普光地區(qū)下三疊統(tǒng)富鋰鉀鹵水成因與分布規(guī)律

吳雙，王峻，張春光，趙晴，黃淑婷，張椿華，王增剛，郝曉磊，任宏

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059；2.中國石化中原油田分公司濮城采油廠，河南 濮陽 457001；3.中國石化中原油田分公司普光分公司，河南 濮陽 457001；4.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001）

四川盆地東北部早三疊世嘉陵江組沉積期處于海退環(huán)境，以蒸發(fā)作用強(qiáng)烈的陸表海碳酸鹽臺地沉積為特征［1-2］，地下鹵水資源十分豐富［3］。普光地區(qū)富鋰鉀鹵水礦化度高，平均鋰鉀質(zhì)量濃度遠(yuǎn)高于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鎂鋰比低，具有良好勘探開發(fā)前景，但存在鹵水分布不連續(xù)、區(qū)域性離子差異富集和多種離子協(xié)同超常富集現(xiàn)象。

前人關(guān)于鹵水離子的富集規(guī)律和分布特征主要有3 種觀點(diǎn)：一是構(gòu)造低部位富集濃縮型鹵水［4-5］；二是鋰鉀離子富集由海水濃縮和鹽巖溶濾作用共同控制［6-9］；三是富鋰鉀鹵水與“綠豆巖”（火山凝灰?guī)r）等火山物質(zhì)有關(guān)，分布于背斜圈閉構(gòu)造［10-12］。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，鹵水是構(gòu)造低部位濃縮成因，富鋰鉀鹵水是多來源、多成因的混合型鹵水；少數(shù)學(xué)者則持單一來源的觀點(diǎn)。但均對鋰鉀離子控制因素和富集過程缺乏系統(tǒng)的研究。

本文對嘉陵江組、 飛仙關(guān)組各亞段鹵水進(jìn)行了水化學(xué)分析，同時對比了硼離子、鍶離子、鋰離子質(zhì)量濃度與正常海水蒸發(fā)階段的差異，研究了鈉離子與氯離子、氯離子與溴離子等離子比例系數(shù)。研究結(jié)果表明，富鋰鉀鹵水主要發(fā)育在嘉四段—嘉五段（簡稱嘉四五段），嘉陵江組鹵水整體以海水蒸發(fā)濃縮為主，飛仙關(guān)組鹵水整體以膏巖等圍巖溶解為主。本文為普光地區(qū)下步富鋰鉀鹵水的勘探開發(fā)提供了新的認(rèn)識。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地是一個多旋回沉積盆地，在早三疊世嘉陵江組沉積期，盆內(nèi)處于總體海退的環(huán)境［13］，沉積巖石類型為蒸發(fā)巖與碳酸鹽巖，表現(xiàn)為蒸發(fā)作用強(qiáng)烈的陸表海碳酸鹽臺地沉積。普光地區(qū)位于川東斷褶帶東北段，北接秦嶺—大巴山造山帶和米蒼山前緣構(gòu)造帶，南接川南褶皺帶北緣，東靠川東南—湘鄂西隔槽式褶皺帶，西部以華鎣山斷裂帶為界鄰接四川盆地的川中、川西，直到龍門山和松潘造山帶（見圖1）。研究區(qū)構(gòu)造歷史復(fù)雜，經(jīng)各方向構(gòu)造作用影響，印支期和燕山期等多期強(qiáng)烈擠壓作用使該區(qū)形成了大量斷層和褶皺。強(qiáng)烈褶皺變形以及豐富的斷裂系統(tǒng)為富鋰鉀鹵水層系的形成提供了重要的基礎(chǔ)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)概況及研究區(qū)地層巖性和鹵水分布Fig.1 Regional geology, formation lithology and distribution of brine in study area

