梁光河

(中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所　北京　100029)

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老撾超大型鉀鹽礦勘探方法

梁光河

(中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所北京100029)

老撾具有儲(chǔ)量豐富的鉀鹽礦資源，這些鉀鹽礦位于呵叻盆地中。目前，有約10家中國(guó)企業(yè)在老撾投資勘探開(kāi)發(fā)鉀鹽礦，取得了豐富的勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)?；趲r石物性參數(shù)，分別對(duì)重力、磁法、電法、地震和測(cè)井方法在老撾鉀鹽礦勘探中的適用性進(jìn)行了分析，總結(jié)出一套經(jīng)濟(jì)有效的勘探開(kāi)發(fā)流程，這對(duì)在老撾和泰國(guó)的鉀鹽礦勘探具有參考意義。

老撾鉀鹽礦勘探方法

0　前言

生產(chǎn)鉀肥的基本原料是鉀鹽，世界上鉀鹽中的96%為氯化鉀，其95%用作農(nóng)用肥料。作為世界人口最多的農(nóng)業(yè)大國(guó)，鉀鹽對(duì)我國(guó)至關(guān)重要。我國(guó)不缺氮肥和磷肥，唯獨(dú)缺鉀肥。我國(guó)是世界鉀肥第一消費(fèi)國(guó)，約占世界消耗總量26%。我國(guó)鉀資源占世界總儲(chǔ)量的2.6%[1]，其中95%分布在青海和新疆，屬于現(xiàn)代鹽湖(鹵水)鉀鹽礦，而我們的東南亞鄰國(guó)老撾和泰國(guó)(呵叻盆地)的鉀鹽礦屬于固體鉀鹽礦。在我國(guó)緊缺的七大類戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源(油氣、富鐵礦、鉀鹽、銅礦、鋁土礦、錳礦、鉻礦)中，鉀鹽礦對(duì)外依存度較高，從2008年至2015年，我國(guó)鉀鹽自給率維持在50%左右[2]。如何增加我國(guó)的鉀鹽供給，減少由于國(guó)際鉀鹽價(jià)格波動(dòng)給國(guó)內(nèi)帶來(lái)的影響，對(duì)于保障我國(guó)農(nóng)業(yè)安全具有重要意義。

鉀礦分為固體鉀礦和液體鉀礦2種，固體鉀礦通常氯化鉀品位較高，屬于富礦，而液體鉀礦氯化鉀品位較低。世界鉀鹽開(kāi)采以固體礦床為主，主要開(kāi)采鉀石鹽(KCl)，少量開(kāi)采光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)和液體鉀礦。我國(guó)目前主要開(kāi)采液體鉀礦，只有云南勐野井鉀鹽礦是固體礦，但其儲(chǔ)量很小，約11 980 kt。

由于世界產(chǎn)鉀大國(guó)的壟斷(加拿大和獨(dú)聯(lián)體控制國(guó)際價(jià)格)，我國(guó)每年需花巨額外匯從國(guó)外大量進(jìn)口鉀肥，開(kāi)辟國(guó)外鉀肥資源以增加鉀肥供應(yīng)已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)再上新臺(tái)階急需解決的重大問(wèn)題。

近期，中國(guó)企業(yè)家紛紛走出國(guó)門(mén)到國(guó)外勘探開(kāi)發(fā)鉀鹽礦(圖1)，主要包括老撾和泰國(guó)、加拿大、剛果、中亞4個(gè)區(qū)域。

圖1　中國(guó)企業(yè)海外鉀鹽礦投資分布圖(底圖據(jù)世界主要鉀鹽礦床分布圖)

