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钾是作物生长和发育必备的三大营养元素之一，可以增进作物对氮元素和磷元素的吸收，从而提高作物品质和产量，是“粮食的粮食”。中国是一个农业大国、贫钾大国，钾肥对外依存度较高，2017~2020年钾盐进口量均在700万t以上，对外依存度高达50%以上。长期以来，钾一直被列为我国七大最紧缺大宗矿产之一，是我国保障农业生产安全和民生的重要战略资源，尤其俄乌战争爆发以来，我国对钾、锂等战略资源、紧缺资源的需求日益增长。
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自1989年察尔汗矿区部分固体钾盐因特大洪水被溶解转化为液体矿后，为人工液化开采低品位固体钾盐打开了思路。王文祥等（2013）从溶剂、原地晶间卤水和溶出液等方面分析了溶矿过程中水位和水质在纵向和横向上的变化；李瑞琴等（2021）明确了别勒滩区段不同地质结构、构造及孔隙度对溶矿效果的影响；也有学者对深部卤水的储层空间分布规律和控制机制进行了探讨（刘万平等，2021；崔子豪等，2023），牛雪等（2015）则对别勒滩区段钾盐矿物的区域分布特征进行了归纳总结。虽然前人对别勒滩区段钾盐研究开展了大量工作，但还未有学者对现阶段溶矿过后的矿物分布特征进行分析研究，本文从X射线粉晶衍射、扫描电镜、盐矿物鉴定以及化学元素、物性参数等方面对涩聂湖东北部S2T3钻孔的矿物沉积特征进行细致描述，以期明确溶矿过后钾盐矿物，尤其是杂卤石的分布特征及形成机制，为下一步溶矿实验规划以及未来杂卤石的开发研究提供参考。
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1 研究区概况
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察尔汗盐湖位于柴达木盆地中南部，总面积5856 km2，是我国最大的盐湖和最大的盐湖钾盐矿床（刘万平等，2021）。盐湖区以干盐壳为主，由东向西分为霍布逊、察尔汗、达布逊和别勒滩四个区段（图1；Zhang Pengxi，1987；Shen Zhenshu et al.，1993）。别勒滩位于察尔汗盐湖最西侧，矿区面积约1500 km2（杨谦，1982），地层完整，总体趋势南高北低（于升松，2000；李波涛等，2010），虽然是开发利用较晚的地区，但其固、液体钾总储量占察尔汗盐湖总储量的60%以上（田润，2007），是察尔汗盐湖开发最有潜力的地区。
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图1 察尔汗盐湖别勒滩区段及S2T3钻孔地理位置图（据韩光等，2022修改）
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Fig.1 Location of Bieletan and borehole S2T3 in the Qarhan salt lake (modified from Han Guang et al., 2022)
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2 样品采集及实验方法
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本次研究样品主要采自别勒滩区段涩聂湖东北部S2T3孔，钻孔深度2320 cm，主要在S4盐层，钻孔区域位置见图1。对S2T3孔进行全孔取芯，具体样品分布深度见表1，样品采集完毕后用自封袋密封保存。对所取样品进行了X射线粉晶衍射分析（XRD）、能谱扫描电镜分析（SEM-EDS）、化学元素分析、孔隙度和给水度分析以及手标本矿物鉴定。
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XRD分析在包钢集团矿山研究院完成，将样品进行40℃烘干后研磨至200目进行测试分析。分析仪器为Panalytical-Empyrean，分析软件为Xray-Run，X光源为铜靶，高压发生器电压/电流为40 kV/40 mA，发散狭缝类为固定类型，狭缝DS=0.4354°，RS=0.1 mm，扫描方式为连续扫描。
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能谱扫描电镜分析（SEM-EDS）在中国地质科学院矿产资源研究所盐湖资源与环境重点实验室完成，主要分析样品为粉末状盐类样品。仪器型号为Hitachi TM3030台式扫描电镜，能谱型号为德国Bruker Quantax 70（15 kV）。
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化学分析样品采用连续劈芯法，采集其中一半岩芯进行测试分析，取样长度≤60 cm，单个样品取样重量不少于500 g。测试分析在青海省柴达木综合地质矿产勘查院完成，分析项目有K、Na、Ca、Mg、Cl、SO4、B2O3、Li、Br、I、Sr、CO3和水不溶物，各元素及离子相对标准偏差（RSD，n=11）在1.05%~2.35%之间。
