1绪论
1.1柴达木盆地盐类地质工作
巍巍昆仑山,茫茫柴达木。在被誉为“世界屋脊”“地球第三极”的青藏高原上,镶嵌着一颗璀璨的明珠—柴达木盆地。柴达木盆地位于青藏高原东北部、青海省西北部,是中国三大内陆盆地中海拔昀高的盆地,为高原型、封闭型盆地。位于东经 90°16′~99°16′、北纬 35°00′~39°20′。四周被昆仑山、阿尔金山、祁连山等山脉环抱,东西长约 800 km,南北宽约 100~300 km,呈箕形展布(西宽东窄),盆内面积约 12×104 km2,汇水总面积约 25×104 km2。
柴达木盆地是盐的世界,分布有大量盐湖,盐湖盐类矿产资源极其丰富,以品位高、储量大、矿种齐全、矿床成因类型多、便于开采等优势著称于世。盆地内察尔汗、东西台吉乃尔、一里坪、大浪滩、马海等地的钾盐矿和锂盐矿都很有名,化学沉积层平均厚 4~8 m,昀厚达 60 m,蕴藏丰富的有益元素(或化合物),主要有钾、钠、镁、硼、锂、溴、碘、铷、铯、锶、石膏、芒硝、天然碱等。此外,盆地内还有丰富的石油和天然气,在盆地中部的涩北地区,盆地西部的南翼山、东坪、英雄岭、狮子沟等地区,都有丰富的石油和天然气资源。因此,柴达木盆地有“聚宝盆”的美称。
自 1955年开始的石油和盐类地质勘查工作,揭开了柴达木盆地矿产资源的神秘面纱。柴达木盆地的地质勘查工作历经近 70年,毫不夸张地说,柴达木盐湖资源勘查和开发史,是青海省的发展史上昀重要、昀辉煌的一页,这光辉的伟大历程大致可分为四个阶段。
1.1.1**阶段(1955~1968年):调查评价,绘制钾盐轮廓
柴达木盆地钾盐的发现,可从中国盐矿地质奠基人袁见齐在 1946年发表的“西北盐矿概论”一文算起。袁先生在文中提出了青海茶卡盐湖母液中含有钾的成分,并指出了中国找钾矿的意义(中国科学院青海盐湖研究所,2015;青海省地方志编纂委员会办公室,2019)。新中国成立以后,中国盐湖考察及钾盐找矿受到了政府和老一辈科学家的重视。
1955年 1月 10~17日,青海省委一届二次全体会议举行,通过了《青海省发展国民经济的**个五年( 1953~1957年)计划纲要(草案)》,会议确定大力支援柴达木盆地资源勘探工作。同年 2月 8日,青海省委向中央呈送了《关于柴达木资源情况报告》,提出开发柴达木的初步意见(青海省地方志编纂委员会办公室,2019)。
1955年 3月 22日,中央地质部西北地质局 632普查队[青海省柴达木综合地质矿产勘查院(以下简称“柴综院”)前身]在北京组建,并于 4月 7日来到了沉睡的柴达木盆地(图 1-1),拉开了柴达木盆地地质勘查工作的序幕(青海省柴达木综合地质矿产勘查院院志编撰委员会,2012)。同年, 632普查队二分队对察尔汗盐湖进行了调查,**次肯定了察尔汗盐湖是一个巨大的盐库(杨谦,2021)。
图 1-1骆驼背上的勘探人(来源:柴综院院志)
1956年,地质学家孙殿卿、关佐蜀、朱夏等指出察尔汗盐层硼含量为 0.4%,估计钾含量在 10%以上。同年,地质矿产部矿床地质研究所主任郑绵平等专家对察尔汗盐湖进行了预查,指出察尔汗盐湖卤水钾含量较高(杨谦,2021)。
1957年 7月,大柴旦地质队对察尔汗盐湖做了路线调查和取样工作,发现每升卤水中含钾量一般为 13000 mg;同年 9月,由著名化学家柳大纲教授和盐矿地质学家袁见齐教授领导的中国科学院盐湖科学调查队再赴察尔汗。其间,考察队员郑绵平和高仕扬在察尔汗机场*次发现了光卤石晶体。此次调查结束后,郑绵平主笔撰写了**份柴达木盐湖的科考报告,论证了察尔汗盐湖的陆相成因及其经济价值,该报告*次估算了察尔汗氯化钾(KCl)资源量,为 1.508×108 t,并指出“卤水中 KCl含量一般达 2%,达布逊湖水 KCl含量平均在 2%以上,估算 KCl储量为 1000×104 t”,并提出“必须进行重点深钻( 100~ 500 m)”的建议,为下一年转入初步勘探提供了依据,中国从此告别了无钾盐矿床的时代(中国地质科学院矿产资源研究所,2015;宣之强,2000)。
