)造丘陵之間的凹地中，海拔高程多間于2 727 m～2 770 m，起伏程度相對一般。湖盆中心較平坦，起伏高差小于0.5 m；向邊緣為高起伏的墳堆狀鹽殼平原，起伏高差1.0 m～1.5 m，再向外為石膏化鹽漬鹽殼平原，地表較平坦。

②湖沼平原地貌。主要分布于山前洪積傾斜平原和湖積鹽殼平原之間，為一條帶狀洼地，海拔高程多間于2 725 m～2 750 m，整體呈東高西低，是地下水的溢出帶和匯水中心，其中還分布有鹵水湖。

③風積砂丘(鏈)地貌。主要分布于湖積鹽殼平原中心部位及鉀湖西部，其成因多為先由地面潮濕粘附風積砂堆積而成，后經(jīng)次生鹽漬化作用及風蝕改造，形成類似風蝕壟狀砂丘形態(tài)，海拔2 730 m左右，迎風面陡背風坡緩。

1.2 地層巖性

結(jié)合此次鉆探成果及以往普查資料，按地層形成年代進行闡述。

(1)下更新統(tǒng)地層。

該類地層主要為沖洪積相濱淺湖相沉積物，地表未有出露，僅見于深部工程揭露的巖芯中。經(jīng)成果總結(jié)，該層下部以礫砂、中粗砂等夾卵石層為主；中部為中細砂、中粗砂為主，含少量黏土層，局部可見少量卵石分布；上部為含粘土的細砂、粗砂和礫砂。該層也是孔隙鹵水礦層的賦存介質(zhì)，此次鉆探未揭穿底板，地層厚度大于204.65 m。

(2)中更新統(tǒng)地層。

該類地層廣泛出露于此區(qū)各構(gòu)造的兩側(cè)，并具湖積和化學沉積相互交替組成的韻律特征，且按自下而上，可劃分為三個大的沉積旋回。

①第一旋回沉積。a.湖積層。該層在地表及深部均有分布，其中，地表主要分布于本區(qū)各構(gòu)造兩側(cè)，分布范圍較廣；深部也廣泛分布，與下更新統(tǒng)沖洪積地層主要呈平行整合接觸，鉆孔揭露厚度間于22.85 m～50.55 m，巖性主要以黏土粉砂、細砂、粗砂、粉砂黏土沉積物為主。b.化學沉積層。該層在地表未出露，深部平行整合接觸于湖積相地層，厚度間于8.88 m～132.25 m，巖性主要以含石膏的粉砂黏土、含石膏的粉細砂黏土夾淤泥、淤泥黏土互層、粉細砂為主，其巖性特征為普遍含石膏。

②第二旋回沉積。a.湖積層。該層地表未見出露，深部亦廣泛分布，與下部化學沉積層具平行整合接觸關(guān)系，厚度間于19.00 m～136.20 m，巖性主要以細砂與粉砂黏土互層沉積物為主。b.化學沉積層。該層地表未見出露，深部平行整合接觸于湖積相地層，厚度間于29.00 m～57.20 m，巖性主要以含石膏的黏土、含石膏的淤泥、粉細砂為主。

③第三旋回沉積。a.湖積層。該層地表未見出露，深部與下部化學沉積層具平行整合接觸關(guān)系，厚度間于11.70 m～17.00 m，巖性主要有含石鹽的黏土、含石膏的黏土、含粉砂的黏土、粉砂黏土。b.化學沉積層。該地層地表主要出露于冷湖橫亙構(gòu)造附近，出露巖性為含石膏和含粉砂的黏土與含粉砂的石鹽，兩者具互層結(jié)構(gòu)；深部平行整合接觸于湖積相層，厚度間于12.45 m～38.88 m，巖性主要以含石膏和含粉砂的石鹽、粘土層為主。

(3)上更新統(tǒng)地層。

該類地層在調(diào)查區(qū)內(nèi)廣泛出露，厚度大致由南向北逐漸變??；主要沉積類型有冰積、洪積、湖積和化學沉積夾湖積相，地層巖性主要為粘土層與鹽層相間分布，具環(huán)狀條帶特征，即呈橢圓狀環(huán)繞盆地。

①湖積層。地表出露于冷湖橫亙構(gòu)造西側(cè)，呈南北向條帶狀出露；其次，在北部新鹽帶西北位置有零星出露。深部僅局部可見，與化學沉積層具平行整合接觸關(guān)系，厚度間于5.00 m～20.00 m，巖性主要以含石膏的黏土、粉砂黏土為主。