普光地區(qū)飛仙關(guān)組巖性以紫色碎屑巖與灰?guī)r交替為主，發(fā)育蒸發(fā)臺地、局限臺地、開闊臺地和臺地邊緣等沉積相［14］。嘉陵江組由大套碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖組成，巖性以白云巖、灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r為主，可進(jìn)一步分為5 個巖性段：1）嘉四五段（T1j4—5）。巖性以灰白色硬石膏巖以及膏鹽巖為主，發(fā)育蒸發(fā)臺地相。2）嘉三段（T1j3）。巖性以大段泥晶灰?guī)r為主，在中部偶見泥質(zhì)、生屑砂屑灰?guī)r或薄層白云巖、薄層膏巖，發(fā)育開闊臺地相。3）嘉二段（T1j2）。巖性主要為灰白色石膏巖、灰色膏質(zhì)白云巖、深灰色白云巖和灰色灰?guī)r，發(fā)育局限-蒸發(fā)臺地相。4）嘉一段（T1j1）。巖性主要為灰—深灰色薄層狀泥晶灰?guī)r，底部以暗紫色含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r為識別標(biāo)志，發(fā)育開闊臺地相。雷口坡組底部以“綠豆巖”為標(biāo)志層，與嘉陵江組呈平行不整合接觸，地層由碳酸鹽巖、泥質(zhì)碳酸鹽巖夾蒸發(fā)巖組成，巖性主要為白云巖，發(fā)育臺地邊緣、開闊臺地、局限臺地和蒸發(fā)臺地相［15］。

2 樣品采集和分析

此次研究在普光地區(qū)采集鉆孔鹵水和油田水樣品25 份，其中嘉陵江組9 份、飛仙關(guān)組16 份。

為確保樣品的原始性，采樣點(diǎn)為普光地區(qū)天然氣生產(chǎn)井的井口或集水站，將鹵水樣品裝進(jìn)干凈的高密度聚乙烯瓶，密封后送實(shí)驗(yàn)室分析，同時記錄鹵水的層位和深度信息。樣品分析在成都譜譜檢測技術(shù)有限公司完成，所有水樣1 周內(nèi)完成水化學(xué)分析測試。樣品經(jīng)0.45 μm 濾膜過濾，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES、美國PE5300V）測定鹵水中的鎂（Mg）、鈣（Ca）、鈉（Na）、鉀（K）、硼（B）、鋰（Li）、硅（Si）、鍶（Sr）、鋁（Al）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鋇（Ba）、鎳（Ni）、鉛（Pb）等離子質(zhì)量濃度；利用IC（離子色譜，瑞士萬通，792 Basic）對氯（Cl-）、溴（Br-）、硝酸根（NO32-）、硫酸根（SO42-）、氟（F-）等離子質(zhì)量濃度進(jìn)行測定；利用pH 計和化學(xué)滴定測量pH 和碳酸氫根（HCO3-）、碳酸根（CO32-）等離子質(zhì)量濃度。

3 鹵水地球化學(xué)特征

3.1 鹵水水化學(xué)特征

水化學(xué)分析結(jié)果見表1、表2（表1 中：來自嘉二段的F4，F(xiàn)4J2 水樣為混合物型，其余水樣均來自嘉四五段，為氯化物型。表2 中：來自飛三段—飛四段（簡稱飛三四段）的水樣均為氯化物型；來自飛一段—飛二段（簡稱飛一二段）的水樣，除D4031-2，D405-4H 水樣為碳酸鹽型和D403 水樣為混合物型外，其余水樣均為硫酸鹽型）。

表1 嘉陵江組集水站鹵水水化學(xué)特征Table 1 Hydrochemical characteristics of brine in water collection stationof Jialingjiang Formation

表2 飛仙關(guān)組集水站鹵水水化學(xué)特征Table 2 Hydrochemical characteristics of brine in water collection station of Feixianguan Formation

嘉陵江組水樣pH 值主要分布在6～8，呈弱酸性或弱堿性。溶解性固體質(zhì)量濃度（TDS）普遍較高，為50.23～327.09 g/L。Na+，K+，Ca2+和Mg2+分別占陽離子總質(zhì)量的78.67%，12.40%，6.68%，1.11%；Cl-，SO42-，HCO3-和Br-分別占陰離子總質(zhì)量的96.37%，0.59%，2.45%，0.20%。飛仙關(guān)組水樣pH 值主要分布在7～9，呈弱堿性。TDS變化較大，分布在0.38～44.13 g/L。Na+，K+，Ca2+和Mg2+分別占陽離子總質(zhì)量的89.21%，3.44%，4.01%，1.60%；Cl-，SO42-，HCO3-和Br-分別占陰離子總質(zhì)量的94.57%，1.86%，2.83%，0.64%。

