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我国深层卤水的分布——摘自《盐湖研究》

 

我国地下卤水资源丰富,开发历史悠久,但对于深层地下卤水的综合开发利用研究不足。主要分布在柴达木盆地、四川盆地、江汉盆地、吉泰盆地以及塔里木盆地等区域,且每个地区的深层卤水特征不同(见表4)。

对于我国钾、锂含量相对较高、卤水储量丰富的柴达木盆地、四川盆地、江汉盆地以及江西吉泰盆地区域的油田卤水,应加大资源综合开采利用,为我国后续所需的大量锂资源产品提供原材料。

 

 
 
 

 

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柴达木盆地深层地下卤水

位于我国西部的柴达木盆地,是封闭的山间断陷盆地。盆地内能源资源极为丰富,现已探明矿点两百多处,矿产类型五十余种,盆地内储油构造广布,西部有重要油气聚集带。除油气资源很丰富外,盐类矿产在柴达木盆地中的储量是最为丰富的。其西部有着丰富的第三系地下卤水资源,既有与石油、天然气共生的油田卤水,也有砂卵砾石型地下卤水,都富含储量巨大的钾及硼、锂资源,具有广阔的综合开发利用前景。

根据2006年直至现今所有学者对柴达木盆地油田卤水井位的取样分析数据,包括南翼山、油墩子、开特米里克、油泉子、花土沟、黑北凹地、涩北、尖顶山、大风山-小梁山、扎哈泉、七个泉等多个区域在内的钻井取样分析,发现柴西地区钾、锂的含量分布不均,即使同一地区,不同井位元素含量也有较大差异。钾、锂含量南翼山地区最高,锂含量其次为狮子沟地区,大风山、尖顶山、油砂山等地区不同井位含量同样相差较大,高者可接200mg/L,低者近乎0,咸水泉、扎哈泉含量少且不同井位含量分布稳定,小梁山也有一定含量的锂,除此之外其它地区含量甚少。钾含量其次为油墩子、大风山、黑北凹地等,其他区域含量较少。

 
 
 

1)南翼山油田水

位于柴达木盆地西部的南翼山背斜构造,卤水类型为构造裂隙孔隙卤水,埋于地下2000m以下,该区油田卤水为钾、硼、锂、碘的资源富集区,水化学类型以苏林分类属氯化钙型,主要特点为高矿化度、高钙、低镁和低硫酸根,经过蒸发结晶能够得到钾盐产品和锂、硼、碘等多元素富集的卤水,且钾含量达工业品位以及锂、硼等微量元素均达到最低工业品位,溴和碘含量达到综合利用指标,具有极大的综合利用价值。

根据现有数据整理,南翼山钾、锂含量普遍高,锂资源除了南105、南浅23-17、南浅Ⅱ12-10之外的钻井,锂离子含量均达到工业开采品位;钾离子除南V6-1、南浅1-07-1、南浅7-013、南浅23-18等钻井外,钾离子均超过综合开采品位,且油田卤水中富含多种元素,具有很高的综合利用价值;除南浅23-17卤水为硫酸钠型外,其余均为氯化钙型卤水,卤水分布层位多位于N2、N21;但是钾、锂含量较高、品质好的卤水分布于2000-3000m之间。

2000-2002年,青海省地质调查院估算出了柴西地区油田水潜在油田水资源量为691.06×108m3,其中钾、硼、锂、碘的334资源量,分别为:KCl:11.3×108t,B2O3:4.05×108t,LiCl:1.21×108t,I:488×104t。

 
 
 

2)狮子沟深层卤水

柴西狮子沟背斜构造位于柴西隆起的茫崖凹陷内,该构造区内与油气共生的新近系深部卤水的研究程度尚浅。前人以“青海省茫崖狮子沟地区深层卤水钾盐资源调查评价项目”为依托,对狮子沟背斜构造区深部卤水的水化学特征及演化过程进行了调查研究。研究表明,该区域深层卤水具有高B、Li、Ca、Sr,低Mg的特点,该地区深层卤水水化学类型由外到内依次为碳酸钠型、硫酸钠型和氯化钙型。

狮子沟背斜地区整体来说,锂资源储量丰富,单井水量大,各成矿元素分布广并且含量高,但是不同井位元素含量却有较大差距,锂分布不均匀,目前已查明的井位有狮40井、狮28井、狮49H4井的锂达到工业开采品位。

狮子沟背斜构造东南部是K、B、Li、I资源的成矿远景区,其深部岩盐层构造第三系地层油田卤水以钾硼锂碘资源为主,含水层地层年代为第三系渐新统下干柴沟组上段(E3g2)。2019年对狮子沟第三系油田卤水进行了资源估算,E3g2层卤水334资源量为KCl:135807.49t,B2O3:37277.94t,LiCl:1864.70t,I:172.98t。对整个远景区资源量进行了一个预测,KCl:1.55×106t,B2O3:7.98×105t,Br:5731.34t,I:11738t。

 
 
 

