赵 川，肖 菲，杨惠晴

(1.中海石油深海开发有限公司 深圳 518067;2.青岛海洋地质研究所 青岛 266071)

2009年4月，胡锦涛总书记在山东省考察时指出，“要大力发展海洋经济，科学开发海洋资源，培育海洋优势产业，打造山东半岛蓝色经济区。”2011年1月4日，国务院批复《山东半岛蓝色经济区发展规划》 (以下简称《规划》)，这是我国第一个以海洋经济为主题的区域发展战略。《规划》的批复实施是我国区域发展从陆域经济延伸到海洋经济，积极推进陆海统筹的重大战略举措。青岛市沿岸的地下卤水资源为科学开发和综合利用提供了良好条件。

1 青岛沿海地下卤水的成因

青岛市位于山东半岛东海岸，黄海胶州湾畔，地理坐标为36°10'N，120°25'E。青岛沿海是山东半岛基岩港湾海岸的一个岸段，岸线曲折，港湾众多，存在典型的沙坝—潟湖体系。青岛沿海第四纪古海洋环境的研究表明，该区只存在全新世一次海侵事件，胶州湾及其他海湾成海仅在全新世地质时期，海岸平原区第四系地层结构是上部为海湾相层，下部为沉积盆地的冲洪积层［1－3］。本区的地下卤水来源是由全新世海洋环境条件下渗透的古海水。地下卤水的水化学分析结果也证实了上述观点［4］，卤水的化学组成特征与现代胶州湾海水基本相同。

矿化度大于50g/L(约相当于5°Bé)的地下水一般称为地下卤水，地下卤水属液态蒸发沉积矿藏，是制盐及盐化工工业的重要原料［5－6］。青岛沿海第四系含卤水层包括了全新统海相层及晚更新统的陆相层，且以陆相砂层为主要含卤层。海相层既是原生生卤层，又是储卤层。陆相层中的卤水来源，为海相层中的液态卤水生成后，迁移至附近的陆相砂层中储藏，在这种情况下陆相层属储卤层;全新世海侵初期，海水灌入原沉积盆地的陆相砂层中，处于埋藏状态下的古海水可能演化为卤水，下部陆相层被看做次生生卤层。据含卤海相层14C年代判断，卤水生成年龄已有约8000～10000年的历史。本区主要成卤期是在海侵期的海退阶段，主要成卤期在最近5000年时间内［7］。

青岛港湾海岸区只有全新世海侵期，具有形成地下卤水的古海水来源，虽然海岸平原狭小，第四系沉积层也较薄，但有封闭环境优良的湾中湾和堰坝式沉积盆地提供聚卤场所，又有滨海第四纪沉积盆地地质基础以及入海径流贫乏的水文条件，为地下卤水形成和富集创造了有利环境。港湾海岸区海岸地貌特点控制了卤水分布区呈现斑块状散布的特点，局部岸段可形成小型地下卤水成矿带。

地下卤水是一种液态蒸发沉积矿藏，青岛第四纪滨海相地下卤水为其中一种类型。青岛沿海地下卤水形成的海岸地质地貌环境及沉积盆地水文条件，可以从本区的自然环境特征中得到答案。如胶州湾盆地，在两三万年以前是一个构造剥蚀盆地，比现代胶州湾海盆面积大1倍以上，约1000km2。在更新世末期开始接受冲洪积物，延续至全新世初期，发育了厚20m余的陆相层，其中夹有1～2层厚度为1～3m的黄土层。冰后期中国东部陆架海海平面回升，约在距今1万年前后，海水侵入到胶州湾盆地;至8000～6000年前，海平面上升到高峰期，海水充满盆地形成大胶州湾，面积约为800km2;在5000～3000年前，海平面出现回降趋势，陆源入海泥沙堆积旺盛，海岸淤积平原形成，海岸线逐渐退缩到现代位置［1－3］。现代胶州湾水域面积只有392km2左右［8］。5000年以来海岸线不断向海迁移，古海滩逐渐演化成滨海平原，为海岸潮滩形成卤水创造了古海洋及海岸地质地貌环境。滨海平原下部的陆相沉积层，为地下卤水生存提供了地质基础。其他海湾如丁字湾、鳌山湾等微型海湾也是同样情况。胶州湾及整个青岛沿海在全新世后期主要为生卤期，气候－水文环境基本上与今相似，属暖温带半湿润气候区，较温干。陆源入海河流均为季节性小河流，最大的大沽河，年径流入海量只有约7亿m3，流入丁字湾的小河流量更少，鳌山湾几乎无入海河流。所以胶州湾及其他海湾沉积盆地具备有利于地下卤水生成的气候－水文条件。

