庫車坳陷古近紀石鹽巖空間展布及找鉀意義?

唐　敏　曹養(yǎng)同　焦鵬程　胡妍娜

1. 河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450016

2. 中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037

3. 北京安泰清潔能源技術(shù)有限公司，北京 102600

庫車坳陷古近紀石鹽巖空間展布及找鉀意義?

唐敏1*曹養(yǎng)同2焦鵬程2胡妍娜3

1. 河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450016

2. 中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037

3. 北京安泰清潔能源技術(shù)有限公司，北京 102600

提要新疆庫車坳陷古近紀發(fā)育巨厚的蒸發(fā)巖沉積，厚度從幾十米至上千米不等。主要蒸發(fā)巖沉積（特別是石鹽巖沉積）發(fā)生在古新世-始新世的庫姆格列木群沉積期。依據(jù)3Dmine礦業(yè)工程軟件、庫車坳陷地形點三維坐標統(tǒng)計數(shù)據(jù)、部分鉆井數(shù)據(jù)（包括孔位、孔深、孔斜）、石鹽巖層在鉆井中的沉積厚度及蒸發(fā)巖沉積旋回，對坳陷庫姆格列木群蒸發(fā)巖沉積期石鹽巖空間展布進行研究，繪制庫車坳陷古新統(tǒng)－始新統(tǒng)石鹽巖空間分布模型，探討盆地找鉀意義。通過石鹽巖空間模型展布特征分析，石鹽巖體與庫車坳陷的地形特征和構(gòu)造特征緊密相關(guān)，石鹽巖受構(gòu)造擠壓并于與地形的總體起伏基本一致。從石鹽巖體空間模型南北向剖面變化規(guī)律分析，古新世-始新世，庫車坳陷西部出現(xiàn) 2個蒸發(fā)巖沉積中心，分別位于西鹽山口鹽場一帶和拜城凹陷。為庫車次級古鹽湖發(fā)育區(qū)，而鉀鹽的富集一般產(chǎn)于大的坳陷當中的次級構(gòu)造單元，為有利的找鉀區(qū)域。

庫車坳陷石鹽巖空間展布找鉀意義

1　引言

庫車坳陷位于塔里木盆地北部，南天山構(gòu)造帶以南，是一個再生前陸盆地【1～5】，面積為2.85× 104km2。庫車坳陷自北向南依次發(fā)育北部單斜帶、克拉蘇和依奇克里克構(gòu)造帶、拜城凹陷、秋立塔克背斜帶和陽霞凹陷及前緣隆起帶。

庫車坳陷古近紀發(fā)育幾十米至上千米的蒸發(fā)巖沉積。庫車古鹽湖在演化過程中，由于地處南天山山前，受周圍山區(qū)淡水間歇性補給的影響，蒸發(fā)巖沉積表現(xiàn)為多次的碎屑巖-石膏巖-石鹽巖-碎屑巖沉積韻律，反映了古鹽湖在演化過程中，鹽湖水體經(jīng)歷了多次的淡-咸-鹽-淡的變化。依據(jù)鹽湖水體淡-咸-鹽變化及鹽湖沉積物變化規(guī)律，庫車坳陷古新統(tǒng)-中新統(tǒng)共識別出五期蒸發(fā)巖沉積旋回【6】。古新世-始新世，庫車坳陷蒸發(fā)巖沉積主要位于坳陷的西部，始新世末，受歐亞板塊碰撞遠距離效應的影響，中亞及塔里木盆地發(fā)生大規(guī)模海退【7～8】，盆地古鹽湖沉積中心向盆地南部及東部遷移【9】。中新世晚期以來，受晚喜馬拉雅構(gòu)造運動的影響，庫車坳陷沉積的蒸發(fā)巖層遭受擠壓，在盆地北部的克拉蘇-依其克里克背斜帶及南部的秋里塔格背斜帶之下發(fā)育各種鹽構(gòu)造【10～11】，常常刺穿地表形成鹽丘，經(jīng)遙感解譯南北兩大背斜帶出露鹽丘有36處，成為蒸發(fā)巖層出露或埋深較淺的有利部位（圖1）。盆地地層自下而上依次劃分為庫姆格列木群、蘇維依組（古近系）；吉迪克組、康村組、庫車組（新近系）。古近系主要為河湖相沉積，其中古新統(tǒng)-始新統(tǒng)的庫姆格列木群為主要的蒸發(fā)巖沉積層位。新近系下部為河湖相沉積，上部為山麓相洪積，洪積物主要為礫巖、含礫砂巖、泥巖等。