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3 矿物组合特征
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根据手标本盐矿鉴定、SEM以及XRD分析结果，S2T3钻孔共发现各类矿物14种，其中盐类矿物9种，分别为石盐、石膏、硬石膏、钾石盐、光卤石、杂卤石、水氯镁石、方解石、白云石；粉砂、黏土类矿物5种，分别为石英、钠长石、伊利石、高岭石和绿泥石。
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续表1
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石盐（NaCl）是研究区内最主要的盐类矿物组分，与第四纪的碎屑沉积物构成了含钾盐层的地层格架。地层中石盐多呈孔状构造，溶蚀现象明显。全钻孔的石盐含量均在70%以上，显微镜下多为自形晶、立方体（图2a、b），粒径0.2~3 mm不等，单偏光下无色透明，正交光下均质体，部分晶体内含杂质，水溶快速；钾石盐（KCl）多赋存在石盐中呈自形包体（图2c），乳白色，粒径0.02~0.04 mm，单偏光下略显粉色，正交光下均质体；石膏（CaSO4·2H2O）多为半自形—他形、板状、柱状、粒状（图2d），粒径约为0.1~0.3 mm，少量自形晶，针柱状，粒径可达5~8 mm，单偏光下无色透明，正交光下一级灰白干涉色，不溶于水，溶于酸；光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）多为半自形—他形，厚板状，粒径约0.1 mm，单偏光下略显粉色，正交光下干涉色鲜艳，彩色环带明显，水溶迅速。扫描电镜下，光卤石颗粒多呈单个不规则粒状或多颗粒聚集呈团块状集合体（图2e）；杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）多与石盐混杂共生或呈绒球状集合体（图2f），水溶可生成针状石膏，电镜下亦可见纤维状、竹叶状、花瓣状集合体（图2g、h）；水氯镁石（MgCl2·6H2O）多赋存于石盐晶体孔隙之间，微晶，不规则颗粒状，边缘相对平滑（图2i）。
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从矿物组合特征中可以看出，S2T3钻孔主要的含钾矿物有杂卤石、光卤石和钾石盐，其XRD分析和手标本鉴定结果见表1。表中光卤石含量主要采用盐矿鉴定的结果，杂卤石和钾石盐含量主要采用XRD测试结果。从表中可以看出，S2T3钻孔中含钾矿物最多的是杂卤石，基本在各个地层中都有产出，最高含量为37.16%，出现在500 cm深度处；其次为光卤石，虽然出现的频率较高，但含量很低，最高含量为15%~20%，出现在1713 cm深处；钾石盐仅零星出现，含量最少，基本不超过1%。
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4 矿物分布特征及形成机制探讨
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一般来说，按照盐类矿物沉积序列，在盐湖沉积早期会形成大量的碳酸盐；随着湖泊的浓缩再进入硫酸盐沉积阶段，形成石膏等硫酸盐矿物；最后是氯化物阶段，石盐和钾镁盐大量析出（郑绵平等，2016；李俊，2021）。杂卤石作为含K、Mg、Ca的硫酸盐复盐矿物，在正常的卤水蒸发浓缩过程中是极难形成的。从S2T3孔矿物分布特征（图3）来看，在底部约1700~2200 cm层位，杂卤石含量处于较高位置，平均8.76%，碳酸盐含量也达到最高，平均2.24%，光卤石和钾石盐的含量较低，分别为4.6%和0.25%，石膏含量较高，平均为4.90%（表1）。王弭力（1982）认为，杂卤石可能沉积在两种情况下：① 在硫酸钙盐沉积阶段，外来富K+、Mg2+卤水的介入；② 在硫酸钾镁盐沉积阶段，外来卤水带入Ca2+、SO2-4。对比最底部S2T3-92和S2T3-93两个样品可以发现，在2280~2320 cm阶段，杂卤石含量很低，但光卤石和钾石盐含量很高，两个样品的光卤石含量均为10%，且未见碳酸盐出现，表明此阶段地层中已含有较多的K+、Mg2+离子。而在其后的1700~2200 cm层位碳酸盐矿物含量突然增加应与外来淡水补给有关，大量外来水体带入了较多的Ca2+和SO2-4（韩光等，2023），一方面溶解了部分光卤石和钾石盐，造成其含量在此阶段明显下降；另一方面增加了硫酸盐矿物的沉积，石膏含量较高。被溶解的光卤石和钾石盐以及富含K+、Mg2+的晶间硫酸盐型古卤水与淡水引入的Ca2+和SO2-4发生掺杂作用，促进了杂卤石的生成，应是较为典型的准同生阶段形成的原生杂卤石（刘成林等，2008；林耀庭等，2009；Zhao Yanjun et al.，2020）。从元素分布曲线图（图4）中也可以看出，对比最底部两个样品，1700~2200 cm层位Ca2+和SO2-4含量明显增加，但K+含量未出现明显变化，再次证明外来淡水的补给增加了Ca2+和SO2-4含量，而K+主要应是赋存形式发生变化，含量未出现明显改变。