按化學(xué)組成分型，研究區(qū)鹵水可劃分為氯化物型、硫酸鹽型、碳酸鹽型和混合物型。氯化物型鹵水礦化度和Li+，K+質(zhì)量濃度最高，碳酸鹽型鹵水的參與不利于Li+，K+富集。按組段劃分，氯化物型主要分布在嘉四五段和飛三四段，硫酸鹽型和碳酸鹽型主要分布在飛一二段，混合物型主要分布在嘉二段。

3.2 鹵水關(guān)鍵離子對比

選取嘉陵江組H1，D3 水樣和飛仙關(guān)組P106-2H，P107-1H 水樣的B3+，Sr2+，Li+質(zhì)量濃度（見表1、表2）與海水蒸發(fā)沉積水氯鎂石階段［16］進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)B3+平均質(zhì)量濃度為432.20 mg/L，遠(yuǎn)低于海水該階段的B3+質(zhì)量濃度1 077.83 mg/L，但水樣Sr2+平均質(zhì)量濃度為305.55 mg/L，遠(yuǎn)高于海水該階段Sr2+的質(zhì)量濃度59.85 mg/L；水樣Li+平均質(zhì)量濃度為153.50 mg/L，遠(yuǎn)高于海水該階段Li+的質(zhì)量濃度45.24 mg/L。

對所有水樣的Li+，K+，B3+，Cl-及礦化度進(jìn)行相關(guān)性（見圖2，其中ρ 為質(zhì)量濃度，下同）分析可知，鹵水中Li+與K+、礦化度、Cl-相關(guān)性較好，富Li+鹵水往往具有高礦化度，并協(xié)同富集高K+，Cl-。

圖2 嘉陵江組、飛仙關(guān)組鹵水離子相關(guān)性分析Fig.2 Correlation analysis of ions in brine in Jialingjiang Formation and Feixianguan Formation

氯化物型鹵水與硫酸鹽型、碳酸鹽型、混合物型鹵水的離子質(zhì)量濃度有較大差異，可以直觀區(qū)分——硫酸鹽型、碳酸鹽型鹵水中Li+質(zhì)量濃度最低，混合物型鹵水次之，氯化物型鹵水最高，因此勘探開發(fā)富鋰鉀鹵水應(yīng)著重于高礦化度的氯化物型鹵水。

3.3 鹵水離子比例系數(shù)

地下水的來源以及形成環(huán)境不同，導(dǎo)致地下水的離子質(zhì)量濃度不同，其離子比例系數(shù)也不同，因此，不同的離子比例系數(shù)可以反映鹵水形成時不同的環(huán)境。進(jìn)行鹵水成因分析時，常用的離子比例系數(shù)包括鈉氯系數(shù)、氯溴系數(shù)、鉀氯系數(shù)、鉀鹽系數(shù)、脫硫系數(shù)和鈣鎂系數(shù)（見表3），這些系數(shù)分別用相關(guān)組分物質(zhì)的量濃度n 或質(zhì)量濃度ρ 的比例系數(shù)表達(dá)［17］。

表3 普光地區(qū)鹵水離子比例系數(shù)Table 3 Proportionality coefficient of ions in brine in Puguang area

3.3.1 鈉氯系數(shù)（n（Na+）/n（Cl-））

蒸發(fā)濃縮成因或鹽巖溶濾成因的地下水具有不同的Na+，Cl-配比關(guān)系，正常海水的鈉氯系數(shù)為0.85～0.87。嘉陵江組鹵水鈉氯系數(shù)平均為0.79，低于0.86，為蒸發(fā)濃縮成因特征，已達(dá)石鹽開始析出階段；飛仙關(guān)組鹵水鈉氯系數(shù)平均為1.1，大于0.86，為鹽巖溶濾成因特征。

3.3.2 氯溴系數(shù)（ρ（Cl-）/ρ（Br-））

鹽巖溶濾成因鹵水Br-質(zhì)量濃度較低，氯溴系數(shù)值較高，在1 000～10 000；蒸發(fā)濃縮成因鹵水Br-質(zhì)量濃度較高，氯溴系數(shù)值一般小于400。飛一二段D4031-2，D405-4H 碳酸鹽型水樣和M502-1，D404-2H 硫酸鹽型水樣的氯溴系數(shù)平均為93 040.42，具有明顯的鹽巖溶濾成因特征。