圖1　庫車盆地構(gòu)造帶上鹽丘分布?? 劉成林，焦鵬程，曹養(yǎng)同. 塔里木盆地鉀鹽大規(guī)模成礦條件與找礦靶區(qū)預測技術(shù)研究報告. 2010.Fig1. Distribution of outcrops of salt dome in structural belt of Kuqa Basin （Liu Chenglin et al， 2010）

2　研究方法

依據(jù)3Dmine礦業(yè)工程軟件、庫車坳陷地形點三維坐標統(tǒng)計數(shù)據(jù)、部分鉆井（鉆孔）數(shù)據(jù)（包括孔位、孔深、孔斜等數(shù)據(jù)）、石鹽巖層在鉆井（孔）中的沉積厚度數(shù)據(jù)，可以繪制庫車坳陷庫姆格列木群沉積期石鹽巖體空間分布模型，從而在空間上研究其展布規(guī)律。

2.13Dmine 礦業(yè)工程軟件簡介

3Dmine礦業(yè)工程軟件主要應用于地質(zhì)勘探（固體礦山數(shù)據(jù)庫、鉆孔模型、表面模型、礦體模型、品位模型等）、礦山測量、采礦設計和生產(chǎn)管理等領(lǐng)域。其主要功能模塊有：三維可視化核心、鉆孔數(shù)據(jù)庫、礦山地質(zhì)建模（測量模塊、地質(zhì)模塊、品位模塊）、礦體的地質(zhì)儲量計算、采礦設計、礦體剖面切割和數(shù)據(jù)提取、直接打印出圖等。在石鹽巖空間模型建立的過程中，所設計到的主要功能模塊有測量模塊、地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)模塊。由于品位模塊主要針對礦山設計開采過程中礦體的儲量計算，面積范圍較小，而庫車坳陷范圍較大，所以對于建立后的石鹽巖模型而言，無法利用品位模塊進行礦體儲量的計算，所以沒有使用品位模塊。

2.2地表模型及空間模型建立方法

利用測量模塊可以完成石鹽巖空間模型中地表模型的建立；利用在地形圖上采集地形點的大地坐標（X、Y值）及高程（Z值），可以實現(xiàn)對地形的三維可視化效果；利用 Groground、彩色渲染、DTM 等值線功能可以對地表模型進行Groground、彩色渲染及等高線賦值和顯示。

利用地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及地質(zhì)模塊，根據(jù)鉆孔資料和地質(zhì)勘探資料可以建立地質(zhì)模型和實現(xiàn)鉆孔、礦體三維空間展示。根據(jù)鉆孔的大地坐標位置、孔口高程、鉆孔巖性資料、測斜資料等建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)鉆孔及鉆孔巖性的空間展示。利用地質(zhì)勘探資料（如勘探線的間距）、鉆孔巖性中的礦石種類、品位分析數(shù)據(jù)可以圈定礦體形態(tài)，實現(xiàn)石鹽體三維空間展示。

