青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質(zhì)組成及意義.pdf

第2 6 卷第1 期現(xiàn)代地質(zhì) 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 青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質(zhì)組成及意義 李波濤1 ，趙元藝2 ，葉榮1 ，郝愛兵3 ，王石軍4 ，焦鵬程2 ( 1 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京1 0 0 0 3 7 ； 3 中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院北京1 0 0 0 8 1 ；4 青海鹽湖工業(yè)集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，青海格爾木8 1 6 0 0 0 ) 摘要：察爾汗鹽湖為我國目前最大的鉀肥產(chǎn)地。根據(jù)鉀鹽層的礦物組成可以確定鉀鹽開發(fā)的難易程度以及化學(xué)組成可 以確定鉀鹽富集層位并可對資源量進(jìn)行估計(jì)的原則，通過在察爾汗鹽湖別勒灘區(qū)段和察爾汗區(qū)段野外系統(tǒng)取樣和室內(nèi) 的分析測試，研究了固體鉀鹽層的礦物組成、化學(xué)組成和物理參數(shù)。結(jié)果表明，別勒灘區(qū)段鉀鹽層最主要的鉀鹽礦物 是雜鹵石，其礦物晶形完好，排列緊密，表明液化開發(fā)至“中期階段”即可利用，此段2 2 4 2m 以上鉀鹽的資源量約為 2 5 億噸，主要賦存層位為斷續(xù)的5 段；察爾汗區(qū)段鉀鹽層最主要的鉀鹽礦物為光鹵石，其礦物晶體排列疏松，表明液 化開發(fā)到“晚期階段”才可利用，察爾汗鹽湖3 區(qū)段3 5 5m 以上資源量共約為0 8 9 億噸，鉀鹽的主要賦存層位為淺 表的6 0c m 以淺的鹽層。對該區(qū)段鉀鹽的物理參數(shù)進(jìn)行探討，為察爾汗鹽湖的進(jìn)一步研究和固體鉀鹽的開發(fā)提供了 新資料。 關(guān)鍵詞：察爾汗鹽湖；別勒灘區(qū)段；察爾汗區(qū)段；固體鉀鹽；青海省 中圖分類號：I 6 1 9 2 1 + 1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：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 拋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 出刪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 刪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 ；責(zé)任編輯：戚開靜。 基金項(xiàng)目：科技部國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃( “8 6 3 ”計(jì)劃) 課題“青海別勒灘低品位固體鉀鹽液化開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)” ( 2 0 0 6 A A 0 6 2 1 3 3 ) ；國土資源部“金土工程”課題“我國鉀鹽資源潛力數(shù)據(jù)庫建設(shè)”( J T X M D W K Z 4 0 4 ) 。 作者簡介：李波濤，女，碩士研究生1 9 8 7 年出生，礦床地球化學(xué)專業(yè)，主要從事表生地球化學(xué)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：趙元藝，男，研究員，1 9 6 6 年出生。礦床學(xué)專業(yè)，主要從事礦床地球化學(xué)研究。E m a i l ：y u a n y i z h 2 s i n s 蛐。 