2 青岛沿海地下卤水的分布

第四纪滨海相地下卤水广泛分布于我国黄、渤海沿岸低地平原区［9－10］。与卤水赋存区所经历的第四纪古海洋环境、古气候环境、地貌及构造活动的演化历史密切相关，在受地下和地表水体混合作用的影响下，第四纪滨海相地下卤水的分布，卤水的储量、储层结构及水化学特征随着各海岸区岸段的不同存在着一定的差异。在中国北方主要有两大类海岸地貌单元，滨海平原海岸和基岩港湾海岸［11］。渤海三大海湾沿岸都属于滨海平原海岸，第四纪地下卤水呈连续的平行海岸线的带状分布，矿带宽几千米到几十千米不等。地下卤水的矿化度呈现出平行矿带的中间高、两侧逐渐降低的分布。在垂向上，地下卤水分层分布，储层结构与当地几次大的第四纪海侵地层的分布相一致。受第四纪构造活动的影响，在山东半岛和辽东半岛的基岩港湾海岸区，第四纪沉积物仅分布于小型海湾中，地下卤水以斑块状赋存于相互分离的湾顶盆地内，不会形成大的卤水矿带。因为第四纪沉积层比较浅薄，储层结构相对简单，只有潜水卤水层或一个微承压卤水层组，赋存于全部第四系沉积层中。

青岛沿海地下卤水主要以孔隙水形式赋存于第四系松散沉积层中。但由于港湾海岸区第四系地层局限于各个分割的湾顶堆积平原区，全区卤水平面分布呈现斑块状散布，而不像大型平原海岸区那样形成延伸数十千米以上的矿带。本区只有在胶州湾西岸，因海岸平原面积相对较大，卤水分布区形成一个狭长的小型矿带，环绕现代海岸延伸。此外，港湾海岸湾顶区第四系堆积平原狭窄，由岩石构成的海蚀崖海岸濒临海边，地下卤水矿体几乎占据了全部松散堆积区。也仅在胶州湾西岸地下卤水分布区外存在面积狭小的咸水区，地下卤水与地下咸水区之间出现交错弯曲的狭窄过渡带。地下卤水矿体的矿床结构，总体看只有一层浅层卤水，属潜水卤水层组。埋藏深度一般为2～20m，个别矿区随第四系沉积层增大，可向深处伸展达25～30m左右。在第四系地层相对较厚的地段，多由上部潜水卤水层及下部微承压卤水层组成，两层之间存在1～2个黏土隔水层或亚砂土弱渗透层。在胶州湾沿岸大沽河、洋河、白沙河河口区，还出现地下卤水层及地下盐水层交互层的现象，港湾海岸区地下卤水层基底岩层，为中生界岩石层或风化壳层，形成一种简单的含卤岩系结构。青岛沿岸发现可利用卤水资源分布在沿海一带的数个湾中的海岸平原中，如胶州湾、崂山湾、丁字湾以及胶南的海湾中，均有地下卤水分布。这些地下卤水主要分布于胶州湾口及滨岸沉积区，青岛北部浅海沉积区和青岛南部浅海沉积区。

地下卤水分布受海岸地貌与第四系沉积环境控制在海湾的西岸和西北岸，因海岸低地连续分布，形成一条小型环形地下卤水矿带，北起南万盐田，南至龙泉盐田，长30km余，矿带宽度一般为1～3km，矿区面积约100km2。在该矿带内，分布有若干个小面积富集区块，呈不连续斑块状。在其他岸段海湾面积更小，海湾湾顶低地区也有少量地下卤水聚集，呈块状分布。本区地下卤水层只存在上部潜水卤水层组，局部块断下部含水层有较好的封存条件，具有微承压性质。地下卤水层埋藏深度一般为0～20m，最大为25～30m左右。矿体厚度一般为10～20m，卤水浓度一般为5～8°Be'。青岛135km2内查明地下卤水远景储量约2.2亿m3，折合氯化钠1000万t。

从水文地质图上看，胶州湾地下卤水主要分布在港湾西岸和西北岸的地区，呈现小型环带状分布，长30km，宽1～3km，面积100km2。矿层呈斑块状，埋深0～20m，长约25～30m，矿层厚 10～20m，5～8°Be。在南万、大桥两处发现有8～9.4°Be的卤水，仅有一个潜水卤水层。

3 地下卤水的物理化学特征

地下卤水中的主要组分存在31种形态，其中Cl－和Br－离子在溶液中仅以自由离子的形态存在;其他组分都各有不同的络合物，但大都以各自的自由离子为主;水中碳酸最为复杂，有、NaHCO3、MgCO3、、、CO2、和CaCO3等9种形态;钙分别以 Ca2+、CaSO4、、CaCO3、CaOH+和CaHSO4+等形态存在;钾有K+、和KOH等形态;镁有Mg2+、MgSO4、、MgCO3和MgOH+等形态;钠的形态有Na+、、NaHCO3、NaCO3－和NaOH;硫酸根有、Mg-SO4、、CaSO4、、和等几种形态;水中溶解气体以CO2为主，溶解态H2和O2的含量为0。水溶液中各组分的化学形态含量分布客观地反映着溶液中各组分的实际存在形式［12］。