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图2 察尔汗盐湖S2T3钻孔中的矿物扫描电镜照片
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Fig.2 SEM photos of minerals from borehole S2T3, Qarhan salt lake
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（a）、（b）—石盐；（c）—钾石盐；（d）—石膏；（e）—光卤石；（f）、（g）、（h）—杂卤石；（i）—水氯镁石
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(a) , (b) —halite; (c) —sylvine; (d) —gypsum; (e) —carnallite; (f) , (g) , (h) —polyhalite; (i) —bischofit
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图3 察尔汗盐湖S2T3钻孔碳酸盐、光卤石、杂卤石和石膏含量分布特征
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Fig.3 Distribution of carbonate, carnallite, polyhalite and gypsum content in borehole S2T3, Qarhan salt lake
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图4 察尔汗盐湖S2T3钻孔Ca2+、K+、SO2-4和Br-含量分布特征
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Fig.4 Distribution of Ca2+, K+, SO2-4 and Br- content in borehole S2T3, Qarhan salt lake
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1000~1700 cm层段，杂卤石含量变化不大，比上一阶段略有降低，约为7.30%，但碳酸盐含量和石膏含量明显降低，分别为1.04%和2.76%，光卤石含量达到阶段最高，平均高达6.25%，且每一层位均有产出，并从底部到顶部呈递减趋势。韩光等（2023）指出，别勒滩区段杂卤石主要分布在K4和K5以光卤石和钾石盐为主的固体钾盐层中，李俊（2021）也指出，别勒滩区段在0~16 m深度进入石盐和钾镁盐析出的氯化物阶段，本文中此阶段光卤石含量的增加也印证了这一点。而从底部到顶部，光卤石含量的逐渐减少应是对溶矿效果的响应，此阶段碳酸盐含量的降低应该也与溶矿实验有关。S2T3钻孔微量元素显示，2007年开始的溶矿实验，经过15年的采矿生产后，在2022年有明显K元素减少开始的层位大约就在1700 cm（待发表资料），对比其他3个钻孔的含钾矿物含量变化（表2）可以发现，从钻孔S2T1到S2T5，此段地层中的光卤石含量明显呈降低趋势。一方面，溶矿试剂通过优势通道驱替晶间卤水并溶解通道周边的盐矿（王文祥等，2013），在使管道变大的过程中也带走了主要混杂于石盐晶体中的碳酸盐矿物；另一方面，随着溶矿距离的增加，溶剂不断下渗，靠近采卤渠的下部地层溶矿效果更好。此阶段孔隙度和给水度较前一阶段的大幅上升（17.5%和10.46%）（表3）也证明了溶矿过程使得地层中部分矿物溶解流失。
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前人的研究资料表明，四川盆地、昆特伊矿田杂卤石主要是由富K+、Mg2+的卤水与石膏、硬石膏发生水溶变质作用形成的（李亚文等，1987；潘忠华，1988；宋鹤彬等，1991；赵艳军等，2015；韩光等，2023）， S2T3钻孔此阶段杂卤石的形成可能也与富K+、Mg2+卤水与石膏矿物反应有关，交代作用导致此阶段石膏矿物含量明显下降而杂卤石含量增加。
