塔里木莎車(chē)盆地溴氯系數(shù)分布特征與找鉀分析

（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 荊州434023）

塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)境內(nèi)，是中國(guó)面積最大的沉積盆地。從晚三疊世到中新世，在天山和昆侖山山前發(fā)育2個(gè)碩大的前陸盆地：北部的庫(kù)車(chē)盆地和西南部的莎車(chē)盆地[1]。2大次級(jí)盆地沉積了厚層巖鹽，具備形成鉀鹽的基本地質(zhì)條件，一直被列為中國(guó)尋找古鉀礦的重點(diǎn)地區(qū)。

目前在庫(kù)車(chē)盆地拜城坳陷、阿瓦提坳陷及莎車(chē)盆地的南部民豐坳陷、烏克沙魯?shù)葏^(qū)域都可見(jiàn)晚白堊世及第三紀(jì)巨厚巖鹽出露或鹽礦開(kāi)采。而自中生代便與莎車(chē)盆地地質(zhì)古環(huán)境十分相似，均為古特提斯海水貫通，且與莎車(chē)盆地呈串珠狀分布的塔吉克、費(fèi)爾甘納等盆地目前都已發(fā)現(xiàn)有侏羅-白堊紀(jì)地層產(chǎn)出的大型鉀鹽礦[2]。因此，莎車(chē)盆地成鉀條件較充分，應(yīng)該也存在形成大型鉀鹽礦的可能性，對(duì)該盆地進(jìn)行找鉀分析也是十分必要的。

1 溴氯系數(shù)(Br×103／Cl）在成鹽過(guò)程中的變化規(guī)律

世界上鉀鹽礦床以氯化物型居多，在成鹽的各個(gè)階段都廣泛沉積著氯化物型的礦物，而溴在溶液相中以Br-的形式存在，在固相中與含氯礦物形成固溶體。因此在化學(xué)沉積含氯礦物中，溴是十分重要的示蹤元素，是找鉀的直接標(biāo)志。鹽礦床中的溴含量可反映鹽礦的沉積環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源、賦存規(guī)律等諸多信息，也可直接作為找鉀標(biāo)志。另外，溴在鹽類(lèi)礦物中的分布和熱力學(xué)模型研究可用來(lái)分析古海水或古鹵水的組分，對(duì)探究鉀鹽礦床的形成與演化具有重要的意義。

溴在鹵水蒸發(fā)過(guò)程中主要富集在溶液中而不形成獨(dú)立礦物，極少量溴與含氯鹽類(lèi)沉積物形成固溶體，以氯的類(lèi)質(zhì)同象賦存于氯化物型礦物中，不含氯的硫酸鹽、碳酸鹽等礦物中也不含溴。溴大部分保存在鹵水溶液中，當(dāng)鹵水或海水繼續(xù)蒸發(fā)時(shí)，鹵水溶液中的Br-濃度就隨之增加。隨著鹵水中Br-濃度的增高，進(jìn)入固相鹽類(lèi)中的溴也越來(lái)越多，晚期結(jié)晶氯化物的溴含量必高于早期結(jié)晶的氯化物。鑒于石鹽在石鹽-鉀石鹽-光鹵石各沉積階段直至共結(jié)點(diǎn)皆可析出在含氯礦物中，且溴在石鹽、鉀石鹽、光鹵石中的含量依次增加，因而研究溴離子在石鹽礦物中的分布規(guī)律，能夠幫助判斷含鹽地層的咸化程度及沉積階段，進(jìn)而輔助盆地找鉀。

一般來(lái)講，水質(zhì)類(lèi)型為氯化物型和硫酸鎂亞型對(duì)找鉀有利，隨著海水的濃縮發(fā)展，固、液相中的溴含量都不斷增高，礦化度愈高的表示含鹽性也愈高。由于鹽類(lèi)巖石中除氯化鹽外，經(jīng)常伴生有碳酸鹽礦物及其他各種雜質(zhì)，它們的存在必然會(huì)降低樣品中Cl-和Br-的絕對(duì)含量，為消除這一不利影響，使Cl-和Br-的含量保持不變，因此一般不使用Br-的絕對(duì)含量，而引用Br×103／Cl值，這樣更能反映它們濃縮的實(shí)際情況。

