屠應(yīng)龍，孫振興，馮春道

（甘肅省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

白堿湖及其外圍鹽湖位于巴丹吉林沙漠與騰格里沙漠之間，從大地構(gòu)造來(lái)看，其屬于華北地臺(tái)阿拉善地塊的東南緣，為挾持在隆起帶間的拗陷帶。早更新世-中更新世為冷濕氣候期，此時(shí)研究區(qū)被水域所覆蓋，湖區(qū)水源充沛，水域?qū)掗?，區(qū)內(nèi)沉積了砂礫巖、砂巖、泥巖和粉砂質(zhì)黏土等淡水的湖相沉積物。晚更新世-全新世早期，區(qū)域性溫濕氣候減弱明顯，干旱氣候有所增強(qiáng)，區(qū)域?qū)俑衫錃夂颦h(huán)境，湖區(qū)內(nèi)蒸發(fā)作用明顯加大，湖水開(kāi)始咸化而含鹽量隨之增高。全新世中、早期，氣候?yàn)闇貪駳夂?。全新世中、晚期，氣候?yàn)楦衫錃夂?，在這種氣候影響下，水源減少，湖盆水域面積縮小，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，湖水含鹽量顯著增高，進(jìn)入鹽湖發(fā)展階段，研究區(qū)形成了今日的白堿湖-白土井一帶鹽湖。

1 地質(zhì)特征

鹽湖地層主要是第四系沉積物，按其成因類型，主要有湖相沉積和風(fēng)積兩種，前者分布于鹽湖內(nèi)部，后者出露于鹽湖邊緣，鹽湖外圍有零星新近系地層。

1.1 第四系

第四系（Q）按成因由新到老進(jìn)行分述。

1.1.1 風(fēng)積砂層

一是強(qiáng)鹽漬化泥質(zhì)砂層。白堿湖、白土井、湯家海鹽湖均有分布。其呈灰白色、土黃色，主要由鹽類礦物（2%～15%）、砂質(zhì)（70%～80%）、泥質(zhì)（10%～15%）組成，普遍具鹽漬化薄殼。二是弱鹽漬化含泥砂層。白堿湖等各個(gè)鹽湖均有分布，其位于強(qiáng)鹽漬化泥質(zhì)砂層的外圍，出露面積大，地形平坦，其上喜鹽植物發(fā)育，主要為白棘和駱駝刺，砂呈淺土黃色，主要由中細(xì)粒砂和少量泥質(zhì)組成，鹽類礦物占比為1%～10%，砂占比為80%～90%，泥質(zhì)占比為5%～10%。表面具厚0.2～0.5 cm 的鹽漬化薄殼，系鹽類物質(zhì)膠結(jié)泥砂而成。三是叢草砂丘。它多分布在湖區(qū)邊緣一帶，呈淺土黃色至灰白色，主要由粉砂、細(xì)砂組成。發(fā)育植被主要為沙棘，次為蘆葦?shù)?，其周圍形成?.5～2.0 m 的砂包，砂包之間的低凹處有時(shí)可見(jiàn)含泥粉砂層。四是風(fēng)積砂。它分布在各個(gè)鹽湖的外圍，組成廣闊的騰格里沙漠，形成高數(shù)米到數(shù)十米的砂丘或砂壟。砂粒呈灰黃色、土黃色，以中粗粒為主。其下部及迎風(fēng)面粒度變細(xì)。

1.1.2 沖洪積砂礫石層

沖洪積砂礫石層分布在白堿湖及湯家海鹽湖北部，由礫石、砂及少量泥質(zhì)組成。礫石含量約為30%，以灰白色砂巖、青灰色變砂巖、花崗巖及石英為主，礫石大小不一，呈次棱角狀，分選差，礫徑一般為0.5～5.0 cm，最大超過(guò)15 cm。砂含量約為65%，以石英、長(zhǎng)石為主，同時(shí)含少量泥質(zhì)。

1.1.3 湖積堆積層

湖積堆積層包括湖積碎屑堆積和化學(xué)堆積，按其沉積物特征由上而下分別為鹽殼、中細(xì)粒砂層夾黏土層、中粒雜砂巖、砂層夾黏土層。一是鹽殼。它僅分布于白堿湖中部一帶，厚度為0.5～15.0 cm，呈灰色、灰白色和土黃色，較堅(jiān)硬，成分以芒硝和石鹽為主，次為砂屑及泥質(zhì)。二是中細(xì)粒砂層夾黏土層。其廣布于湖區(qū)內(nèi)。中細(xì)粒砂層呈土黃色，粒徑約為0.25 mm，由石英長(zhǎng)石及少量暗色礦物組成，該層含孔隙鹵水。黏土層呈土黃色，具層理，顆粒細(xì)膩，具黏性，間夾有薄層中細(xì)砂層。泥質(zhì)含量大于95%，砂含量少許。該層厚度為0.5～4.0 m。三是中粒雜砂巖、砂層夾黏土層。其主要分布在白堿湖，該層頂部為一含礫粗砂層，呈土黃色，由砂礫和少量泥質(zhì)組成。砂粒直徑大于0.5 mm 者占50%以上，礫石含量為10%，礫徑最大可達(dá)5 cm，該層厚度為1.13 m，其下為中細(xì)粒砂層和黏土層，其中夾有中粒鈣質(zhì)砂巖。黏土層厚約為0.6 m，局部含有礫石。