②化學沉積層。地表主要出露于冷湖橫亙構(gòu)造附近，出露巖性為有含石膏和粉砂的黏土與含粉砂的石鹽，兩者也具互層結(jié)構(gòu)。深部局部分布，厚度間于2.50 m～10.00 m，巖性主要為含芒硝和含粉砂的石鹽等。

(4)全新統(tǒng)地層。

該類地層主要分布于鉀湖、北部新鹽帶及冷湖四號構(gòu)造東側(cè)等處，成因類型為化學沉積，是可溶性固體鉀礦的賦存層位。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

結(jié)合調(diào)查區(qū)域地質(zhì)資料及此次調(diào)查的遙感資料，調(diào)查區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育，從歷史時間上看，古近系、新近系構(gòu)造形態(tài)與基巖基本一致，再至上新世，沉積中心始終在調(diào)查區(qū)內(nèi)的大鹽灘附近。

從構(gòu)造類別劃分，區(qū)內(nèi)構(gòu)造可劃分為褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造兩類，兩者特征如下。

(1)褶皺構(gòu)造。

①背斜構(gòu)造。調(diào)查區(qū)內(nèi)的背斜構(gòu)造可分為兩個帶，即冷湖構(gòu)造帶和俄博梁、葫蘆山構(gòu)造帶，前者具典型反“S”型構(gòu)造特征；后者主要由俄博梁Ⅰ號、Ⅱ號及葫蘆山構(gòu)造組成

②向斜盆地。

礦區(qū)范圍內(nèi)主要包含有三個向斜構(gòu)造，分別為俄博灘向斜、大鹽灘向斜和大熊灘向斜。

(2)斷裂構(gòu)造。

依據(jù)資料收集，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，已查明區(qū)域構(gòu)造主要為F4和F8，并經(jīng)遙感合適，還具有遙F5和遙F6。

①冷湖Ⅲ號斷裂(F4)。逆斷層，長31.5 km、寬度約0.01 km，上升盤走向為110 °，傾向為南西，傾角為40 °～80 °。

②雙氣泉斷裂(F8)。正斷層，長度約55 km，上升盤走向160 °，傾向北東。

③遙F5斷裂。據(jù)遙感圖象上，該斷裂走向323 °，長度約55 km，是潛在鹵水構(gòu)造。

④遙F6斷裂。據(jù)遙感圖象上，該斷裂走向313 °，長度約65 km，是潛在鹵水構(gòu)造。

1.4 水文地質(zhì)條件

按照地下水的賦存條件、水理性質(zhì)及水力性質(zhì)等，可將地下水劃分為四種類型，即：第四系松散巖類孔隙水、化學巖類晶間水、碎屑巖類裂隙孔隙水和基巖裂隙水。

(1)第四系松散巖類孔隙水。

按照埋藏條件，可對第四系松散巖類孔隙水進行進一步的細分。

①潛水。主要分布于北部新鹽帶以北至阿爾金山山麓一帶，含水層巖性為第四系上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)沖洪積砂礫石、礫石、礫卵石及少量沼澤沉積之粉細砂，含腐植質(zhì)砂層等。含水層厚度9.80 m～57.62 m，水位埋深：山麓地帶大于100 m，戈壁礫石帶為50 m～100 m，細土帶為5 m～50 m，沼澤帶小于5 m。單井計算單位涌水量大部分地段為10 m3/d·m～1 000 m3/d·m，僅冷湖鎮(zhèn)南洼地和小賽什騰山山麓地段小于10 m3/d·m。

②淺部承壓水。主要分布于戈壁礫石帶前緣及冷湖鎮(zhèn)以東地區(qū)，含水層頂板埋深大多小于50 m，厚度10 m～50 m，水位埋深山前地帶為8 m～25 m，到鉀湖中心為自流水，水頭可達+1.13 m。單井計算涌水量一般100 m3/d·m～1 000 m3/d·m，局部地段為10 m3/d·m～100 m3/d·m，到小紅山以南局部小于10 m3/d·m。

該類水礦化度變化較大，丁字口以西礦化度一般在3 g/L～10 g/L，水化學類型主要為硫酸鎂亞型，斷層附近出現(xiàn)氯化物型；小紅山至冷湖鎮(zhèn)以西及新鹽帶以北的地帶礦化度大于50 g/L，水化學類型為硫酸鈉亞型，斷層附近為氯化物型。