1．1 海相鹽巖的溴氯系數(shù)變化規(guī)律

正常海水蒸發(fā)濃縮時(shí)，石膏會(huì)最先析出，之后依次析出石鹽、鉀石鹽、光鹵石等氯化物礦物。進(jìn)入固相氯化物鹽和殘余母鹵液相中的Br-含量均不斷升高。鑒于石鹽在石鹽-鉀石鹽-光鹵石各沉積階段直至多種礦物共結(jié)點(diǎn)階段皆可析出，因而根據(jù)石鹽的Br×103／Cl值可以判斷含鹽地層沉積階段，如表1所示。即使沒(méi)有鉀礦物出現(xiàn)，利用石鹽的Br×103／Cl值也可判斷采樣區(qū)域的咸化程度，預(yù)測(cè)成鉀條件[3]。

表1 海相溴氯系數(shù)沉積階段對(duì)照表

2．2 內(nèi)陸鹽湖的溴氯系數(shù)變化規(guī)律

內(nèi)陸鹽湖物質(zhì)來(lái)源較復(fù)雜，一般主要來(lái)自匯水區(qū)域巖石的風(fēng)化物質(zhì)，此外還有熱液泉水、深層鹵水及火山巖漿等的補(bǔ)給。因此內(nèi)陸鹽湖鹵水的成分復(fù)雜多樣，溴含量相差極大，但大多數(shù)內(nèi)陸鹽湖水溴含量要比海水低很多。它在蒸發(fā)成鹽中，固、液相的Br×103／Cl分布雖也服從溴氯系數(shù)變化規(guī)律，但普遍低于正常海相成鹽相應(yīng)的值(正常海水的石鹽階段析出石鹽的Br×103／Cl值為0．11～0．44）。在中國(guó)眾多典型的陸相含鹽盆地中，其石鹽的溴含量一般為0．02‰～0．05‰，少數(shù)小于0．01‰，Br×103／Cl值也相應(yīng)較低，多小于0．1，僅少數(shù)達(dá)到0．14～0．17，如表2所示[4]。

表2 中國(guó)陸相成巖盆地Br×103／Cl表

2 塔里木盆地溴氯系數(shù)(Br×103／Cl）值分析

表3是通過(guò)對(duì)塔里木盆地鹽樣進(jìn)行水化學(xué)分析，得到的盆地不同地區(qū)的Br×103／Cl值的統(tǒng)計(jì)表，從表中可以看出，莎車(chē)盆地的溴氯系數(shù)整體上較庫(kù)車(chē)盆地要大一些，2盆地的沉積環(huán)境和沉積氣候類(lèi)似，由此可以發(fā)現(xiàn)莎車(chē)盆地巖鹽沉積階段更晚，形成鉀鹽礦的可能性更大[5]。

3 莎車(chē)盆地找鉀分析

從表3可以看出，就Br含量而言，所有分析樣品中的Br×103／Cl值最大僅為0．044，大部分都小于0．010，而海水蒸發(fā)析出的石鹽中Br×103／Cl值分布在0．110～1．030，莎車(chē)盆地巖鹽的Br×103／Cl值大都比海水開(kāi)始析出石鹽時(shí)的值小近1個(gè)數(shù)量級(jí)，而庫(kù)車(chē)盆地則普遍小2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，可見(jiàn)該區(qū)巨厚巖鹽層與極低的Br×103／Cl值無(wú)法按照正常海相沉積模式來(lái)解釋?zhuān)虼伺袛嘣搮^(qū)可能屬于陸相成因，嘗試采用陸相沉積模式來(lái)解釋。

