吉布提阿薩勒(ASSAL)鹽湖的鹵水鉀鹽礦床賦存特征

趙玉海 商朋強 李博昀 劉星旺

中化礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754

1 鹽湖區(qū)地質(zhì)

阿薩勒鹽湖位于Assal Ditch活動裂谷帶的中部，Assal Ditch活動裂谷起源于近代（500～700ka）。Assal Ditch包括Assal湖和Ghoubbet El Kharab 盆地。裂谷表現(xiàn)為開口斷裂、近代火山活動和重要熱流等許多地殼擴張的證據(jù)【1】。

阿薩勒鹽湖東南部Ardoukoba火山是最年輕的火山，形成于1978年11月7～14日間，有1600萬 m3的玄武巖從火山中溢出，散落形成扇狀火山錐，阻隔了鹽湖與海水的交換作用,封閉的海水經(jīng)過強烈的蒸發(fā)作用，形成了既有干鹽灘，又有湖表鹵水的現(xiàn)代鹽湖，湖表鹵水分布在鹽湖的東南部（圖1）。

鹽湖區(qū)基本地質(zhì)特征已有另文介紹【2】?，F(xiàn)僅就鹵水鉀鹽礦的賦存特征加以剖析。

阿薩勒鹽湖區(qū)鹵水鉀鹽礦床規(guī)模較大，根據(jù)賦存狀態(tài)，可分為湖表鹵水礦和晶間鹵水礦兩部分。其中湖表鹵水礦分布于鹽湖的東南部，晶間鹵水礦床分布于鹽湖西北部石鹽沉積區(qū)（圖1）。晶間鹵水的邊界受石鹽沉積范圍控制，在石鹽沉積區(qū)均賦存有晶間鹵水礦體，湖水的分布形態(tài)主要受湖盆形態(tài)及北西側(cè)固體石鹽礦沉積邊界的控制，二者水力聯(lián)系密切，通過對遙感影像的分析及湖區(qū)水平衡計算，鹽湖區(qū)鹵水的補給量與蒸發(fā)量大致平衡，在正常年份鹵水動態(tài)基本處于平衡狀態(tài)。

圖1 阿薩勒鹽湖遙感影像圖Fig.1 The remotesensing image of Assal salt lake

2 湖表鹵水礦特征

湖表水體的分布形態(tài)為一近南東-北西方向延伸不規(guī)則長方形，湖面最長約為9.85km，最寬約為8.00km，面積為62.65km2。

湖水深度在0～37.38m，平均深7.29m。湖表鹵水區(qū)湖底地勢由邊緣向中心分為較明顯淺、中、深三個深度區(qū)，而每個區(qū)內(nèi)地勢相對較為平緩，湖水的邊部深度最淺，平均水深3.35m；湖泊的中南部深度中等，平均水深14.96m；湖泊的近中部，深度最大，最深處為37.38m，平均水深24.66m。

湖表鹵水清澈、無色、無溴、味咸略辣。湖表水的比重穩(wěn)定于1.18～1.21，平均1.20；礦化度位于314～330g/L，平均324 g/L，屬高礦化度鹽湖鹵水；pH值位于6.50～7.13，平均7.03，屬中性鹵水；水化學類型為氯化物型；鹵水化學組分由 Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-等組成，其中最主要的組分是Na+、Cl-、其次為 Mg2+、K+、Ca2+、SO42-，各種離子含量由大到小依次為：Cl-、Na+、Mg2+、K+、SO42-、Ca2+、Br-。

湖表鹵水中KCl含量變化在9.58～10.90 g/L之間，平均為10.07 g/L，經(jīng)換算KCl品位變化于0.80%～0.91%，平均品位0.84%，達到鹵水礦最低工業(yè)品位，因此，湖表鹵水層即為礦層。NaCl含量變化在237.36～245.68 g/L之間，平均為241.56 g/L ，經(jīng)換算NaCl品位變化于19.78%～20.55%，平均品位20.13%。

2.1 湖表鹵水的水平分異

平面分布上，鹽湖東南部品位稍低，KCl最低為 9.74g/L，主要是受東南部泉水補給較多所致，西北部品位相對較高，KCl最高為10.52g/L，但總體品位變化?。▓D2）。

