青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义.pdf

第2 6 卷第1 期现代地质 V o L2 6N o 1 2 0 1 2 年2 月G E O S C I E N C E F e b 2 0 1 2 青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义 李波涛1 ，赵元艺2 ，叶荣1 ，郝爱兵3 ，王石军4 ，焦鹏程2 ( 1 中国地质大学地球科学与资源学院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 中国地质科学院矿产资源研究所，北京1 0 0 0 3 7 ； 3 中国地质环境监测院北京1 0 0 0 8 1 ；4 青海盐湖工业集团有限公司技术中心，青海格尔木8 1 6 0 0 0 ) 摘要：察尔汗盐湖为我国目前最大的钾肥产地。根据钾盐层的矿物组成可以确定钾盐开发的难易程度以及化学组成可 以确定钾盐富集层位并可对资源量进行估计的原则，通过在察尔汗盐湖别勒滩区段和察尔汗区段野外系统取样和室内 的分析测试，研究了固体钾盐层的矿物组成、化学组成和物理参数。结果表明，别勒滩区段钾盐层最主要的钾盐矿物 是杂卤石，其矿物晶形完好，排列紧密，表明液化开发至“中期阶段”即可利用，此段2 2 4 2m 以上钾盐的资源量约为 2 5 亿吨，主要赋存层位为断续的5 段；察尔汗区段钾盐层最主要的钾盐矿物为光卤石，其矿物晶体排列疏松，表明液 化开发到“晚期阶段”才可利用，察尔汗盐湖3 区段3 5 5m 以上资源量共约为0 8 9 亿吨，钾盐的主要赋存层位为浅 表的6 0c m 以浅的盐层。对该区段钾盐的物理参数进行探讨，为察尔汗盐湖的进一步研究和固体钾盐的开发提供了 新资料。 关键词：察尔汗盐湖；别勒滩区段；察尔汗区段；固体钾盐；青海省 中图分类号：I 6 1 9 2 1 + 1文献标志码：A文章编号：1 0 0 0 8 5 2 7 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 7 1 1 4 C o m p o s i t i o ni nS o l i dP o t a s hD e p o s i t so fQ a r h a nS a l tL a k e ， Q i n g h a iP r o v i n c ea n dI t sS i g n i f i c a n c e UB o t a 0 1 ，Z H A OY u a n y i 2 ，Y ER o n 9 1 ，H A OA i b i n 9 3 ，W A N GS h i q u n 4 ， J I A OP e n g c h e n 9 2 ( 1 S c h o o lo f E a r t hs c 抛a n dR e s o u w e s ，C h i n aU n i v e r s i t yo f G e o s c e n c e s ，& 咖唱1 0 0 0 8 3 ，C h n a ；2 I n s t i t u t eo f M i n e r a lR e s o u r c e s ， C h i n e s eA c a d e m yo f 出删S c i e n c e s B e i j i n g1 0 0 0 3 7 ，C h n a ；3 C h i n aI n s t i t u t e f o rC e v - E n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n g ，B e q i n g 1 0 0 0 8 1 ，C h n a ； 4 T e c h n d o g yC e n t e r ，Q 喇S a l t l a k eG r o u pI n d u s t r yG r o u pC o ，倒，G e e r m u Q 删8 1 6 0 0 0 ，C h n a ) A b s t r a c t ：A tp r e s e n t ，Q a r h a ns a l tl a k ei st h el a r g e s tp o t a s hp r o d u c i n ga r e ai nC h i n a B a s e do nt h ep r i n c i p l e t h a tm i n e r a lc o m p o s i t i o ni np o t a s hd e p o s i t sc o u l dd e t e r m i n ep o t a s s i u mm i n i n gp r o c e s s ，a n dt h a tc h e m i c a lc o r n - p o s i t i o nc o u l dd e t e r m i n ep o t a s s i u m - r i c hl a y e r sa n de s t i m a t et h ea