3.3.3 鉀鹽系數(shù)（ρ（K+）×103/ρ（NaCl））

鉀鹽系數(shù)反映K+質(zhì)量濃度在鹵水總量中的占比，系數(shù)值大于5 時地下可能存在固體鉀鹽。飛一二段D4031-2，D405-4H 碳酸鹽型和D405-2H 硫酸鹽型水樣的鉀鹽系數(shù)平均為3.74，K+質(zhì)量濃度較低，可能不存在固體鉀鹽；其余水樣的鉀鹽系數(shù)平均為31.71，可能存在固體鉀鹽。

3.3.4 鉀氯系數(shù)（ρ（K+）×103/ρ（Cl-））

鉀氯系數(shù)反映鹵水濃縮程度和K+富集程度，系數(shù)值大于10 時地下可能存在固體鉀鹽。飛一二段D4031-2 和D405-4H 碳酸鹽型水樣的鉀氯系數(shù)平均為6.54，可能不存在固體鉀鹽； 其余水樣的鉀氯系數(shù)平均為55.96，可能存在固體鉀鹽。

3.3.5 脫硫系數(shù)（100n（SO42-）/2n（Cl-））

地下鹵水所處環(huán)境的封閉性越好，脫硫系數(shù)值越接近0。嘉二段F4，F(xiàn)4J2 混合物型和飛一二段D404-2H，D405-1H，D405-2H 硫酸鹽型及D403 混合物型水樣的脫硫系數(shù)平均為3.67，封閉性較差，鹵水受地層水影響較大； 嘉四五段和飛三四段水樣脫硫系數(shù)平均為0.23，封閉性較好，但在一定程度上鹵水可相互連通。

3.3.6 鈣鎂系數(shù)（n（Ca2+）/n（Mg2+））

封閉時間越長，封閉性越好，地下鹵水的變質(zhì)程度越高，鈣鎂系數(shù)值越大。嘉二段F4，F(xiàn)4J2 和飛一二段D403 混合物型水樣系數(shù)值呈明顯異常，鈣鎂系數(shù)平均值達(dá)494.99，變質(zhì)程度較高，Ca2+，Mg2+質(zhì)量濃度受地層水溶解圍巖影響顯著。嘉四五段和飛三四段水樣鈣鎂系數(shù)平均為3.40，飛一二段水樣鈣鎂系數(shù)平均為1.47，變質(zhì)程度較低，離子質(zhì)量濃度主要受地層水影響。

除上述離子比例系數(shù)外，硼氯系數(shù)（n（B）/n（Cl））也可判斷鹵水所溶解的固體鹽類物質(zhì)來源，研究區(qū)硼氯系數(shù)值（264.7×10-4）遠(yuǎn)高于海相該系數(shù)特征值（7.9×10-4），離子來源與巖鹽、石膏和碎屑黏土礦物有關(guān)［18-19］。

總體來看，嘉陵江組的鉀鹽系數(shù)和鉀氯系數(shù)平均值分別為50.15 和91.90，高于飛仙關(guān)組的平均值12.48和23.48；飛仙關(guān)組的鈉氯系數(shù)、氯溴系數(shù)和鈣鎂系數(shù)平均值分別為1.10，28 770.57，109.42，高于嘉陵江組的平均值0.79，192.95，12.61；2 組的脫硫系數(shù)和硼氯系數(shù)平均值相近。飛一二段的各項(xiàng)指數(shù)與其余亞段差異均較大。

4 富鋰鉀鹵水富集因素及分布特征

4.1 富鋰鉀鹵水富集因素

B3+質(zhì)量濃度與鹵水濃縮程度有較好的正相關(guān)關(guān)系。研究區(qū)鹵水B3+質(zhì)量濃度小于海水蒸發(fā)沉積水氯鎂石階段，但Sr2+，Li+質(zhì)量濃度均大于海水蒸發(fā)沉積水氯鎂石階段，表明鹵水存在離子超常富集現(xiàn)象。離子富集是多來源、多因素富集機(jī)制，蒸發(fā)臺地上的超濃縮海水只是研究區(qū)地層鹵水發(fā)育的基礎(chǔ)物源，因此，明確離子補(bǔ)給來源是厘清普光地區(qū)鹵水富鋰鉀機(jī)制的關(guān)鍵。

