我国已探明的可溶性钾盐资源有以下特点:
1)储量少。至1996年底,全国保有储量仅4.57亿t KCl。
2)以液体资源为主。国外钾资源
储量的主要部分是古代固体层状矿床,占总储量的绝大部分,而我国的钾盐资源储量,主要是液体卤水矿床。
3)矿石品位低。已探明的现代盐湖层状固体矿层普遍为贫矿,96%是表外矿,KCL含量仅2%-6%。古
钾盐层状矿床KCL含量平均为8.81%。国外固体钾盐层状矿床矿石晶位一般为15%-35%K2O。
4)质量差。我国古代钾盐矿石中,固体难溶物和不溶物比较多,选矿和加工难度大。
5)共生组分多。盐湖卤水和地下卤水中与钾共生有大量的镁、钠、硼、锂、溴、碘、铷、铯等元素,
有很高的综合利用价值。
6)埋藏浅。盐湖资源出露地表,固体层状钾盐矿一般埋深为25-700m,易开采。
7)可选性差。云南勐野井钾盐矿含泥砂水不溶物比较多,品位低,难以选矿,成本高;盐湖卤水需经日晒光卤石后才能浮选,增加了盐田投资。
地质特征
一、 钾盐矿床时空分布及成矿规律
(一) 矿床时空分布
钾盐矿床是蒸发岩矿床的一种,它经常和其他盐类矿床共生在一起,如石膏、芒硝、石盐等。已知世界从古生代到现代都有蒸发岩沉积,最老的钾盐产于寒武纪,泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪以至第四纪各个地质时代均有钾盐矿床形成。
我国钾盐成矿时代主要为第四纪、白垩纪和三叠纪。其代表矿床有:
1)碎屑岩系型钾盐矿床——云南勐野井白垩纪钾盐矿床。该矿地处藏滇印支地槽褶皱带,位于兰坪-思茅盆地的东南部,是白垩纪成盐期的产物。思茅拗陷东西两侧为红河、澜沧江深大断裂夹持,向北与兰坪拗陷邻接,向南延出国境,为老挝的万象盆地和泰国的呵叻盆地。
矿床含盐系底板是红色为主的碎屑岩。钾盐层顶底板及夹层都是红色为主的碎屑岩。属于碎屑岩型钾盐矿床。钾盐层底部与硬砂岩呈假整合接触。主要矿物为岩盐、钾石盐、硬石膏、光卤石,并富集有Br、Li等微量元素。
2)盐湖型钾盐矿床——察尔汗盐湖钾镁盐矿床,是一个现代内陆盐湖,形成于晚更新世-全新世的成盐期。这一大型钾盐矿床是在柴达木盆地演化和成盐作用发育过程中,存在有利于钾迁移、富集的地质和水文地质条件而形成的。柴达木盆地已探明的富钾盐湖,还有东台吉乃尔、西台吉乃尔、一里坪、尕斯库勒、大浪滩、昆特依、马海、大小柴旦等诸多盐湖,它们的形成与察尔汗盐湖有着密切的联系。
柴达木盆地自更新世以来,随着青藏高原的总体上升,一直处在沉降中,第四纪初成为规模巨大的古湖。湖水面积可达20×104 km2,长期积累了包括钾在内的大量盐类组分,经过蒸发和浓缩,成盐作用是在闭流盆地中发育和演化。受新构造运动的影响,古湖的沉降中心屡经变迁,最初在盆地的西部茫崖大浪滩一带,尔后向东北方向转移,到晚更新世移向盆地的东南,即现在察尔汗盐湖。中早更新世末期的新构造运动,使柴达木古湖被分割瓦解。察尔汗盐湖是盆地中第四纪以来的沉降中心,湖盆面积大,又是盆地中地势最洼的地区,因而继承和积累柴达木古湖的盐类总量也最大。
(二)盐湖型钾盐的成矿规律
1.钾盐盆地的形成
钾盐的沉积一般在盐类矿物的后期,但盐类沉积的盆地到钾盐沉积阶段已发生变化。这时卤水浓缩很大,体积已浓缩到原水体的1%~1.5%,原来的盆地已为早先沉积的石盐基本填满,残余卤水则大部分渗入早期沉积的固相岩中,成为晶间卤水。钾盐盆地除少数形成于原来石盐盆地外,大多数则需重新形成,残余卤水及晶间卤水再汇入这个盆地中,蒸发形成钾盐矿床。
2.钾物质来源
作为海相盐化的钾物质来源,是大洋水蒸发结晶后期阶段的产物。内陆盐湖的钾来源于残留卤水、结晶岩、火山活动、古钾盐矿床及油田水和深层地下卤水。
3.钾盐盆地中钾的富集
首先,成盐成钾卤水在正常封闭的盆地中,蒸发作用使盐类物质按溶解度而先后沉积。剖面上成为一个旋回性构造,钾盐分布在中上部和顶部;平面上则由盆地边缘到中心,按溶解度从小到大排列:碳酸盐-硫酸盐-石盐-钾盐。