萬方數(shù)據(jù) 現(xiàn)代地質(zhì) 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 鉀鹽是農(nóng)用鉀肥的生產(chǎn)原料，在我國屬大宗 緊缺礦種。察爾汗鹽湖位于柴達(dá)木盆地的東南部。 面積達(dá)五千多平方公里，從整體上看，基本上是 一個“干湖”，僅在東、西、南緣殘存一些水湖。 察爾汗鹽湖自西向東分為別勒灘區(qū)段、達(dá)不遜區(qū) 段、察爾汗區(qū)段和霍布遜區(qū)段( 圖1 ) ”- 3J 。本文研 究的區(qū)段為別勒灘區(qū)段和察爾汗區(qū)段。以往的學(xué) 者在察爾汗鹽湖的研究主要包括以下3 個方面： 晶間鹵水動態(tài)和鹵水水化學(xué)特征- z 一“、鹽湖鉀鎂 資源開發(fā)利用前景探討”1 和鉀鹽鎂鹽礦床成礦 機(jī)理和形成的地質(zhì)條件”?！? ，這些均未涉及對 鉀鹽物質(zhì)的詳細(xì)探討。趙元藝等也已對別勒灘區(qū) 段的物質(zhì)組成進(jìn)行了詳細(xì)研究，指出別勒灘區(qū)段 鉀鹽礦物的礦物組成和化學(xué)特點(diǎn)?！?，但是缺 乏從整個鹽湖角度的詳細(xì)論述。本文對察爾汗鹽 湖別勒灘區(qū)段和察爾汗區(qū)段的固體鉀鹽層，從礦 物組成、化學(xué)組成和物理參數(shù)3 方面進(jìn)行詳細(xì)論 述，指出這兩個區(qū)段最主要的鉀鹽礦物與化學(xué)組 成的差異，并從物質(zhì)組成探討液化開發(fā)的階段， 從化學(xué)組成探討綜合利用前景，為察爾汗鹽湖的 進(jìn)一步研究與固體鉀鹽的開發(fā)提供基礎(chǔ)資料。 1 樣品的采集和測定方法 1 1 樣品采集和處理 本次研究的樣品主要采自別勒灘區(qū)段和察爾 汗區(qū)段。 1 1 1 別勒灘區(qū)段 別勒灘區(qū)段的樣品采自青海鹽湖集團(tuán)目前正 在采鹵的察爾汗西部色聶湖東北岸采鹵區(qū)的S 4 鹽 層( 圖2 A ) 。樣品采集地點(diǎn)和深度分別如圖1 和表 1 所示。本次研究在此試驗(yàn)區(qū)施工2 2 個鉆孔( 圖 3 ，圖4 ) ，對其中澀北公路南側(cè)的S 2 T I 、S 2 1 3 、 S 2 T 4 、S 2 T 5 一組鉆孔和澀北公路北側(cè)鉆孔 C K 2 6 0 0 、C K 2 1 8 8 進(jìn)行了全孔巖心采樣( 圖2 B 、C ) ， 圖I察爾汗鹽湖的區(qū)段劃分示意圖( 據(jù)于升松【2 】，2 0 0 0 ，改繪) 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 干鹽湖；3 固液共存鹽湖；4 河流；5 公路；6 鐵路；7 別勒灘區(qū)段工作地點(diǎn)；8 察爾汗區(qū)段工作地點(diǎn) 萬方數(shù)據(jù) 汗鹽湖l 古1 體鉀鹽物質(zhì)組成及意義 讖1 】 lL 1 1 1 圖2 察爾汗鹽湖鹽層和鹽類礦物晶體 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 九別勒灘區(qū)段鹽層；B 察爾汗區(qū)段鉆孔取樣：c 巖心；D 別勒灘區(qū)段石鹽晶體( 樣號旺乃一I ) 5 ) ；E * 4 勒灘區(qū)段含雜鹵右粉砂石鹽條 帶結(jié)構(gòu)( 樣號C K 2 ( ，蚰一X 1 7 ) ；F 別勒灘區(qū)段光鹵石晶體( 樣號C Y O 6 0 0 X o ) ；G 察爾汗區(qū)段石鹽孔隙( 樣號C I I 0 1 ) ；H 察爾汗區(qū)段 石鹽晶體( 樣號C 1 1 0 2 ) 萬方數(shù)據(jù) 7 4現(xiàn)代地質(zhì)2 0 1 2 拒 裹1 別勒灘區(qū)段樣品采集深度 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 孔號樣號采樣深度m 孔號樣號 采樣深度m孔號樣號采樣深度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 距離 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 距離，m 0 0 圖3 別勒灘區(qū)段S 線鉆孔位置示意圖 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 樣品采集后立即裝進(jìn)透明塑料袋內(nèi)密封保存。