莎車(chē)盆地毗鄰庫(kù)車(chē)盆地，最初的成鹽物質(zhì)來(lái)源于同一海域，且與庫(kù)車(chē)盆地具有幾乎相同的古沉積環(huán)境，氯同位素應(yīng)該相差不大，因此，2盆地的巖鹽沉積階段的Br×103／Cl特征值應(yīng)該具有類(lèi)似的特征，則此處考慮使用庫(kù)車(chē)盆地的Br×103／Cl特征值對(duì)莎車(chē)盆地進(jìn)行找鉀分析。庫(kù)車(chē)盆地的巖鹽沉積的Br×103／Cl最小值為0．019（見(jiàn)表2），而鉀鹽沉積的下限值為0．024，即當(dāng)盆地巖鹽的Br×103／Cl值大于0．019時(shí)開(kāi)始有石鹽析出，而當(dāng)Br×103／Cl值高于0．024時(shí)就進(jìn)入了混合鉀鹽沉積階段，結(jié)合表3中塔里木盆地Br×103／Cl值來(lái)分析盆地的沉積階段及找鉀遠(yuǎn)景，得到圖1。從圖1可以看出，莎車(chē)盆地的Br×103／Cl值整體上要比庫(kù)車(chē)盆地的大，說(shuō)明莎車(chē)盆地的巖鹽相對(duì)庫(kù)車(chē)盆地沉積階段更晚。使用庫(kù)車(chē)盆地的溴氯系數(shù)特征值對(duì)莎車(chē)盆地進(jìn)行找鉀分析，發(fā)現(xiàn)塔里木莎車(chē)盆地有多個(gè)區(qū)域的系數(shù)值顯示已經(jīng)到了石鹽及混合鉀鹽的沉積階段，且盆地內(nèi)烏克沙魯東區(qū)域古巖鹽形成時(shí)鹵水濃縮程度最高，推測(cè)可劃分為一找鉀遠(yuǎn)景區(qū)。

表3 塔里木盆地西部巖鹽Br×103／Cl值分析統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié) 論

1）通過(guò)分析塔里木盆地的沉積環(huán)境及沉積氣候，再結(jié)合莎車(chē)盆地的Br×103／Cl值，認(rèn)為該盆地應(yīng)該屬于陸相成因，應(yīng)該使用陸相溴氯系數(shù)特征值來(lái)劃分該盆地的沉積階段。而且，陸相巖鹽的Br×103／Cl值雖與海相巖鹽的系數(shù)相差極大，但仍具有其咸化標(biāo)志意義，利用它在縱橫向的變化趨勢(shì)，仍可預(yù)測(cè)成鉀有利層段和方向。

2）莎車(chē)盆地毗鄰庫(kù)車(chē)盆地，最初的成鹽物質(zhì)來(lái)源于同一海域，且與庫(kù)車(chē)盆地具有幾乎相同的古沉積環(huán)境，氯同位素應(yīng)該相差不大，因此，2盆地的巖鹽沉積階段的Br×103／Cl特征值應(yīng)該具有類(lèi)似的特征，則此處可使用庫(kù)車(chē)盆地的溴氯系數(shù)特征值對(duì)莎車(chē)盆地進(jìn)行找鉀分析。

3）塔里木盆地巖鹽的Br×103／Cl值分異明顯，莎車(chē)盆地鹽礦點(diǎn)巖鹽的Br×103／Cl值整體比庫(kù)車(chē)盆地要大，說(shuō)明莎車(chē)盆地的巖鹽相比庫(kù)車(chē)盆地沉積階段更晚。結(jié)合陸相成因的Br×103／Cl特征系數(shù)，認(rèn)為塔里木莎車(chē)盆地已濃縮到晚期成鉀階段，且盆地內(nèi)烏克沙魯東區(qū)域古巖鹽形成時(shí)鹵水濃縮程度最高，推測(cè)可劃分為一找鉀遠(yuǎn)景區(qū)。

圖1 塔里木庫(kù)車(chē)與莎車(chē)盆地古巖鹽的Br×103／Cl值分布圖

[1]譚紅兵，馬海州，肖應(yīng)凱，等．塔里木盆地西部古巖鹽氯同位素分布特征與找鉀分析 [J]．中國(guó)科學(xué)(D輯），2005，35（3）：235-240．

[2]孫寶生，劉增仁，王招明．塔里木西南喀什凹陷幾個(gè)地質(zhì)問(wèn)題的新認(rèn)識(shí) [J]．新疆地質(zhì)，2003，21（1）：78-84．

[3]瓦里亞什科 МГ．鉀鹽礦床形成的地球化學(xué)規(guī)律 [M]．范立 等譯．北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1965．

[4]林耀庭．溴的地球化學(xué)習(xí)性及其在四川找鉀工作中的應(yīng)用 [J]．化工礦產(chǎn)地質(zhì)，1995，17（3）：175-181．

[5]魏東巖．試論鉀鹽礦床的成礦條件 [J]．化工礦產(chǎn)地質(zhì)，1999，21（1）：1-6．