1　老撾鉀鹽概況

涵蓋老撾中部和泰國(guó)東北大部分地區(qū)的呵叻盆地是世界上最重要的鉀鹽礦成礦盆地之一。老撾和泰國(guó)的鉀鹽資源非常豐富，鉀鹽層分布面積很大。呵叻盆地處于印支中間地塊，其東西北三面受深大斷裂控制，北西展布的普潘水下隆起使斷陷盆地分為南北2個(gè)凹陷，南面是呵叻盆地，北面為沙空那空盆地。老撾鉀鹽礦分2個(gè)區(qū)域，分別處于沙空那空盆地東緣的甘蒙地區(qū)和北緣的萬(wàn)象地區(qū)，在老撾中部與泰國(guó)以湄公河為界。泰國(guó)涵蓋了整個(gè)含鉀盆地的主體，面積約占92%，老撾約占8%。

截止到2016年4月，至少有14家中國(guó)企業(yè)已經(jīng)(擬)在該區(qū)域進(jìn)行鉀鹽礦勘查和開(kāi)發(fā)，其中在老撾的有10家，在泰國(guó)的有4家；在老撾的發(fā)展進(jìn)度最快，已經(jīng)有鉀鹽反哺國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。目前在老撾投資鉀鹽的10家中國(guó)企業(yè)中，4家已經(jīng)取得采礦證，分別是中寮、中水、中農(nóng)和開(kāi)元；另外6家公司已經(jīng)取得了探礦證，分別是山東海王、北京普悅、云南騰邦、四川龍蟒、青海鑫帝、亞洲鉀鹽。這10家中國(guó)企業(yè)發(fā)現(xiàn)的鉀鹽礦儲(chǔ)量相當(dāng)于中國(guó)總儲(chǔ)量的5倍以上，其中位于老撾甘蒙省的中農(nóng)和開(kāi)元已經(jīng)分別建成了100 kt/a和500 kt/a氯化鉀的中試廠。中國(guó)企業(yè)占據(jù)了老撾含鉀盆地的絕大部分，總面積約2 000 km2，只有1家越南企業(yè)占據(jù)了約100 km2。

老撾萬(wàn)象含鹽地層為古近系塔貢組(E1tg)，由膏鹽巖與陸源細(xì)碎屑巖組成3個(gè)明顯的沉積旋回[3]，總體為一向北揚(yáng)起的復(fù)式向斜構(gòu)造；主礦體呈似層狀產(chǎn)于塔貢組下段膏鹽巖亞段(E1tg1-1)中，埋深78.80～528.30 m(平均272.57 m)，厚4.28～237.88 m(平均50.24 m)，單工程氯化鉀的品位在9.70%～30.76%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，平均15.63%)。老撾甘蒙含鹽地層與萬(wàn)象地區(qū)一致，總體是一向西傾斜的單斜構(gòu)造。老撾鉀鹽礦以光鹵石礦為主，約占總資源量的90%，鉀石鹽礦約占10%。

2　老撾鉀鹽勘探方法分析

老撾鉀鹽礦都是地下深處的隱伏礦床，其地表大多被第四紀(jì)地層覆蓋，是廣袤的森林和農(nóng)田。在這種條件下，傳統(tǒng)的地質(zhì)填圖方法無(wú)法指導(dǎo)找礦，礦體多在百米以下，只有靠物探方法才能取得較好的效果。傳統(tǒng)的物探方法包括重力、磁法、電法、地震和測(cè)井，其基礎(chǔ)是礦體與圍巖存在物性差異?；趲r石物性和實(shí)例，各種物探方法的適用性探討如下。

2.1重力勘探

重力勘探是利用礦體和圍巖的密度差進(jìn)行勘探的一種傳統(tǒng)方法。老撾鉀鎂鹽礦體密度為1.76 g/mm3，圍巖分別是泥巖和巖鹽，泥巖密度為2.27 g/mm3，巖鹽密度為2.17 g/mm3。礦體與圍巖存在的密度差為0.4～0.5 g/mm3，完全滿足重力勘探的條件。而且該地區(qū)地表地形平坦，地形校正誤差較小，能夠取得較好的勘探效果。老撾某勘探區(qū)剩余重力異常圖如圖2所示，在鉀鹽礦富集的有利區(qū)域，經(jīng)過(guò)11口鉆井普查勘探，發(fā)現(xiàn)5口井的鉀鹽礦厚度超過(guò)100 m，最厚的鉀鹽礦層達(dá)到210 m。