前人研究表明，海水蒸發(fā)濃縮、陽離子交替吸附作用、生物化學(xué)作用、強(qiáng)還原條件下鹵水深度變質(zhì)以及海相蒸發(fā)鹽礦物的重溶等因素，可以在很大程度上提高地層鹵水中的離子質(zhì)量濃度［20］，但無法解釋研究區(qū)部分水樣中Li+，Sr2+質(zhì)量濃度超過海水蒸發(fā)沉積水氯鎂石階段數(shù)倍的超常富集。就離子富集的區(qū)域性差異而言，前人在四川盆地也發(fā)現(xiàn)了相同現(xiàn)象，認(rèn)為其成因是受深部流體的補(bǔ)給作用影響，與構(gòu)造運(yùn)動密切關(guān)聯(lián)，且可能為“點(diǎn)式補(bǔ)給”，而非“全面補(bǔ)給”，具有一定隨機(jī)性、區(qū)域性和不均衡性［21-22］。本文就研究區(qū)Li+，K+的超常富集因素和富集區(qū)域性差異進(jìn)行分析探討。

4.1.1 海水蒸發(fā)濃縮

宣漢-渡口剖面碳酸鹽沉淀的古海水溫度在30～37 ℃［23］，古氣候干旱，臺地內(nèi)海水可蒸發(fā)濃縮成鹵。普光地區(qū)蒸發(fā)巖層常見硬石膏、石鹽、雜鹵石及菱鎂礦互層，菱鎂礦的形成與海水侵入鹽湖有關(guān)，說明在海水蒸發(fā)濃縮過程中有新的海水反復(fù)侵入臺地。雜鹵石是含K+，Mg2+，Ca2+的硫酸鹽復(fù)鹽礦物，在正常的鹵水蒸發(fā)濃縮過程中極難形成；在石鹽沉積階段，海水繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，且未達(dá)到鉀鹽沉積階段時，富含Ca2+的海水反復(fù)侵入，與富含K+，Mg2+的古海水摻合才析出雜鹵石。這進(jìn)一步證明了三疊世海水多通道、 多期次入侵臺地內(nèi)的半濃縮海水對研究區(qū)地下鹵水的形成影響較大。

研究區(qū)水樣中Br-質(zhì)量濃度最高為1 607.0 mg/L，最低為0，與現(xiàn)代海水中Br-質(zhì)量濃度（65.0 mg/L）差異較大。在水體成鹽過程中，Br-幾乎不會參與礦物形成而持續(xù)富集在液體中，可以良好指示鹵水成鹽過程中的蒸發(fā)作用階段。根據(jù)Br-質(zhì)量濃度，研究區(qū)氯化物型鹵水大部分由海水濃縮形成，且濃縮程度較高，接近光鹵石析出階段；硫酸鹽型、碳酸鹽型和混合物型鹵水受海水蒸發(fā)濃縮影響較小，主要受地層水影響。

4.1.2 變質(zhì)作用

本次取樣鹵水埋深達(dá)3 500 m，屬于深層鹵水，大部分位于大灣-土主構(gòu)造。雷口坡組的膏巖層在一定程度上阻隔了下伏嘉陵江組和飛仙關(guān)組參與現(xiàn)代水循環(huán)，區(qū)域性的深大斷裂為嘉陵江組和飛仙關(guān)組的地下水運(yùn)移形成提供了通道。結(jié)合離子比例系數(shù)分析結(jié)果，僅嘉二段F4，F(xiàn)4J2 水樣和飛一二段D403 水樣鹵水變質(zhì)作用顯著，3 份水樣均為混合物型鹵水；其余水樣變質(zhì)作用較弱——表明變質(zhì)作用對混合物型鹵水影響較大，對氯化物型、硫酸鹽型和碳酸鹽型鹵水影響較小。