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500~1000 cm层段，该阶段杂卤石、光卤石、碳酸盐和石膏含量均处于低值期，其中碳酸盐只在3个样品中出现且含量极低，与上一阶段相比，杂卤石、光卤石含量均显著下降，平均含量分别为4.90%、3.13%，而石膏含量略有上升，平均含量达到4.13%。通过15年的溶矿过程，S2T3钻孔中溶矿效果最显著、KCl含量下降最明显的区段就在5~10 m的层位（待发表资料）。通过表3中该阶段孔隙度和给水度的变化也可以看出溶矿效果在此处的显著影响。含盐矿物和卤水中的Br是反映卤水蒸发阶段和程度的重要指标，高浓度的Br往往指示盐湖的强烈蒸发过程和卤水的高度浓缩（程怀德等，2008；Sanders，1991；Farid et al.，2013；Zarei et al.，2013；Biehl et al.，2014）。从S2T3钻孔Br元素的变化趋势（图4）可以看出，在790 cm处Br元素含量突然大幅下降，指示卤水蒸发过程中水化学组分发生重大变化。对比其他元素含量，可以发现，除了Na和Cl含量明显上升外，其他元素K+、Mg2+、Ca2+、SO2-4和Sr2+及水不溶物和碳酸盐的含量均处于下降趋势，对比15年的溶矿效果可以发现，KCl含量减少最大的层位大约也在800 cm处，因此该阶段矿物的变化更多受溶矿过程的影响，基本不体现矿物的沉积机制，地层孔隙度和含水量的变化（表3）也进一步证明了溶矿效果的显著。
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300~500 cm层段，杂卤石含量达到整套地层的最高值，平均18.20%，石膏含量显著提升，达到4.50%，光卤石含量仍处低值，但较上一阶段略有升高，平均3.89%，碳酸盐平均含量仅为0.97%，较上一阶段略有提升。察尔汗盐湖首采区的采卤实践证明，随着抽卤的不断进行，晶间卤水的水位不断下降，目前埋深已下降到4~5 m（王文祥等，2013）。本层段刚好处于地下水位线附近，杂卤石含量的显著增长应与此有关。诸多研究证明，别勒滩区段是整个察尔汗湖区杂卤石最发育的地区，也是现阶段仍在形成杂卤石的地区。一方面，别勒滩区段主要的溶矿试剂为NaCl+MgCl2的混合溶液，灌卤开始后，溶剂进入地层驱替了原来的晶间卤水，经过固液转化后晶间卤水中K+、Mg2+浓度明显提升（王文祥等，2013），为水位线附近杂卤石沉积提供了充足的K+、Mg2+离子。此阶段碳酸盐含量的提升指示少量的外来淡水补给，元素含量图（图4）也证明此阶段外来水体引入了大量的Ca2+和SO2-4，其与富含K+、Mg2+的晶间卤水发生反应，沉淀现生杂卤石集合体；另一方面，田润（2007）研究发现距离涩聂湖越近，地层的晶间卤水中钾离子含量越接近涩聂湖钾离子含量，说明涩聂湖湖水对别勒滩区段晶间卤水存在补给作用，且具体补给方向为东北方（牛雪等，2015），硫酸镁亚型的涩聂湖水通过补给晶间卤水与先期形成的石膏发生交代反应，形成后期交代成因的杂卤石。通过表2可以发现，其他3个钻孔此阶段的杂卤石含量也相对较高，且从S2T1孔到S2T5孔平均含量呈现递减的趋势，表明随着距离的增加，晶间卤水接受涩聂湖湖水的补给逐渐减少，因而形成的杂卤石含量逐渐降低。光卤石含量下降仍是对生产溶矿的响应。
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300 cm以浅层段位于别勒滩地下水位线之上，是溶矿效果最差、也是受溶矿效应影响最小的阶段。该阶段杂卤石含量减少，仅4个样品中出现，平均含量为3.51%，光卤石含量较高，6.92%，碳酸盐仅在3个样品中出现，平均含量为0.69%，石膏含量仍然较高，为4.94%。淡水及溶剂在流经浅表地层后迅速下渗，未给盐类矿物预留充足的溶解、反应时间，因而依旧保留氯化物阶段的矿物沉积特征，该阶段的高给水度、低孔隙度（表3）表明该地区适合采用固液转化方式进行开采，但目前钾盐矿物溶解效率很低，还需制定针对性的固液转化开采方案。
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5 结论
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通过对别勒滩区段涩聂湖东北部S2T3钻孔溶矿后的矿物沉积特征进行XRD、扫描电镜、化学元素分析、盐矿鉴定以及物性参数分析，得出结论如下：
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（1）别勒滩区段涩聂湖东北部的钾盐矿物主要有杂卤石、光卤石和钾石盐，其中杂卤石是分布最广泛、含量最高的钾盐矿物。
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（2）根据沉积特征分析，溶矿后S2T3钻孔各层位中杂卤石形成机制并不相同，1700~2200 cm层位主要为准同生沉积阶段形成的原生杂卤石，通过扫描电镜观察，杂卤石主要呈竹片装、花瓣状和绒球状等，多与石盐共生；1000~1700 cm层位杂卤石主要为后生交代成因，多为富K+、Mg2+卤水与早期形成的石膏发生逆向反应生成；300~500 cm地层中则既有现生杂卤石也有后期涩聂湖硫酸镁亚型卤水与石膏等硫酸盐矿物反应形成交代产出的杂卤石。
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（3）涩聂湖东北部300~500 cm地层为杂卤石含量最高层位，也是现阶段杂卤石正在形成的层位，可为后续杂卤石开发研究提供材料与参考；1000~1700 cm以及300 cm以上层位是S2T3钻孔中光卤石含量最高的地层，可为下一步固液转化生产靶区选取提供参考。