③深部承壓水。此類承壓水是此次調(diào)查的重點，其含水層頂板埋深235.10～390.95 m，厚度204.82 m～805.00 m，水位埋深為8.62 m～27.00 m，單井涌水量4 337 m3/d·m～6 531 m3/d·m，水化學類型為氯化物型。

(2)化學巖類晶間水。

該類地下水主要分布于新近系構(gòu)造之間的洼地內(nèi)，受構(gòu)造運動的影響，湖盆中心地帶上部為潛水，下部為承壓水。其中，潛水主要分布于盆地的沉積中心部位，水位埋深0.85 m～6.43 m，自盆地中心向外緣，地下水水位埋深增大；承壓水主要分布于盆地鹽類沉積區(qū)，含水層頂板埋深0.30 m～17.90 m，盆地中心地段埋深大，含水性較好，向外圍含水層埋藏變淺，富水性逐漸減弱。

(3)新生界碎屑巖類裂隙孔隙水。

此類地下水可細分為第三系碎屬巖類裂隙孔隙水和第四系中、下更新統(tǒng)碎屑巖類層間水。前者主要賦存于礦區(qū)東南西三面的儲油構(gòu)造中，具承壓性質(zhì)，往往自流噴出地表，正水頭高度低者超過10 m，高者可達100 m；因其補給條件較差，其富水性一般較差，而且因時代不同而有差別，表現(xiàn)為地層由老到新、富水性減弱。后者賦存于鹽巖層裂隙中，埋深13.88 m～203.11 m，水化學類型為硫酸鎂亞型。

(4)基巖裂隙水。

該類地下水主要分布于阿爾金山及小賽什騰山，其賦存的裂隙成因主要是由巖層經(jīng)過多次構(gòu)造運動，發(fā)生褶皺和斷裂，從而形成節(jié)理裂隙；受補給條件影響，阿爾金山東段基巖裂隙水相對較發(fā)育，西段較差，俄博梁北側(cè)山體和小賽什騰山山勢低矮，含水性極差。

2 礦體特征分析

昆特依礦區(qū)是一個以液體礦為主的綜合性鹽類礦床，歷史上已經(jīng)歷多次調(diào)查，而此次重點對深部液體礦體特征進行調(diào)查，即主要對深層鹵水礦進行研究，且為滿足調(diào)查需求，共設計了3個鉆孔，編號分別為ZK01、ZK09和ZK10，孔深分別為1 401.30 m、1 000.98 m和507.50 m。

2.1 礦層地質(zhì)、水文地質(zhì)特征

深部液體礦體分布于大鹽灘、俄博灘區(qū)域，賦存于下更新統(tǒng)之沖洪積砂礫石夾卵石、漂石的層間孔隙中，為粗顆粒松散巖類孔隙承壓鹵水礦層；礦層南北延伸達45 km，寬4 km，面積188.81 km2。

據(jù)鉆探成果調(diào)查，礦層頂板埋深間于251.19 m～390.95 m，底板未揭穿，控制深度達1 400 m，含水層純厚度間于204.82 m～805.00 m，平均523.80 m，較穩(wěn)定型。同時，含水層孔隙度24.09%～32.84%，平均27.53%；變化系數(shù)15%；給水度11.39%～27.38%，平均13.60%，變化系數(shù)51%。單位涌水量主要間于132.23 m3/d·m～298.92 m3/d·m，含水層的富水性強。

2.2 水化學特征

為充分掌握深層鹵水的水化學特征，在三個鉆孔中采取了水樣，并進行了鹵水的化合物成分分析，結(jié)果如表1。

表1 深層鹵水的化合物組分含量統(tǒng)計Tab.1 Statistics of compound component content of deep brine

結(jié)合三個鉆孔的分布位置及表1，得礦化度自東向西略有減小，其值由288.89 g/L減小至287.52 g/L，但密度無變化，均為1.19 g/cm3。

依據(jù)《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 鹽類》(DZ/T 0212.4-2020)，鹵水主要組分為KCl、NaCl、MgCl2；結(jié)合表1，KCl品位0.25%～0.47%，平均0.37%，品位變化系數(shù)32%；NaCl品位19.18%～20.69%，平均19.69%，品位變化系數(shù)3%；MgCl2品位2.50%～3.64%，平均3.04%，變化系數(shù)21%；其余化學成分也略有變化。

2.3 析鹽特征

再對深層鹵水的水化學組分進行統(tǒng)計，以進行其析鹽特征分析，結(jié)果見表2。

表2 深層鹵水的水化學組分統(tǒng)計Tab.2 Statistics of hydrochemical components of deep brine g·L-1

