陜西省榆林市佳縣王家砭鎮(zhèn)區(qū)域巖鹽分析

李浩哲

（陜西省一九四煤田地質(zhì)有限公司，陜西銅川727000）

1 區(qū)域成礦背景

20世紀(jì)90年代初，陜西榆林發(fā)現(xiàn)了面積約3.4km2的大鹽田，分布范圍北起陜蒙交界，南至延安，西起靖邊，東至吳堡，經(jīng)石油、地礦單位后續(xù)工作勘查證實，該區(qū)奧陶紀(jì)下統(tǒng)馬家溝組為一巨厚的巖鹽產(chǎn)出層位。鹽田構(gòu)造位于華北地臺陜甘寧臺坳伊陜斜坡的中段，下構(gòu)造層屬于鄂爾多斯盆地古中央隆起帶東側(cè)米脂坳陷。鹽田構(gòu)造背景是在大的緩西傾的背景上發(fā)育一系列北東向延伸的鼻狀構(gòu)造，鹽田地質(zhì)構(gòu)造簡單，基本未受后期構(gòu)造運動破壞，保存完好。

2 勘查區(qū)地層

2.1 構(gòu)造

太古代—早元古代是本區(qū)基底的形成過程，進(jìn)入地臺發(fā)育階段后，本區(qū)仍表現(xiàn)相對活動特點。中晚元古代在地臺區(qū)大型線型坳陷區(qū)沉積了巨厚的蓋層建造，古生代使本區(qū)進(jìn)一步分化，成為相對穩(wěn)定區(qū)，即鄂爾多斯臺坳區(qū)奧陶系巖鹽賦礦層位是穩(wěn)定的沉積建造，中生代及其以后的地質(zhì)時期沿穩(wěn)定的臺坳周緣，發(fā)生了強(qiáng)烈水平擠壓運動，致使褶皺、沖斷、逆掩和推覆構(gòu)造的產(chǎn)生，但未對賦礦層造成影響?？傊辈閰^(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，地層近水平產(chǎn)出。

2.2 地層

經(jīng)勘查區(qū)內(nèi)JZ3、JZ4鉆井揭露，自上而下鉆遇地層為：第四系（Q），侏羅系延安組（J1-2y）、三疊系(T)上統(tǒng)延長組(T3y)、中統(tǒng)紙坊組(T2z)、下統(tǒng)和尚溝組(T1h)和劉家溝組(T1l)、二疊系(P)上統(tǒng)孫家溝組(P2s)、上石盒子組(P2sh)、二疊系(P)下統(tǒng)下石盒子組(P1sh)、山西組(P1s);石炭系(C)上統(tǒng)太原組(C3t)、本溪組(C2b);奧陶系(O)中下統(tǒng)馬家溝組(O1m)。

2.2.1 第四系（Q）

主要由黃土層和紅土層組成。黃土層為棕黃色風(fēng)積黃土，含鈣質(zhì)結(jié)核，吸水性強(qiáng)，內(nèi)含垂直裂隙，為現(xiàn)代沉積；紅土層為棕紅色，含砂質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核，粘性較大，吸水性較強(qiáng)，塑性較好。與下伏地層呈不整合接觸關(guān)系。

2.2.2 三疊系（T）

上統(tǒng)延長組(T3y)：中上部巖性以黃綠色—灰色細(xì)粒砂巖、深灰色粉砂巖為主，夾粉砂質(zhì)泥巖及泥巖薄層，下部為灰色中細(xì)粒砂巖與深灰色粉砂質(zhì)泥巖互層。粉砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)含量較均勻,表面光澤暗淡,質(zhì)脆易碎,塑性較差,微有滑感；泥質(zhì)粉砂巖泥質(zhì)含量不均勻,膠結(jié)較疏松；細(xì)粒砂巖成份以長石為主，石英次之，分選好，次棱角狀，泥質(zhì)膠質(zhì)，較堅硬；粉砂巖分選好,致密堅硬，質(zhì)脆易碎。厚615~635m，與下伏地層呈整合接觸。

中統(tǒng)紙坊組(T2z)：巖性為紫紅—紫褐色厚層狀中細(xì)粒砂巖、紫紅色—紫褐色砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、紫灰色泥質(zhì)粉砂巖、薄層紫紅色泥巖不等厚互層。泥巖表面光澤暗淡，疏松易碎，塑性較好，具有滑感。層厚340~360m，與下伏地層呈整合接觸。

