杨 更, 文华国, 李建兵, 王启宇

(1.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；2.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059)

钾盐广泛应用于农业和工业等领域,耗量巨大[1],远不能满足中国农业和工业发展的需求，已成为中国重要的紧缺矿产[2]。因此，大力开展钾盐矿的勘查工作是摆在许多地质矿产工作者面前的一大难题。中国的固体钾盐矿床成矿时代主要是三叠纪、古近纪和新近纪，在云南、四川、湖北、山东、陕西等地有所发现，但规模不大，尚未取得重大突破。从成矿地质条件分析，新疆是中国最重要的钾盐成矿远景区之一，但迄今为止尚未发现固体钾盐矿床[3]。新疆在20世纪60～70年代已开展了寻找固体钾盐的相关工作，工区主要集中在塔里木盆地西部，特别是库车盆地和莎车盆地，在80年代以来，伴随着大规模的油气勘查，发现了一些找钾线索，但工作程度较低。目前，新疆固体钾盐矿床的勘查研究工作已被列入国家重大科技攻关课题之一[4]。本文尝试在塔里木盆地钾盐成矿条件分析基础上，对盆地西部的找钾前景进行预测和评价。

1 地质背景

塔里木盆地，中国第一大内陆盆地，位于新疆维吾尔自治区南部，面积56×104km2，盆地经历了晋宁运动、天山运动、燕山运动和喜马拉雅运动等多次构造运动[5-6]，在其内部逐渐演化形成了两大各有特点的次级坳陷——库车盆地和莎车盆地。莎车盆地位于塔里木地台的西南边缘，是昆仑褶皱带与塔里木地块之间呈北西—南东向展布的一个山前坳陷[7]，古生代就己存在，经中新生代继承性发展演化而成为南陡、北缓的不对称箕状坳陷，主要发育有喀什坳陷褶皱带、铁克里克褶皱带[7-8]，出露盐岩以晚白垩世-古近纪为主，主要含盐地层(以主要盐岩分布区喀什坳陷为主)为晚白垩世吐依洛克组(K2t)及古近纪巴什布拉克组(E2-3b)。库车盆地位于塔里木陆块的北缘，为南天山构造带上的再生前陆盆地，自北向南依次发育北部单斜带、克拉苏和依奇克里克构造带、拜城坳陷、秋立塔克背斜带和阳霞坳陷及前缘隆起带[7-8]，库车盆地在古近纪-新近纪主要为一套河湖相、山麓相沉积，地表或钻孔揭露盐岩主要发育时期为古近纪，主要含盐地层为始新统小库孜拜组上段(E2x1)和渐新统阿瓦特组(E3a1-3)，其中阿瓦特组是最主要含盐层。

2 钾盐成矿条件

2.1 莎车盆地钾盐成矿条件分析

通过研究认为，莎车盆地具备良好的成矿条件，表现在：

1)具有充足的盐类物源，如民丰坳陷苦牙克东、西盐矿点出露岩盐以透镜状为主，时代根据周围地层推断可能为晚石炭世，地表多见盐霜、盐泉分布，规模较大；和田坳陷杜瓦地区地表局部地带有伽玛异常，推测钾的伽玛异常主要因泥岩风化释放的钾引起；喀什坳陷大规模出露盐岩以晚白垩世吐依洛克组地层产出为主，仅坳陷东部英吉沙、西部乌鲁克恰提发现小规模不规则透镜体状第三纪岩盐，一般出露于泥岩构造断裂带中，而吐依洛克组地层产出岩盐基本与石膏互层或上覆、下伏于石膏层中，延伸规模一般较大，地表普遍见盐霜分布。

2)盆地在边缘大断裂和平移断裂的控制下，盆地内的小型断裂也非常发育，从而控制切割出一系列次级小构造单元，也正是因为这些断裂与褶皱构造，才使深部隐伏盐岩被挤压在褶皱脊部出露或沿断裂上冲出露地表，形成盐丘构造或盐层与其他地层的极不协调接触关系，从而具有理想的大地构造条件。

3)钾盐矿床的形成与古地理环境关系密切，钾盐沉积通常发育于蒸发岩盆地演化的晚期阶段。结合区域构造背景和沉积相剖面特征研究，编制了塔里木盆地西部莎车次级盆地晚白垩世岩相古地理图，从地理图上显示，莎车盆地在晚白垩世到古近纪时期，总体上发育与外海有密切联系的海湾-泻湖相沉积，晚白垩世上统克力扬期以盆地下降、海水侵入为主；依格孜牙-吐依洛克期以漫长的干燥炎热气候条件为主，退缩的海水不断浓缩，阿尔塔什期以发育巨厚石膏岩相沉积为主，开始向淡化泻湖相沉积转变。这与超大型古钾盐盆地往往与广海贯通，然后形成次级钾盐盆地，岩相古地理环境基本都为海水补给的海相环境的成矿条件不谋而合，说明莎车盆地具有有利于钾盐成矿的较适宜岩相古地理环境和持续干旱的古气候条件[5-6]。