其次,在钾盐盆地中,尤其内陆盆地,卤水迁移对富集钾盐十分有利,因为当卤水迁移时较不容易溶的一些盐类先后在迁移途中沉淀,给剩下易溶的钾镁盐沉淀创造了条件。如察尔汗现代钾盐湖,卤水迁移过程中,湖周围就有较多可溶盐类沉积,它们主要是碳酸盐、硫酸盐、氯化钠,并按溶解度由小到大有规律地分散于迁移途中,最后剩下的卤水钾镁含量很高,给形成钾盐矿床创造了有利条件。
第三,当石盐晶间或层间的卤水回流入钾盐盆地时,其运移过程中晶间卤水或层间卤水便可选择性溶解石盐岩中的钾镁盐或浸染状的钾盐,使卤水变富。如在青海现代钾盐湖中,在湖水水位较高,也是盆内卤水浓度较淡的时候,卤水渗入到石盐岩中,对其中的钾镁盐进行选择性溶解,由于蒸发作用湖水位下降使晶间卤水回流入低凹处,这种回流的卤水很快便形成光卤石,说明经过这个过程卤水富集了钾镁盐。 综上所述,钾盐矿床的形成,必须具备成钾的盆地、高浓度的卤水和持续蒸发的条件。
二、 矿 床 类 型
可溶性钾盐矿床分类有以下几种分法。
(1)按成矿时代划分,可分为第四纪以前形成的古代钾盐矿床(包括中新生代陆相碎屑岩型钾盐矿床)和第四纪形成的现代钾盐矿床(盐湖型钾盐矿床); (2)按赋存状态可分为固体层状矿床和液体矿床。 (3)按矿石化学组成划分可分为:
1)氯化物型矿床:察尔汗盐湖钾镁盐矿床和勐野井钾盐矿床均属此类型; 2)硫酸盐型:大浪滩钾盐矿床属此类型; 3)混合型矿床:既有氯化物又有硫酸盐的矿床; 4)硝酸盐型:新疆鄯善地区的钾硝石矿属此类型。
(4)按矿床成因分类:可分为海相成因、陆相成因和深层卤水补给三种类型。
三、 典 型 矿 床
(一) 云南江城勐野井钾盐矿床
勐野井钾盐矿床系古代固体钾盐矿床。氯化物型陆相沉积。物质来源也有深成卤水沿深大断裂补给的可能。含矿层为下第三系勐野井组。
矿区出露地层,自下而上有:白垩系中统(K2)、白垩系上统(K3)、下第三系(E)、上第三系(N)。 下第三系自下而上划分为勐野井组、等黑组和勐腊组。勐野井组(古新统E1m)下段为主含盐层,地表为棕红色、杂色泥砾岩,夹少量泥质粉砂岩、粉砂岩,深部为各种类型的石盐岩夹粉砂岩、钾盐岩。厚度9~682 m。上部棕红色泥岩、粉砂岩,普遍含石膏。厚度10~224 m。等黑组(始新统-渐新统E2~3d)以紫红色粉砂岩、泥岩为主,厚169 m。勐腊组(渐新统E3ml)为红色砾岩、砂砾岩,夹砂岩、粉砂岩,厚度529~1 592 m。
矿区主体为一个四周被断层围限的轴向北西的向斜构造(图4.9.2),延长约10 km,宽4 km。两翼地层倾角30°~40°。由于后期构造和风化剥蚀残存的勐野井组分布面积仅10 km2,盐体位于矿区中部次级背斜内,残存面积3.2 km2,中央最厚达411 m,向四周变薄尖灭,西北侧为断层F3所限,因断距大,盐体突然消失。全区石盐层平均厚度196.4 m,含NaCl平均71.67%,区内见盐深度最浅26 m,最深901 m,盐层表生淋滤带深度一般26~60 m。
图4.9.2勐野井钾盐矿床岩相略图
1.钾盐+石盐分布范围;2.石盐分布范围;3.泥岩、粉砂岩夹泥砾岩和细砂岩,含石膏团块和石膏细脉;4.泥岩、粉砂岩夹泥砾岩和细砂岩,含碳酸盐胶结物和团块;5.扒沙河组砂岩;6.曼岗组;7.断裂;8.隐伏成盐同生断裂;9.岩相界线;10.钻孔位置(矿区共有钻孔88个,图中未全部标出);11.盐泉;12.钾盐矿山 据颜仰基资料,1982,略有修改)
m4-9-2.jpg
钾盐分布于石盐层中,界限不清,分布面积2.8 km2,占石盐分布面积的80%。全区有10个钾盐矿层,每个钾矿带含1~5个钾矿体。累计厚度2~81m,平均厚30m。钾矿层KCl品位一般5%~10%,全区平均8.81%,含NaCl 62.14%,水不溶物23.35%;石盐钾盐矿层含KCl 2.62%,NaCl 70.64%,水不溶物22.95%。钾盐层多在石盐层中分段富集成群,并多富集于厚度大、品位高、夹石少的盐层中、上部。
钾盐矿石有青灰色钾盐岩(占38.45%)、灰绿色泥砾质钾盐岩(占44.33%)及棕红色或杂色泥砾钾盐岩(占17.22%)。主要矿石矿物为石盐、钾石盐、光卤石、钾镁盐,其他非盐类矿物有自生石英、黄铁矿、镜铁矿等。
该矿品位低、质量差,大规模开采尚有困难。
(二) 青海察尔汗盐湖钾镁矿床