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参考文献
-
Biehl B C, Reuning L, Strozyk F, Kukla P A. 2014. Origin and deformation of intra-salt sulphate layers: An example from the Dutch Zechstein (Late Permian). International Journal of Earth Sciences, 103: 697~712.
-
Cheng Huaide, Ma Haizhou, Tan Hongbing, Xu Jianxin, Zhang Xiying. 2008. Geochemical characteristics of bromide in potassium deposits: Review and research perspectives. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 27(4): 399~408 (in Chinese with English abstract).
-
Cui Zihao, Zhao Yanjun, Liu Wanping, Du Jiangmin, Zhao Tingyu, Jiao Pengcheng, Wang Luohai, Yan Qunxiong, Shen Lijian. 2023. Spatial distribution characteristics of deep brine reservoir in Beletan area, Qaidam basin. Acta Petrologica et Mineralogica, 42(5): 723~734 (in Chinese with English abstract).
-
Farid I, Trabelsi R, Zouari K, Abid K, Ayachi M. 2013. Hydrogeochemical processes affecting groundwater in an irrigated land in Central Tunisia. Environmental Earth Sciences, 68(5): 1215~1231.
-
Han Guang, Yuan Xiaolong, Han Jibin, Liu Jiubo, Fan Zenglin, Hu Yan, Zhang Xiying. 2022. Comparative analysis on the characteristic changes of the brine reservoir system before and after exploration of the Qarhan salt lake (Huobuxun area). Acta Geoscientica Sinica, 43(3): 279~286 (in Chinese with English abstract).
-
Han Guang, Pan Tong, Ma Zongde, Liu Jiubo, Chen Andong, Hu Yan, Zhao Yuxiang, Li Haiming, Tong Yongjun. 2023. Study on characteristics and depositional environment of polyhalite deposits in Bieletan area of Qaidam basin. Mineral Deposits, 42(4): 811~827 (in Chinese with English abstract).
-
Li Botao, Zhao Yuanyi, Qian Zuohua, Jiao Pengcheng, Liu Chenglin, Wang Shijun. 2010. A comparative study of material composition of solid sylvite before and after liquefaction and its significance in Bieletan area of Qarhansalt lake, Qinghai, China. Mineral Deposits, 29(4): 669~683 (in Chinese with English abstract).
-
Li Jun. 2021. The formation mechanism of polyhalite in salt lakes of Qaidam basin—Taking Qarhan and Kunteyi salt lakes as examples. Doctoral dissertation of Graduate School of Chinese Academy of Sciences (in Chinese with English abstract).