3　庫車坳陷石鹽巖空間模型建立

建立庫車坳陷石鹽巖空間立體模型，有助于了解其空間展布規(guī)律，為下一步鉀鹽勘查提供基礎資料。據(jù)石油鉆孔柱狀圖、盆地70年代找鉀鉆孔柱狀圖、地層露頭地質(zhì)調(diào)查及部分地震剖面資料，建立庫車坳陷石鹽巖層空間參數(shù)。由于鉆孔分布不均勻，鉆孔數(shù)量少，研究區(qū)面積很大，無數(shù)據(jù)的區(qū)域較多，為克服這些不利因素，對這些無鉆孔區(qū)域，先采用平面趨勢分析，從中獲得石鹽層的空間數(shù)據(jù)，以彌補樣點缺失。數(shù)據(jù)整理完成后，運用3Dmine礦業(yè)工程軟件中的測量模塊，根據(jù)從庫車坳陷地形圖上采集到的地形點數(shù)據(jù)資料建立地表模型；利用地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及地質(zhì)模塊，依據(jù)盆地鉆孔資料建立新疆庫車坳陷地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，利用鉆孔巖性分析及蒸發(fā)巖沉積旋回圈定石鹽巖體，進行鉆孔及蒸發(fā)巖體的三維空間模型展示。

3.1數(shù)據(jù)采集及地表模型建立

生成庫車坳陷地表模型需要大量的地形點三維坐標，其數(shù)據(jù)采集主要來自于庫車坳陷地形圖。由于盆地范圍較大，從1∶20萬的《新疆庫車地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖》上補充了部分地形點，共采集3430個地形點數(shù)據(jù)，覆蓋面積約52157km2。

把所有地形點的 X、Y、Z值整理成 Excel表格的形式，利用3Dmine軟件中的表面模型功能進行處理。首先復制數(shù)據(jù)到3Dmine軟件窗口生成數(shù)據(jù)線條，利用“炸開到點功能鍵”生成散點，所生成的散點可以直接生成DTM表面模型，即地表模型，但為了使模型更加接近實際，常常利用“網(wǎng)格加密功能鍵”在散點之間等距離加密散點。在本地表模型中采用200×200網(wǎng)格來加密散點，然后生成DTM表面模型。在生成模型的邊界中，由于較高地形和較低地形之間往往有類似“圍墻”的“單個三角片”存在，影響了模型的三維效果，所以常常進行“刪除多余的單個三角片處理”，然后對模型進行Groground功能、彩色渲染功能處理，生成地表圓滑、色彩美觀的三維地表模型，同時可以在模型上標注主要地名，利用三維網(wǎng)格功能顯示模型的大地坐標和高程、按Z值的不同比例顯示（圖2）。

圖2　新疆庫車坳陷地表三維模型Fig.2　Three-dimensional model of Kuqa Depression surface

3.2石鹽巖空間模型建立原則

3.2.1鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫依據(jù)鉆孔資料建立新疆庫車坳陷鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。所有數(shù)據(jù)均來自鉆孔資料。在鉆孔數(shù)據(jù)庫的建立過程中，采集的鉆孔（井）幾乎遍布了庫車坳陷的所有區(qū)域。每個孔所采集的數(shù)據(jù)包括：孔口大地坐標和高程、名稱、最大深度、巖性數(shù)據(jù)（包括每段巖性的起止深度、巖性等），由于沒有相關(guān)孔的測斜數(shù)據(jù)（如傾角及對應的井深），所有井均按垂直向下處理。

在3Dmine軟件中建立鉆孔數(shù)據(jù)庫要求有三個表格：孔口定位表（包括孔口大地坐標和高程、名稱、最大深度）、巖性表（包括孔口名稱、起止深度、巖性）、測斜表（孔口名稱、深度、傾角），依據(jù)上述采集的數(shù)據(jù)建立這三種表格，打開軟件，新建一個鉆孔數(shù)據(jù)庫，進行表格數(shù)據(jù)導入，連接此數(shù)據(jù)庫就可以直接顯示鉆孔了。三維立體顯示的鉆孔內(nèi)容包括名稱、巖性、分部位置，利用“顯示風格功能”還可以自定義要顯示的內(nèi)容，包括顯示不同的要素，如孔口名稱、巖性、對石鹽巖體巖性賦色顯示等。