4.1.3 海相蒸發(fā)鹽礦物的重溶

將研究區(qū)水樣與海相蒸發(fā)鹽礦物中離子（Na+，K+，Ca2+，Mg2+）質(zhì)量濃度進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩者富集趨勢相同（見圖3）。地下鹵水與海相蒸發(fā)鹽礦物圍巖存在長期的相互作用，圍巖中的離子可以對地下鹵水進(jìn)行補(bǔ)給，可見海相蒸發(fā)鹽礦物的重溶對鹵水Na+，K+，Ca2+，Mg2+的質(zhì)量濃度影響較大，這些離子的超常富集與海相蒸發(fā)鹽礦物的重溶有關(guān)。前人模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，海水蒸發(fā)濃縮過程中，Li+在溶液中逐漸富集，但未被析出，Li+質(zhì)量濃度損失是固相分離時母液夾帶所致，鹽類的吸附作用對其影響極?。?4］，因此，普通的海相蒸發(fā)鹽礦物重溶對Li+質(zhì)量濃度影響很小。

圖3 研究區(qū)水樣與海相蒸發(fā)鹽礦物離子質(zhì)量濃度相關(guān)性分析Fig.3 Correlation analysis of ions mass concentration in brine sample and marine evaporate salt in study area

4.1.4 水巖作用

根據(jù)對314 件雜鹵石樣品的分析報告（數(shù)據(jù)源于四川省宣漢縣柳池富鋰鉀鹵水調(diào)查評價項(xiàng)目），雜鹵石中Li+平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.01 μg/g，K+平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42 μg/g，僅少數(shù)樣品K+平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高, 為8.95 μg/g。根據(jù)對18 件新型雜鹵石（鹽晶顆粒雜鹵石巖）樣品的分析報告（數(shù)據(jù)源于中原油田普光分公司雷口坡組—嘉陵江組鋰鉀資源評價項(xiàng)目），新型雜鹵石中有Li+，其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.60 μg/g，最大值可達(dá)72.46 μg/g。由此可見，雜鹵石對地下鹵水Li+，K+的富集也具有一定貢獻(xiàn)。

按礦物組成及相對含量，研究區(qū)含雜鹵石礦可分為雜鹵石巖、含硬石膏雜鹵石巖、含石鹽雜鹵石巖、含雜鹵石石鹽巖、含雜鹵石硬石膏巖等。XRD 礦物學(xué)分析顯示，在研究區(qū)目的地層的溫壓條件下，石膏（CaSO4·2H2O）可脫水形成半水石膏（CaSO4·1/2H2O）和無水石膏（CaSO4），釋放大量液態(tài)水，為水巖反應(yīng)提供場所，也為鹵水形成提供了溶劑。其過程為：CaSO4·2H2O→CaSO4·1/2H2O+3/2H2O（溶劑）→CaSO4+2H2O（溶劑）。在雜鹵石沉積過程中，尤其在沉積后期，隨著其上覆地層變厚，埋藏深度變大，地層中水巖反應(yīng)的強(qiáng)度以及廣度也逐漸增大。部分雜鹵石被破壞后，K+，Mg2+，SO42-等離子溶于地層水后與圍巖礦物中的離子發(fā)生反應(yīng)，如碳酸鹽巖發(fā)生白云化，Ca2+被Mg2+交代出，在溶液中與SO42-結(jié)合，析出石膏。溶解度高的K+未被析出，在鹵水中逐漸富集，因此，水巖反應(yīng)的廣泛發(fā)生使得研究區(qū)形成富鉀鹵水，此部分K+來源是濃縮巖鹽與膏巖。

4.1.5 構(gòu)造作用

雷口坡組底部和嘉陵江組頂部以一層“綠豆巖”為界，受這層火山凝灰?guī)r的風(fēng)化作用和淋濾作用影響，嘉四五段至嘉二段鹵水Li+質(zhì)量濃度整體表現(xiàn)為逐步降低，嘉陵江組內(nèi)氯化物型鹵水中Li+質(zhì)量濃度從271.00 mg/L 降至76.15 mg/L。嘉陵江組為一套碳酸鹽巖及膏鹽沉積，具有良好的封閉能力，因此雷口坡組火山凝灰?guī)r對飛仙關(guān)組鹵水的影響甚微，無法解釋飛仙關(guān)組中Li+質(zhì)量濃度可達(dá)50.60 mg/L 的現(xiàn)象。膏巖及碳酸鹽巖等圍巖經(jīng)地下水長期溶濾，離子在地層水中逐漸富集，同時嘉陵江組鹵水經(jīng)發(fā)育的高角度斷裂縫轉(zhuǎn)移至飛仙關(guān)組逐漸富集，最終在飛仙關(guān)組形成區(qū)域性富集的富鋰鉀鹵水。

