阿爾金北緣塔東南坳陷一帶深部鹵水鉀鹽礦地質(zhì)特征與成礦規(guī)律淺析

摘" "要：阿爾金北緣分布一系列鉀鹽礦床，是我國重要的鉀鹽礦生產(chǎn)基地。以阿爾金北緣、塔里木東南坳陷區(qū)南部邊緣鉀鹽礦床為研究對象，開展地質(zhì)、物探及鉆探等方面研究。研究表明，該鉀鹽礦床成因類型為陸成鹽湖礦床，以鉀為主伴生有鈉、鎂鹽、溴，形成液體礦和固體礦，液體礦由潛鹵水和承壓鹵水礦體組成，固體礦由鹽殼石鹽礦組成。深部鹵水鉀鹽礦床物質(zhì)主要來自南部阿爾金山區(qū)和塔里木盆地古鹽再溶解補給。阿爾金山前若羌坳陷中豐富的鹽類組份來源、半封閉構(gòu)造環(huán)境和多風(fēng)干旱氣候條件是形成鹵水鉀鹽礦床的主要條件。阿爾金北緣一帶盆地沉降中心可能存在深藏含鉀鹵水礦床，該區(qū)域具良好的找礦前景。

關(guān)鍵詞：阿爾金北緣；鉀鹽礦；含鉀鹵水

鉀鹽是我國重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)，在新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動中，鉀鹽礦被列為緊缺非金屬礦產(chǎn)。青海柴達木盆地、新疆羅布泊鹽湖和西藏藏北鹽湖區(qū)等是中國主要的鉀鹽礦生產(chǎn)基地[1]。阿爾金北緣一帶典型鉀鹽礦代表為羅布泊鉀鹽礦和羅南鉀鹽礦，二者皆有潛鹵水和承壓鹵水礦層，羅布泊鉀鹽礦深部發(fā)育深藏含鉀鹵水礦體[2]。近年來在阿爾金南緣青海省柴達木盆地大浪灘一帶發(fā)現(xiàn)鹽湖外存在以砂礫石層為含水介質(zhì)的深藏含鉀鹵水[3]。研究表明，阿爾金北緣地帶可能存在深藏含鉀鹵水，為該地區(qū)深部找鉀提供了重要線索。本文以阿爾金北緣一帶深部鹵水鉀鹽礦地質(zhì)特征為基礎(chǔ)，系統(tǒng)總結(jié)礦床成礦規(guī)律，以期對區(qū)域鉀鹽礦及深部找礦提供找礦部署依據(jù)。

1" 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)北部位于塔里木中央地塊東南坳陷，中部和南部依次跨越阿爾金弧盆系和阿中地塊 [4-5]。阿爾金山前盆地是與阿爾金斷裂系北緣多組斷裂、多期不同運動性質(zhì)相關(guān)的復(fù)合型構(gòu)造盆地[6]。盆地邊界及沉積受NEE向（先期向北擠壓逆沖與后期左行走滑）復(fù)合斷裂和NW向（先期向北擠壓逆沖與后期向北西斜落）復(fù)合斷裂控制[7]。

新太古—新生界廣泛分布于阿爾金造山帶北緣（圖1）。新生界主要分布于沖湖積平原、山前和基巖山區(qū)的低洼地帶。新近系主要有獅子溝組、油砂山組；古近—新近系干柴溝組，呈棕紅色泥巖、砂巖、礫巖夾薄層石膏；第四系主要分布于阿爾金山前塔里木盆地中，山前平原區(qū)主要為沖、洪積成因的砂礫石層，盆地內(nèi)主要為湖積粉細砂、亞砂土及化學(xué)沉積物。新生界與鉀鹽礦密切相關(guān)。在研究區(qū)南部及東南部阿爾金山，發(fā)育有元古代第二期、加里東晚期斜長花崗巖、二長花崗巖、正長花崗巖、石英正長巖、鈉長花崗巖、輝長巖等侵入巖[8-9]，其中正長花崗巖、二長花崗巖含鉀較高[10-13]。這些巖石的風(fēng)化為鉀鹽的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2" 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于阿爾金山北緣一帶，由北向南跨越塔里木陸塊塔東南坳陷（若羌坳陷）盆地南緣和阿中地塊山前沖積平原。地層主要以新生界新近系和第四系為主（圖2）。沉積相由南部山前向北部坳陷盆地依次為沖積扇相-扇三角洲相-濱湖相，西部AMT剖面A號線、C號線一帶淺地表-深部未發(fā)現(xiàn)鹽類礦物沉積，沉積環(huán)境以淡水-微咸水為主，在B號線鉆孔ZKB01一帶出現(xiàn)鹽類沉積。前人在研究區(qū)北部米蘭一帶發(fā)現(xiàn)米蘭鉀鹽礦，研究區(qū)鉀鹽礦地質(zhì)特征與羅南鉀鹽礦、米蘭鉀鹽礦一致，儲鹵層均為鹽類沉積及含鹽碎屑沉積，為該區(qū)進一步尋找鉀鹽礦提供了重要線索。