3.2.2石鹽巖體圈定依據(jù)目前3Dmine礦業(yè)工程軟件主要是針對礦山開采設計而使用的，而礦山在礦體的范圍圈定過程中，一般范圍面積較?。◤臄?shù)平方公里到數(shù)十平方公里），且有充足的鉆孔資料，如勘探線的范圍、間距，鉆孔的范圍、間距，一般是根據(jù)地質(zhì)現(xiàn)象和勘探標準設計的。而庫車坳陷面積范圍很大（3萬多km2），每個鉆井的布置并不是按一定的間距勘探線布置，所以只能依據(jù)全部鉆井排列的大致方向人為地劃定“勘探線”。而一般礦體的圈定是綜合各種地質(zhì)現(xiàn)象分析結(jié)果而定，比如某兩個相鄰鉆孔在某個深度均見到礦石，如果兩個礦石的圍巖及其蝕變等地質(zhì)現(xiàn)象相同，則認為這兩種礦石是同種成因，若具有相同的成礦期次，可以用3Dmine軟件把兩種礦石都圈定在一個范圍內(nèi)，使之成為一個礦體。但對于庫車坳陷，由于面積范圍大，相鄰兩個鉆井之間的距離遠，所以只能結(jié)合所有搜集到的地質(zhì)現(xiàn)象綜合考慮，建立模型化的石鹽巖體空間展布。

在石鹽巖空間展布模型建立的過程中，一般采取以下原則：①依據(jù)現(xiàn)有的認識，庫車坳陷庫姆格列木群沉積期共發(fā)育2期蒸發(fā)巖沉積旋回，主要發(fā)育在盆地的西部；所以在鹽體模型建立的過程中，考慮每個鉆井中蒸發(fā)巖的沉積旋回，同一旋回的圈在一起，對石鹽巖進行圈定。②對于近距離的鉆井，依據(jù)沉積旋回按蒸發(fā)巖體圈定的基本原則圈定。③對于大部分鉆井的第一、第二沉積旋回，由于每個旋回中每種蒸發(fā)巖次級韻律之間的夾石（主要是泥巖、膏質(zhì)泥巖、含膏泥巖）厚度相對蒸發(fā)巖的厚度較小，可以忽略不計，另外考慮到庫車盆地面積范圍大，鉆井之間距離大，所以主要采取提取石鹽巖礦層頂?shù)装宓姆绞饺Χ}體。④在利用“提取礦層頂?shù)装濉钡姆绞饺Χ◣r體的過程中，利用 Sufer軟件進行鹽層趨勢分析，從而圈定鹽體的邊界線。⑤對于第一、第二旋回，由于石鹽巖厚度大，對于部分鉆井，每種蒸發(fā)巖之間可能有幾個次級韻律，則選取最厚的主要韻律作為本旋回礦層。

3.3石鹽巖空間展布模型建立

依據(jù)鉆孔巖性資料，根據(jù)上述原則建立模型。庫車坳陷古近紀石鹽巖沉積主要位于第一、第二石鹽巖沉積旋回。對于第一、第二石鹽巖沉積旋回，首先根據(jù)鉆井的位置，石鹽巖層在鉆孔中的深度，利用Sufer軟件推出鉆井外圍點的石鹽巖沉積趨勢深度，再利用已有的鉆井資料和趨勢分析得出的外圍點資料整理得出孔口定位表、巖性表、測斜表，建立相應的蒸發(fā)巖沉積旋回地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。利用3Dmine軟件中的“提取地層頂?shù)装骞δ堋毕忍崛∈}巖層的頂板，得出散點數(shù)據(jù)，從而利用“散點生成DTM”功能得出石鹽巖層的頂板；用同樣的方式得出石鹽巖礦層的底板。頂、底板分別用不同的顏色表示，二者疊合發(fā)現(xiàn)有部分相交的區(qū)域，則相交的區(qū)域為石鹽巖層尖滅的區(qū)域。利用軟件的裁剪功能按尖滅線圈定巖體，就得出石鹽巖體范圍。對于裁剪后的每個石鹽巖層的頂?shù)装澹碊TM面），分別利用連接三角網(wǎng)和合并三角網(wǎng)為一個實體功能畫出石鹽巖體，圈定出第一、第二旋回石鹽巖體（圖3）。