-
Li Ruiqin, Liu Chenglin, Jiao Pengcheng, Liu Wanping, Wang Shijun. 2021. Numerical simulation analysis on potash dissolution extraction from low-grade solid potash ore in modern salt lake—A case study from Bieletan mining area in the Qarhan salt lake. Acta Geologica Sinica, 95(7): 2150~2159 (in Chinese with English abstract).
-
Li Yawen, Han Weitian. 1987. An experimental study on the formative conditions of polyhalite in Triassic system in Sichuan basin. Geoscience, (Z1): 400~411 (in Chinese with English abstract).
-
Lin Yaoting, Xu Zulin. 2009. Significance of salts preservation condition research on finding potassium of the Triassic in Sichuan basin. Journal of Salt Lake Research, 17(1): 6~12 (in Chinese with English abstract).
-
Liu Chenglin, Wang Mili, Jiao Pengcheng, Fan Weidong, Chen Yongzhi, Yang Zhichen, Wang Jingguo. 2008. Sedimentary characteristics and origin of polyhalite in Lop Nursalt lake, Xinjiang. Mineral Deposits, 27(6): 705~713 (in Chinese with English abstract).
-
Liu Wanping, Zhao Yanjun, Yao Fojun, Su Ye, Hu Yufei. 2021. A study of controlling effect of fault structure on the deep brine distribution in the Bieletan area, Qaidam basin. Acta Geologica Sinica, 95(7): 2073~2081 (in Chinese with English abstract).
-
Niu Xue, Jiao Pengcheng, Cao Yangtong, Zhao Yanjun, Liu Binshan. 2015. The origin of polyhalite and its indicating significance for the potash formation in the Bieletan area of the Qarhan salt lake, Qinghai. Acta Geologica Sinica, 89(11): 2087~2095 (in Chinese with English abstract).
-
Pan Zhonghua. 1988. On the genesis of polyhalite in the Middle and Lower Triassic of Nongle, Quxian County, Sichuan Province. Building Material Geology, 34(1): 6~11 (in Chinese with English abstract).
-
Sanders L L. 1991. Geochemistry of formation waters from the Lower Silurian Clinton Formation (Albion sandstone), eastern Ohio. AAPG Bulletin, 75(10): 1593~1608.
-
Shen Zhenshu, Cheng Guo, Le Changshuo, Liu Shuqin. 1993. The Division and Sedimentary Environment of Quaternary Salt-bearing Strata in Qaidam Basin. Beijing: Geological Publishing House.
-
Song Hebin, Jing Bohua. 1991. Sulfur isotopic composition of Triassic sulfate minerals in Lanniwan area, Quxian County, Sichuan Province. Acta Petrologica et Mineralogica, (2): 181~187 (in Chinese with English abstract).
-
Tian Run. 2007. Hydrochemical and hydroregime study of strata S4 inter-crystal brine in Bieletan section, Qarhan salt lake. Master's thesis of Graduate School of Chinese Academy of Sciences (in Chinese with English abstract).
-
Wang Mili. 1982. The geological significance of polyhalite in depression Q. Geological Review, (1): 28~37 (in Chinese with English abstract).
-
Wang Wenxiang, Li Wenpeng, Liu Zhenying, Hao Aibing, Wang Shijun, Jiao Pengcheng. 2013. Hydrodynamic and hydrochemical condition analysis of low grade solid potassium liquefy exploitation experiment. China Mining Magazine, 22(7): 114~119 (in Chinese with English abstract).
-
Yang Qian. 1982. The sedimentation mechanism of potash deposits in the Qarhan inland salt lake. Acta Geologica Sinica, 56(3): 97~108 (in Chinese with English abstract).
-
Yu Shengsong. 2000. Dynamics and Prediction of Potassium-bearing Brine in the First Mining Area of Qarhan Salt Lake. Beijing: Science Press (in Chinese).
-
Zarei M, Raeisi E, Merkel B J, Kunner N-A. 2013. Identifying sources of salinization using hydrochemical and isotopic techniques, Konarsiah, Iran. Environmental Earth Sciences, 70(2): 587~604.
