第2 6 卷第1 期現代地質 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 中國地質大學地球科學與資源學院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 中國地質科學院礦產資源研究所，北京1 0 0 0 3 7 ； 3 中國地質環境監測院北京1 0 0 0 8 1 ；4 青海鹽湖工業集團有限公司技術中心，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地。根據鉀鹽層的礦物組成可以確定鉀鹽開發的難易程度以及化學組成可 以確定鉀鹽富集層位并可對資源量進行估計的原則，通過在察爾汗鹽湖別勒灘區段和察爾汗區段野外系統取樣和室內 的分析測試，研究了固體鉀鹽層的礦物組成、化學組成和物理參數。結果表明，別勒灘區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的5 段；察爾汗區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 化開發到“晚期階段”才可利用，察爾汗鹽湖3 區段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。對該區段鉀鹽的物理參數進行探討，為察爾汗鹽湖的進一步研究和固體鉀鹽的開發提供了 新資料。 關鍵詞：察爾汗鹽湖；別勒灘區段；察爾汗區段；固體鉀鹽；青海省 中圖分類號：I 6 1 9 2 1 + 1文獻標志碼：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 ；責任編輯：戚開靜。 基金項目：科技部國家高技術研究發展計劃( “8 6 3 ”計劃) 課題“青海別勒灘低品位固體鉀鹽液化開發的關鍵技術” ( 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據庫建設”( 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，礦床地球化學專業，主要從事表生地球化學研究。 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。礦床學專業，主要從事礦床地球化學研究。E m a i l ：y u a n y i z h 2 s i n s 蛐。 萬方數據 現代地質 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 鉀鹽是農用鉀肥的生產原料，在我國屬大宗 緊缺礦種。察爾汗鹽湖位于柴達木盆地的東南部。 面積達五千多平方公里，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段、達不遜區 段、察爾汗區段和霍布遜區段( 圖1 ) ”- 3J 。本文研 究的區段為別勒灘區段和察爾汗區段。以往的學 者在察爾汗鹽湖的研究主要包括以下3 個方面： 晶間鹵水動態和鹵水水化學特征- z 一“、鹽湖鉀鎂 資源開發利用前景探討”1 和鉀鹽鎂鹽礦床成礦 機理和形成的地質條件”。”1 ，這些均未涉及對 鉀鹽物質的詳細探討。趙元藝等也已對別勒灘區 段的物質組成進行了詳細研究，指出別勒灘區段 鉀鹽礦物的礦物組成和化學特點。“，但是缺 乏從整個鹽湖角度的詳細論述。本文對察爾汗鹽 湖別勒灘區段和察爾汗區段的固體鉀鹽層，從礦 物組成、化學組成和物理參數3 方面進行詳細論 述，指出這兩個區段最主要的鉀鹽礦物與化學組 成的差異，并從物質組成探討液化開發的階段， 從化學組成探討綜合利用前景，為察爾汗鹽湖的 進一步研究與固體鉀鹽的開發提供基礎資料。 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段和察爾 汗區段。 1 1 1 別勒灘區段 別勒灘區段的樣品采自青海鹽湖集團目前正 在采鹵的察爾汗西部色聶湖東北岸采鹵區的S 4 鹽 層( 圖2 A ) 。樣品采集地點和深度分別如圖1 和表 1 所示。本次研究在此試驗區施工2 2 個鉆孔( 圖 3 ，圖4 ) ，對其中澀北公路南側的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鉆孔 C K 2 6 0 0 、C K 2 1 8 8 進行了全孔巖心采樣( 圖2 B 、C ) ， 圖I察爾汗鹽湖的區段劃分示意圖( 據于升松【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 別勒灘區段工作地點；8 察爾汗區段工作地點 萬方數據 汗鹽湖l 古1 體鉀鹽物質組成及意義 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 九別勒灘區段鹽層；B 察爾汗區段鉆孔取樣：c 巖心；D 別勒灘區段石鹽晶體( 樣號旺乃一I ) 5 ) ；E * 4 勒灘區段含雜鹵右粉砂石鹽條 帶結構( 樣號C K 2 ( ，蚰一X 1 7 ) ；F 別勒灘區段光鹵石晶體( 樣號C Y O 6 0 0 X o ) ；G 察爾汗區段石鹽孔隙( 樣號C I I 0 1 ) ；H 察爾汗區段 石鹽晶體( 樣號C 1 1 0 2 ) 萬方數據 7 4現代地質2 0 1 2 拒 裹1 別勒灘區段樣品采集深度 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透明塑料袋內密封保存。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 察爾汗區段 察爾汗區段樣品采自該區青藏鐵路東側S 4 鹽 層，采集地點和深度分別如圖l 和表2 所示。在 此試驗區范圍內的1 00 0 0i n 2 區域施工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 進行了全孔巖心采樣，樣品采集后立即裝進透明 塑料袋內密封保存。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、化學組成 萬方數據 第1 期 李波濤等：青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質組成及意義 7 5 表2 察爾汗區段鉆孔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。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，化學組成包括主量元素和微量元素，物理參 數包括密度和孔給度。 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，使用上海市實驗儀器總廠生產 的1 0 1 A 一2 B 型干燥箱，在8 0 溫度下對樣品進 行干燥處理，處理時間為3 天。對干燥后的樣品， 用日本產S h i m a d z uL c 5 0 型鍍膜機進行抽空，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 ；執行標 準為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研究院石 油地質試驗研究中心。 