邓小林， 王 凡， 韦 钊， 王 健， 王占文

(1.中化地质矿山总局，北京 100013； 2.中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州 072754)

1 前言

三维地质信息化技术的快速发展，以地质-地球物理三维透明化构筑的“透明地球”能够详细的展示某一地区的地质、地球物理属性、地下结构等信息。基于海量多源、异构、异质的勘查数据，构建而成的三维地质模型，可直观而形象地展现地质体和地质结构，极大地提高对地质现象、矿产资源和地质环境的认知能力。

随着人类社会的发展，易采易用的浅表矿产资源基本消耗殆尽。地质找矿已进入攻深找盲、开辟第二找矿空间阶段。“透明地球”建设对于指导地下深部的矿产资源勘查、保障国家能源安全有着重要的意义。

钾盐矿是生产钾肥的原料，是保障粮食安全的重要化工矿产，一直是我国紧缺矿产资源，对外依存度较高。古代海相蒸发盆地钾盐矿是全球主要钾盐矿床类型，但由于我国独特的地质条件，缺乏稳定的大型海相盆地，我国的海相盆地找钾一直没有取得突破进展[1]。

海相盆地钾盐矿层埋深较大，分布范围窄，勘查投入大，因此单一开展钾盐找矿成功的概率极低。世界油气勘查史表明，蒸发岩与油气赋存于同一盆地，蒸发岩是油气藏的良好盖层。钾盐矿床的发现史表明，约占世界钾盐资源量70%是在油气勘探中发现的[2]。以“透明地球”建设为理念，打破行业壁垒，实现资料共享，利用油气勘查大投入形成的海量地质资料进行二次开发，经济快速有效评价油气盆地钾盐资源，具有重大的经济效益和社会效益。

塔里木盆地在历史长河中有多期蒸发岩沉积，尤其是在莎车—库车地区古近纪蒸发岩中发现有含钾显示，具有找钾前景。塔里木盆地石油勘探资料丰富，上世纪50年代起，油气勘探工作就在库车坳陷展开，已积累了大量深部地震勘查数据资料和钻井岩屑实物资料。作者利用油气勘探资料进行二次开发，开展塔里木白垩—古近纪盐盆地钾盐资源远景调查评价，首次在塔里木盆地库车坳陷发现了钾盐矿层[3]，圈定了成钾远景区和找矿靶区，并总结出一套利用油气资料找钾的工作方法，对类似盆地找钾工作具有良好的示范作用。

利用油气勘查资料二次开发开展钾盐资源评价，可以精细了解深部钾盐资源的赋存情况，这对于钾盐—这一重要化工矿产的“透明化”有重要意义，也为其他化工矿产更好地融入“透明地球”建设起着示范作用。

2 岩屑复查

塔里木盆地库车坳陷位于南天山造山带与塔北隆起之间，是一个以中、新生代沉积为主的前陆盆地。多年来中石油和中石化在库车坳陷实施了大量的钻探工程，这些钻井一般都要穿过作为油气储藏的盖层膏盐岩[4]，这样就形成了一套完整的膏盐层地质资料。油气钻探岩心取样少，主要是岩屑录井。这些保存下来的盐岩岩屑为找钾提供宝贵的实物资料，通过对其进行系统研究可获得盐岩层岩石化学特征和含钾性，为钾盐成矿分析和预测提供直接证据。

2.1 岩屑编录

油气勘查在钻探过程中，随着泥浆一起被带至地面的地下岩石碎块叫作岩屑(钻遇膏盐地层产生的以膏、盐岩为主的碎屑称之为盐屑)。按一定的时间顺序、取样间距，将岩屑连续收集、描述记录的过程即为岩屑录井。将缩分、清洗干净、晾干的岩屑装袋(500～1 000g)，标识后按井深顺序从上而下依次放入专用的岩屑盒内，运送到专门库房保存。

根据区域油气勘查资料，选取膏盐岩较发育的目标钻井开展岩屑复查工作，重点对库房保存的岩屑进行重新编录、采样，编制钻井柱状图。在编录过程中，除常规观察外，还要开展镜下岩屑观测、简易水溶实验和微化试验，对含钾性进行初步定性分析。

2.2 样品测试

2.2.1 化学分析

将采集的样品送化验室进行化学分析，分析结果的应用要注意排除泥浆添加剂中钾的影响[5]。图1显示以岩屑复查编录为基础，结合化学分析结果编制的塔里木盆地库车坳陷含钾钻井钾盐矿层对比。