鉆孔 S 2 T 1 深1 4 6 2m ，鉆孔S 2 B 深2 2 4 1I n ，鉆孔S 2 T 4 深8m ，鉆孔S 2 T 5 深1 4 0 2i n ，鉆孔C K 2 6 0 0 深 1 2 9 01 1 1 ，鉆孔C K 2 1 8 8 深7 4 5m 。 圖4 別勒灘區(qū)段C K 兩鉆孔及$ 2 T 3 鉆孔位置示意圖 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 察爾汗區(qū)段 察爾汗區(qū)段樣品采自該區(qū)青藏鐵路東側(cè)S 4 鹽 層，采集地點(diǎn)和深度分別如圖l 和表2 所示。在 此試驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)的1 00 0 0i n 2 區(qū)域施工1 2 個鉆孔 ( 圖5 ) ，本研究對其中的3 個鉆孔c 2 、C 5 和C 1 1 進(jìn)行了全孔巖心采樣，樣品采集后立即裝進(jìn)透明 塑料袋內(nèi)密封保存。鉆孔c 2 深3 5 5I I l ，鉆孔c 5 深3 3 0i n ，鉆孔C 1 1 深3 5 0I l l 。 1 2 樣品的分析測試方法 本次研究測定了樣品的礦物組成、化學(xué)組成 萬方數(shù)據(jù) 第1 期 李波濤等：青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質(zhì)組成及意義 7 5 表2 察爾汗區(qū)段鉆孔C 1 1 樣品采樣深度 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 樣號采樣深度m樣號采樣深度m樣號采樣深度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 圖5 察爾汗區(qū)段鉆孔位置示意圖 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 和鹽層的物理參數(shù)。礦物組成的測定采用顯微鏡 鑒定、x 射線粉晶衍射分析以及掃描電鏡分析方 法，化學(xué)組成包括主量元素和微量元素，物理參 數(shù)包括密度和孔給度。 采用掃描電子顯微鏡分析礦物組成的過程為： 取原狀巖心樣品，使用上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠生產(chǎn) 的1 0 1 A 一2 B 型干燥箱，在8 0 溫度下對樣品進(jìn) 行干燥處理，處理時間為3 天。對干燥后的樣品， 用日本產(chǎn)S h i m a d z uL c 5 0 型鍍膜機(jī)進(jìn)行抽空，然后 鍍金膜，膜的厚度為1 0 0A 。最后用L E O 一4 3 5 V P 型掃描電子顯微鏡對樣品進(jìn)行觀察并對有代表性 的圖像拍照。測試條件為2 0k V ，1 0 0p A ；執(zhí)行標(biāo) 準(zhǔn)為S Y T 5 1 6 2 1 9 9 7 巖石樣品掃描電子顯微鏡分 析方法；測試單位為中國石油勘探開發(fā)研究院石 油地質(zhì)試驗(yàn)研究中心。 采用x 射線衍射分析礦物組成的過程為：樣 品經(jīng)粉碎后過3 0 0 目篩，用縮分儀縮分，取分析 樣品約1 0g 備用。分析時將硅華粉末置于小玻璃 片深為2m m 的凹槽內(nèi)壓實(shí)。將裝有粉末樣品的小 玻璃片放入x 射線衍射分析儀中掃描。測試條件 采用衍射儀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 光源為銅! 吧4 0k V 4 0m A ，探測器為鋰漂移硅固 體探測器，狹縫D S = S S = 1 m m ，R S = 0 1m m ，掃 描方式為連續(xù)掃描，掃描速度為3 。m i n ，采樣間 隔為0 0 2 。