2.2磁法勘探

磁法勘探是利用礦體與圍巖存在磁化率差異進(jìn)行勘探的一種傳統(tǒng)方法。無(wú)論是鉀鎂鹽礦體還是圍巖的巖鹽和泥巖(黏土)以及砂巖，磁化率都非常低，而金屬礦勘探中磁鐵礦的磁化率可以達(dá)到數(shù)十萬(wàn)。因此，磁法勘探不具備基礎(chǔ)條件，對(duì)找礦意義不大。

圖2　老撾某勘探區(qū)剩余重力異常圖

2.3電法勘探

電法勘探利用的是礦體與圍巖的電阻率差異。從老撾鉀鹽礦巖石電阻率測(cè)定統(tǒng)計(jì)(表1)可知，老撾鉀鹽礦區(qū)地表存在一層高電阻率的砂礫層(697 Ω·m)，使得傳統(tǒng)的電阻率方法，如高密度電法、CSAMT、MT等，存在接地電阻過(guò)高、電流很難穿透下去的特點(diǎn)；再往深處又往往存在一層強(qiáng)鹽化泥巖，電阻率又特別低，達(dá)到4 Ω·m，這對(duì)傳統(tǒng)的電法是一個(gè)低阻屏蔽層，電流往往被吸引到該地層中難以往下傳播；再往下又是石鹽和泥巖的交互層，也是高電阻率和低電阻率的交互層；最后才是鉀鎂巖礦體，表現(xiàn)為高電阻率特征?？傊?，礦層上部存在極高阻和極低阻屏蔽層，電法勘探?jīng)]有很好的巖石物性基礎(chǔ)，難以取得理想的探礦效果。

2.4地震勘探

地震勘探是利用地震波勘探地下巖層和構(gòu)造的有效方法。從老撾地震勘探巖石物性測(cè)定統(tǒng)計(jì)(表2)可看出，各種巖石物性差異明顯。在傳統(tǒng)的地震勘探中，反射系數(shù)大于0.1的就是強(qiáng)反射界面。從表2可看出，老撾鉀鹽礦很多界面都是強(qiáng)反射界面，因此具備地震勘探的良好條件。

表1　老撾鉀鹽礦巖石電阻率測(cè)定統(tǒng)計(jì)

表2　老撾地震勘探巖石物性測(cè)定統(tǒng)計(jì)

圖3為老撾萬(wàn)象平原的地震剖面圖，該剖面鉆井3口，井間距約500 m。從圖3可以很清楚地看出，蒸發(fā)巖沉積基底位于剖面中間，是一近水平的雙峰強(qiáng)反射層。鉀鎂鹽層位通過(guò)鉆井標(biāo)定也很容易識(shí)別，鉀鎂鹽礦存在明顯的鹽丘和鹽背斜特征。

2.5鉀鹽測(cè)井

測(cè)井方法是分別將不同種類的物探方法在井孔中實(shí)施的一種勘探方法，其特點(diǎn)是能直接接觸礦體。常用的測(cè)井包括聲波時(shí)差、電阻率、放射性等。在老撾鉀鹽礦測(cè)井中，由于鉆探過(guò)程中鉀鎂鹽和泥巖容易溶蝕，因此常出現(xiàn)擴(kuò)徑現(xiàn)象，使得聲波時(shí)差測(cè)井出現(xiàn)測(cè)量值急劇跳躍的現(xiàn)象，難以準(zhǔn)確測(cè)量。在老撾鉀鹽礦測(cè)井實(shí)踐中，經(jīng)常采用以自然伽馬為主、井徑和電阻率為輔的方法就可以達(dá)到較好的效果。由表3可見(jiàn)，老撾鉀鹽礦具有高自然伽瑪、較低電阻率、大井徑的特征。