2.1" 地層特征與鹽殼類型

研究區(qū)主要為山前沖洪積平原及盆地，出露地層主要為漸新—中新統(tǒng)烏恰群、更新—全新統(tǒng)沖洪積物、更新—全新統(tǒng)化學(xué)沉積物及風(fēng)積堆積物、更新—全新統(tǒng)洪積物、全新統(tǒng)化學(xué)堆積物、全新統(tǒng)沖積及洪積堆積物、全新統(tǒng)沖積堆積物等（表1，圖2）。

2.2" 構(gòu)造特征

由于印度板塊向歐亞板塊俯沖、碰撞和擠壓，形成一系列NE向或近EW向斷裂及斷陷盆地（圖1）。主要斷裂特征如下：①矛頭山斷裂（F2）。分布于研究區(qū)西北部，為張性正斷層，繼承性活動斷裂，走向75°，傾向165°，屬早期斷裂，為多期次活動產(chǎn)物；②坑底-課帕斷裂（F3）。分布于研究區(qū)中部，呈NEE向沿羅布泊南岸延伸至研究區(qū)，為壓扭性逆斷層，南盤上升，北盤下降。斷裂規(guī)模宏大，延伸遠，是一條繼承性大斷裂。古老沖洪積扇分布于斷裂以北，較新的沖洪積扇分布于斷裂以南，最新的沖洪積扇向斷裂北側(cè)推進，表明該斷裂多次活動。

3" 礦床地質(zhì)特征

阿爾金北緣一帶存在潛水含水層和承壓水含水層，水質(zhì)多以咸水-鹵水為主，東北部塔東南坳陷邊緣一帶存在地下鹵水礦床，主要為硫酸鉀、氯化鈉，伴生有氯化鎂、溴。

在研究區(qū)測制AMT剖面3條，通過推斷解譯，在地表以下500～1 000 m存在含水層。本次施工鉆探驗證，南部山前沖洪積階地一帶ZKA01和ZKC01孔深部主要為咸水，達不到鹵水指標(biāo)；西北部坳陷盆地ZKB01中多見鹵水，潛鹵水和承壓鹵水均有分布，鹵水礦體主要以層狀、似層狀賦存于碎屑沉積地層中。

潛鹵水礦體" "呈水平層狀分布于研究區(qū)西北部，礦體厚度及延伸較穩(wěn)定，主要以碎屑孔隙水為主。分布面積約52.62 km2。潛鹵水礦體最小埋深1.30 m，最大4.10 m。潛鹵水礦體最小厚度50.20 m，最大64.00 m，平均56.22 m。K2SO4（KCl）品位為0.36%～0.59%，平均0.43%。共伴生NaCl平均品位14.66%，MgCl2平均品位1.57%。

承壓鹵水礦體" "分布于研究區(qū)西北部潛鹵水礦體之下，鉆孔資料表明，研究區(qū)承壓鹵水礦體分布范圍與潛鹵水礦體一致，面積約52.62 km2。礦體呈層狀產(chǎn)出，儲鹵層巖性主要以中細砂、細砂、粗砂、粘土質(zhì)粉砂巖為主。鹵水類型主要為碎屑孔隙水。承壓鹵水礦體埋深60.50 m，厚120 m。K2SO4（KCl）品位0.31%～0.36%（0.27%～0.31%），平均0.33%。共伴生NaCl平均品位9.11%，MgCl2平均品位1.65%，Br平均品位75.91mg/l。