測試單位為中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源 研究所。 化學(xué)組成分析項(xiàng)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 巖石和礦石分析規(guī)程鹽類礦石分 析規(guī)程為檢測依據(jù)，K + 、N a + 、c a “、M 9 2 + 用 原子吸收光譜法測定，c l 一采用硝酸汞容量法， S O 。卜采用硫酸鋇質(zhì)量法，C O ，2 一采用酸堿滴定容 量法，水不溶物采用質(zhì)量法測定。測試單位為中 化地質(zhì)礦山總局中心實(shí)驗(yàn)室。物理參數(shù)的分析項(xiàng) 目包括密度和孔給度，測試單位為青海省柴達(dá)木 綜合地質(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室。 2 別勒灘區(qū)段固體鉀鹽物質(zhì)組成 2 1 礦物組成 本次研究對別勒灘區(qū)段澀北公路北側(cè)C K 2 1 8 8 和C K 2 6 0 0 兩個鉆孔的樣品進(jìn)行了分析。從研究樣 品標(biāo)本( 圖6 ) 與掃描電鏡鑒定及X 射線衍射實(shí)驗(yàn) 結(jié)果( 表3 ) 可知，試驗(yàn)區(qū)沉積物由石鹽、鉀石鹽、 光鹵石、雜鹵石、石膏、硬石膏、石英、綠泥石、 水氯鎂石、方解石和云母類礦物共1 1 種礦物組 成。其中石鹽是最主要的礦物，石膏類礦物含量 不高，但普遍存在。 別勒灘區(qū)段不同層位的主要鉀鹽礦物不同， 2 8 3 1m 主要鉀鹽礦物為鉀石鹽( 1 1 3 ) ， 5 6 6 0 5m 主要的鉀鹽礦物是雜鹵石( 2 7 3 ) ， 8 4 8 5m 主要的鉀鹽礦物是光鹵石( 1 0 1 ) 。 由于鉀石鹽層和光鹵石層的厚度及鉀鹽礦物的含 量都低于雜鹵石層的，所以澀北公路北側(cè)最主要 的鉀鹽礦物是雜鹵石，其次是鉀石鹽，并含有少 量的光鹵石。 別勒灘區(qū)段鹽類礦物大多數(shù)晶形完好，溶蝕 現(xiàn)象較少。石鹽具中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，多為立方體( 圖 2 D ，圖6 A ) ，表面光潔，少量出現(xiàn)含雜鹵石粉砂 石鹽條帶結(jié)構(gòu)( 圖2 E ) 。光鹵石( 圖2 F ) 分布于粒 表和粒間，呈粒狀( 圖6 B ) 、球粒狀( 圖6 C ) 、條 狀( 圖6 D ) 和片狀( 圖6 E ) ，部分光鹵石被溶蝕( 圖 6 F ) 。雜鹵石形態(tài)各異，呈絨球狀( 圖6 G ) 、放射 球狀、針葉狀( 圖6 H ) 和片狀。石膏呈片狀、針狀 和條狀。水氯鎂石呈條狀。鉀石鹽為白色，多呈 立方體，集合體常為致密粒狀塊體。 萬方數(shù)據(jù) 7 6現(xiàn)代地質(zhì)2 0 1 2 年 阿6 別勒灘區(qū)段鹽類礦物晶體 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 鹽( 樣號C K 2 1 8 8 W 4 ) ；B 粒狀光鹵石( 樣號C K 2 0 0 0 一W 8 ) ；C 球粒狀光鹵石( 樣號C K 2 6 0 0 一W I7 ) ；D 條狀光卣石( 樣號 C K 2 6 0 0 W O ) ；E 片狀光卣石( C K 2 6 0 0 一W 1 7 ) ； ：光鹵打被溶蝕( 樣寸C K 2 6 0 0 一W 3 2 ) ；G 絨球狀雜鹵百( 樣號C K 2 1 8 8 一W 8 ) ； H 釗葉狀雜由石( 樣g - C K 2 1 8 8 一W 8 ) 萬方數(shù)據(jù) 第1 期 李波濤等：青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質(zhì)組成及意義 表3 別勒灘區(qū)段固體鉀鹽礦物X 射線衍射組成分析結(jié)果( 陽。) 