1.2 新近系

新近系見(jiàn)于湯家海鹽湖，湖邊也有零星出露。巖性為紫紅色粗粒砂巖，呈半膠結(jié)狀，由約98%的粗砂及少量的鐵質(zhì)組成。地層時(shí)代劃分依據(jù)相關(guān)資料，其被確定為新近系干河溝組。

2 礦化特征

礦化特征表現(xiàn)為固相礦化及鹵水礦化兩類，二者緊密伴生，相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成了鹽類礦床獨(dú)特的礦化特征。

2.1 固相礦化特征

2.1.1 鹽殼

鹽殼發(fā)育于堿湖中部一帶，厚度介于0.5～15.0 cm，芒硝和巖鹽含量介于20%～50%，呈珠狀、葡萄狀集合體。芒硝一般為白色粉末，偶見(jiàn)含水芒硝，無(wú)色或表現(xiàn)為灰白色，呈半透明至透明，性硬而脆，具苦澀味。巖鹽為灰白色，少量為黃褐色，呈立方晶體或塊狀集合體，半透明至透明，含泥砂雜質(zhì)較多，具咸味。

2.1.2 礦化標(biāo)志層

礦化標(biāo)志層為湖區(qū)地表風(fēng)積砂或鹽殼覆蓋下的發(fā)育在湖區(qū)第一層黏土層之上的青灰色泥質(zhì)粉砂層或泥質(zhì)細(xì)砂層，石膏、巖鹽、芒硝等鹽類礦物含量介于1%～2%。石膏為灰色或灰白色，呈片狀或燕尾狀；巖鹽為白色或灰白色，呈立方晶體或不規(guī)則粒狀集合體，散布于該層上部；芒硝主要為白色粉末，薄層狀芒硝無(wú)色透明或半透明，含雜質(zhì)較多。白土井鹽湖的礦化標(biāo)志層厚度為2.43～4.80 m，礦化較好，芒硝含量高達(dá)22.72%，而湯家海鹽湖的礦化標(biāo)志層厚度達(dá)5.00 m。

經(jīng)化學(xué)分析，在白堿湖中心，KCl 含量最高達(dá)0.30%，NaCl 最高達(dá)5.62%，NaSO最高達(dá)2.45%；湖邊緣KCl 最高達(dá)0.21%，NaCl 最高達(dá)3.33%，NaSO最高達(dá)1.95%。在大矛湖，KCl 最高達(dá)0.08%，NaCl 最高達(dá)0.43%，NaSO最高達(dá)1.54%，而CaSO在湖中心或近湖中心較穩(wěn)定，在湖邊緣零星發(fā)育。在白土井鹽湖，KCl 最高達(dá)0.32%，NaCl 最高達(dá)2.16%，NaSO最高達(dá)22.72%。

2.2 液相礦化特征

潛鹵水主要賦存于湖區(qū)上部松散砂層或泥質(zhì)砂層內(nèi)，達(dá)邊界品位要求的鹽礦有KCl、NaCl 和NaSO。其中，白堿湖為NaCl 鹽礦鹵水，白土井鹽湖為KCl、NaCl、NaSO鹽礦鹵水，湯家海鹽湖則為NaCl、NaSO鹽礦鹵水。

2.2.1 白堿湖鹵水NaCl 礦層特征

NaCl 礦層主要賦存于湖區(qū)泥質(zhì)粉砂層、粉砂層、細(xì)砂層內(nèi)，產(chǎn)狀近于水平，略向北傾，即鹵水由南向北流動(dòng)，呈似層狀產(chǎn)出。南北長(zhǎng)為20 km，東西最寬達(dá)13 km。NaCl 礦層在平面上呈不規(guī)則的倒凹形，平均品位為8.64%，鹵水NaCl 占總資源量的61.8%。在縱向上（南北方向），湖南部、湖北部品位較高，平均品位分別達(dá)14.03%、14.44%，湖中心品位稍低，平均品位介于5.51%～7.82%。厚度則在湖中部自南向北由大變小。在橫向上（東西方向），其厚度在湖中心較大，達(dá)6.78 m，湖邊緣厚度為1.75～5.00 m，其品位變化無(wú)規(guī)律可尋。

