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河北邯邢地区盐类矿产的成矿条件和远景分析

2013-05-08孙富海

地质与资源 2013年5期
关键词:盐矿盐类沙河

孙富海,孔 源

(1.河北省沙河市国土资源技术服务中心,河北沙河054100;2.石家庄经济学院研究生院,河北石家庄050031)

0 前言

邯邢地区系指石家庄-衡水以南,河北省与河南省分界以北的平原区,石油部门称之为临清地区.过去石油部门和煤炭部门在此区做过不少以石油、天然气、煤为主的勘查工作,积累了丰富的地质资料.其中也包括有关盐类矿产的资料,且在部分钻井中有盐类矿产的显示,是很好的找矿线索.因此,认为在本区找到盐类矿产资源是有可能的.

盐类矿产包括很多种,主要是指石膏、石盐、钾盐3种.石膏在建筑、农用和造纸、涂料工业等方面是不可缺少的原配料.石盐更是人民生活的必需品和化工原料.钾盐是工农业和国防建设急需的矿产资源,是我国紧缺的矿种之一.加强盐类矿产的研究和找矿工作是十分必要的.

1 盐类矿产形成的前提和条件

1.1 大地构造位置

据统计,世界各地盐类矿床的形成部位具有明显的一致性.它们多生成在地台内部拗陷或边缘拗陷里.地台是地壳相对稳定的地区,其内部拗陷又提供了沉积空间,这种大地构造单元对成盐十分有利.渤海湾盆地是中朝准地台的一部分,由许多分割的古近纪断陷所组成.临清地区拗陷是渤海湾盆地的一部分,这样在大地构造背景上,提供了成盐的前提.

1.2 地质时代

古近纪-新近纪是形成盐类矿床的地质时代之一.由于古气候从白垩纪开始转为干旱至半干旱,到晚白垩世及古近纪时特别有利于盐类的沉积.本区古近纪为干湿相间的内陆河湖相沉积.湖盆以棕红色碎屑岩为主,沙河街组有暗色岩、油页岩,多数组段有泥岩、石膏、白云岩、石盐等沉积建造.在沙河街组中下部三、四段及孔店组上部白云岩段,膏盐层发育,局部形成盐岩和石膏.因此,本地区具备了寻找到大型盐类矿床的地质条件[1].

1.3 物质来源

根据石油钻井资料,从太古宇到新生界地层比较齐全.有资料显示:古老基底岩石,K2O含量一般为2%~3%;大面积花岗质混合岩,K2O含量一般为7%~8%;长城系常州沟组含钾砂页岩中,K2O含量为7%~10%.根据资料统计:变质岩(片麻岩)的岩石化学成分K2O含量一般为1.43%~6.61%,平均为3.51%;Na2O含量在2.96%~5.17%,平均为3.84%.在变质岩的黑云母矿物中,K2O含量一般为4.27%~7.84%,平均为6.08%.从水质资料来看,古近系-新近系地层也有局部盐化现象(表 1).

表1 古近系-新近系各组水质矿化度表Table 1 Salinity of water from the Paleogene-Neogene formations

地下水按矿化度(M)的大小一般可分为:淡水,矿化度 M<1 g/L;微咸水,M=1~3 g/L;咸水,M=3~10 g/L;盐水,M=10~50 g/L;卤水,M>50 g/L.据此衡量,表 1 中明化镇组、馆陶组、东营组地下水为咸水,沙河街组、孔店组为盐水.目前已在古近系孔店组和沙河街组四段及新近系明化镇组发现膏盐沉积.

在寒武系及中奥陶统地层中,有大量的蒸发岩沉积,含石膏、盐岩,见有钙芒硝、天青石等矿物.石膏层最厚达百余米.地层中见有石盐假晶和大量的蒙脱石、伊利石黏土矿物.据此,上述老地层是盐类矿产的主要物质来源.

从太古宙到新生代这个漫长的地质历史中,岩石经过物理风化作用,发生机械破碎、崩解成岩石碎块,受水流的机械搬运而形成砂和砾;尔后一系列的化学作用,使岩石的矿物成分发生变化,导致岩石溶失、瓦解,并产生一系列新的矿物组合.最明显的是组成片麻岩类的主要成分长石、黑云母等矿物,在大气中CO2的参与下,受水解作用而形成黏土矿物,并释放出部分K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Cl-等离子,溶于水中,呈真溶液状态,被搬运注入盆地凹陷沉积下来,形成盐类矿产[2].