m o u n to fKr e s o u r c e s ，m i n e r a lc o m p o s i t i o n ， c h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dp h y s i c a lp a r a m e t e r so fs o l i dp o t a s hs t r a t aw e r es t u d i e db ya n a l y z i n gt h es a m p l e sf r o m t h ef i e l do fB i e l e t a ns e c t i o na n dQ a t h a ns e c t i o ni nQ a r h a ns a l tl a k e R e s u l t ss h o wt h a tt h ec h a r a c t e r i s t i c sa r ea s f o l l o w i n g ：t h em a i np o t a s s i u mm i n e r a lf r o mB i e l e t a ni sp o l y h a l i t e a n dc r y s t a l so fs a l tm i n e r a l sa r es h a p e dp e r - f e c f l ya n da r r a n g e dc l o s e l y ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h em i d d l ep h a s eo fl i q u e f a c t i o ni sa v a i l a b l e ，a n dt h er e s o u r c e q u a n t i t yi sa b o u t2 5 0m i l l i o nt o n sa b o v et h e2 2 4 2m i nB i e l e t a ns e c t i o n ，a n dt h e r ea r ef i v em a i no c c u r r e n c e l a y e r sf o r0 - 0 4m ，2 9 8 1m ，8 9 0 9 7 0m ，1 1 4 一1 2 4m a n d1 5 9 9 1 6 3 3m 。r e s p e c t i v e l y ；t h e m a i np o t a s s i u mm i n e r a l sa r ec a m a l l i t e ，a n dc r y s t a l so fs a l tm i n e r a l sa r el o o s e l ya r r a n g e d ，w h i c hi n d i c a t e st h a t t h el a s tp h a s eo fl i q u e f a c t i o ni sa v a i l a b l e ，a n dt h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no fK C li s1 6 8 a b o v et h e3 5 5m ， 收稿日期：2 0 1 l 一0 5 1 l ；改回日期：2 0 1 l 1 0 1 5 ；责任编辑：戚开静。 基金项目：科技部国家高技术研究发展计划( “8 6 3 ”计划) 课题“青海别勒滩低品位固体钾盐液化开发的关键技术” ( 2 0 0 6 A A 0 6 2 1 3 3 ) ；国土资源部“金土工程”课题“我国钾盐资源潜力数据库建设”( J T X M D W K Z 4 0 4 ) 。 作者简介：李波涛，女，硕士研究生1 9 8 7 年出生，矿床地球化学专业，主要从事表生地球化学研究。 E m a i l ：f i b o t a o z a i 1 6 3 t o m 。 通信作者：赵元艺，男，研究员，1 9 6 6 年出生。矿床学专业，主要从事矿床地球化学研究。E m a i l ：y u a n y i z h 2 s i n s 蛐。 万方数据 现代地质 2 0 1 2 芷 a n dt h em a i nl a y e ro tp o t a s hi sl o c a t e da b o v e6 0c m t h er e s o u r c eq u a n t i t yi sa b o u t8 9m i l l i o nt o n sa b o v et h e 3 5 5mi nQ a r h a ns a l tl a k ee x c e p tB i e l e t a ns e c t i o n T h er e s e a r c hp r o v i d e sn e wd a t af o rt h ef u r t h e rr e s e a r c ha n d t h ee x p l o i t a t i o no fs o l i dp o t a s h K e yw o r d s ：Q a r h a ns a l tl a k e ；B i e l e t a ns e c t i o n ；Q a r h a ns e c t i o n ；s o l i dp o t a s hd e p o s i t ；Q i n g h a i P r o v i n c e 0 引言 钾盐是农用钾肥的生产原料，在我国属大宗 紧缺矿种。