圖2 湖表鹵水區(qū)KCl含量等值線圖Fig.2 The KCl isogram of Assal salt lake brine

NaCl在平面分布上，鹽湖中部為NaCl含量高值區(qū)，往邊緣逐漸降低（圖3）。

綜上所述，湖表鹵水略具水平分異，離子含量西北部、中部略高而東南部較低，主要原因是受到東南部泉水補給較多所致。

圖3 湖表鹵水區(qū)NaCl含量等值線圖Fig.5 The NaCl isogram of Assal salt lake brine

2.2 湖表鹵水的垂直分異

鹵水的礦化度及化學組分在垂向上均沒有明顯的變化規(guī)律。以WY903點為例，所取上、中、下三個水樣化學組分變化很小，規(guī)律性不強（表1）。

表1 湖表鹵水化學組分垂直變化表（mg/L）Table1 The chemical consitituents vertical variation of Assal salt lake brine

3 晶間鹵水礦特征

晶間鹵水礦層賦存于全新統(tǒng)石鹽層中，其分布嚴格受石鹽層的制約與控制。富鉀鹵水主要富集在石鹽礦物的晶隙間，石鹽層總體純凈，局部含少量粉砂和粘土，屬于潛晶間鹵水。儲鹵層呈層狀、似層狀，分布穩(wěn)定，產(chǎn)狀較平緩。頂板埋深平均0.05m，底板埋深4.95～92.72m，平均厚35.90m。

晶間鹵水清澈、無色、無溴、味咸略辣，比重為1.20～1.22 g/cm3，平均 1.21 g/cm3；pH值位于5.5～6.0，平均5.6，屬弱酸性鹵水。水化學類型為氯化物型；鹵水化學組分由Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-等組成，其中最主要的組分是Na+、Cl-、其次為Mg2+、K+、Ca2+、SO42-，各種離子含量由大到小依次為：Cl-、Na+、Mg2+、K+、SO42-、Ca2+、Br-。

石鹽層晶間鹵水KCl含量變化在9.97～19.43 g/L，平均13.13 g/L，經(jīng)換算KCl品位為0.83%～1.60%，平均品位1.09%，超過鹵水礦最低工業(yè)品位。石鹽層晶間鹵水 NaCl含量變化為 157.03～244.30g/L，平均217.82 g/L；經(jīng)換算NaCl品位變化于12.94%～20.29%，平均品位18.04%。

3.1 晶間鹵水的水平分異

平面分布上，靠近湖表鹵水分布區(qū)鉆孔晶間鹵水的KCl品位相對偏低，一般0.86%～1.13%，而鹽湖西南部（ZK005、ZK006、ZKA503）及西北部（ZKA801、ZKA802、ZKA803）一帶則為KCl品位較高值分布區(qū)（圖4）。

圖4 晶間鹵水中KCl含量等值線圖Fig.4 The KCl isogram of Assal salt lake intercrystaline brine

石鹽層晶間鹵水 NaCl在平面分布上與KCl品位分布規(guī)律則相反，靠近湖表鹵水分布區(qū)鉆孔晶間鹵水的 NaCl含量、品位相對較高，一般 18.50%～20.30%，而鹽湖南部（ZK005、ZK006、ZKA503）及北東部（ZKA801、ZKA802、ZKA803）一帶則為NaCl品位較低值分布區(qū)（圖5）。

綜上所述，晶間鹵水略具水平分異，KCL含量西北部略高而東南部靠近湖表鹵水區(qū)較低，NaCl則相反，表明晶間鹵水已處于飽和狀態(tài)KCL與NaCl呈較明顯的負相關(guān)。

圖5 晶間鹵水中NaCl含量等值線圖Fig.5 The NaCl isogram of Assal salt lake intercrystaline brine

3.2 晶間鹵水的垂直分異

鹵水的礦化度及化學組分在垂向上略有變化。以ZKA403孔為例，所取4個水樣（表2）顯示化學組分中K+、Ca2+、Mg2+、Cl-自上而下升高，Na+、SO42-降低，表明KCl向下略富集。

表2 晶間鹵水化學組分垂直變化表（mg/L）Table2 The chemical consitituents vertical variation of Assal salt lake intercrystaline brine

4 伴生有益元素綜合評述

4.1 湖表鹵水

湖表鹵水中伴生有微量元素Br 、Li、B2O3、Rb、I、Cs等。Br-含量在 848～999 mg/L，平均890 mg/L；Li含量在6.96～15.2 mg/L，平均9.75 mg/L；B含量在28.8～145 mg/L，平均55.58mg/L；I含量在0.055～0.71 mg/L，平均0.42mg/L；其中除Br遠高于綜合評價品位外，其余均低于綜合利用要求。