結(jié)合前述礦體特征分析，得此次研究的對象主要為深層鹵水，調(diào)查面積大于100 km2，礦體延伸規(guī)模等級屬大型；鹵水礦層的埋深一般大于235 m，屬深藏鹵水礦床。同時，結(jié)合鉆探成果，調(diào)查區(qū)內(nèi)未見明顯穩(wěn)定隔水層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜程度屬簡單；整體厚度變化較小，厚度穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定。品位變化系數(shù)，KCl為32%，MgCl2為21%，NaCl為3%，品位均勻程度屬均勻到較均勻，礦體穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定。

3 資源量潛力評價

結(jié)合前述礦體特征分析，得出此次調(diào)查區(qū)內(nèi)的深部鹵水中的礦產(chǎn)品種較多，達到工業(yè)品位的主要有KCl和NaCl，達到邊界品位的有MgCl2；參照《鹽湖礦產(chǎn)礦床地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0212-2002)，進行資源量潛力評價。

首先，結(jié)合此次調(diào)查成果，計算得到區(qū)內(nèi)各類鹵水礦產(chǎn)資源量見表3。

表3 深層鹵水的礦資源量計算結(jié)果Tab.3 Calculation results of mineral resources of deep brine

從表3可見，按照液體鹽類礦產(chǎn)334級估算，KCl孔隙度資源10 453.84萬t，給水度資源量5 342.54萬t；MgCl2孔隙度資源量8.058億t，給水度資源量4.12億t；NaCl孔隙度資源量69.13億t，給水度資源量34.15億t；三者對比，此次調(diào)查區(qū)內(nèi)的鹵水資源以KCl為主，其次是NaCl和MgCl2。

其次，由于昆特依礦區(qū)歷史上已進行類似調(diào)查，故將此次調(diào)查的資源量與2016年的資源量進行對比分析，結(jié)果見表4。從表4可見，對比不同年份的礦產(chǎn)資源估算量，得出在相應礦種中，此次調(diào)查后的資源估算量相較2016年度的資源估算量均有明顯提高，進一步論證了昆特依礦區(qū)具有較豐富的深層鹵水礦產(chǎn)資源。

表4 不同調(diào)查年份的礦資源量對比Tab.4 Comparison of mineral resources in different survey years

在前述基礎上，再進一步對兩次調(diào)查的資源量差異成因進行分析，原因主要為：首先，此次調(diào)查對達不到邊界品位的地區(qū)進行區(qū)別對待，即以近似“穿鞋戴帽”的方法進行塊段劃分，并兼顧勘探網(wǎng)距進行了外推，以此增加了資源量的劃定范圍；其次，對部分礦體圈定界線進行了略微調(diào)整，且此次計算含水層純厚度較上次略有減小。

總體來說，此次調(diào)查成果不僅進一步認識了昆特依礦區(qū)深層鹵水的水化學特征，也進一步了解了該礦區(qū)的資源潛力，為后續(xù)開采奠定了堅實基礎。

4 結(jié)論與討論

1)昆特依礦區(qū)深層鹵水礦的分布面積大于100 km2，礦體延伸規(guī)模等級屬大型；且鹵水礦層的埋深一般大于235 m，屬深藏鹵水礦床。

2)在配鹽程序中導入鹵水水化學分析結(jié)果后，得R值位于0～0.075范圍，說明昆特依礦區(qū)深層鹵水類型屬于“氯化物”過渡亞型，且鹵水中各類礦物的品位變化系數(shù)，KCl為32%，MgCl2為21%，NaCl為3%，品位均勻程度屬均勻到較均勻，礦體穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定。

3)按照液體鹽類礦產(chǎn)334級估算，KCl孔隙度資源10 453.84萬t，給水度資源量5 342.54萬t；MgCl2孔隙度資源量8.058億t，給水度資源量4.12億t；NaCl孔隙度資源量69.13億t，給水度資源量34.15億t。相較前一次調(diào)查成果，此次估算的礦產(chǎn)資源估算量有了明顯提升，充分說明昆特依礦區(qū)具有較豐富的深層鹵水礦產(chǎn)資源。

4)受各類條件限制，此次調(diào)查的品味劃分程度的準確性有限，建議后續(xù)經(jīng)費允許前提下，可進一步結(jié)合前期調(diào)查成果，增加調(diào)查工作量，以充分掌握礦區(qū)內(nèi)各類礦產(chǎn)資源的品位分布特征。