下統(tǒng)和尚溝組(T1h)：巖性為紫紅、紫灰色、紫褐色中細(xì)粒砂巖與紫褐色、紫紅色砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及紫紅色—紫褐色泥巖不等厚互層。層厚205~230m，與下伏地層呈整合接觸。

下統(tǒng)劉家溝組(T1l)：巖性為灰紫色、紫褐色中細(xì)粒砂巖與暗紫色、紫紅色砂質(zhì)泥巖、灰綠色—暗紫色粉砂質(zhì)泥巖及紫褐色—暗紫色泥巖不等厚互層。層厚335~340m，與下伏地層呈假整合接觸。

2.2.3 二疊系（P）

上統(tǒng)石千峰組(P2s)：巖性為紫紅色、暗紫色、灰綠色中細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)砂巖與灰綠色、暗紫色砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及紫紅色—暗紫色泥巖不等厚互層。中粒砂巖成份以石英為主，長石次之，分選中等，次棱角狀，泥灰質(zhì)孔隙式膠結(jié)，較堅硬；細(xì)粒砂巖成份以石英為主，長石次之，分選性好，次棱角狀，泥灰質(zhì)膠結(jié)，較堅硬；泥質(zhì)砂巖泥質(zhì)含量不均勻，砂巖成份以石英為主，長石次之，分選中等，次棱角狀，膠結(jié)疏松；砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)含量不均勻，表面光澤暗淡，塑性較差，疏松易碎，具有粗糙感；粉砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)含量不均勻，表面光澤暗淡，塑性較差，質(zhì)脆易碎，微有粗糙感；泥巖呈紫紅色—暗紫色，顏色不均勻，表面光澤暗淡，疏松易碎，塑性較好，具有滑感。層厚300~315m，與下伏地層呈整合接觸。

上統(tǒng)上石盒子組(P2sh)：上部巖性為紫紅色、暗紫色、灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與紫褐色—灰紫色中細(xì)粒砂巖不等厚互層；下部巖性灰綠—紫褐色粉砂質(zhì)泥巖與灰紫色、紫褐色中細(xì)粒砂巖不等厚互層。層厚270~275m，與下伏地層呈整合接觸。

下統(tǒng)下石盒子組(P1sh)：上部巖性為紫紅色、暗紫色、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與淺灰色中細(xì)粒砂巖互層；下部巖性淺灰色、灰綠色泥巖與灰綠色、灰白色中細(xì)粒砂巖互層。層厚71~79m，與下伏地層呈整合接觸。

下統(tǒng)山西組(P1s)：上部巖性為紫褐色、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰綠色、灰白色中細(xì)粒砂巖互層；下部巖性為灰黑色、黑色炭質(zhì)泥巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、煤和棕灰色細(xì)粒砂巖組成。炭質(zhì)泥巖灰黑色—黑色，表面光澤暗淡，含炭量較高，質(zhì)脆易碎，污手；煤呈黑色，塊狀，瀝青光澤，參差狀斷口，塊狀構(gòu)造，煤巖組分以亮煤為主，暗煤次之。層厚82~86m，與下伏地層呈整合接觸。

2.2.4 石炭系（C）

上統(tǒng)太原組(C2t)：巖性以灰綠色—深灰色石灰?guī)r、灰黑色灰質(zhì)泥巖、深灰色泥灰?guī)r、灰黑色—黑色炭質(zhì)泥巖、泥巖、煤、紫灰色砂質(zhì)泥巖和灰色細(xì)粒砂巖組成。石灰?guī)r表面光澤較明亮，致密堅硬，滴5%稀鹽酸后劇烈起泡；灰質(zhì)泥巖巖屑呈片狀，表面呈弱瀝青光澤，質(zhì)脆易碎，含灰質(zhì)較高，滴5%稀鹽酸微起泡；泥灰?guī)r表面光澤較明亮，微有滑感，質(zhì)脆易碎，較致密，滴5%稀鹽酸后微弱起泡；細(xì)粒砂巖成份以石英為主，長石次之，分選性好，次棱角狀，泥灰質(zhì)膠結(jié)，較堅硬；泥巖灰色—深灰色，顏色較均勻，表面光澤暗淡，疏松易碎，塑性較好，具有滑感；砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)含量不均勻，巖屑片狀及塊狀，表面光澤暗淡，質(zhì)脆易碎，塑性較好，手搓具有粗糙感。炭質(zhì)泥巖表面光澤暗淡，含炭量較高，質(zhì)脆易碎，污手；煤呈塊狀，弱瀝青光澤，參差狀斷口，塊狀構(gòu)造，煤巖組分以暗煤為主，亮煤次之。層厚87~91m，與下伏地層呈整合接觸。