4" 礦床成因

據(jù)研究區(qū)地質(zhì)特征和礦體特征，綜合對比羅北、羅南鉀鹽礦床，同屬形成于塔東南坳陷中的第四系內(nèi)陸鹽湖硫酸鹽型地下鹵水鉀鹽礦床，以鹵水鉀鹽為主，共伴生鈉鹽、鎂鹽等綜合型鹵水鉀鹽礦床。

4.1" 物質(zhì)來源

受新構(gòu)造運動阿爾金地塊的抬升和斷裂構(gòu)造控制，在新近系形成塔東南坳陷，坳陷帶長約1 000 km，包括民豐坳陷和若羌坳陷，坳陷帶整體走向呈NE向，坳陷帶中具多處沉降中心。研究區(qū)西北部為若羌坳陷低洼處，早期的孔雀河、塔里木河、車爾臣河、米蘭河、若羌河和疏勒河等含鉀水源匯聚于洼地中形成鹽湖，為鉀鹽的富集奠定了基礎(chǔ)。

研究區(qū)形成鉀鹽礦床物質(zhì)來源具多源性，主要為南部阿爾金山和塔里木盆地古鹽再溶解補給[14]。第四紀(jì)以來，阿爾金北緣塔東南一帶成為塔里木盆地眾多河流的匯水中心，主要有塔里木河、孔雀河、車爾臣河、米蘭河、若羌河和疏勒河等匯聚于此，河流中攜帶豐富的K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-等成礦離子。湖盆周邊基巖山區(qū)分布大量富鉀花崗巖和火山巖，通過長期風(fēng)化淋濾，固相的K+轉(zhuǎn)至水中成為液相，通過河流及洪流帶入湖盆中。塔里木盆地古鹽丘中的易溶鹽份（主要為Na+、Mg2+、SO42-、Cl-等）被河流帶入低洼的坳陷盆地中，成為阿爾金北緣塔東南一帶成礦元素重要補給來源。

4.2" 氣候條件

第四紀(jì)以來，阿爾金北緣塔東南坳陷持續(xù)干旱，形成典型的大陸性干旱氣候。該區(qū)年平均氣溫11.8 ℃，最高43.6℃。年降水量28.5 mm，蒸發(fā)量3 368.1 mm，蒸發(fā)量是降水量的118倍，異常干旱。若羌一帶全年多大風(fēng)，風(fēng)向多為東北風(fēng)和東風(fēng)，風(fēng)力一般約3級，加速空氣對流，促進了湖水蒸發(fā)。加速了坳陷盆地中鹵水中成礦元素富集。

本區(qū)礦床屬陸成鹽湖礦床，以液體礦為主，固液并存，以鉀為主，伴生鈉、鎂鹽、溴等[14]。阿爾金北緣坳陷盆地中豐富的鹽類組份來源、半封閉構(gòu)造環(huán)境和多風(fēng)干旱氣候條件是形成本礦床的主要條件[15]，綜合作用下形成阿爾金北緣鉀鹽礦床。

4.3" 成礦模式

鉀鹽礦形成分3個階段（圖3）：第一階段為早期盆地匯水階段，該階段匯水盆地形成，周邊基巖山區(qū)富鉀基巖風(fēng)化物通過地表徑流帶入?yún)R水盆地中沉積，同時盆地中早期古鹽沉積等經(jīng)水解作用產(chǎn)生游離態(tài)的K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-等進入?yún)R水盆地中，使水質(zhì)礦化度逐漸增高形成微咸水-咸水湖相沉積環(huán)境的鹽湖；第二階段主要是在第一階段完成后，受大陸干旱氣候影響，鹽湖周邊補給逐漸減弱，蒸發(fā)量遠大于降水量及補給量，導(dǎo)致湖水蒸發(fā)濃縮形成咸水-鹵水湖，最終干涸；第三階段是湖水在濃縮干涸過程中，通過蒸發(fā)、結(jié)晶、毛細等作用在地表形成鹽湖相化學(xué)堆積，主要為鹽類礦物。至此地表水完全干涸，在地表化學(xué)堆積之下形成地下潛鹵水和承壓鹵水。