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 ( ) 樣品號取樣深度I n石鹽鉀石鹽石膏石英光鹵石云母類礦物綠泥石水氯鎂石雜鹵石硬石膏方解石 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 別勒灘區(qū)段的鉀含量 由別勒灘區(qū)段化學(xué)組成( 表4 ) 可知，$ 2 T 3 孔 樣品中K + 含量變化范圍為0 2 8 5 0 0 ，平均 含量為0 9 5 ，含量較大的有4 段：2 9 0 5 8 0 1 1 3 段K + 含量為1 0 0 一2 1 2 ，平均含量為 1 7 8 ；6 0 0 8 1 0I n 段K + 含量為1 4 5 一 2 9 3 ，平均含量為2 2 2 ；8 9 0 9 7 0i n 段K + 含量為1 4 0 一2 5 0 ，平均為1 8 4 ；1 5 9 9 1 6 3 3m 段K + 含量為1 9 7 一5 0 0 ，平均含量 為3 3 2 。 C K 2 1 8 8 孔樣品中K + 含量變化范圍是0 2 4 一2 7 6 ，平均為0 7 4 ( 圖7 ( a ) ) ；K + 含量較 大的深度為0 0 4I l l ，平均含量為2 7 6 。 C K 2 6 0 0 孔樣品中K + 含量變化范圍是0 3 2 一5 7 ，平均為1 7 0 ( 圖7 ( b ) ) 。含量較大的 有兩段：4 8 6 6n l 段K + 含量為2 7 1 一 3 3 ，平均為3 0 9 ；1 1 4 一1 2 4n l 段K + 含量 為5 7 ，平均為5 7 。 3 個鉆孔2 2 4 1i n 以淺層位鉀平均含量為 1 1 3 ，折算成K C I 含量為2 1 6 。由這3 個鉆 孔鉀含量值可知別勒灘區(qū)段鉀鹽的主要賦存層位 分另0 為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 ，其鉀含量均高 于工業(yè)品位，具有工業(yè)利用價(jià)值。 表4 別勒灘區(qū)段s 2 T 3 鉆孔剖面及組分含量變化 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 托狀l 冬1巖性描述 樣弓終點(diǎn)脬度 r ( K ) w ( N a 1 w ( M g 。 “水小溶物1 層弓 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 陸上粉砂 U ：f ；f In ：f l 內(nèi)細(xì)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 細(xì)粒石鹽 Hj y D 2f I +n ( 1 G 囊鬈囂盎 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 艙 】：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 的細(xì)粒石 M： H I ，( 1 鹽鉀礦 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 狀釘膏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 ， 萬方數(shù)據(jù) 現(xiàn)代地質(zhì)2 0 1 2 年 ( 續(xù)) 表4 別勒灘區(qū)段s 2 1 3 鉆孔剖面及組分含量變化 ( 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 釘鹽打鹽粉砂 圈圈圈 光鹵石粉砂釘鹽粘上粉砂 目 鉀目層 囝曰團(tuán) 雜商石 石膏鉀石鹽 萬方數(shù)據(jù) 第1 期李波濤等：青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質(zhì)組成及意義 g 鯔 嫩 】 撂 1 3 7 l 量2 1 L 4 您4 9 6 1 0 6 g 遺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 + ) 圖7 別勒灘區(qū)段鉆孔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，根據(jù)$ 2 T 3 鉆孔的成分組成( 表4 ) ，鉆 孔中N a + 含量普遍較高，說明石鹽是貫通性礦物； K + 含量與M f + 含量呈正相關(guān)，說明含有雜鹵石 和光鹵石。