綜上所述，普光地區(qū)地層鹵水極為獨(dú)特，它有著較低的古水體濃縮程度、較高的礦化度，賦存著相對高質(zhì)量濃度的微量離子，尤其是K+，Li+，Sr2+等離子，且這些離子表現(xiàn)出協(xié)同富集的特點(diǎn)。海水蒸發(fā)濃縮所富集的離子質(zhì)量濃度是有限的，超濃縮海水是研究區(qū)鹵水離子的基礎(chǔ)來源，地層水對巖鹽、石膏和碎屑黏土礦物的溶解是重要的離子補(bǔ)給來源。嘉陵江組鹵水受海水蒸發(fā)濃縮因素影響較大，K+富集受控于海水蒸發(fā)濃縮，Li+富集受控于海水蒸發(fā)濃縮、“綠豆巖”風(fēng)化作用和淋濾作用以及膏鹽溶解；飛仙關(guān)組鹵水受海相蒸發(fā)鹽礦物重溶和構(gòu)造作用影響較大，K+富集受控于地下水對濃縮成因的巖鹽溶濾，Li+富集受控于構(gòu)造作用。

4.2 富鋰鉀鹵水分布特征

實(shí)際鉆井過程中，各井只在嘉四五段鉆遇鹵水層，嘉四五段為強(qiáng)蒸發(fā)環(huán)境，發(fā)育厚層石膏，且裂縫性儲層較為發(fā)育，為鹵水形成提供了反應(yīng)場所及溶劑；嘉二段裂縫性儲層較嘉四五段發(fā)育，但石膏發(fā)育較少，故鹵水相對較少。整體來看，鹵水平面上發(fā)育范圍較小，且較分散，縱向分布規(guī)律性不強(qiáng)，連通性差，非均質(zhì)性較強(qiáng)。

按工業(yè)品位標(biāo)準(zhǔn)（ρ（K+）=3 100 mg/L，ρ（Li+）=50 mg/L）［25］劃分水樣，超工業(yè)品位的富鋰鉀鹵水位于嘉四五段，宏觀上分布于大灣-土主構(gòu)造及其翼部，屬于受地應(yīng)力強(qiáng)烈的構(gòu)造復(fù)雜區(qū)。研究區(qū)鹵水分布受沉積相、水巖反應(yīng)以及構(gòu)造作用所控制（見圖4），背斜核部和兩翼低部位是有利儲層發(fā)育帶，水巖反應(yīng)為鹵水的形成提供溶劑，構(gòu)造作用形成物性較好的裂縫型儲層，鹵水富集主要取決于儲鹵層的孔縫發(fā)育程度。

圖4 富鋰鉀鹵水富集機(jī)制模式Fig.4 Enrichment mechanism model of rich lithium-potassium brine

5 結(jié)論

1）嘉陵江組鹵水礦化度平均為227.98 g/L，Li+質(zhì)量濃度平均為126.15 mg/L，K+質(zhì)量濃度平均為10 445.11 mg/L；飛仙關(guān)組鹵水礦化度平均為19.09 g/L，Li+質(zhì)量濃度平均為19.37 mg/L，K+質(zhì)量濃度平均為288.05 mg/L。研究區(qū)富鋰鉀鹵水資源豐富，多數(shù)水樣中Li+，K+等離子達(dá)到或超過邊界工業(yè)品位。

2）嘉陵江組鹵水類型為蒸發(fā)濃縮型，飛仙關(guān)組為鹽巖溶濾型。嘉四五段Li+，K+離子富集受海水蒸發(fā)濃縮、“綠豆巖”風(fēng)化作用和淋濾作用主控，嘉二段受海水蒸發(fā)濃縮及膏鹽溶解主控； 飛三四段Li+，K+離子富集受圍巖溶濾和鹵水運(yùn)移主控，飛一二段由地層水對碳酸鹽巖溶解主控。

3）研究區(qū)鹵水分布受沉積相、水巖反應(yīng)以及構(gòu)造作用所控制，鹵水富集主要取決于儲鹵層的孔縫發(fā)育程度。超工業(yè)品位的富鋰鉀鹵水位于嘉四五段，宏觀上分布于大灣-土主構(gòu)造及其翼部。