新疆羅布泊K+、Na+、礦化度及潛水等水位相關(guān)性分析

杜江巖 曹阿楠 李林 陳和軍 師德?lián)P

摘要：鉀鹽礦床產(chǎn)于蒸發(fā)巖建造中，是含鹽盆地發(fā)育過程最后階段的產(chǎn)物。羅布泊以鹵水鉀礦為主，查明了鈣芒硝儲鉀潛鹵水承壓鹵水鉀礦床，為一種新類型鉀鹽礦。筆者通過水文地質(zhì)調(diào)查及數(shù)理分析手段，初步查明了阿爾金山北坡山前傾斜平原和阿其克谷地（重點(diǎn)在山前洪積扇與湖相地層接觸區(qū)域）含鉀鹵水分布范圍，并對區(qū)內(nèi)K+、Na+、礦化度及潛水等水位開展相關(guān)性分析，指導(dǎo)了后續(xù)含鉀淺鹽水-鹵水分布范圍位置確定的工作。

關(guān)鍵詞：羅布泊;鉀鹽;K+;Na+;礦化度;潛水等水位;相關(guān)性分析

新疆羅布泊是塔里木盆地東部現(xiàn)代干鹽湖，也是世界上最大的鹽湖之一。從1995年在羅布泊北部的羅北凹地發(fā)現(xiàn)了超大型規(guī)模的鹵水鉀礦資源，到近十年來中國國家投資羅布泊鉀肥公司大規(guī)模開發(fā)鹵水鉀礦，羅布泊再次成為世人關(guān)注地區(qū)。

1? ? 羅布泊鉀鹽礦床物質(zhì)成份

1.1 固體鹽類礦物

經(jīng)薄片、掃描電鏡等分析，碳酸鹽有菱鎂礦、白云石、方解石等;硫酸鹽有石膏、鉀石膏、芒硝、鈣芒硝、鉀芒硝、鈉鎂礬、白鈉鎂礬、鉀鎂礬、軟鉀鎂礬、無水鉀鎂礬、鉀鍶礬、瀉利鹽、雜鹵石、天青石等;氯化物有石鹽、鉀石鹽、光鹵石、水氯鎂石等。

1.2 液體（鹵水）物質(zhì)成份見表1。

2? ? 區(qū)域地下水化學(xué)特征

2.1 區(qū)域地下水礦化度分區(qū)

根據(jù)收集區(qū)域前人化驗資料分析可知，研究區(qū)內(nèi)分布有1～3 g/L的微咸水、3～10 g/L的咸水、10～100 g/L的鹽水、>100 g/L的鹵水，見表2（參照前人礦產(chǎn)報告及區(qū)域各類論文有關(guān)羅布泊南部鹵水賦存分布的論述，定義礦化度>100 g/L的地下水為鹵水）。研究區(qū)水樣鹽度范圍為1.52～168.71 g/L，平均值為57.49 g/L，其中大部分的樣品礦化度在10 g/L以上，說明取樣點(diǎn)水樣多為鹽水、鹵水，只有南部阿爾金山區(qū)個別取樣點(diǎn)水樣等級為微咸水或咸水。

1～3 g/L的微咸水主要分布在克孜勒塔格-因克卡拉塔格山區(qū)地帶;3～10 g/L的咸水主要分布在南部阿爾金山及山前傾斜礫質(zhì)平原-庫木塔格沙漠地段及北部庫魯克塔格、克孜勒塔格西部地段，10～100 g/L的鹽水主要分布在阿爾金山山前傾斜礫質(zhì)平原與羅布泊湖盆接觸帶，在研究區(qū)西北部庫魯克塔格一帶也有少量分布，>100 g/L的鹵水主要分布在耳形區(qū)-羅布泊干鹽湖-羅北凹地三角地帶（見圖1）。

由上述分布特征分析可知，該區(qū)域地下潛水礦化度沿徑流方向逐漸升高，在羅布泊湖盆區(qū)形成>100 g/L的鹵水，南部阿爾金山至阿爾金山山前平原斷裂帶地下潛水含水層巖性以卵礫石為主，徑流速度較快，礦化度變化速度相對較慢，在阿爾金山山前平原斷裂帶由于地層巖性變?yōu)榉奂?xì)砂、亞砂土，地下水徑流速度變慢，地下潛水出現(xiàn)雍高現(xiàn)象，在強(qiáng)烈的毛細(xì)、蒸發(fā)作用下，使地下水礦化度陡增，北部湖盆沉積的巨厚含鹽地層孔隙發(fā)育，水位埋深進(jìn)一步變淺，形成大面積的鹽、鹵水[1]。