1.4 构造条件

一般认为,以升降运动为主的、继承性、不均匀的凹陷所形成的封闭或半封闭的盆地,有利于卤水的聚集和分异.地质部石油地质队编写的《临清地区石油地质普查初步总结报告》将临清地区划分为临北、临南和东濮3个断块20个构造单元,在河北省内有15个(见图1).具体划分如下.

临北断块:Ⅰ1石家庄凹陷、Ⅰ2无极凸起、Ⅰ3晋县凹陷、Ⅰ4宁晋凸起、Ⅰ5束鹿凹陷、Ⅰ6新河凸起、Ⅰ7南宫凹陷、Ⅰ8明化镇凸起、Ⅰ9大菅凹陷.

临南断块:Ⅱ1南和凸起、Ⅱ2巨鹿凹陷、Ⅱ3广宗凸起、Ⅱ4丘县凹陷、Ⅱ5馆陶凸起.

东濮断块:Ⅲ1邯郸凹陷.

上述凹陷构造单元都是箕状或翘倾状中新生代继承性的凹陷,为封闭、半封闭的小盆地,有利于卤水聚集形成盐矿.

2 盐类矿产的找矿信息

(1)根据石油钻井资料:在临清拗陷内,在丘县凹陷马头构造带上所钻的临1井和束鹿凹陷南午村构造上所钻的临3井中,分别于沙河街组四段及沙河街组二、三段中发现有石膏及含膏泥岩,在临3井中还见有油气聚集;在赵县-柏乡盆地内,在古近系地层中见有石膏及硫化氢气体,并见有油气聚集,古近系地层平均厚1192 m;在晋县凹陷赵心2井2714.5~2808 m,为沙河街组四段下部和孔店组白云岩段,见有灰白色石盐(含石膏)及固体自然硫矿块,同时有高含量的硫化氢气体,在2808~2935 m井段的孔店组砂岩中见钾盐和钙芒硝.

(2)在束鹿凹陷构造单元中,据石油地质勘查,在宁晋县荆邱采油工区沙河街组三、四段地层中,钻井均因含盐地层、盐岩溶解,使井径变大、塌孔,并有盐岩颗粒返出井口.地质录井和电测井资料显示,古近系沙河街组存在膏盐层,埋藏深度2500~3200 m,盐层厚50~100 m❶地质部第二石油普查勘探指挥部石油地质大队二分队.临清地区石油地质普查初步总结报告.1985..

图1 临清地区构造区划图Fig.1 Tectonic divisions of the Linqing region

(3)在束鹿凹陷构造单元中,在宁晋县草厂发现一个大型盐矿,盐1井见盐矿井深为2643 m,见盐矿累计厚度196 m.盐2井终孔深度2878 m,见盐矿厚度为130 m.据估算盐矿资源储量20×108t.

3 盐类矿产的找矿远景

根据上述地质资料和找矿信息,提出以下远景区:

(1)内邱断陷盆地,位于晋县凹陷构造单元的南部,其东为宁晋凸起.在该断陷盆地内古近系地层中找到了隆尧县双碑特大型石膏矿(图2).在石膏矿南部,有个中心洼地,呈亚铃状展布,东西长15 km,南北宽4.5 km,面积67.5 km2.据地震勘探资料,新生界最大沉降厚度2200 m,其中古近系厚度约1600 m(图3).因为盐类物质沉积,卤水不断地向低处迁移,大多数钾盐矿多产于沉降中心或一侧.故此,沉降中心(河渠铺)可作为今后找矿方向.

(2)束鹿凹陷与晋县凹陷之间为宁晋凸起,两凹陷的构造单元相同,地质条件相似.束鹿凹陷草厂发现了大型盐矿,在晋县凹陷中,也应该有盐类矿产的存在,故可作为一个找矿方向.

图2 内邱断陷盆地地质构造图Fig.2 Geologic and structural map of the Neiqiu fault basin

图3 内邱断陷盆地古地形示意图Fig.3 Paleotopographic map of the Neiqiu fault basin

(3)在束鹿凹陷内草厂发现大盐矿,在同一构造单元的北部,即石家庄地区辛集市南部,可考虑作为一个找矿方向.

[1]朱夏,徐旺.中国中新生代沉积盆地[M].北京:石油工业出版社,1990.

[2]云南省地质局第十六地质队.怎样找钾盐[M].北京:地质出版社,1978.

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