自 1957年开始,柴达木盆地系统的盐湖盐类矿产地质普查勘探工作(**轮盐湖勘查
工作)正式开展,此项工作主要是由青海省柴达木综合地质矿产勘查院(前身为 632普查队、柴达木地质队、海西地质队、青海省**地质队、青海省地质局盐湖研究室)完成的。这一阶段的盐湖勘查工作,以固体硼钾矿普查为主,也包括卤水钾矿、锂矿,主要在盆地中东部开展了全面的普查、详查、勘探工作,共发现 80余处盐类化学沉积区(点)和各类湖泊,重点评价了察尔汗钾镁石盐矿、大小柴旦湖硼矿、雅沙图硼矿、马海钾盐矿、大浪滩钾镁盐矿、台吉乃尔湖钾镁盐矿等一批有重大工业意义的典型矿床,描绘了柴达木盐湖资源轮廓,为柴达木盆地盐矿资源的开发奠定了坚实的基础。
**阶段盐湖勘查工作中,由于条件差,没有地形图、地质图,也缺乏物探、遥感等手段,全靠地质人员的两条腿、“三大件”(地质锤、罗盘、放大镜),采用“拉网”战术进行地面地质草测,测量精度难以保证;加之经验不足,揭露深度不够,工作系统性尚低。但是**代盐湖地质人艰苦努力、反复摸索,积累了宝贵的经验,尤其是大柴旦、察尔汗两个矿床的地质勘探工作和报告,勘探成果的质量还是相当高的(王沛生等, 1993)。该阶段盐湖化工与钾肥工业也同步开创,并为后续产业发展奠定了基础。 1957年科学考察结束后,中国科学院盐湖科学调查队队长柳大纲先生向青海省政府作了汇报,并提出建议,促使 1958年青海省成立化工局,兴建察尔汗钾肥厂和大柴旦化工厂,分别生产钾肥和硼砂。
从此,我国钾肥工业开始起步,走出来一条从无到有、从小到大的发展之路。察尔汗盐湖成为我国昀早、昀大的钾盐工业基地。 1965年,中国科学院盐湖研究所、盐湖化工综合利用研究所成立,两所于 1966年合并、 1970年定名为中国科学院青海盐湖研究所,汇集了全国**批致力于盐湖科技事业的有生力量,标志着盐湖科技事业即将进入一个新的阶段(中国科学院青海盐湖研究所,2015)。
在此阶段,青海省柴达木综合地质矿产勘查院前身的分支单位之一,成立于 1964年的青海省地质局盐湖研究室于 1969年 4月并入成立于 1965年的青海省**地质队(柴综院前身的另一个分支),1982年,青海省**地质队与其他分支重组为青海省**地质水文地质大队和青海省**探矿工程大队,然而在那个特殊的历史时期,部分盐湖地质人转入以寻找铬铁矿等矿产为主的综合矿产地质普查工作,致使 1969~1979年间盐湖资源勘查工作处于停滞状态。
1.1.2第二阶段(1980~1999年):全面勘查,奠定资源“聚宝盆”
1980~1999年为第二阶段(或称第二轮盐湖勘查),主要是在盆地中西部开展的以卤水钾矿为重点的盐类矿产普查、详查和勘探工作(图 1-2)。勘查中贯彻了综合找矿,综合评价,固液相结合,以卤水矿、液体矿为主的思路,先后对大浪滩、昆特依、马海、尕斯库勒钾矿田(钾矿床)、察汗斯拉图芒硝矿床等进行了普查或详查,取得了一批重要的勘查成果。
图 1-2军民协力共渡难关(来源:柴综院院志)
经过前两轮的地质工作,柴达木盆地内已查明的第四纪盐湖盐类矿床,若以主矿种计算,大中型矿床共计有 15处;若以共伴生矿种计算,大中型矿床共计 44处之多。在按主矿种统计的 15处大中型矿床中,列为勘探阶段的矿床有大柴旦硼矿床、察尔汗钾镁盐矿床、柯柯石盐矿床(由轻工业部盐业勘探队勘探)、小柴旦硼矿床、一里坪锂矿床、西台吉乃尔锂矿床;列为详查阶段矿床的有大浪滩钾矿床、察汗斯拉图芒硝矿床及其他矿床的个别矿段;属于普查阶段的矿床有昆特依钾矿床、马海钾矿床、东台吉乃尔锂钾矿床、尕斯库勒镁盐—石盐及钾矿床、一里沟芒硝矿床。以上发现的柴达木盆地矿产资源潜在经济价值约 99万亿元,奠定了柴达木盆地“聚宝盆”的历史地位,为青海省经济发展乃至全国盐化工业发展奠定了坚实基础。也正是因为这一项项的地质找矿成果和发现, 1991年 9月柴综院被国家四部委(地质矿产部、人事部、国家计划委员会、全国总工会)联合授予“全国地质勘查功勋单位”荣誉称号(图 1-3)。