察尔汗盐湖位于柴达木盆地的东南部。 面积达五千多平方公里，从整体上看，基本上是 一个“干湖”，仅在东、西、南缘残存一些水湖。 察尔汗盐湖自西向东分为别勒滩区段、达不逊区 段、察尔汗区段和霍布逊区段( 图1 ) ”- 3J 。本文研 究的区段为别勒滩区段和察尔汗区段。以往的学 者在察尔汗盐湖的研究主要包括以下3 个方面： 晶间卤水动态和卤水水化学特征- z 一“、盐湖钾镁 资源开发利用前景探讨”1 和钾盐镁盐矿床成矿 机理和形成的地质条件”。”1 ，这些均未涉及对 钾盐物质的详细探讨。赵元艺等也已对别勒滩区 段的物质组成进行了详细研究，指出别勒滩区段 钾盐矿物的矿物组成和化学特点。“，但是缺 乏从整个盐湖角度的详细论述。本文对察尔汗盐 湖别勒滩区段和察尔汗区段的固体钾盐层，从矿 物组成、化学组成和物理参数3 方面进行详细论 述，指出这两个区段最主要的钾盐矿物与化学组 成的差异，并从物质组成探讨液化开发的阶段， 从化学组成探讨综合利用前景，为察尔汗盐湖的 进一步研究与固体钾盐的开发提供基础资料。 1 样品的采集和测定方法 1 1 样品采集和处理 本次研究的样品主要采自别勒滩区段和察尔 汗区段。 1 1 1 别勒滩区段 别勒滩区段的样品采自青海盐湖集团目前正 在采卤的察尔汗西部色聂湖东北岸采卤区的S 4 盐 层( 图2 A ) 。样品采集地点和深度分别如图1 和表 1 所示。本次研究在此试验区施工2 2 个钻孔( 图 3 ，图4 ) ，对其中涩北公路南侧的S 2 T I 、S 2 1 3 、 S 2 T 4 、S 2 T 5 一组钻孔和涩北公路北侧钻孔 C K 2 6 0 0 、C K 2 1 8 8 进行了全孔岩心采样( 图2 B 、C ) ， 图I察尔汗盐湖的区段划分示意图( 据于升松【2 】，2 0 0 0 ，改绘) F i I T h ed i v i d e ds e c t i o no fQ a r h a ns a l tl a k e ( m o d i f i e da f t e rY u n2 0 0 0 ) 1 水湖；2 干盐湖；3 固液共存盐湖；4 河流；5 公路；6 铁路；7 别勒滩区段工作地点；8 察尔汗区段工作地点 万方数据 汗盐湖l 古1 体钾盐物质组成及意义 谶1 】 lL 1 1 1 图2 察尔汗盐湖盐层和盐类矿物晶体 F i g 2 S a l tb e da n dc r y s t a l so fs a l tm i n e r a l si nQ a r h a ns a l tl a k e 九别勒滩区段盐层；B 察尔汗区段钻孔取样：c 岩心；D 别勒滩区段石盐晶体( 样号旺乃一I ) 5 ) ；E * 4 勒滩区段含杂卤右粉砂石盐条 带结构( 样号C K 2 ( ，蚰一X 1 7 ) ；F 别勒滩区段光卤石晶体( 样号C Y O 6 0 0 X o ) ；G 察尔汗区段石盐孔隙( 样号C I I 0 1 ) ；H 察尔汗区段 石盐晶体( 样号C 1 1 0 2 ) 万方数据 7 4现代地质2 0 1 2 拒 裹1 别勒滩区段样品采集深度 T a b l e1 S a m p l i n gd e p t hi nB i e l e t a ns e c t o l l 孔号样号采样深度m 孔号样号 采样深度m孔号样号采样深度m H j o t 0 - 0 3 0 H j 5 5 1 1 2 0 1 1 4 0 H j o l 0 一o 3 0 H i l O2 7 0 2 9 0 H j 6 01 2 4 9 1 2 6 9H i l 0 3 0 0 3 2 0 H i 2 05 7 0 6 t t j 6 5 1 3 5 9 一1 3 7 9 H j 2 0 6 4 0 - 6 8 0 H 3 09 5 7 一1 0 0 7H i 7 0l4 5 9 一1 4 7 9 H j 3 0 1 1 1 7 一1 1 6 7 H i 3 51 1 4 9 t 1 9 9 H i 7 5 1 5 5 9 一1 5 7 9 H i 3 5 1 3 3 2 一1 3 8 2 H i 4 0 1 3 9 9 一1 4 6 2H j 8 01 6 6 3 1 7 1 3 H i 4 0 1 0 6 1 1 1 S 2 T 1 H i 4 5 1 2 9 9 一1 3 5 0 H i 8 51 8 9 8 一1 9 4 8t t j 4 51 2 9 5 一1 3 4 5 K G o l2 0 0 一2 1 0 H j g O 2 1 4 8 - 2 1 9 8S 2 巧K c 0 1l - 6 0 1 7 0 K G 0 22 9 