-
Zhang Pengxi. 1987. Salt Lakes in Qaidam Basin. Beijing: Science Press, 217~229.
-
Zhao Yanjun, Liu Chenglin, Gong Daxing, Zhou Jiayun, Ding Ting, Wang Mingquan, Wang Licheng. 2015. The Luzhou-Kaijiang paleouplift control on the formation environments of Triassic salt and potassium of deposits in eastern Sichuan. Acta Geologica Sinica, 89(11): 1983~1989 (in Chinese with English abstract).
-
Zhao Yanjun, Liu Chenglin, Ding Ting, Gonzalez L A, Li Zhaoqi, Wang Mingquan, Wang Licheng, Zhu Zhengjie. 2020. Prigin and depositional paleoenvironment of Triassic polyhalite in the Jialingjiang Formation, Sichuan basin. Carbonates and Evaporites, 35(2): 35~64.
-
Zheng Mianping, Zhang Yongsheng, Liu Xifang, Qi Wen, Kong Fanjing, Nie Zhen, Jia Qinxian, Pu Lingzhong, Hou Xianhua, Wang Hailei, Zhang Zhen, Kong Weigang, Lin Yongjie. 2016. Progress and prospects of salt lake research in China. Acta Geologica Sinica, 90(9): 2123~2165 (in Chinese with English abstract).
-
程怀德， 马海州， 谭红兵， 许建新， 张西营. 2008. 钾盐矿床中Br的地球化学特征及研究进展. 矿物岩石地球化学通报， 27(4)： 399~408.
-
崔子豪， 赵艳军， 刘万平， 杜江民， 赵婷钰， 焦鹏程， 王罗海， 严群雄， 沈立建. 2023. 柴达木盆地别勒滩地区深部卤水储层空间分布特征研究. 岩石矿物学杂志， 42(5)： 723~734.
-
韩光， 袁小龙， 韩积斌， 刘久波， 范增林， 胡燕， 张西营. 2022. 察尔汗盐湖霍布逊区段资源开采过程中储卤层系统变化特征研究. 地球学报， 43(3)： 279~286.
-
韩光， 潘彤， 马宗德， 刘久波， 陈安东， 胡燕， 赵玉翔， 李海明， 童永军. 2023. 柴达木盆地别勒滩杂卤石矿床特征及其沉积环境研究. 矿床地质， 42(4)： 811~827.
-
李波涛， 赵元艺， 钱作华， 焦鹏程， 刘成林， 王石军. 2010. 青海察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐液化前后物质组成对比及意义. 矿床地质， 29(4)： 669~683.
-
李俊. 2021. 柴达木盆地盐湖杂卤石形成机制研究——以昆特依和察尔汗盐湖为例. 中国科学院博士学位论文.
-
李瑞琴， 刘成林， 焦鹏程， 刘万平， 王石军. 2021. 现代盐湖低品位固体钾盐溶矿数值模拟研究——以察尔汗盐湖别勒滩矿区为例. 地质学报， 95(7)： 2150~2159.
-
李亚文， 韩蔚田. 1987. 四川盆地三叠系杂卤石形成条件的实验研究. 现代地质， (Z1)： 400~411.
-
林耀庭， 许祖霖. 2009. 论盐类保存条件研究对四川盆地三叠系找钾工作的重要性. 盐湖研究， 17(1)： 6~12.
-
刘成林， 王弭力， 焦鹏程， 樊卫东， 陈永志， 杨智琛， 王敬国. 2008. 罗布泊杂卤石沉积特征及成因机理探讨. 矿床地质， 27(6)： 705~713.
-
刘万平， 赵艳军， 姚佛军， 苏野， 胡宇飞. 2021. 柴达木盆地别勒滩地区断裂构造对深部卤水分布的控制作用研究. 地质学报， 95(7)： 2073~2081.
-
牛雪， 焦鹏程， 曹养同， 赵艳军， 刘斌山. 2015. 青海察尔汗盐湖别勒滩区段杂卤石成因及其成钾指示意义. 地质学报， 89(11)： 2087~2095.
-
潘忠华. 1988. 四川渠县农乐三叠系中下统杂卤石的成因初探. 建材地质， 34(1)： 6~11.