4)实际工作中，溴含量的变化也是找钾的重要标志之一[9-10],其多少能够反映沉淀时卤水的浓度，卤水愈浓时，溴含量愈高，含钾的可能性愈大。本次岩盐样品的化学分析结果显示：莎车盆地岩盐的溴氯系数普遍在0.02～0.05范围内，其中阔什塔什地区的溴氯系数总体上偏高，样品值都在0.05左右(表1)，从而总体显现出越靠近深水泻湖及其边缘地区，岩盐的溴氯系数具有越高的特点。

综上所述，莎车盆地岩盐沉积更趋向于海相沉积，具备钾盐沉积的物源；各类指标对比分析岩盐沉积阶段较晚，推测局部地带达到卤水演化分异析出钾盐矿物的蒸发浓缩条件；岩性-岩相标志、水化学标志显示较好；盐卤泉水质类型和变质系数反映较好；保存条件一般；总体上成矿条件优越。

2.2 库车盆地钾盐成矿条件分析

库车盆地也具有良好的成矿条件，分析如下：

1)库车盆地中新生代时期坳陷深，活动性大，沉积厚度很大(达8000～11000m)，这对形成巨厚的含盐建造非常有利。盆地盐丘构造发育，已知的和隐伏的盐丘达60余个，从盐矿点分布来看，西部阿瓦提坳陷、中部拜城坳陷是主要的盐丘分布区，盐丘规模巨大；在背斜隆起带上有如繁星式的隐伏盐丘，呈东西向带状分布，其位置正好是成盐坳陷盆地的边缘带，同时具备充足的盐类物质和理想的大地构造条件。

2)以新近系顶底地层为基础，结合重力佈格曲线的分布特点，同时用硼元素法求取古盐度来绘制古地理图，认为库车盆地的海侵范围以阿瓦提海峡两侧为界，向东向西延伸各三线，反映由始新世早期至渐新世晚期的海侵范围变迁，并由此推测库车—拜城区古近系东西方向的沉积相分区：拜城—大宛其—阿其克苏一带划分为深水泻湖相，东西两侧划为浅水泻湖相，边缘带各具一定的泻湖边缘相区。深水泻湖相的岩相特征根据理论推测，岩相及岩石组合应以蒸发岩相为主要成分，可能包括厚度巨大的岩盐层，为持续干旱的气候条件产物；在相对确定的沉积部位可能有钾盐积聚的条件，因此在深水泻湖相地区最有利于钾盐的富集，是找钾最有利的区域，具有适宜的岩相古地理环境。须值得关注的是，库车盆地北部天山陆缘水及其风化产生的陆缘物质成分对盆地岩盐沉积区强烈的补给作用，使早期形成的岩盐被反复溶解和再沉积，即使当时有钾盐沉积，也可能被溶解而分散、迁移掉。

3)来自23个盐矿点225个钾离子含量数据，库车盆地地区测试结果钾离子含量较高的是10号(阿捷克)、11号(大宛其)、14号(阳霞)盐矿点，含量分别为0.10%、0.14%、0.04%(图1)，高异常值出现在区域内的大宛其和阿捷克一带，这两个区域的岩盐钾离子含量的最大值分别为0.88和0.22，为库车盆地钾离子含量背景值(约0.01%)的几十倍至近百倍。表明：钾离子含量与古地理呈很好的相关性，沉积相带分异表现有明显的钾矿化异常，具有良好的盐类矿物沉积分异条件。

4)库车盆地岩盐的溴氯系数普遍在0.02～0.05范围内(表1)，也显现出越靠近深水泻湖及其边缘地区，岩盐的溴氯系数具有越高的特点；综合元素地球化学特征与古地理关系，大宛其盐点位于古近系深水泻湖沉积相的中心位置，该盐点的钾离子平均含量最高，相对于库车盆地钾离子含量普遍的低背景(大多分布于0%～0.01%之间)，反应出异常明显的钾矿化异常。

综上所述，库车盆地岩盐沉积更趋向于海陆交互相，局部更偏向于陆缘环境；虽具备钾盐沉积充足的物源、有利的岩相古地理环境、有利的蒸发浓缩条件、岩性-岩相标志等，但其水化学标志显示成钾条件不好，保存条件相对较差，总体上成矿条件中等。