圖4是老撾某區(qū)實(shí)際測(cè)井結(jié)果。從圖4可看出，在各種測(cè)井曲線上鉀鹽礦體都有反映，以自然伽瑪反映最為明顯。

圖3　老撾萬(wàn)象平原地震剖面圖[4]

表3　老撾鉀鹽礦4種測(cè)井方法的特征統(tǒng)計(jì)

圖4　老撾某區(qū)實(shí)際測(cè)井結(jié)果

經(jīng)過(guò)多個(gè)鉀鹽礦的勘探，基于經(jīng)濟(jì)有效的原則，總結(jié)了老撾鉀鹽礦在不同勘探階段應(yīng)采用的勘探方法：①普產(chǎn)新區(qū)建議首先采用高精度重力掃面(比例尺1∶50 000或1∶25 000)，推斷控制有利含礦范圍；②然后實(shí)施普查鉆探和重力異常驗(yàn)證鉆探(井間距2.0～5.0 km)，探查333+334資源量；③在普查基礎(chǔ)上，選擇最好的區(qū)塊實(shí)施詳勘鉆探，按照規(guī)范井間距1.0～1.5 km控制331+332工業(yè)儲(chǔ)量，部分重點(diǎn)區(qū)可加密至0.5 km；④對(duì)詳勘區(qū)塊實(shí)施三維地震勘探(網(wǎng)格為5 m×10 m)，用于精細(xì)確定礦體空間分布特征、構(gòu)造形態(tài)和斷裂分布，為采礦設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料；⑤最后進(jìn)行水工環(huán)勘察和經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性評(píng)價(jià)，為采礦和選礦設(shè)計(jì)提供翔實(shí)資料。

3　結(jié)語(yǔ)

(1)老撾具有儲(chǔ)量豐富的固體鉀鹽礦，中國(guó)企業(yè)在老撾占據(jù)了大部分鉀鹽礦區(qū)，能夠?yàn)橹袊?guó)提供后備鉀鹽生產(chǎn)基地。

(2)在老撾鉀鹽礦勘探中，普查階段建議采用高精度重力勘探方法，在詳勘階段建議采用地震勘探方法，這樣才最經(jīng)濟(jì)有效。

[1]庾莉萍.我國(guó)積極破解鉀鹽礦資源短缺迷局[J].鹽湖研究，2007(4)：49-55.

[2]亓昭英.2015年中國(guó)鉀鹽鉀肥行業(yè)整體運(yùn)行情況及2016年發(fā)展預(yù)測(cè)[C]//中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)中微量元素肥行業(yè)分會(huì)報(bào)告.2016.

[3]朱延浙.老撾萬(wàn)象平原鉀鹽礦床[J].地質(zhì)與資源，2008(1)：45-49.

[4]周國(guó)興.老撾萬(wàn)象平原鉀鹽礦床沉積特征地震解釋[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2012(8)：70-72.

The Exploration Method of Ultra Large Potassic Salt Ore in Laos

LIANG Guanghe

(Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of SciencesBeijing100029)

Laos has rich potassic salt ore reserve, the potassic salt ore is located in Khorat Basin. At present, about 10 Chinese enterprises have invested in Laos in exploration and exploitation of potassic salt ore, and rich exploration and exploitation experiences have accumulated. Based on physical property parameters of rock, an analysis is given of the applicability of methods including gravity method, magnetic method, electric method, earthquake and logging methods in exploration of potassic salt ores in Laos, and a set of economic and effective exploration and exploitation process is summed up, which has reference significance to explore potassic salt ore in Laos and in its neighbor region, Thailand.

Laospotassic salt oreexploration method

梁光河(1965—)，男，副研究員，博士后，主要從事礦產(chǎn)資源勘探、大地構(gòu)造和地震成因機(jī)制研究；lgh@mail.iggcas.ac.cn。

P619.21+1

A

1006-7779(2016)03 -0072-05

2016-04-14)