上統(tǒng)本溪組(C2b)：巖性主要為棕灰色—灰白色中粒砂巖夾黑色炭質(zhì)頁巖。層厚8~15m，與下伏地層呈假整合接觸。

2.2.5 奧陶系（O）

中下統(tǒng)馬家溝組(O1m)：巖性以淺灰色—深灰色石灰?guī)r、淺灰色泥灰?guī)r、淺灰色—深灰色白云巖、泥巖、灰色泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、白色膏巖、繡紅色—煙灰色石鹽礦等組成。層厚197~208m（該地層鉆探勘查未打穿）。

3 含鹽系地層特征

含鹽系地層賦存于奧陶系下統(tǒng)馬家溝組地層中，埋深于2479~2698m，厚度219m，根據(jù)鄰井及JZ3、JZ4井馬家溝組地層巖性特征、地球物理測井資料綜合分析，將含鹽系地層自上而下分為四套地層,為馬五段1~7亞段。

第一套：馬五段1~3亞段（O1m51-3），主要巖性為棕灰色石灰?guī)r、淺灰色—深灰色角礫狀泥灰?guī)r、深灰色—灰黑色灰質(zhì)泥巖、淺灰色—灰白色石膏質(zhì)白云巖組成。

第二套：馬五段4~5亞段（O1m54-5），主要巖性為灰綠色—灰棕色白云質(zhì)灰?guī)r、棕灰色—深灰色含膏灰質(zhì)白云巖、棕灰色—深灰色白云巖、深灰色泥質(zhì)白云巖、淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r、深灰色—棕灰色泥灰?guī)r、深灰色含膏泥灰?guī)r組成。

第三套：馬五段6亞段（O1m56），巖性由白色、煙灰色、銹紅色石鹽巖夾灰綠色—深灰色含膏泥巖、灰綠色—深灰色泥質(zhì)白云巖、灰綠色—深灰色含鹽泥巖、灰綠色—淺灰色泥巖、棕灰色—深灰色含泥白云巖組成。

第四套：馬五7亞段（O1m57），巖性主要由深灰色—棕灰色泥質(zhì)白云巖、深灰色白云質(zhì)灰?guī)r、深灰色泥灰?guī)r組成。

4 沉積韻律特征

根據(jù)鹽層沉積規(guī)律，沉積環(huán)境一般經(jīng)歷水進(jìn)至水退的變化過程。泥質(zhì)白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖類為淡化弱咸化瀉湖相沉積；含鹽含膏白云巖、膏質(zhì)白云巖、硬石膏巖為弱咸化瀉湖相沉積；巖鹽為鹽湖相沉積；其沉積順序由下向上依次為：碳酸巖鹽→硫酸巖鹽→氯化物→硫酸巖鹽→碳酸巖鹽，期間經(jīng)歷了水進(jìn)→水退→水進(jìn)的變化過程，組成兩個半次級韻律結(jié)構(gòu)。

根據(jù)鄰井鹽層沉積特征，結(jié)合工作區(qū)地質(zhì)錄井及地球物理測井等資料可以看出：該區(qū)域奧陶系下統(tǒng)馬家溝組地層是一套含鹽系地層，馬五段6亞段為鹽巖沉積韻律段，鹽層之上由大套泥質(zhì)白云巖、含膏白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和硬石膏巖等組成；鹽層段夾薄厚不等的含鹽含膏白云巖、含鹽石膏、含膏白云巖。鹽層之下為含鹽石膏、灰質(zhì)白云巖、膏質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r。根據(jù)馬家溝組沉積特征及區(qū)域地層對比，可將工作區(qū)含鹽系地層自下而上劃分為三個沉積韻律段，具有三種沉積韻律特征：

A韻律：是由弱咸化的含泥白云巖、石膏質(zhì)白云巖沉積的基礎(chǔ)上開始，由漸變—突變?yōu)楦呦袒趲r鹽沉積。但咸化沉積階段，由于海水浸入帶來的物質(zhì)成分?jǐn)?shù)量的變化，引起化學(xué)分異中斷和咸化、淡化沉積的多次重復(fù)，表明該韻律層高咸化期延續(xù)時間有間斷，咸化期不穩(wěn)定，通過鉆井取芯資料證實，巖鹽段具石膏夾層多而薄的特點。