0 3 0 0S 2 1 3 K G 0 1 1 ，0 0 L l OK G 0 22 1 0 2 2 0 K G 0 33 5 0 一3 6 0K G 0 21 7 0 _ 1 8 0K C 0 32 9 0 3 0 0 K G 0 43 9 0 一4 0 0K C 0 32 2 0 一2 3 0K G 0 43 6 0 3 7 0 K G 0 56 3 0 6 4 0K a 5 3 0 一5 4 0K G 0 55 5 0 5 6 0 K G 0 68 4 7 8 5 7K G 0 56 8 0 6 9 0K C 0 66 3 0 6 4 0 H i 0 10 0 0 一O 2 0 K G 0 6l o 1 0 1 0 2 0K 0 盯8 0 7 一g 1 7 a j 0 5 o 8 0 1 0 0K 0 昕1 1 6 0 1 1 7 0K a D 89 5 7 9 6 7 H j l 02 - 0 0 一2 2 0K a D 81 3 0 9 1 3 1 7W 06 9 7 4 5 H i l 53 一3 2 0K G 0 91 8 3 8 l8 4 8W 41 5 一1 8 H i l 73 4 0 一3 6 0K G 0 l0 4 0 一o 5 0C K 2 1 8 8W 82 9 3 4 H i 2 0 4 0 0 一4 2 0 K a D 22 6 0 2 7 0W 1 04 3 4 5 S 2 1 3 H j 2 5 5 0 0 5 2 0 K G 0 3 3 5 0 一3 6 0W 1 35 7 5 6 5 H i 3 06 0 0 一6 。2 0K G 0 44 6 0 4 7 0W O8 4 8 5 S 2 T 4 H 3 57 1 0 _ 7 3 0K G 0 55 8 0 - 5 9 0W 8幺8 3 1 H i 4 0 8 1 0 8 - 3 0K G 0 66 2 0 6 3 0C K 2 6 0 0W 1 75 7 5 6 舾 H 1 4 5 9 1 0 9 3 0K G 0 76 6 2 6 7 2W 1 7 15 6 5 8 H i 5 01 0 2 0 l O 4 0 K G 0 8 7 2 0 7 3 0W 3 21 2 8 1 2 9 距离 l I 卜q o o 卜一6 6 十3 0 0 一 ；4S 3S 2 S S 3 T 5S 2 T5 S l T 5 S 3 T 4 S 2 T 4 S l T 4 S 3 T 3 S 2 T 3 S l T 3 S 3 T 2S 2 T 2S l T 2 S 3 T l B S 2 T 1 S 1 T 1 1 距离，m 0 0 图3 别勒滩区段S 线钻孔位置示意图 F i g , 3 L o c a t i o no fd r i l l h o l e si nSl i n ei nB i e l e t a ns e c t i o n 样品采集后立即装进透明塑料袋内密封保存。钻孔 S 2 T 1 深1 4 6 2m ，钻孔S 2 B 深2 2 4 1I n ，钻孔S 2 T 4 深8m ，钻孔S 2 T 5 深1 4 0 2i n ，钻孔C K 2 6 0 0 深 1 2 9 01 1 1 ，钻孔C K 2 1 8 8 深7 4 5m 。 图4 别勒滩区段C K 两钻孔及$ 2 T 3 钻孔位置示意图 F i g , 4 lo c a t i o no fC Ka n dS 2 1 3d r i l l h o l e si nB i e l e t a ns e c t i o n 1 1 2 察尔汗区段 察尔汗区段样品采自该区青藏铁路东侧S 4 盐 层，采集地点和深度分别如图l 和表2 所示。在 此试验区范围内的1 00 0 0i n 2 区域施工1 2 个钻孔 ( 图5 ) ，本研究对其中的3 个钻孔c 2 、C 5 和C 1 1 进行了全孔岩心采样，样品采集后立即装进透明 塑料袋内密封保存。钻孔c 2 深3 5 5I I l ，钻孔c 5 深3 3 0i n ，钻孔C 1 1 深3 5 0I l l 。 1 2 样品的分析测试方法 本次研究测定了样品的矿物组成、化学组成 万方数据 第1 期 李波涛等：青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义 7 5 表2 察尔汗区段钻孔C 1 1 样品采样深度 T a b l e 2 S a m p l i n gd e p t hi nd r i l l h o l eo fC 1 1i nQ a r h a ns e c t i 样号采样深度m样号采样深度m样号采样深度m 0 l0 0 0 0 1 00 80 7 0 0 8 52 l2 0 5 2 1 5 0 2o 1 0 _ O 2 00 9O 8 5 O 9 52 22 1 5 2 2 5 0 30 2 0 一O 3 0l OO 9 5 _ 1 0 52 42 5 0 一2 7 5 0 4 o 3 0 0 4 01 21 1 5 一1 2 52 52 7 5 _ 2 8 5 0 50 4 0 0 5 01 41 3 5 一1 4 52 62 8 5 2 9 5 0 6O 5 0 一0 6 01 61 5 5 一1 6 52 83 0 5 _ 3 1 5 0 70 6 0 0 7 01 81 7 5 1 8 53 03 2 5 3 3 5 C l C 2C 3 C 4 C 5 C 6 C 7C 8C 9 C 1 0 C 1 1C 1 2 图5 察尔汗区段钻孔位置示意图 F i g 5 L o c a t i o no f & i l l h o l e si nQ a r h a ns e c t i o n 和盐层的物理参数。