图1 塔里木盆地西部岩盐K+含量直方图(1.康村西；2.巴什基奇克；3.吐孜洛克；4.盐水沟；5.盐山口；6.包孜东；7.阿其克苏8.温巴什；9.塔拉克；10.阿捷克；11.大宛其；12.库木什布拉克；13.乔尔禾；14.阳霞；15.察尔其；16.吐孜玛扎；17.干河子；18.奥依库木；19.吾合沙鲁；20.马尔坎恰提21.阔什塔什；22.克孜勒套盐湖；23.苦牙克西)(注: 图中岩盐K+含量为质量分数，样品分析在新疆维吾尔自治区岩矿分析测试中心完成)

地区莎车盆地库车盆地盐矿点乌克沙鲁马尔坎恰提阔什塔什盐水沟盐山口包孜东阿捷克大宛其阳霞阿其克苏乔尔禾察尔齐干河子C1-/%29.8059.7029.1119.5038.7153.9656.9354.5158.9154.856.6353.7651.9854.5657.9251.4859.5054.6558.8156.73Br/(μg/g)10.3816.8019.309.1019.2811.6514.2520.6219.3014.2516.8016.8024.359.1011.659.109.1016.8011.689.10Br×103/CI0.0350.0280.0660.0470.0500.0220.0250.0380.0330.0260.25310.0310.0470.0170.0200.0180.0150.0310.0200.016

注:表中岩盐样品氯、溴均为质量分数，样品化学分析由新疆维吾尔自治区岩矿分析测试中心完成。

3 找钾远景评价

塔里木盆地西部地区具有典型的高山深盆、边缘断陷而内部相对稳定的大地构造背景，同时又由于受南缘印度板块与北缘欧亚板块长期侧向挤压，使盆地内部又被分异演化为多级分离、正负相间、深浅不一的次级坳陷、隆起及分割坳陷和隆起的断裂构造，以及更次一级构造坳陷与突起，再加上晚白垩世以来持续干旱的古气候环境以及稳定的地台与边缘相对活化的断裂活动，这些宏观地质特征均有利于钾盐沉积分异。

在岩相古地理上，莎车盆地的喀什坳陷是古特提斯海水从中亚地区入侵塔里木盆地首当其冲的位置，也是海退的通道，对于钾盐沉积是有利的，从地球化学特征进一步证明，喀什坳陷岩盐沉积更趋向于海相沉积，具备钾盐沉积的物源，各类指标对比分析岩盐沉积阶段较晚，推测局部地带达到卤水演化分异析出钾盐矿物的蒸发浓缩条件；库车盆地虽然从宏观地质特征分析也应该和古特提斯海有联系，有利于远离海水入侵方向的“泪滴式”钾盐沉积，但是岩相古地理研究证实，主要的含盐地层渐新世阿瓦特组岩盐沉积属海陆交互相，甚至局部更偏向于陆缘环境，而且各类定量化评价指标计算的综合评价指数显示成钾条件不好[2,4,11]，推测目前地表可见的盐丘或巨大岩盐透镜体曾经历了长期陆缘水作用下的成岩变质，或者成盐是在陆缘水与海水共同作用下蒸发沉积而成，且属于海陆交互相沉积成因。因此，莎车盆地喀什坳陷晚白垩世成钾条件相对库车盆地古近纪要好些。

综上，莎车盆地盐类沉积，无论从古地理条件、构造条件、沉积条件和物质来源均优于库车盆地，且岩性-岩相标志、水化学标志显示较好；岩盐层集中在上白垩统含盐岩系的顶部，具有明显的海相成因，可溶性钾含量背景普遍高于库车盆地，溴氯系数比值分布区间也明显高于库车盆地；盐卤泉水质类型和变质系数反映较好，局部地区已发现有含钾异常显示。因此，莎车盆地的成钾条件和找钾远景优于库车盆地，为钾盐资源后续调查工作的重要靶区。

4 结论

1)塔里木盆地西部地区有利于钾盐沉积分异，总体上莎车盆地的成钾条件优于库车盆地。

2)元素地球化学特征分析与古地理、古盐度的耦合关系研究表明成钾有利区块往往位于深水泻湖区，且越接近海源的相带越有利于成钾。

3)按照蒸发岩矿物沉积分异规律，以及K+含量、溴含量和溴氯系数与古地理和古盐度呈很好的相关性的特征，推测莎车盆地阔什塔什区块、吾合沙鲁区块，以及库车盆地大宛其区块具有优越的成钾条件，应为今后塔里木盆地固体钾盐矿勘查优选目标。

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