2.2.2 白土井鹽湖鹵水KCl、NaCl、NaSO礦層特征

KCl、NaCl 礦層主要賦存于湖區(qū)粉砂層或泥質(zhì)（含泥）中分化粉砂層內(nèi)，呈似層狀近水平產(chǎn)出。其在平面上呈長(zhǎng)條狀，其中KCl、NaCl 互相伴生，二者礦層分布范圍和規(guī)?；疽恢拢琋aSO礦層則僅分布于前者的南北兩端，在平面上呈兩個(gè)似梯形。鹵水KCl、NaCl 礦層長(zhǎng)為5.3 km，寬為2 km，KCl 平均品位為0.73%，NaCl 平均品位為7.54%。其中，KCl 礦層在湖南北兩端較厚，中間較薄，湖北端厚度達(dá)8.04 m，湖南端為4.14 m，湖中間僅為0.30 m。NaCl 礦層自北向南由厚變薄，湖北端為8.04 m，湖中間為4.70 m，湖南端變?yōu)?.14 m。KCl、NaCl 礦層品位中間較高，兩端稍低。中間KCl、NaCl 平均品位分別為0.97%、9.04%，南端KCl、NaCl 平均品位分別為0.65%、5.73%，北端KCl、NaCl 平均品位分別為0.57%、7.86%，二者含量總體呈正消長(zhǎng)關(guān)系，鹵水NaCl 占總資源量的7.4%。

鹵水NaSO礦層分布于KCl、NaCl 礦層的南北兩端，在平面上呈不規(guī)則梯形，與前二者相伴產(chǎn)出。南端礦層長(zhǎng)約為1.7 km，寬約為1.3 km，平均品位為6.27%，占NaSO總資源量的11%。北端礦層長(zhǎng)約為1.4 km，寬約為1.3 km，平均品位為7.23%，占NaSO總資源量的18.6%，是區(qū)內(nèi)NaSO礦化最富集的地段。

2.2.3 湯家海鹵水NaCl、NaSO礦層特征

NaCl、NaSO礦層分布于湖中心部位，賦存于湖區(qū)粉砂層內(nèi)，呈層狀水平產(chǎn)出。其在平面上呈正方形。NaCl、NaSO相伴而生，二者礦層形態(tài)、規(guī)模分布范圍一致。礦層長(zhǎng)、寬均為2.85 km，厚為10.80 m，NaCl 平均品位為23.7%，NaSO平均品位為4.99%，其分別占NaCl 總資源量的31.1%，占NaSO總資源量的70.4%，是區(qū)內(nèi)礦化最好的礦層。

隨著季節(jié)變化，區(qū)內(nèi)鹵水化學(xué)成分有所變化，即降水后鹵水中K、Mg濃度降低，SO2濃度明顯增高，其相應(yīng)的假定鹽含量也隨之變化，即KCl、MgSO品位稍降低，NaCl、NaSO品位稍增高。同一地段的鹵水在不同年度采樣，其化學(xué)成分也有所變化，在干旱缺雨年度，湖區(qū)鹵水礦化度稍高，其假定鹽KCl、MgCl含量相應(yīng)增高；降雨較多的年度則恰好相反，其假定鹽NaCl、NaSO含量增高，而KCl、MgCl等含量降低。經(jīng)分析，在干旱季節(jié)，鹵水長(zhǎng)期蒸發(fā)濃縮，鹵水蒸發(fā)后，礦化度增高，溫度增高則析出NaCl 晶體，溫度降低則析出NaSO晶體。降水季節(jié)，析出的鹽類礦物溶解到鹵水中，使其NaCl、NaSO含量增高，形成了固液相間的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程。因此，氣溫和降雨是影響測(cè)區(qū)鹽類礦物生成的重要因素，它們可以決定鹽類礦物固液相間轉(zhuǎn)換。

3 結(jié)語(yǔ)

白堿湖鹵水以NaCl 為主要成鹽礦物，白土井鹽湖以KCl、NaCl、NaSO為主要成鹽礦物，湯家海鹽湖以NaCl、NaSO為主要成鹽礦物。白土井鹽湖鹵水KCl、NaCl、NaSO礦層具有一定厚度，雖品位不高，但湖區(qū)周圍全為砂丘、沙龔?，F(xiàn)存的湖盆是否為原始湖盆，周圍是否有沙下湖，有待通過(guò)進(jìn)一步工作證實(shí)，有必要于湖東西兩測(cè)開(kāi)展工作，尋找沙下湖。