水不溶物在鉆孔的中下部含量較高， 光鹵石、雜鹵石和石鹽的含量較低，由于水不溶 物是在鹽度較低條件下形成，而光鹵石和石鹽是 水中鹽度較高條件下形成；因此，光鹵石和雜鹵 石是在鹽湖演化到晚期所形成，這與對察爾汗鹽 湖形成的一般認(rèn)識o 是一致的。 2 3 固體鉀鹽層的物理參數(shù) 本次研究對別勒灘試驗(yàn)區(qū)4 個鉆孔的3 l 件樣 品進(jìn)行了密度和孔給度的測定，孔給度包括濕度、 孔隙度和給水度3 個物理參數(shù)( 表5 ) 。 3 察爾汗區(qū)段固體鉀鹽物質(zhì)組成 3 1 礦物組成 察爾汗區(qū)段2 1 件樣品標(biāo)本與掃描電鏡鑒定及 X 射線衍射分析結(jié)果( 表6 ) 顯示，試驗(yàn)區(qū)沉積物由 石鹽、鉀石鹽、石膏、石英、光鹵石、長石、伊 利石、綠泥石、水氯鎂石、半水石膏共l O 種礦物 組成。大多數(shù)樣品主要由石鹽組成，但C 1 I X 0 9 樣 品中石膏的含量( 5 6 ) 大于石鹽的含量( 8 8 ) ； C 1 1 X 2 5 與C 1 1 X 2 6 樣品中水氯鎂石的含量分別為 表5 別勒灘區(qū)段物理參數(shù) 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：采樣位置見表1a 9 1 1 和6 4 9 ，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石鹽的含量，而 C 1 1 X 3 0 樣品中水氯鎂石的含量( 2 7 4 ) 與石鹽 的含量( 2 9 2 ) 接近。因此，試驗(yàn)區(qū)中石鹽為貫 通性礦物，在鹽湖沉積物中普遍存在。不同階段 沉積物的主要礦物組成不同，0 8 0c m 、9 0 2 4 5c m 、3 0 0 3 5 0c m 段主要礦物為石鹽，8 0 9 0c m 段主要礦物為石膏，2 4 5 2 8 5c m 主要礦 物為水氯鎂石。 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=“協(xié)盼擴(kuò) 萬方數(shù)據(jù) 現(xiàn)代地質(zhì) 2 0 1 2 扭 表6 察爾汗區(qū)段樣品鹽類礦物粉晶x 射線分析結(jié)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 ( ) 樣號石鹽髻石膏石英等長石譬警糞蕓砉套 注：采樣位置見表2 。 試驗(yàn)區(qū)的鉀鹽礦物種類有鉀石鹽和光鹵石， 其中石鹽僅出現(xiàn)于巖心頂部的0 2 0c m 范圍，光 鹵石僅在1 3 0 1 4 0e m 與2 6 5 2 8 5c m 兩段未發(fā) 現(xiàn)，在其余各段均有發(fā)現(xiàn)，其高含量的區(qū)段為0 9 0c m 和1 5 0 2 6 5c m ；因此，試驗(yàn)區(qū)主要的鉀鹽 礦物是光鹵石。 由礦物鑒定結(jié)果可以看出，察爾汗區(qū)段大多 數(shù)樣品屬于疏松樣品，粒間孑L 隙較大，多為1 0 0 5 0 0 斗m 與5 0 3 0 0 腳，也有2 0 0 6 0 0 斗m 。石鹽 ( 圖2 G 、H ，圖8 A ) 多為立方體狀，表面光潔，部 分光鹵石存在被溶蝕( 圖8 B ) 與龜裂狀( 圖8 C ) 現(xiàn) 象。水氯鎂石多呈絲狀( 圖8 D ) 、絮狀( 圖8 E ) 和 繩狀( 圖8 F ) 等。石膏多呈片狀( 圖8 G ) ，部分為 鐵餅狀( 圖8 H ) 。 3 2 常量元素的組成 根據(jù)察爾汗區(qū)段化學(xué)組成可知，C 2 鉆孔K + 含量變化范圍為0 0 6 一3 4 4 ，平均為1 0 4 ； 巖心頂部6 0c m 以淺部位樣品( C 2 H 0 2 ，C 2 H 0 4 ， C 2 H 0 6 ) K + 含量較大，為2 6 8 一3 4 4 ( 圖9 a ) 。 C 5 鉆孔K + 含量變化范圍為0 0 6 6 1 2 ，平 均為0 9 6 ；巖心頂部2 0c m 以淺部位樣品 ( C 5 H 0 2 ) 含量也較大，為6 1 2 ( 圖9 b ) 。