青岛地下卤水矿床沉积在物理化学特征上有明显的水平分布分带规律，从远离海岸的分水岭到海岸边的一般规律为:地下卤水的物理化学类型依次为重碳酸型、重碳酸－氯化物型、氯化物－重碳酸型、氯化物型;地下卤水的矿物度逐渐增高，阳离子成分由以钙为主，到钙、钠各半，再到以钠为主。

青岛地区地下不同浓度古卤水与海水离子含量的比值差异，主要是成卤过程中及其被埋藏后的物理化学作用及生物化学作用所致，有的差异则由地表水渗入影响造成［13］。由于本区的卤水来源是由全新世海洋环境条件下海侵供给海水，卤水的化学组成特征与现代胶州湾海水基本相同。卤水被长期埋藏于地下，与黏土有广泛的接触机会，在与黏土的接触过程中，Ca2+可能被K+、Na+所交换，也就是Ca2+进入卤水，K+和Na+变为黏土的组成部分。

青岛南万盐田位于山东半岛基岩港湾海岸区胶州湾北岸。第四系沉积层有上部海湾相沉积与下部冲洪积物组成，厚度仅有20～30m，含有一个潜水卤水层组及一个微承压卤水层组，赋存于全部第四系沉积层中。其基底即为花岗岩或火山岩系岩层，构成一套薄层海陆相叠置的含卤岩系，其地层结构十分简单。地下卤水浓度为5～9.4°Be'。地下卤水浓度一般比海水高2～6倍，同时常伴有K、B、I、Li等多种有用组分。

4 地下卤水开发利用研究

青岛与国内外同类地区一样存在着地下卤水扩散和海 (咸)水入侵这一环境水文地质问题，其已造成了相当的危害，它致使土壤盐碱化，造成农业减产或绝收，并且破坏了人们赖以生存的自然环境。对青岛市地下卤水资源进行科学研究，进行综合评价和开发利用，不仅能有效防治和缓解青岛市地下卤水对周围环境带来的危害，还能充分开发利用这一宝贵的海洋资源，有利于青岛蓝色经济的发展。

4.1 地下卤水制盐

我国在地下卤水开发和利用方面研究比较广泛［14］。青岛基岩港湾海岸区第四纪滨海相地下卤水资源应该得到开发和利用。因港湾海岸平原第四系沉积层沉积物粒度粗、富水性强，尽管面积小，但单位面积储卤量大，其利用价值仍然较大。以青岛胶州湾盐区低浓度卤水可利用性进行评价，原海盐生产利用平均2.5°Bé(最高3°Bé)海水，20世纪80年代生产水平一般为年均亩产原盐0.5～0.8t，通过盐田技术改造后达到吨盐田指标比较困难。然而采用平均5～6°Bé地下卤水，则可较容易达到亩产1～1.5t的目标，生产效率成倍提高。老盐田利用地下卤水资源，仅投资少量打井及局部调整输卤系统费用即可，经济效益显著。利用低浓度地下卤水比海水可缩短制卤流程40%～60%，可降低气象灾害的影响，在一定程度上可保证稳产。利用5～6°Bé地下卤水制盐可减少制卤面积60%以上，因此可扩大结晶区，增加盐产量，提高盐田综合利用效益。在青岛沿海135 km2面积内，概算出地下卤水资源可达2.2亿m3，潜在的经济价值可达数亿元以上，它的全面开发将为青岛市每年增产15万～20万t原盐。利用地下卤水晒盐具有优越性，可以提高盐的产量和成盐质量，从而节约成本，青岛盐业高效益、高速度的发展为青岛国民经济的发展做出了应有的贡献。同时，地下卤水的开发和利用，可以降低周围土地中矿化度的含量，对于逐步改善土壤成分具有一定的作用。

青岛地理自然条件决定了其拥有晒制海盐的良好环境。青岛盐业历史悠久。早期生产方式以煎盐为主。而近代鳌山湾、横门湾、胶州湾、丁字湾沿岸又陆续有开滩晒盐者。很早以来盐田采用较为先进的方法，均为滩晒。由于盐民的不断建滩晒盐，青岛盐业也在艰难中得到了一定程度的发展。盐区地处于山东半岛中部突出部分的黄海北岸，西南起胶南县小场盐场，东北至即墨市芝坊盐场，约占青岛沿海岸线730.64km的40%。盐业资源极为丰富，集中在胶州湾北岸，东起白沙河，西至洋河口，环湾呈半圆形，蜿蜒绵亘50km余。