图 1-3全国地质勘查功勋单位(拍摄:李伟华,2005年)
在第二轮工作中,按照“区域展开、重点突破”的原则部署地质工作,综合运用多种勘查手段和先进的技术方法,深入开展成矿地质条件的研究,扩大找矿领域,运用成矿模式找矿提高找矿“命中率”等等,这一系列做法,使地质找矿和科学研究都取得了突破性进展。同时还选择了成钾条件较好的次级沉积盆地,开展了更为详细的含盐系地层划分、新构造运动表现、富钾盐湖的物质组分及沉积特征的研究,大大提高了盆地盐类矿产的地质研究程度(王沛生等,1993)。
第二轮工作中还创立了有效的勘查模式:圈定成盐盆地 →重力、地震勘探 →地质剖面测量→钻探验证。即*先通过区域构造、成矿条件的研究和遥感解译圈定成盐盆地,再用地震和重力资料确定沉降中心,通过地质剖面测量查明含盐系地层的分布,昀后用钻探验证,配合物探测井向四周扩展。这样既缩短了评价周期又节省了工作量(王沛生等, 1993)。
值得一提的是,第二轮盐湖勘查期间,随着科技体制改革的不断深入,广大地质科技工作者的热情被激发,涌现出一大批理论水平高、对地质勘探、生产和找矿工作具有实际指导意义的研究成果。其中,青海省盐湖勘查开发研究院(柴综院前身之一, 1989年成立,由青海省**地质水文地质大队和青海省**探矿工程大队合并重组而成)将前两轮盐湖勘查工作的经验和成果进行了系统总结,通过对历年来各类盐湖矿床勘查资料的归纳分析,完成了《青海省柴达木盆地第四纪盐湖矿床普查勘探及评价方法总结》、《柴达木盆地第四纪含盐地层划分及沉积环境》等研究成果(王沛生等, 1993;沈振枢等, 1993)。这些研究成果,主要集中在对典型矿床的成矿特征和找矿方向,第四纪盐湖矿产评价方法总结,矿产资源战略分析,柴达木盆地地层和沉积环境、新构造运动、物质组分研究,以及针对盐湖生产工艺的探讨等方面。时至今日,这些成果仍然是柴达木盆地盐湖矿产勘查、评价及生产的工作指南,指引着一代代盐湖地质人继续前行。
1.1.3第三阶段(2000~2017年):不断探索,拓展找矿空间
2000~2017年为深藏卤水钾矿的发现和拓展阶段。以往未针对第四纪—新近纪的深藏卤水钾盐矿开展系统的地质工作,仅从石油钻井中间接地得到一些零星的有关深藏卤水的信息。自 2000年起,深藏卤水找钾工作才在探索中起步,但只是少量的综合研究及调查评价工作。2008年以来,随着国土资源大调查和青海省“ 358地质勘查工程”及“找矿突破战略行动”的实施和推进,中央财政及青海省地质勘查基金在柴达木盆地西部资助了大量深层卤水钾矿项目(图 1-4),其主要承担单位为青海省柴达木综合地质矿产勘查院,中国地质科学院矿产资源研究所、中国石油青海油田分公司等单位也参与了部分评价和科研工作。
图 1-4深藏卤水钻探(摄影:刘久波,2021年)
2000~2002年,青海省地质调查院对青海油田近 50年来在柴达木盆地西部(柴西)取得的有关构造裂隙孔隙卤水方面的资料进行收集整理、分析和综合研究,对油水湖进行了系统的调查和取样,提交了《青海省柴达木盆地西部富钾、硼、锂油田水资源远景评价报告》,是在柴达木盆地内*次针对深藏卤水开展的评价工作。 2008年,柴综院*次在柴达木盆地西部大浪滩矿区的山前冲洪积地层中发现了第四纪砂砾石型深藏卤水型钾矿,钾盐找矿取得重大突破,此后又通过十几年的探索,相继在尕斯库勒湖、大浪滩、察汗斯拉图、昆特依、马海等矿区开展了盐类矿产的评价和验证工作,共估算得到深藏卤水中 KCl潜在矿产资源
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