C I I 鉆 孔K + 含量變化范圍為0 1 2 一2 9 5 ，平均為 0 7 8 ；巖心頂部0 4 0c m 范圍內(nèi)K + 含量較大， 為1 7 3 2 9 5 ( 表7 ) 。 通過對3 個鉆孔所有樣品的鉀含量進(jìn)行加權(quán) 平均計(jì)算，鉀含量為0 8 8 ，折算成K C l 的含量 為1 6 8 。鉀鹽主要賦存于鹽湖沉積淺表6 0c m 以淺的鹽層，其鉀含量在C 2 、C 5 、C 1 1 的3 個鉆 孔中的平均值為2 3 3 ，折算成K C l 的含量為 4 4 5 。 根據(jù)成分組成( 表7 ) ，鉆孑L 樣品的N a + 含量 與c l 一含量呈正相關(guān)，說明石鹽含量高；C a 2 + 含量 與S O 。2 一含量呈正相關(guān)，說明含有石膏。N a + 含量 與C a 2 + 含量呈鏡像相反，c l - 含量與S O 。2 一含量呈 鏡像相反，說明兩者形成條件不同。在3 個鉆孔 的中下部水不溶物含量較高，光鹵石和石鹽的含 量較低，由于水不溶物在鹽度較低條件下形成， 光鹵石和石鹽是水中鹽度較高條件下形成；因此， 光鹵石是在鹽湖演化到晚期所形成，這與對察爾 汗鹽湖形成的一般認(rèn)識2 u 是一致的。 4 討論 4 1 察爾汗鹽湖鉀鹽液化階段 目前，察爾汗鹽湖s 4 鹽層中的固體鉀鹽正在 通過液化技術(shù)開發(fā)，由于各類鉀鹽液化開發(fā)的難 易程度不同，因此，查明鉀鹽礦層中最主要的鉀 鹽礦物十分必要，依此可以確定具體的開采方案， 提高鉀鹽的開采利用率。以前的研究普遍認(rèn)為察 爾汗鹽湖主要的鉀鹽礦物是光鹵石瓠川，并沒 有對各個區(qū)段的鉀鹽礦物種類進(jìn)一步研究。本文 通過對別勒灘區(qū)段和察爾汗區(qū)段樣品進(jìn)行系統(tǒng) 的分析和測試，進(jìn)一步確定該區(qū)段主要鉀鹽礦 物種類。別勒灘區(qū)段澀北公路北側(cè)最主要的鉀 鹽礦物是雜鹵石，其次是鉀石鹽，并含有少量 的光鹵石。此認(rèn)識與別勒灘地區(qū)澀北公路以南 采樣分析的別勒灘區(qū)段最主要的鉀鹽礦物為雜 鹵石相符口川。察爾汗區(qū)段最主要的鉀鹽礦物為 光鹵石，其次為鉀石鹽。根據(jù)鹽湖液化階段呈 現(xiàn)碳酸鹽型_ + 硫酸鹽型_ 氯化物型的特點(diǎn)，認(rèn) 為別勒灘區(qū)段主要為液化中間階段( 雜鹵石是硫 酸鹽) ，察爾汗區(qū)段主要為液化晚期階段( 光鹵石 萬方數(shù)據(jù) 第1 期李波濤等：青海察爾f r 鹽湖固體鉀鹽物質(zhì)組成及意義 同8 察爾汀伍段鹽婁玎物品體 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 打鹽品體( 樣號C 5 S 0 1 0 ) ；B 光鹵于i 被溶蝕( 樣號( L 5 S I ) 8 ) ；f ，龜裂狀光向仃( 樣號( L 5 S 0 8 ) ；1 ) 絲狀水氯鎂7 i ( 樣號C 2 S 0 2 E 絮狀水氰鎂石( 樣寸C 2 $ 0 2 ) ；F 繩狀水氯鎂f i ( 樣號C 5 S 1 2 ) ；( ，片狀訂仟( 樣號C 2 S 2 0 ) ；H 鐵餅狀石膏( 樣號C 2 S 1 2 ) 8 萬方數(shù)據(jù) 8 2現(xiàn)代地質(zhì) 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 圖9 察爾汗區(qū)段鉆孔c 2 和鉆孔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 察爾汗區(qū)段C l l 鉆孔剖面及組分含量變化 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) 。從這兩個區(qū)段鉀鹽礦物形態(tài)看，別勒 灘區(qū)段鹽類礦物晶形完好，排列緊密；察爾汗區(qū) 段樣品疏松，出現(xiàn)龜裂狀紋，粒間孔隙較大；察 爾汗區(qū)段已完全干涸，表明別勒灘區(qū)段液化至 “中期階段”即可開發(fā)利用，而察爾汗區(qū)段要液化 到“晚期階段”才可開發(fā)