圖3　庫車坳陷石鹽巖空間展布模型Fig.3　Three-dimensional model of salt in Kuqa Depression

4　討論

4.1石鹽巖體空間展布模型

圖4、圖5從不同角度觀察庫車坳陷古近系巖鹽空間模型。圖中深灰度模型體為第一蒸發(fā)沉積旋回的石鹽巖空間展布，其分布面積較小，厚度也不大，僅分布于庫車坳陷西部的拜城凹陷內(nèi)部。淺灰度模型體為第二蒸發(fā)沉積旋回的石鹽巖體，第二蒸發(fā)沉積旋回石鹽巖體分布面積大，占據(jù)了庫車坳陷西部的大部分地區(qū)，其厚度很大，頂面起伏大，表現(xiàn)為幾個較尖銳的突起，大的突起分布于北部帶區(qū)，結(jié)合地表模型，起伏形態(tài)與盆地北部的克拉蘇背斜帶相一致。

圖4　庫車坳陷地表模型及石鹽巖空間展布模型1（盆地南部平視）Fig.4　Surface and three-dimensional model 1 of salt in Kuqa Depression（levels seen from south of Depression）

圖5　庫車坳陷地表模型及石鹽巖空間展布模型2（盆地東北部平視）Fig.5　Surface and three-dimensional model 2 of salt in Kuqa Depression（levels seen from northeast of Depression）

4.2石鹽巖體空間模型南北向剖面變化規(guī)律

依據(jù)3Dmine礦業(yè)工程軟件中的礦體切割功能，可以對石鹽巖體進行南北向切割，并自東向西連續(xù)觀察動態(tài)剖面的變化情況（圖6）。由圖6可以看出，第二蒸發(fā)旋回石鹽巖體最厚的部分位于庫車坳陷北部的克拉蘇構(gòu)造帶，南北剖面上，石鹽巖體自東向西逐漸增厚，至拜城南部（西鹽山口鹽場）厚度最大，然后逐漸變薄，至鹽山口南部（拜城凹陷）厚度又變大，然后逐漸變薄，并出現(xiàn)由北向南鹽體增厚的趨勢，所以第二蒸發(fā)旋回石鹽巖體也出現(xiàn)兩個增厚區(qū)域，對照庫車坳陷地形圖，發(fā)現(xiàn)兩個增厚區(qū)域分別位于西鹽山口一帶和拜城凹陷，并出現(xiàn)自東向西鹽體增厚趨勢，鹽體增厚由北向南移動的趨勢，這種移動趨勢一方面與秋里塔格構(gòu)造帶、克拉蘇構(gòu)造帶在盆地西部交匯的現(xiàn)象相一致，一方面也反映出庫姆格列木時期，庫車坳陷西部曾經(jīng)有兩個蒸發(fā)巖沉積中心，分別位于西鹽山口鹽場一帶和拜城凹陷，這與依據(jù)蒸發(fā)巖沉積旋回劃分得出的盆地西部蒸發(fā)巖沉積特征相一致。另外，從不同的橫切剖面對蒸發(fā)巖空間模型中的鹽巖礦體分析可知礦體與坳陷的地形特征緊密相關(guān)，坳陷北部礦體起伏較大，南部起伏平緩，與地形的總體起伏基本一致，一方面說明礦體的埋深在北部的變化比南部大，另一方面說明礦體形態(tài)變化與構(gòu)造作用有關(guān)。

圖6　庫車坳陷石鹽巖空間展布模型南北向剖面Fig.6　Section cut north to south on three-dimensional model of salt in Kuqa Depression

4.3找鉀意義

從石鹽巖體空間模型展布特征看出：①石鹽巖體與庫車坳陷的地形特征和構(gòu)造特征緊密相關(guān)，即鹽體受構(gòu)造擠壓并于與地形的總體起伏形態(tài)基本一致。②從石鹽巖體空間模型南北向剖面變化規(guī)律可以看出，古新世-始新世，庫車坳陷西部出現(xiàn)2個蒸發(fā)巖沉積中心，分別位于西鹽山口鹽場一帶和拜城凹陷。庫車坳陷這種東西部次級沉積中心發(fā)育的地方，為庫車次級古鹽湖發(fā)育的地方，而鉀鹽的富集一般產(chǎn)于大的盆地當中的次級構(gòu)造單元，為有利的找鉀區(qū)域。