矿物组成的测定采用显微镜 鉴定、x 射线粉晶衍射分析以及扫描电镜分析方 法，化学组成包括主量元素和微量元素，物理参 数包括密度和孔给度。 采用扫描电子显微镜分析矿物组成的过程为： 取原状岩心样品，使用上海市实验仪器总厂生产 的1 0 1 A 一2 B 型干燥箱，在8 0 温度下对样品进 行干燥处理，处理时间为3 天。对干燥后的样品， 用日本产S h i m a d z uL c 5 0 型镀膜机进行抽空，然后 镀金膜，膜的厚度为1 0 0A 。最后用L E O 一4 3 5 V P 型扫描电子显微镜对样品进行观察并对有代表性 的图像拍照。测试条件为2 0k V ，1 0 0p A ；执行标 准为S Y T 5 1 6 2 1 9 9 7 岩石样品扫描电子显微镜分 析方法；测试单位为中国石油勘探开发研究院石 油地质试验研究中心。 采用x 射线衍射分析矿物组成的过程为：样 品经粉碎后过3 0 0 目筛，用缩分仪缩分，取分析 样品约1 0g 备用。分析时将硅华粉末置于小玻璃 片深为2m m 的凹槽内压实。将装有粉末样品的小 玻璃片放入x 射线衍射分析仪中扫描。测试条件 采用衍射仪B r u k e rD 8A d v a n c e 和D i f f r a c t o m e t e r ，X 光源为铜! 吧4 0k V 4 0m A ，探测器为锂漂移硅固 体探测器，狭缝D S = S S = 1 m m ，R S = 0 1m m ，扫 描方式为连续扫描，扫描速度为3 。m i n ，采样间 隔为0 0 2 。测试单位为中国地质科学院矿产资源 研究所。 化学组成分析项目包括主量元素K + 、N a + 、 C a “、M g “、C I 一、S 0 4 “、C 0 3 2 一和水不溶物， 以D Z G9 3 0 8 岩石和矿石分析规程盐类矿石分 析规程为检测依据，K + 、N a + 、c a “、M 9 2 + 用 原子吸收光谱法测定，c l 一采用硝酸汞容量法， S O 。卜采用硫酸钡质量法，C O ，2 一采用酸碱滴定容 量法，水不溶物采用质量法测定。测试单位为中 化地质矿山总局中心实验室。物理参数的分析项 目包括密度和孔给度，测试单位为青海省柴达木 综合地质大队实验室。 2 别勒滩区段固体钾盐物质组成 2 1 矿物组成 本次研究对别勒滩区段涩北公路北侧C K 2 1 8 8 和C K 2 6 0 0 两个钻孔的样品进行了分析。从研究样 品标本( 图6 ) 与扫描电镜鉴定及X 射线衍射实验 结果( 表3 ) 可知，试验区沉积物由石盐、钾石盐、 光卤石、杂卤石、石膏、硬石膏、石英、绿泥石、 水氯镁石、方解石和云母类矿物共1 1 种矿物组 成。其中石盐是最主要的矿物，石膏类矿物含量 不高，但普遍存在。 别勒滩区段不同层位的主要钾盐矿物不同， 2 8 3 1m 主要钾盐矿物为钾石盐( 1 1 3 ) ， 5 6 6 0 5m 主要的钾盐矿物是杂卤石( 2 7 3 ) ， 8 4 8 5m 主要的钾盐矿物是光卤石( 1 0 1 ) 。 由于钾石盐层和光卤石层的厚度及钾盐矿物的含 量都低于杂卤石层的，所以涩北公路北侧最主要 的钾盐矿物是杂卤石，其次是钾石盐，并含有少 量的光卤石。 别勒滩区段盐类矿物大多数晶形完好，溶蚀 现象较少。石盐具中细粒结构，多为立方体( 图 2 D ，图6 A ) ，表面光洁，少量出现含杂卤石粉砂 石盐条带结构( 图2 E ) 。光卤石( 图2 F ) 分布于粒 表和粒间，呈粒状( 图6 B ) 、球粒状( 图6 C ) 、条 状( 图6 D ) 和片状( 图6 E ) ，部分光卤石被溶蚀( 图 6 F ) 。杂卤石形态各异，呈绒球状( 图6 G ) 、放射 球状、针叶状( 图6 H ) 和片状。石膏呈片状、针状 和条状。水氯镁石呈条状。钾石盐为白色，多呈 立方体，集合体常为致密粒状块体。 