2.2.2 岩矿鉴定、微化实验、X衍射测试分析

对于含钾异常样品，必须确定钾盐矿物成分和矿物学特征，要对采集盐岩岩屑进行提纯处理，挑选原生盐屑颗粒，依照盐类矿物鉴定方法[5]，对每个盐屑颗粒分别进行钾试剂(亚硝酸铜铅钠试剂)试验，若生成棕黑色的立方体亚硝酸铜铅钾的结晶(图2)，则证明该样品含钾。油浸法也是鉴定盐类矿物经常采用的快速有效方法之一，根据钾石盐折射率(1.490)、石盐折射率(1.544)及介于二者之间浸油折射率来区分钾盐和石盐。对挑选的钾盐晶屑还可进行X衍射测试验证。

在化学分析显示羊塔4井、羊塔6井和却勒101井含钾异常的基础上，对含钾异常段岩屑提纯，进一步开展镜下鉴定、微化实验和X衍射测试，确定含钾矿物为钾石盐。

选取云南省第三人民医院2017年1月—2017年6月收治的肥胖2型糖尿病患者95例，按治疗方法分为对照组47例、观察组48例。两组一般资料比较无显著差异，见表1。本研究已通过本院伦理委员会审核和批准。

3 地震—测井解译

塔里木盆地库车坳陷的成盐聚钾层位(古近系古-始新统库姆格列木群盐层)是库车坳陷油气资源的优质盖层，由于研究对象不同，以往的多数油气地震勘探资料未对膏盐层进行解译分析。

图2 羊塔4-XH93原生盐屑钾试剂实验Figure 2 Yangta 4-XH93 original salt cuttings potassium reagent experiment

作者在以往岩屑复查见钾异常的基础上[3-4]，系统收集了库车坳陷南部却勒-羊塔克-英买工区的三维地震资料并针对膏盐层开展了地震解译工作，对该区含钾盐层的地下展布特征进行刻画。

3.1 解译原理与流程

库车坳陷古近系盐层埋深一般3～8km左右，孔隙度几乎为零，密度随深度变化不大，其弹性波阻抗具有恒定性，与深度关系不大；而盐层围岩以泥岩、砂岩等碎屑岩沉积为主，随着埋深增大，其孔隙度减小，密度增大，波阻抗值随之增大。利用波阻抗恒定性特性可以初步确定盐层范围。

钾石盐与石盐的物理性质类似，仅依据波阻抗值无法加以区分。但由于天然钾石盐含有恒定比例的放射性同位素K40，其放射的伽马射线使之区别于石盐岩而呈现出高伽马特征，所以可在波阻抗反演结果的基础上进行伽马反演，进而圈定盐岩中的钾盐分布范围。

波阻抗和伽马反演是解译识别含钾盐层的主要技术手段，是对地震与测井资料的综合分析。测井及钻井资料纵向分辨率高，可以对单点位置纵向上的高伽马层位做出划分，但主要限于钻孔附近，对于层位的横向变化只能采用插值等方法进行大致描述，尤其对于地下非均质体则精度更差，无法反映储层的横向变化。地震资料纵向上相对粗略，对非常规储层不能有效识别，但其空间上横向资料点连续密集，能较准确地描述储层的厚度和几何形态。所以，将地震与测井资料结合分析，综合利用地震资料横向上的连续性及测井资料纵向上的高分辨率来预测含钾盐层地下空间展布。

采用的地震-测井解译是根据地震波在含钾盐层及其围岩中的弹性和放射性差异，以叠后地震反射数据为基础，应用CGGVeritas公司的Geoview软件进行反演解译。以羊塔4井为例(图3)，参考化学分析数据，通过地震合成记录标定，膏盐段整体低伽马背景值(API约20左右)的前提下，靠近下部存在伽马异常显示，自上而下API值25～80，且变化趋势上呈现先升后降的“倒U”字形，与钾盐正常结晶析出的先浓缩后淡化的沉积旋回对应。

在地层格架模型的基础上，建立初始波阻抗模型，以三维地震资料为基础，以盐岩特征波阻抗值作为参考进行反演，可以较精确的确定盐层位置及范围。

在波阻抗反演的基础上对其中的高伽马层位进行叠加筛选， 二者结合可以相对准确的判定含钾盐岩层的赋存层位和形态特征。对于伽马反演解译，

图3 羊塔4井地震合成记录标定图Figure 3 Yangta well No.4 synthetic seismic record calibrated diagram

我们通过已有见钾异常钻孔(却勒101、羊塔4等)见钾异常层位的伽马、声波时差、密度测井三者曲线的对应关系，通过多元逐步回归拟合建立弹性波阻抗与伽马曲线的关系，进行伽马反演解译。

3.2 应用实例(羊塔成钾远景区的圈定)

