察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐特征及成因机理研究

【摘要】察尔汗盐湖别勒滩区段位于察尔汗盐湖最西部，其Qs3h盐层贮存有1.8亿吨低品位固体钾盐，低品位固体钾盐的种类及分布特征影响对低品位钾盐的溶矿开采利用效率，因此开展此项研究具有重要的现实意义。本文通过对7个钻孔岩心的编录、岩矿鉴定以及岩心地球化学测试分析，研究别勒滩的地区Qs3h盐层的富钾层位、矿物的共生组合特征及分布规律、成盐物质来源以及杂卤石成因机理。研究发现别勒滩Qs3h盐层中固体钾盐矿物为低品位矿，钾盐矿物多呈浸染状分散产出于石盐晶体间，部分出现透镜体状，矿体连续性较差。别勒滩区段西部出现四个富钾层位，东部和中部均有五个富钾层位。西部的3.10～3.60m和5.80～10.20m、中部的11.25～12.20m以及东部的4.15～4.65m、4.95～5.50m达到KCl最低边界品位，只在东部的8.25～8.75m和10.35～10.85m达到了KCl的工业品位（6%），含量分别为10.91%和11.42%，其他层位钾离子含量均低于KCl的最低边界品位（3%）。自西向东钾含量（KCl）平均值分别为2.25%、1.49%、1.95%，均低于最低边界品位。表明别勒滩区段固体钾盐矿体品位低、连续性差的特点。通过三种矿物鉴定方法（薄片鉴定、XRD、SEM）共鉴定出三种主要的钾盐矿物：钾石盐、杂卤石和光卤石。钾石盐多与石盐共生，同时发现钾石盐与光卤石共生于石盐裂隙中；光卤石分布广泛，但含量普遍较低，多赋存于石盐晶间或石盐溶洞中，呈自形‐半自形晶，部分出现被杂卤石交代的现象；杂卤石多产出在石盐晶体间，杂卤石出现原生和准同生交代两种成因，且以后者为主。原生杂卤石多成纤维放射状、绒球状，少量发现有它形粒状，准同生交代杂卤石多交代石膏、半水石膏、硬石膏以及光卤石产出，且与碎屑矿物共生，少量出现有交代石盐现象。综合鉴定分析结果发现矿物的生成顺序为石盐→硫酸盐矿物（石膏、半水石膏、硬石膏）→钾石盐、光卤石→杂卤石。三种钾盐矿物分布出现自西向东渐变的过程，即由以杂卤石为主渐变为以钾石盐—光卤石为主的分布规律。地球化学研究表明别勒滩区段钾离子平均值变化不大，多在1%左右，部分地区的低值因为受到溶矿试验的影响。钙离子含量在西部和中部均大于2%，而在东部均低于1.8%，由西向东逐渐降低。硫酸根离子出现同样的规律，自西部的8.23%降低到东部的4.02%。钠离子、镁离子和氯离子变化都不明显，镁离子在垂向上出现了垂直分异，随着埋深增加逐渐升高。微量元素锂、锶含量由东向西含量逐渐增加。其中锂元素由浅到深锂元素逐渐增加，这是因为锂元素大多赋存于下部的碎屑矿物中。盐层中锶元素的含量远低于海相蒸发析出钾盐阶段盐层中锶的含量，这与察尔汗盐湖的陆相成因观点相同。在整个地区的2～3m深，锶值均出现了极高值，该深度同时出现了钾离子的高值，说明别勒滩区段在该层位时出现了极强的浓缩蒸发事件，导致锶和钾元素的沉淀聚集。聚类分析揭示成盐时期深部物质的补给与地表水的混合以及火山、地热活动对盐类聚集的贡献。结合别勒滩区段晶间卤水的补给条件，研究发现杂卤石的分布与晶间卤水的补给方向相关。硫酸镁亚型的涩聂湖湖水自西向东补给晶间卤水，同时研究区Qs3h层孔隙度与给水度均较大，这为涩聂湖湖水与前期形成的盐类矿物（硫酸矿物、光卤石和石盐）发生交代反应提供了通道和场所，杂卤石正是沿着晶间卤水的补给方向（自西向东）交代硫酸盐矿物和光卤石矿物，甚至出现交代石盐现象，说明杂卤石的形成是涩聂湖湖水与先期形成的盐类矿物发生交代反应的结果。
【作者】牛雪；
【导师】张招崇；刘成林；焦鹏程；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），矿产普查与勘探，2014，硕士
【关键词】别勒滩区段；钾盐特征；杂卤石成因；

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