万方数据 7 6现代地质2 0 1 2 年 阿6 别勒滩区段盐类矿物晶体 F i g 6C r y s t a l so fs a hm i n e r a l si nB i e l e t a ns e c t i o n 了i 盐( 样号C K 2 1 8 8 W 4 ) ；B 粒状光卤石( 样号C K 2 0 0 0 一W 8 ) ；C 球粒状光卤石( 样号C K 2 6 0 0 一W I7 ) ；D 条状光卣石( 样号 C K 2 6 0 0 W O ) ；E 片状光卣石( C K 2 6 0 0 一W 1 7 ) ； ：光卤打被溶蚀( 样寸C K 2 6 0 0 一W 3 2 ) ；G 绒球状杂卤百( 样号C K 2 1 8 8 一W 8 ) ； H 钊叶状杂由石( 样g - C K 2 1 8 8 一W 8 ) 万方数据 第1 期 李波涛等：青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义 表3 别勒滩区段固体钾盐矿物X 射线衍射组成分析结果( 阳。) T a b l e3X - r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i so ft h es o l i dp o t a s s i u mm i n e r a lc o m p o s i t i o ni nB i e l e t a ns e c t i o n ( ) 样品号取样深度I n石盐钾石盐石膏石英光卤石云母类矿物绿泥石水氯镁石杂卤石硬石膏方解石 C K 2 1 8 8 一W 41 5 一1 89 5 147 0 3 一一一一一 一 一 C K 2 1 8 8 一W 82 9 3 49 4 9一一O 2一一一48一一 C X 2 1 8 8 一W 1 0 4 3 4 59 1 9 1 01 8 1 7 2 50 705一一 C K 2 1 8 8 一W 1 35 7 5 6 59 9 0一一o 3一一一一一o 7一 C K 2 1 8 8 一W O6 9 7 4 59 2 3一一 1 8 一一 一2 20 53 2一 C K 2 6 0 0 W 82 8 3 17 9 41 1 33 162一一一一一一 C K 2 6 0 0 一W 1 75 7 5 6 0 55 9 7一一一 一3 8 9 22 7 3一一 C K 2 6 0 0 一W 1 7 15 6 5 89 4 303 2 2一一1 22 1一一 C K 2 6 0 0 一W O8 4 8 5 8 0 2 1 92 8l 。7l O 1一一一一1 61 6 C K 2 6 0 0 一W 3 21 2 8 1 2 99 4 4一1 30 2一一 一4 1 一一一 2 2 别勒滩区段的钾含量 由别勒滩区段化学组成( 表4 ) 可知，$ 2 T 3 孔 样品中K + 含量变化范围为0 2 8 5 0 0 ，平均 含量为0 9 5 ，含量较大的有4 段：2 9 0 5 8 0 1 1 3 段K + 含量为1 0 0 一2 1 2 ，平均含量为 1 7 8 ；6 0 0 8 1 0I n 段K + 含量为1 4 5 一 2 9 3 ，平均含量为2 2 2 ；8 9 0 9 7 0i n 段K + 含量为1 4 0 一2 5 0 ，平均为1 8 4 ；1 5 9 9 1 6 3 3m 段K + 含量为1 9 7 一5 0 0 ，平均含量 为3 3 2 。 C K 2 1 8 8 孔样品中K + 含量变化范围是0 2 4 一2 7 6 ，平均为0 7 4 ( 图7 ( a ) ) ；K + 含量较 大的深度为0 0 4I l l ，平均含量为2 7 6 。 C K 2 6 0 0 孔样品中K + 含量变化范围是0 3 2 一5 7 ，平均为1 7 0 ( 图7 ( b ) ) 。含量较大的 有两段：4 8 6 6n l 段K + 含量为2 7 1 一 3 3 ，平均为3 0 9 ；1 1 4 一1 2 4n l 段K + 含量 为5 7 ，平均为5 7 。 3 个钻孔2 2 4 1i n 以浅层位钾平均含量为 1 1 3 ，折算成K C I 含量为2 1 6 。由这3 个钻 孔钾含量值可知别勒滩区段钾盐的主要赋存层位 分另0 为0 0 4n l 、2 9 8 1I n 、8 9 0 9 7 0I n 、 1 1 4 1 2 4i n 和1 5 9 9 1 6 3 3I l l ，其钾含量均高 于工业品位，具有工业利用价值。 表4 别勒滩区段s 2 T 3 钻孔剖面及组分含量变化 T a b l e4P r o f i l ea n dc o m p o s i t i o nc h a n g e so fd r i l i h o l eS 2 1 ：3i n nB i e l e t a ns e c t i o n 孔弓 托状l 冬1岩性描述 样弓终点脬度 r ( K ) w ( N a 1 w ( M g 。 “水小溶物1 层弓 H J mm 241 04 01A2 57 5 I ( J n ，J f ) n ， 弋 。P o S Y 一灰f l 色含( J ，n4 n( J J ( J S 2 T 3 一 陆上粉砂 U ：f ；f In ：f l 内细粒石 ( 1 1 ( 1 H ( j l ：( 1 D l 袋 f I j1 【I ( j f 】 f I f j f I 型圣 、 ( ) 7j ( f J ， 乏 L S 2 T 3 一 细粒石盐 Hj y D 2f I +n ( 1 G 囊鬈嚣盎 I ( J fJ I J S 2 T 3 一I 1 j ( f I 。n D ： l ：，7 f I( J I I 色中= | f j 舱 】：L l II J $ 2 T 3 D r，_ill j 灰l r j 乜含 h：f J ，( 1 粘上粉砂 I ?