-
宋鹤彬， 荆博华. 1991. 四川渠县烂泥湾地区三叠系硫酸盐矿物硫同位素组成及其地质意义. 岩石矿物学杂志， (2)： 181~187.
-
田润. 2007. 察尔汗盐湖别勒滩段S4层晶间卤水水化学和水位动态变化特征研究. 中国科学院研究生院硕士学位论文.
-
王弭力. 1982. Q凹陷杂卤石的地质意义. 地质论评， (1)： 28~37.
-
王文祥， 李文鹏， 刘振英， 郝爱兵， 王石军， 焦鹏程. 2013. 别勒滩低品位钾盐固液转化试验水动力与水化学条件分析. 中国矿业， 22(7)： 114~119.
-
杨谦. 1982. 察尔汗内陆盐湖钾矿层的沉积机理. 地质学报， 56(3)： 97~108.
-
于升松. 2000. 察尔汗盐湖首采区钾卤水动态及其预测. 北京： 科学出版社.
-
赵艳军， 刘成林， 龚大兴， 周家云， 丁婷， 汪明泉， 王立成. 2015. 泸州-开江古隆起对川东三叠纪成岩成钾环境的控制作用. 地质学报， 89(11)： 1983~1989.
-
郑绵平， 张永生， 刘喜方， 齐文， 孔凡晶， 乜贞， 贾沁贤， 卜令忠， 侯献华， 王海雷， 张震， 孔维刚， 林勇杰. 2016. 中国盐湖科学技术研究的若干进展与展望. 地质学报， 90(9)： 2123~2165.
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摘要
别勒滩区段是柴达木盆地察尔汗盐湖固体钾矿的主要分布地区，也是企业固液转化进行生产的主要矿区。本文通过对别勒滩区段涩聂湖东北部生产区S2T3钻孔样品进行X射线粉晶衍射分析、扫描电镜能谱分析、化学元素分析、盐矿鉴定及物性参数分析，研究该地区固体钾盐液化后地层中矿物的沉积特征。经调查，液化后地层中主要的含钾矿物为杂卤石、光卤石和钾石盐，且以杂卤石为主，在2320 cm岩芯中分布最广、含量最高；根据沉积特征分析，2200~1700 cm地层中的杂卤石多为准同生沉积阶段形成的原生杂卤石，呈竹片状、花瓣状和绒球状等与石盐共生，而1000~1700 cm层位杂卤石则为后生交代成因。涩聂湖东北部1000~1700 cm以及300 cm以上层位是S2T3钻孔中光卤石含量最高的地层，可为下一步固液转化生产靶区选取提供参考；300~500 cm地层为杂卤石含量最高层位，既有后生交代形成的杂卤石也有现阶段正在生成的杂卤石，可为后续杂卤石开发研究提供材料与参考。
Abstract
Bieletan, the main area for solid potassium deposits in the Qarhan Salt Lake, is the principal mining region for brine exploitation and potash production. This study investigates the sedimentary characteristics of minerals after dissolution in the Bieletan area, focusing on borehole S2T3 in the northeast production area of Senie Lake. Using XRD, SEM, chemical element analysis, salt mineral identification, and physical parameter analysis, we identified polyhalite, carnallite, and sylvine as the main potassium minerals in the post-liquefaction strata. Sylvine, the dominant component, exhibits the widest distribution and highest content in the 2320 cm core of S2T3. Sedimentary characteristic analysis reveals that polyhalite in the 1700~2200 cm layer is mostly of primary origin, formed during the penecontemporaneous sedimentary stage and coexisting with halite in the shape of bamboo flakes, petal, and velvet ball. Conversely, polyhalite in the 1000~1700 cm layer originates from epigenetic replacement. The layers with the highest carnallite content in the northeast Senie Lake are located at 1000~1700 cm and the upper 300 cm, providing valuable reference for selecting target regions for liquefaction in the next step. Furthermore, the 300~500 cm layer, characterized by the highest content of epigenetically replaced polyhalite currently forming, offers crucial materials and insights for subsequent polyhalite development and research.
Keywords
potash minerals ； polyhalite ； sedimentary characteristics ； Bieletan ； Qarhan salt lake