B韻律：是在淡化期弱咸化相灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖、灰質(zhì)白云巖沉積的基礎(chǔ)上，由漸變—突變至中咸化石膏巖和弱咸化白云巖沉積。

C韻律：是在中咸化相石膏巖、含膏泥質(zhì)白云巖沉積基礎(chǔ)上，漸變至弱咸化相含泥白云巖、白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖沉積，該韻律反映了以弱咸化期沉積為主，中咸化期沉積不穩(wěn)定，表明沉積過程中有輕微的振蕩，屬不完整沉積韻律。

5 巖鹽開采技術(shù)條件

巖鹽礦床開采時，不但要對水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，更重要是研究和探討巖鹽頂?shù)装鍘r石工程力學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性，作為良好的隔水層，工作區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡單，首采鹽層頂板巖石屬硬巖石類型硬石膏巖，巖石結(jié)構(gòu)致密較為穩(wěn)定，但也要保護(hù)頂板，防止頂板垮塌或下塌，影響礦區(qū)正常生產(chǎn)，給礦區(qū)采鹵生產(chǎn)帶來不安全因素。

5.1 鹽層頂板

層位為馬家溝組馬五段一至五亞段（O1m51-5），頂板巖石為薄厚不等的石灰?guī)r、泥灰?guī)r、含膏泥質(zhì)白云巖、含膏白云巖和泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，巖石結(jié)構(gòu)致密，頂板巖石與鹽層直接接觸，屬堅硬或半堅硬巖石，穩(wěn)定程度高，層內(nèi)無軟弱巖石夾層，隔水性能好。

5.2 鹽層底板

層位為馬五段七亞段頂部（O1m57），巖石為薄厚不等的泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等，巖石結(jié)構(gòu)致密，屬堅硬巖石，與鹽層直接接觸，屬隔水性能好的巖層。

5.3 首采鹽層頂板

首采鹽層頂板巖石為泥質(zhì)白云巖，為錄井鹽層中夾層，巖石結(jié)構(gòu)較致密，與鹽層直接接觸，屬半堅硬鹽質(zhì)硬石膏巖，且溶蝕較為嚴(yán)重，被石鹽不同程度地充填結(jié)晶，頂板以上為鹽巖與硬石膏巖互層。

以上表明，鹽層頂板的含石膏質(zhì)白云巖抗壓強(qiáng)度最高，首采層頂?shù)暮袡C(jī)質(zhì)泥質(zhì)微晶白云巖、含石膏質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度其次，最低抗壓強(qiáng)度為底板硬石膏，抗拉強(qiáng)度最高為頂板，最低為鹽層首采鹽層頂板?？傊?，鹽層頂?shù)装鍘r石隔水性能、力學(xué)性能良好，對鹽層具有良好的保護(hù)作用，頂板對鹽溶腔能起到支撐作用。

6 其他有益礦產(chǎn)

勘查工作過程中主要發(fā)現(xiàn)了煤、天然氣、石膏等有益礦產(chǎn),煤層氣、煤主要分布于二疊系石盒子組—山西組地層中和石炭系太原組地層中，石膏分布于奧陶系地層中。煤層埋藏比較深,目前開采技術(shù)條件尚不成熟,但厚度比較大,儲量比較豐富；綜合測井現(xiàn)場解釋與現(xiàn)場錄井看，石盒子、山西組氣層顯示相對較好，其次是馬家溝組；石膏巖層主要分布在奧陶系地層中,單獨成層比較少見，常和巖鹽層及其它巖層伴生成巖，因此可以在開采巖鹽礦藏中對石膏加以提煉。

7 結(jié)論

通過勘查,工作區(qū)巖鹽賦存厚度大，工業(yè)價值高，但還需在周邊繼續(xù)布井勘探，獲取更多的巖鹽井地質(zhì)資料，以此保障開采生產(chǎn)安全高效。采鹵開采時應(yīng)注意以下幾方面的問題：采鹵為深井開采，在采鹵過程中振動較大，易造成頂板垮塌或陷塌，導(dǎo)致擠壓或擠毀技術(shù)套管；深井開采在國內(nèi)還是初期階段，開采風(fēng)險稍大，如四川的長1井、長2井前期開采生產(chǎn)事故頻發(fā)，故應(yīng)加強(qiáng)管理，積極摸索，總結(jié)經(jīng)驗，提高深井鹽層鉆井開采技術(shù)。