湖表鹵水中伴生的Na+、Mg2+經(jīng)換算為NaCl和 MgCl2，均達到綜合利用品位，其中 NaCl品位在19.78%～20.55%，平均品位20.13%；MgCl2品位在2.80%～2.86%，平均品位2.83%，在開采過程中可綜合利用。

4.2 晶間鹵水

晶間鹵水中伴生有微量元素Br、Li、B2O3、I等。晶間鹵水中Br-含量變化于947 mg/l～2501 mg/l，平均 1490mg/l； Li含量在 7.32mg/l～7.47 mg/l，平均 7.41 mg/l；B2O3含量在 179mg/l～190 mg/l，平均 186.2mg/l；Rb 含量在 7.74mg/l～7.89 mg/l，平均 7.85mg/l；I含量在 0.23mg/l～0.25 mg/l，平均 0.24mg/l；Cs含量在 0.23mg/l～0.25 mg/l，平均0.24mg/l；其中除Br遠高于綜合評價品位外，其余均低于綜合利用要求。

晶間鹵水中伴生的Na+、Mg2+經(jīng)換算為NaCl和 MgCl2，均達到綜合利用品位，其中 NaCl品位變化于12.94%～20.29%，平均品位 18.04%；MgCl2品位在2.77%～5.90%，平均品位3.75%，在開采過程中可綜合利用。

5 礦床成因初探

研究表明，富鉀鹵水的成因有多種，有石鹽體溶解說、原始鹵水說、地下鹵水蒸發(fā)濃縮說等。

早期，阿薩勒鹽湖是塔珠臘海灣的一部分。后來，東非大裂谷活動致使地震及深部巖漿噴出，火山活動噴出的巖漿凝固而成的大量熔巖露出地表，切斷了阿薩勒湖與外海的連接通道。

由于阿薩勒鹽湖區(qū)所屬常年高溫干旱，全年降水量極少，而蒸發(fā)強盛，蒸發(fā)量遠大于降水補給量。湖中的殘留的海水及每年不同來源（大氣降水、泉水等）的補給水不斷蒸發(fā)，致使湖水鹽度不斷升高。水中鹽含量高過鹽的溶解度后，就有鹽結(jié)晶析出了，首先結(jié)晶析出的是石膏，然后結(jié)晶析出石鹽；隨著不斷的蒸發(fā)濃縮，殘留在鹵水中的鉀、溴等也越來越富集。

阿薩勒鹽湖之所以始終沒有干涸，是因為地下有斷裂通道與附近的海灣相通，海水仍可通過地下裂隙流入，從而部分補充了被蒸發(fā)的水量。在鹽湖的東南部及東北緣，可見多處熱泉，泉水溫度可達65～80℃，取樣分析K+含量可達553 mg/L，泉水沿斷裂上涌，自然流入阿薩勒鹽湖，是可見的明顯補給區(qū)。另外，從湖表水水化學分布情況看，湖區(qū)東南及東北部湖水中K+、Br-等離子含量均相對較低，暗示湖下及湖緣可能有隱伏熱泉補給。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，阿薩勒鹽湖除殘留海水濃縮形成鹵水外，四周火山巖主要為基性玄武巖，此類玄武巖多為富鉀玄武巖，通過四周的季節(jié)性河流匯水，可為鹽湖提供部分鉀質(zhì)來源，故火山巖可能為富鉀鹵水形成提供了部分成礦物質(zhì)。

在上述因素的綜合作用下，年復(fù)一年，湖中的鹽越積越多，鹵水濃縮程度愈來愈高，形成了現(xiàn)今的阿薩勒鹽湖鉀鹽礦。

本鹽湖與國內(nèi)典型鹽湖鹽湖察爾汗鹽湖相比，演化時間短，還未達到鉀鹽礦物析出階段，KCl品位較低，溴氯系數(shù)高，具有明顯的海相成因特點。

1 譚志敏.吉布提共和國地質(zhì)及地下水資源淺析[J]. 河北地質(zhì)礦產(chǎn)信息，2000（2）

2 王磊，張旭. 吉布堤阿薩勒鹽湖形成條件分析[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2015，37（3）∶157～162