前期岩屑复查将羊塔4井含钾盐岩段分为三个矿化段：

上钾盐矿化段：位于井深5 141～5 171m，厚度30m，K+平均含量3.71%，盐岩较纯，Cl-平均含量37.95%，泥质较少，水不溶物平均为22.18%。该段岩性以钾石盐为主，在中部有两米厚含钾量降低到1.46%～1.48%，底部含有膏泥岩。

中钾盐矿化段：位于井深5 181～5 192m，厚11m，K+平均质量分数在三层中最高，为4.89%，Cl-平均质量分数31.84%，相比上段泥质质量分数有所增加，水不溶物平均为36.66%。该段中上部主要为钾石盐岩，一般K+质量分数大于4%，最高7.83%，底部降低到1.30%。

下钾盐矿化段：位于井深5196～5218m，总厚度22m，其主要特征是由三层含钾盐岩与石盐近似互层组成，K+平均质量分数1.55%，Cl-平均质量分数39.33%，水不溶物平均为19.57%。底部为泥质盐岩。以上三个钾盐矿化段累计厚度为50m。其中上钾盐矿化段最厚，中钾盐矿化段K+含量最高，下矿化段由三层含钾石盐岩组成，单层和累计厚度最薄，平均品位最低。

鉴于羊塔4井见钾盐矿层，选取该区近东西向联井剖面一条进行反演分析，分别过井：羊塔2-羊塔3-羊塔4-羊塔6-羊塔10-英买38-英买33-英买32井。对各井进行地震合成记录标定后得到波阻抗-伽马联井反演剖面图(图4)。

含钾石盐岩层位进行波阻抗-伽马平面反演，得到图5，根据对见钾矿化羊塔4井含钾性分析，含钾石盐岩层位对应的波阻抗算术平均值9 330～9 669，伽马API算术平均值约114左右，二者叠加并初步圈定得到地震解译英买区含钾盐岩预测区范围，结合反演剖面中含钾盐层向两侧延展特征，修正如图6所示。

图4 库车坳陷英买地震解译区联井波阻抗(上)伽马(下)反演剖面图Figure 4 Cross well acoustic impedance (upper) gamma (lower) inversion sections inYingmai seismic interpretation area, Kuqa depression

图5 库车坳陷却勒地震解译区含钾石盐层波阻抗(上)伽马(下)反演平面分布图Figure 5 Potassium-bearing rock salt layer acoustic impedance (upper) gamma (lower) inversion planar distribution inQuele seismic interpretation area, Kuqa depression

图6 库车坳陷英买地震解译区成钾预测区示意图Figure 6 A schematic diagram ofYingmai seismic interpretation area, Kuqa depression potash salt-forming prediction area

羊塔成钾预测区长轴北东向，约29km，宽约7km，面积约130km2。根据一般钾盐矿石平均比重1.993，按羊塔4井和羊塔6井见矿平均厚度25.5m，羊塔4井矿石KCl平均品位取羊塔4井与羊塔6井加权平均值7.11%，预测羊塔区钾盐KCl远景储量4.8亿t。

4 结论

(1)以地质-地球物理三维透明化构筑的“透明地球”能够详细的展示某一地区的地质,地球物理属性,地下结构等信息。基于海量多源、异构、异质的勘查数据，构建而成的三维地质模型，可直观而形象地展现地质体和地质结构，极大地提高对地质现象、矿产资源和地质环境的认知能力。

(2)油气勘查资料的二次开发利用是开展在钾盐资源评价的快速、经济有效的方法，应打破行业壁垒，实现资料共享，快速、精准建设“透明地球”。

(3)钻井岩屑复查是基础。只有扎扎实实、大海捞针式的岩屑复查工作，才能发现找钾线索，发现钾盐矿床。岩屑复查主要开展岩屑编录采样、化学分析、镜下观察、钾试剂试验、油浸测试和X衍射分析多种方法，做到了相互验证，可靠性强，效果明显。

(4)含钾石盐岩具有波阻抗中低值恒定、高伽马值的反演特征，与围岩及石盐层差异明显。综合地震资料横向的连续性及测井资料纵向高分辨率特征，以“波阻抗+伽马”纵向和横向叠加筛选，可有效刻画含钾盐层的空间分布，最终圈定成钾预测区范围。

(5)硫磷钾硼萤石等化工矿产勘查要加大融入“透明地球”建设力度，开辟第二找矿空间，更新勘查技术和勘探设备。加强物化探工作捕捉深部找矿信息、探测深部成矿地质结构的能力，通过地质找矿信息的提取、集成和综合分析，构建三维地质找矿模型，预测深部找矿靶区。从而将化工矿产的勘查更好地融入“透明地球”建设。