3)大浪滩-黑北凹地深层卤水

大浪滩、黑北凹地为向斜构造,卤水属于砂砾石层孔隙卤水,水化学类型为氯化物型,矿化度较高,一般在280-300g/L,KCl品位一般在0.30%以上,化学成分单一,仅KCl、NaCl在边界品位或者工业品位以上,在抽卤中不易结盐,易于开采。

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四川盆地深层地下卤水

四川盆地是我国的四大盆地之一,是一个大型自流盆地,地处我国西南部。盆地内川东、川东北、川北、川西北、川南等地均有卤水资源,特别是在自贡、五通桥、蓬莱镇等地均有工业价值较高的卤水。四川盆地卤水潜在资源量高达1773×109m3,有储量大、质量优、富集、适合联合开采四个特点。盆地卤水除NaCl含量较高外,普遍不同程度的含有Br-I-B3+K+Li+等多种有用组分,其含量多数可达到工业品位,且四川盆地地处位置特殊,使得卤水富集在构造隆起部位,便于开采,适合综合利用,经济价值极高(图2)。

根据资料显示,四川盆地卤水具有高矿化度(超过250g/L)、高钾、钠、氯离子的特点,各地抽样测试结果表明,多数地方卤水中的K+Li+含量均超过了其单独和综合开采工业品位。除表中数据外,2001年试验表明,川中钾含量12.5g/L,川东钾7.183g/L,川西钾6.376g/L,总体来说四川盆地油气田水中富钾离子,平均含量18.864g/L。该区域油田卤水与柴西南翼山背斜资源特点相似,资源普遍较好,综合利用价值高,卤水埋藏深度1000~4500m,较南翼山深,锂含量较南翼山低,开采成本高。

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汉江盆地深层地下卤水

江汉盆地位于湖北省中南部,是燕山运动晚期形成的中新生代陆相断陷盆地,大地构造上属扬子准地台中部,是我国较典型的活化盆地之一,面积约2.8×104km2。目前已发现的深层地下卤水以江陵和潜江凹陷盆地为主。

江汉盆地内发育的潜江凹陷和江陵凹陷区域的深层卤水,富含丰富的矿产资源,K、Ca、Rb、Cs、I、Li等元素含量普遍较高,Mg2+、SO42-含量较低,镁锂比低。两者卤水均属于硫酸盐型沉积卤水,都是经过强烈的火山活动带出深层卤水中的物质和白垩纪-新近纪的海水侵入形成丰富的钾锂等资源,经过长时间深埋变质,其基本特征与内陆盐湖接近。

江陵凹陷古近系含盐系地层中蕴藏着富钾、锂的深层卤水,为高矿化度高温高压卤水,其中富含液态钾矿,赋存于地下深部,卤水浓度较高,K含量异常高,并且铷、铯、溴、碘、硼元素已经达到工业或综合利用的品位,Li含量为60mg/L,也已经超过综合利用品位。

潜江凹陷位于江汉盆地中部,是中国典型的中、新生代断陷盆地,面积2500km2。卤水含水层埋深600~3900m,含矿面积1630km2,其卤水的平均矿化度为280.9g/L,常量元素平均含量占99.4%,微量元素平均含量为0.57%。潜江组部分层位自西北向东南卤水水化学类型依次为碳酸盐型水、硫酸镁亚型和氯化钙型卤水。且卤水中的锂、溴元素达到开采工业品位,钾、硼、碘元素达到综合利用工业品位。

根据2013年中国地质科学院调查研究,江陵凹陷盆地深层卤水中,KCl资源量约2×108t,Li2O预测资源量120.9×104t,B2O3预测209.7×104t,Br预测资源量44.2×104t等。

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江西吉泰盆地深层地下卤水

吉泰盆地位于江西省中部,盆地面积4550km2,为坳陷构造,因盆地周围存在大量的断裂,深层地下水溶解火山岩中的K、Na、Li、Rb、Cs等离子,受地层压力沿着深大断裂向上运移,赋存于裂隙发育、孔隙度大的断层裂隙中。该盆地卤水形成于白垩纪中生代断裂中,经岩浆活动后,玄武岩与花岗岩侵入导致K、Li含量较高。该区发现的深层卤水有泰和凹陷以及梅岗富锂卤水。

泰和凹陷卤水埋深569~598m,锂含量89~101mg/L,卤水矿化度271.08~291.21g/L,Na+含113.0~120.0g/L,Cl-含量164.04~176.32g/L,属于氯化物型,镁锂比1.2。梅岗含锂卤水形成于白垩系上统周田组,埋深250m以下,属于弱酸性高矿化度气体的氯化钠型水,矿化度高达300~330g/L。梅岗卤水中NaCl最高含量为26.11% ,约为工业品位的2.6倍;LiCl最高含量为1136mg/L,约为工业品位的3.8倍。

 

文章来源于《盐湖研究》,作者:韩佳欢、郑绵平等。原文标题为《我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景》,内容摘选自第3-10页。

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