采用x 射線衍射分析礦物組成的過程為：樣 品經粉碎后過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 的凹槽內壓實。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科學院礦產資源 研究所。 化學組成分析項目包括主量元素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 巖石和礦石分析規程鹽類礦石分 析規程為檢測依據，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 。卜采用硫酸鋇質量法，C O ，2 一采用酸堿滴定容 量法，水不溶物采用質量法測定。測試單位為中 化地質礦山總局中心實驗室。物理參數的分析項 目包括密度和孔給度，測試單位為青海省柴達木 綜合地質大隊實驗室。 2 別勒灘區段固體鉀鹽物質組成 2 1 礦物組成 本次研究對別勒灘區段澀北公路北側C K 2 1 8 8 和C K 2 6 0 0 兩個鉆孔的樣品進行了分析。從研究樣 品標本( 圖6 ) 與掃描電鏡鑒定及X 射線衍射實驗 結果( 表3 ) 可知，試驗區沉積物由石鹽、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。 別勒灘區段鹽類礦物大多數晶形完好，溶蝕 現象較少。石鹽具中細粒結構，多為立方體( 圖 2 D ，圖6 A ) ，表面光潔，少量出現含雜鹵石粉砂 石鹽條帶結構( 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。 萬方數據 7 6現代地質2 0 1 2 年 阿6 別勒灘區段鹽類礦物晶體 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 ) 萬方數據 第1 期 李波濤等：青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質組成及意義 表3 別勒灘區段固體鉀鹽礦物X 射線衍射組成分析結果( 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 別勒灘區段的鉀含量 由別勒灘區段化學組成( 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 于工業品位，具有工業利用價值。 表4 別勒灘區段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 內細粒石 ( 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 ， 萬方數據 現代地質2 0 1 2 年 ( 續) 表4 別勒灘區段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 雜商石 石膏鉀石鹽 萬方數據 第1 期李波濤等：青海察爾汗鹽湖固體鉀鹽物質組成及意義 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$ 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，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 湖形成的一般認識o 是一致的。 2 3 固體鉀鹽層的物理參數 本次研究對別勒灘試驗區4 個鉆孔的3 l 件樣 品進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( 表5 ) 。 3 察爾汗區段固體鉀鹽物質組成 3 1 礦物組成 察爾汗區段2 1 件樣品標本與掃描電鏡鑒定及 X 射線衍射分析結果( 表6 ) 顯示，試驗區沉積物由 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 別勒灘區段物理參數 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 ，均遠遠大于石鹽的含量，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，試驗區中石鹽為貫 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=“協盼擴 萬方數據 現代地質 2 0 1 2 扭 表6 察爾汗區段樣品鹽類礦物粉晶x 射線分析結果( ”。) 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 。 試驗區的鉀鹽礦物種類有鉀石鹽和光鹵石， 其中石鹽僅出現于巖心頂部的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 現，在其余各段均有發現，其高含量的區段為0 9 0c m 和1 5 0 2 6 5c m ；因此，試驗區主要的鉀鹽 礦物是光鹵石。 由礦物鑒定結果可以看出，察爾汗區段大多 數樣品屬于疏松樣品，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 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 根據察爾汗區段化學組成可知，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行加權 平均計算，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，說明石鹽含量高；C a 2 + 含量 與S O 。2 一含量呈正相關，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 通過液化技術開發，由于各類鉀鹽液化開發的難 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 有對各個區段的鉀鹽礦物種類進一步研究。本文 通過對別勒灘區段和察爾汗區段樣品進行系統 的分析和測試，進一步確定該區段主要鉀鹽礦 物種類。別勒灘區段澀北公路北側最主要的鉀 鹽礦物是雜鹵石，其次是鉀石鹽，并含有少量 的光鹵石。此認識與別勒灘地區澀北公路以南 采樣分析的別勒灘區段最主要的鉀鹽礦物為雜 鹵石相符口川。察爾汗區段最主要的鉀鹽礦物為 光鹵石，其次為鉀石鹽。根據鹽湖液化階段呈 現碳酸鹽型_ + 硫酸鹽型_ 氯化物型的特點，認 為別勒灘區段主要為液化中間階段( 雜鹵石是硫 酸鹽) ，察爾汗區段主要為液化晚期階段( 光鹵石 萬方數據 第1 期李波濤等：青海察爾f r 鹽湖固體鉀鹽物質組成及意義 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 萬方數據 8 2現代地質 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) 。從這兩個區段鉀鹽礦物形態看，別勒 灘區段鹽類礦物晶形完好，排列緊密；察爾汗區 段樣品疏松，出現龜裂狀紋，粒間孔隙較大；察 爾汗區段已完全干涸，表明別勒灘區段液化至 “中期階段”即可開發利用，而察爾汗區段要液化 到“晚期階段”才可開發