5　結(jié)論

通過對庫車坳陷古新世－始新世早期石鹽巖體空間展布模型建立，得出以下結(jié)論：

（1）利用 3Dmine礦業(yè)工程軟件、庫車坳陷地形點三維坐標數(shù)據(jù)、鉆井孔位、孔深、孔斜數(shù)據(jù)、石鹽巖層在鉆井中的厚度數(shù)據(jù)，可以繪制庫車坳陷古新統(tǒng)－始新統(tǒng)庫姆格列木群石鹽巖體空間分布模型，從而在空間上探討蒸發(fā)巖的展布規(guī)律。

（2）從石鹽巖體空間模型展布特征可以看出，石鹽巖體與庫車坳陷的地形特征和構(gòu)造特征緊密相關(guān)，石鹽體受構(gòu)造擠壓并與地形的總體起伏基本一致，庫車坳陷南北2個構(gòu)造帶（北部的克拉蘇-依其克里克構(gòu)造帶及南部的秋里塔格構(gòu)造帶）為石鹽巖體發(fā)育相對集中的區(qū)域。

（3）從石鹽巖體空間模型南北向剖面變化規(guī)律分析，古新世-始新世，庫車坳陷西部出現(xiàn)2個蒸發(fā)巖沉積中心，分別位于西鹽山口鹽場一帶和拜城凹陷，可能為蒸發(fā)巖沉積中心，即古鹽湖濃縮中心，為有利的找鉀區(qū)域。

1 賈承造.塔里木板塊構(gòu)造演化見：李清波等主編.現(xiàn)代地質(zhì)學研究文集（上）［M］.江蘇南京：江蘇南京大學出版社，1992，22～31

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Evaporites with gigantic thickness had been developed in Kuqa Depression from Paleocene to early Mioce ne， and the sediment thickness changed from tens to thousands of meters， most of the sediment of evaporite（especially the halite） appeared from Paleocene to early Miocene. We can search the spatial distribution model of halite in Kuqa depression and draw its model from Paleocene to Miocene， according to the 3D mine mineral software， statistical data of ， China coordinate in Kuqa Depression， partial drilling data （including hole site，hole depth， hole deviation）， the sedimentary thickness of halite layer in the drilling and evaporite sedimentary cycle. It is closely interrelated on salt body， terrain and structure of Kuqa Depression by spatial distribution model of evaporates， and the halite is consistent with topographic relief by tectonic compression. Two deposition centers of evaporates appeared in the west of Kuqa Depression by section cut north to south of spatial distribution model ， and they are located in the area of Xi yan ditch and Baicheng sag. They are usually ancient salt lake concentration center， Such as Kuqa Depression which developed deposition centers of evaporates， however， the little tectonic units are good place for potash exploration， and are also the places which potassium enrichment in.

SPATIAL DISTRIBUTION ON HALITE IN THE KUQA DEPRESSION IN PALEOGENE AND SIGNIFICATION OF POTASH SURVEY

Tang Min1Cao Yangtong2Jiao Pengcheng2Hu Yanna3
1. The First Geological Brigade， Nonferrous Metals Geological and Mineral Resources Bureau of Henan Province，Zhengzhou， 450016， China
2 .MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment， Institute of Mineral Resources，CAGS， Beijing 100037， China
3. Beijing An'tai Energy and Technology Ltd. ， Beijing 102600， China

Kuqa depression，halite，spatial distribution，signification on potash survey

P619.211

A

1006-5296（2016）03-0129-08

?“十一五”國家科技支撐課題（2006BAB07B06）資助。

* 第一作者簡介：唐敏（1979～），女，自然地理學專業(yè)，工程師

2016-04-21；改回日期：2016-05-11