： h ( 1 的细粒石 M： H I ，( 1 盐钾矿 f J f l q1 ( “ S 2 T 3 f l ：，f )y f1I l D 5 t 部含粉f ly f l211 ( J 状钉膏f l) 。，1t ；( I K C l ：3 14 f ly ( ：。1Hc I fJ ：，f l f j ( 川 l I ，f I二f ) f If 1f H ， ， J ， 万方数据 现代地质2 0 1 2 年 ( 续) 表4 别勒滩区段s 2 1 3 钻孔剖面及组分含量变化 ( c o n t i n u e d ) T a b l e4 P r o f d ea n dc o m p o s i t i o nc h a n g e so fd r i l l h o l es 2 1 3i nB i e l e t a ns d 2 i o n 圈圜 钉盐打盐粉砂 圈圈圈 光卤石粉砂钉盐粘上粉砂 目 钾目层 囝曰团 杂商石 石膏钾石盐 万方数据 第1 期李波涛等：青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义 g 鲻 嫩 】 撂 1 3 7 l 量2 1 L 4 您4 9 6 1 0 6 g 遗z 6 6 囊5 4 6 6 露4 1 4 8 姆1 9 3 l 0 l 00 511 522 53 W ( K + ) Ol23456 W ( K + ) 图7 别勒滩区段钻孔C K 2 1 8 8 和C K 2 6 0 0 中K + 含量 F i g , 7D i a g r a m so fK + c o n t e n ti nt h ed r i l l h o l e so fC K 2 1 8 8a n d C K 2 6 0 0 另外，根据$ 2 T 3 钻孔的成分组成( 表4 ) ，钻 孔中N a + 含量普遍较高，说明石盐是贯通性矿物； K + 含量与M f + 含量呈正相关，说明含有杂卤石 和光卤石。水不溶物在钻孔的中下部含量较高， 光卤石、杂卤石和石盐的含量较低，由于水不溶 物是在盐度较低条件下形成，而光卤石和石盐是 水中盐度较高条件下形成；因此，光卤石和杂卤 石是在盐湖演化到晚期所形成，这与对察尔汗盐 湖形成的一般认识o 是一致的。 2 3 固体钾盐层的物理参数 本次研究对别勒滩试验区4 个钻孔的3 l 件样 品进行了密度和孔给度的测定，孔给度包括湿度、 孔隙度和给水度3 个物理参数( 表5 ) 。 3 察尔汗区段固体钾盐物质组成 3 1 矿物组成 察尔汗区段2 1 件样品标本与扫描电镜鉴定及 X 射线衍射分析结果( 表6 ) 显示，试验区沉积物由 石盐、钾石盐、石膏、石英、光卤石、长石、伊 利石、绿泥石、水氯镁石、半水石膏共l O 种矿物 组成。大多数样品主要由石盐组成，但C 1 I X 0 9 样 品中石膏的含量( 5 6 ) 大于石盐的含量( 8 8 ) ； C 1 1 X 2 5 与C 1 1 X 2 6 样品中水氯镁石的含量分别为 表5 别勒滩区段物理参数 T a b l e5P h y s i c a lp a r a m e t e r so fB i e l e t a ns e c t i o n 往：采样位置见表1a 9 1 1 和6 4 9 ，均远远大于石盐的含量，而 C 1 1 X 3 0 样品中水氯镁石的含量( 2 7 4 ) 与石盐 的含量( 2 9 2 ) 接近。因此，试验区中石盐为贯 通性矿物，在盐湖沉积物中普遍存在。不同阶段 沉积物的主要矿物组成不同，0 8 0c m 、9 0 2 4 5c m 、3 0 0 3 5 0c m 段主要矿物为石盐，8 0 9 0c m 段主要矿物为石膏，2 4 5 2 8 5c m 主要矿 物为水氯镁石。 3 3 3 6 O 9 4 4 8 4 O 9 8 7 6 5 5 3 王Z l Lqq黔踮仍舶如=“协盼扩 万方数据 现代地质 2 0 1 2 扭 表6 察尔汗区段样品盐类矿物粉晶x 射线分析结果( ”。) T a b l e6 X - r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i so ft h es o H dp o t a s s i u m m i n e r a lc o m p o s i t i o nb e f o r eU q u e f a c t i o ni nQ a r - b a ns e c t i o n ( ) 样号石盐髻石膏石英等长石譬警粪芸砉套 注：采样位置见表2 。 试验区的钾盐矿物种类有钾石盐和光卤石， 其中石盐仅出现于岩心顶部的0 2 0c m 范围，光 卤石仅在1 3 0 1 4 0e m 与2 6 5 2 8 5c m 两段未发 现，在其余各段均有发现，其高含量的区段为0 9 0c m 和1 5 0 2 6 5c m ；因此，试验区主要的钾盐 矿物是光卤石。 由矿物鉴定结果可以看出，察尔汗区段大多 数样品属于疏松样品，粒间孑L 隙较大，多为1 0 0 5 0 0 斗m 与5 0 3 0 0 脚，也有2 0 0 6 0 0 斗m 。