4.2 发展盐化工业

根据青岛沿海地下卤水的特点，8°Bé以上地下卤水直接用于盐化工生产，其价值将更大。由于本区地下卤水多属于低浓度地下卤水，因此要有具体的针对性。制订如何利用地下卤水晒盐、发展盐化工业、滩涂养殖和育苗业的方案。在进行开发利用时，要十分注意对周围环境可能造成的影响，采取相应的措施，保护沿海的自然环境。地下卤水中除主要含有原盐、氯化镁、氯化钾及硫酸镁等工业原料以外，还含有相当数量的碘、硼、溴以及锂、锶等微量元素。青岛建新盐化厂，先后进行了设备更新改造和填平补齐，使生产能力不断提高，再制盐由5万t增加到6.6万t，氯化钠由600t增加到800t，溴素由50t增加到300t;还有氯化镁3000t，无水芒硝6000t，并试产了氢氧化镁阻燃剂。目前山东省盐化工工业品产量还很少，供不应求。要改变只用老卤开展盐化工业的传统，应当以盐化工业为主，盐为副产品，把卤水中的化学成分，有用的元素的生产化学工业都兴办起来，这样必然会有大的突破，生产出更多更好的盐化工业产品，使地下卤水资源得到大力开发和合理利用，满足国内和山东地区经济发展的需要。我国卤水溴资源分布广泛，类型全，开发前景广阔，应充分发挥各类卤水溴资源特点，提高卤水溴资源综合利用水平。还可发展盐化工业，从地下卤水中提取稀有元素，为工业及国防发展提供有利的保证。

4.3 用地下卤水进行水产育苗及养殖

地下卤水可以使用在沿海的滩涂养殖和育苗业中，对于海洋养殖业具有很大的好处。地下卤水可扩大海水生物养殖区，应用地下卤水进行水产育苗及养殖，就是模拟天然海水的化学组成，将地下卤水采用物理和化学的方法，以最少的成本，改造成类似于天然海水且适合于育苗养殖用水，在利用地下卤水进行海洋养殖方面，虾和蟹等的养殖研究程度较高，且实践比较成功［15］。由于受到病毒病害的影响，对虾和蟹养殖仍处在低迷不振的状态，生产形势十分严峻。近年来，近岸海水各种污染没有得到严格控制，水质普遍富营养化、赤潮频有发生，海洋的自然生态平衡受到破坏。虽然国家也投入一定力量进行虾蟹病防治和水环境改良，但收效不大。由于形势所迫，广大的养殖工作者在不断地试探改进养殖模式，并成功孕育出了地下卤水养虾和蟹技术。利用地下卤水养虾蟹，特别是在防病方面，直接避开海水与海洋生物带入的病害，也隔离了由虾蟹池排污而带来的交叉感染，从而降低了养虾蟹的发病率。如能严格规范养虾蟹技术和科学管理，不仅可以将虾蟹养殖成功，而且产量高，经济效益好。

5 下一步的研究工作

为更好地研究青岛沿海的地下卤水，需要进一步深入收集整理已有的地下卤水资料，包括已有的青岛幅地质图、构造图、研究论文、相关盐田的钻井资料和样品分析结果，为详细研究青岛地下卤水提供研究基础。

对地下卤水区进行有关地质复查和研究，填制地质矿产图、水文地质图。对钻孔样品进行沉积物粒度、水质、含水率、微体古生物等分析，确定卤水富集层位。圈画出卤水含水层和隔水层的界线和确定沉积物层位特征。研究地下卤水形成前后的古海洋环境变化和第四纪海相地下卤水的形成过程。这对预测含卤水层的位置、深度以及储量和进一步规划开发利用具有重要基础意义。

6 结论

青岛第四纪滨海相地下卤水来源于全新世海水，在有利于地下卤水存储的北温带季风区域气候及地质地貌环境中形成。它是潮滩上的海水经过蒸发浓缩，比重不断增加，下渗到砂层中聚集成卤水，后经海陆变迁，被埋藏在滨海平原下形成地下卤水。港湾海岸区第四系沉积层分布面积及厚度小，而且只有全新世海洋环境存在有卤水，具有一定利用价值。在青岛沿海凡第四系沉积厚度大于10m的湾顶平原区，均发现有卤水分布，卤水浓度一般属低浓度卤水 (5～8°Bé)，局部可赋存有8°Bé以上中浓度卤水。

地下卤水开发和利用方面的研究比较广泛，人们可以利用地下卤水制盐，可直接用于盐化工生产，还可为海水生物养殖提供新水源，改善水质条件，供给地下温咸水热能等，其综合利用价值较大。地下卤水资源的综合利用评价，因地而异，应因地制宜。

为更好地开发、利用沿海地下卤水资源，需要进一步加强地质工作，为详细研究青岛地下卤水提供研究基础。

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