5" 成礦規(guī)律與找礦前景

塔里木河、車爾臣河、若羌河、孔雀河等向盆地中匯聚，其攜帶的大量成礦物質(zhì)在湖盆中積累富集，在適宜的氣候條件下蒸發(fā)濃縮形成鹵水鉀鹽礦床。

研究表明，研究區(qū)南部山前盆地深部未發(fā)現(xiàn)鹵水鉀鹽礦床，證實在研究區(qū)南部阿爾金山山前盆地洪積相中900 m內(nèi)不存在深藏含鉀鹵水。在研究區(qū)西北部塔東南坳陷（若羌坳陷）盆地南緣發(fā)現(xiàn)中深部含鉀鹵水，深部發(fā)現(xiàn)鉀鹽礦化（圖4），其原因主要為研究區(qū)A、C剖面位于阿爾金北緣山前一帶，屬塔東南坳陷邊部，阿爾金山洪流、徑流補給攜帶礦質(zhì)經(jīng)該區(qū)域向坳陷盆地沉降中心一帶匯聚，成礦物質(zhì)難以在此積淀富集，且缺少塔里木古鹽丘礦質(zhì)的補給。

與目前羅布泊地區(qū)施工深孔進行對比，推測研究區(qū)北部塔東南坳陷（若羌坳陷）盆地至羅布泊一帶次級盆地沉降中心一帶可能存在與羅布泊地區(qū)相似的深藏含鉀鹵水礦床。

綜上所述，尋找該類礦床：①首先聚焦于成礦元素富集的湖盆環(huán)境；②重點關(guān)注地表發(fā)育鹽殼區(qū)域，尤其是富鉀和鈉區(qū)域；③注意富鉀圍巖的風(fēng)化剝蝕區(qū)域；④深部含鉀鹵水層是成為鉀鹽礦的重要儲庫。

6" 結(jié)論

（1） 阿爾金北緣山前一帶鉀鹽礦賦存于塔東南坳陷第四系中，礦床成因類型屬陸鹽湖硫酸鹽型地下鹵水鉀鹽礦床。

（2） 深部鹵水鉀鹽礦床物質(zhì)來源主要為南部阿爾金山區(qū)和塔里木盆地古鹽再溶解補給。

（3） 成礦模式為典型陸成鹽湖礦床，在阿爾金北緣次級盆地沉降中心可能存在深藏含鉀鹵水礦床，該區(qū)域具良好的找礦前景。

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A Preliminary Analysis and Aspects of the Geological Characteristics and

Ore-forming Regularities of Deep Brine Potash Deposits in southeast

Tarim depression of the Northern Margin of the Altyn Orogeny

Wang Zongbin， Chen Jianzhong， Yang Wenchen， Ren Wei

（The Third Geology Brigade of the Xinjiang Uyghur Autonomous Region Administration for Geology

and Mineral Resources Exploration and Development，Korla，Xinjiang，841000，China）

Abstract： The northern margin of the Altyn Orogeny in the foreland region hosts a series of potash deposits， constituting a significant production base for potash salts in China. This paper focuses on the potash deposits on the southern margin of the southeast Tarim Basin， systematically conducting geophysical， geochemical， and drilling investigations. The research indicates that the genesis of these potash deposits belongs to the continental salt lake type， primarily composed of potassium with associated sodium， magnesium salts， and bromine. Both liquid and solid ores are present， with the liquid ore consisting of subsurface brines and pressurized brine bodies， while the solid ore is composed of halite and sylvite. The deep brine potash deposits in this area primarily originate from the ancient salt dissolution and replenishment from the southern Altyn Mountains and the Tarim Basin. The abundant salt components in the rich source region， the semi-closed tectonic environment， and the windy arid climate in the Front RuoQiang Basin of the Altyn Orogeny are identified as the main conditions for the formation of these deposits. The basin's sedimentary center in the Front Altyn region may conceal deeply buried potassium-containing brine deposits， suggesting promising prospects for exploration in this region.

Key words： Northern Margin of the Altyn Orogeny; Potash Deposits; Potassium brine