石盐 ( 图2 G 、H ，图8 A ) 多为立方体状，表面光洁，部 分光卤石存在被溶蚀( 图8 B ) 与龟裂状( 图8 C ) 现 象。水氯镁石多呈丝状( 图8 D ) 、絮状( 图8 E ) 和 绳状( 图8 F ) 等。石膏多呈片状( 图8 G ) ，部分为 铁饼状( 图8 H ) 。 3 2 常量元素的组成 根据察尔汗区段化学组成可知，C 2 钻孔K + 含量变化范围为0 0 6 一3 4 4 ，平均为1 0 4 ； 岩心顶部6 0c m 以浅部位样品( C 2 H 0 2 ，C 2 H 0 4 ， C 2 H 0 6 ) K + 含量较大，为2 6 8 一3 4 4 ( 图9 a ) 。 C 5 钻孔K + 含量变化范围为0 0 6 6 1 2 ，平 均为0 9 6 ；岩心顶部2 0c m 以浅部位样品 ( C 5 H 0 2 ) 含量也较大，为6 1 2 ( 图9 b ) 。C I I 钻 孔K + 含量变化范围为0 1 2 一2 9 5 ，平均为 0 7 8 ；岩心顶部0 4 0c m 范围内K + 含量较大， 为1 7 3 2 9 5 ( 表7 ) 。 通过对3 个钻孔所有样品的钾含量进行加权 平均计算，钾含量为0 8 8 ，折算成K C l 的含量 为1 6 8 。钾盐主要赋存于盐湖沉积浅表6 0c m 以浅的盐层，其钾含量在C 2 、C 5 、C 1 1 的3 个钻 孔中的平均值为2 3 3 ，折算成K C l 的含量为 4 4 5 。 根据成分组成( 表7 ) ，钻孑L 样品的N a + 含量 与c l 一含量呈正相关，说明石盐含量高；C a 2 + 含量 与S O 。2 一含量呈正相关，说明含有石膏。N a + 含量 与C a 2 + 含量呈镜像相反，c l - 含量与S O 。2 一含量呈 镜像相反，说明两者形成条件不同。在3 个钻孔 的中下部水不溶物含量较高，光卤石和石盐的含 量较低，由于水不溶物在盐度较低条件下形成， 光卤石和石盐是水中盐度较高条件下形成；因此， 光卤石是在盐湖演化到晚期所形成，这与对察尔 汗盐湖形成的一般认识2 u 是一致的。 4 讨论 4 1 察尔汗盐湖钾盐液化阶段 目前，察尔汗盐湖s 4 盐层中的固体钾盐正在 通过液化技术开发，由于各类钾盐液化开发的难 易程度不同，因此，查明钾盐矿层中最主要的钾 盐矿物十分必要，依此可以确定具体的开采方案， 提高钾盐的开采利用率。以前的研究普遍认为察 尔汗盐湖主要的钾盐矿物是光卤石瓠川，并没 有对各个区段的钾盐矿物种类进一步研究。本文 通过对别勒滩区段和察尔汗区段样品进行系统 的分析和测试，进一步确定该区段主要钾盐矿 物种类。别勒滩区段涩北公路北侧最主要的钾 盐矿物是杂卤石，其次是钾石盐，并含有少量 的光卤石。此认识与别勒滩地区涩北公路以南 采样分析的别勒滩区段最主要的钾盐矿物为杂 卤石相符口川。察尔汗区段最主要的钾盐矿物为 光卤石，其次为钾石盐。根据盐湖液化阶段呈 现碳酸盐型_ + 硫酸盐型_ 氯化物型的特点，认 为别勒滩区段主要为液化中间阶段( 杂卤石是硫 酸盐) ，察尔汗区段主要为液化晚期阶段( 光卤石 万方数据 第1 期李波涛等：青海察尔f r 盐湖固体钾盐物质组成及意义 同8 察尔汀伍段盐娄玎物品体 F i g 8 C J ) s t a l so fs a l tm i n e r a l sl Q a r h a ns e r l i o l l 打盐品体( 样号C 5 S 0 1 0 ) ；B 光卤于i 被溶蚀( 样号( L 5 S I ) 8 ) ；f ，龟裂状光向仃( 样号( L 5 S 0 8 ) ；1 ) 丝状水氯镁7 i ( 样号C 2 S 0 2 E 絮状水氰镁石( 样寸C 2 $ 0 2 ) ；F 绳状水氯镁f i ( 样号C 5 S 1 2 ) ；( ，片状订仟( 样号C 2 S 2 0 ) ；H 铁饼状石膏( 样号C 2 S 1 2 ) 8 万方数据 8 2现代地质 2 0 1 2 焦 毒 髓 殛 落 5 4 3 5 2 5 4 2 5 1 5 1 5 1 O 0 O O 置 、 瑙 殛 毒 落 5 3 5 2 O 2 O 1 O 1 0 1 O O 0 0 图9 察尔汗区段钻孔c 2 和钻孔c 5 中K + 含量 F i g 9 K + c o n t e n t si nd r i l l h o l e so fC 2a n dC 5i nQ a r h a ns e c t i o n 表7 察尔汗区段C l l 钻孔剖面及组分含量变化 T a b l e7P r o f i l ea n dc o m p o s i t i o nc h a n g e so fd r i l l h o l eC l li nO a r h a ns e c t i o n 是氯化物) 。从这两个区段钾盐矿物形态看，别勒 滩区段盐类矿物晶形完好，排列紧密；察尔汗区 段样品疏松，出现龟裂状纹，粒间孔隙较大；察 尔汗区段已完全干涸，表明别勒滩区段液化至 “中期阶段”即可开发利用，而察尔汗区段要液化 到“晚期阶段”才可开发