2.2 區(qū)域地下水水化學(xué)組成及鹵水化學(xué)類型

對研究區(qū)2016年度采區(qū)的20件水樣進(jìn)行了分析，收集了前人的2件水樣測試結(jié)果，即共22件水樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行了各組分的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。對采集的各類水樣品開展化學(xué)組分分析，測試項目主要有常量元素K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和pH、礦化度等。盡管不是在同期采集測試、相同條件下分析，可能會有一定誤差，但大量樣品水化學(xué)組成的分析統(tǒng)計，為研究該區(qū)水文地球化學(xué)背景特征及環(huán)境演化提供了重要依據(jù)。

據(jù)表3可見，鹵水礦化度最高值為168.71 g/L，平均值為57.49 g/L。鉀含量最高達(dá)5.01 g/L，最小含量0.01 g/L，平均含量為1.29 g/L;鈉離子最高含量為57.94 g/L，最小含量為0.34 g/L，平均含量為19.48 g/L;鈣離子最高含量0.91 g/L，最低含量為0.04 g/L，平均含量0.25 g/L;鎂離子最高含量為4.57 g/L，最低含量為0.04 g/L，平均含量為1.43 g/L;氯離子含量分布范圍0.37～8.24 g/L，平均值7.74 g/L;硫酸根含量最大值15.65 g/L，最小值0.54g/L，平均含量4.97 g/L;重碳酸根含量變化范圍0.05～85.32 g/L，平均值為29.97 g/L;pH值最小值6.96，最大值8.24，平均值7.74。

3? ? 開展了研究區(qū)鹵水簡分析樣品K+、Na+、礦化度及潛水等水位相關(guān)性分析

3.1 研究區(qū)K+、Na+、礦化度及潛水等水位背景

本次研究區(qū)內(nèi)采集各類鹵水簡分析樣品20組，收集前人資料經(jīng)行了K+、Na+、礦化度單項測定的資料點(diǎn)1處（見表4）。

3.2 四項參數(shù)研究區(qū)內(nèi)整體相關(guān)性分析結(jié)果

對21處樣品點(diǎn)采用SPSS軟件，進(jìn)行了系統(tǒng)的相關(guān)性分析，計算并選取積差相關(guān)系數(shù)變現(xiàn)數(shù)據(jù)組間的相關(guān)性，取值-1至1，絕對值越大相關(guān)性越好，分析結(jié)果（見表5）。通過相關(guān)性分析，研究區(qū)整體21組數(shù)據(jù)K+、Na+、礦化度三者相關(guān)性較好，均為正相關(guān)，其中Na+、礦化度相關(guān)性最高，K+、礦化度次之，正相關(guān)關(guān)系中K+、Na+相關(guān)性最低;K+、Na+、礦化度三個水化學(xué)參數(shù)與潛水等水位參數(shù)在研究區(qū)內(nèi)整體相關(guān)性較差均呈負(fù)相關(guān)，K+與潛水等水位相關(guān)性最低[2]。

通過數(shù)據(jù)分析研究區(qū)內(nèi)K+、Na+隨礦化度增高而增高，K+、Na+、礦化度隨潛水等水位降低而增加。符合區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)排規(guī)律。

4? ? 四項參數(shù)分區(qū)相關(guān)性分析結(jié)果指導(dǎo)了后續(xù)含鉀淺鹽水-鹵水分布范圍位置確定的工作

將研究區(qū)整體21組數(shù)據(jù)按地域分成3組①南部山區(qū)-山前傾斜平原中上部6個樣品②古湖區(qū)周邊3個樣品③紅柳井周邊填圖區(qū)12個樣品（見表5）。

通過數(shù)據(jù)分析①、②號組樣品各數(shù)據(jù)相關(guān)性與區(qū)域類似，但隨著潛水等水位降低，正負(fù)相關(guān)性參數(shù)逐步提高，證明了南部山區(qū)地下水對古湖區(qū)周邊地下水存在補(bǔ)給關(guān)系，同時K+、Na+、礦化度隨潛水等水位減少而增加。

③號組數(shù)據(jù)分析結(jié)果K+、Na+、礦化度與潛水等水位四項參數(shù)均呈正相關(guān)，證明進(jìn)入紅柳井周邊填圖區(qū)及以北羅布泊古湖區(qū)K+、Na+、礦化度進(jìn)一步升高，同時在該區(qū)域徑流過程中存在隨潛水等水位逐步降低K+富集豐度有所異常的區(qū)域，與區(qū)域整體負(fù)相關(guān)存在矛盾關(guān)系，考慮該區(qū)域或周邊區(qū)域鉀離子可能存在異常補(bǔ)給或者受外界因素變化影響快速富集。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉成林，焦鵬程，王弭力，等.羅布泊鹽湖巨量鈣芒硝沉積及其成鉀效應(yīng)分析[J].礦床地質(zhì)，2007，26（3）：322-329.

[2] 胡小進(jìn).羅布泊鹵水的相圖分析研究[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2003，25（2）：103-109.