马海盐湖位于柴达木盆地东部沉降区的西段，是由褶皱和断裂构造活动形成的一个次级盆地【1】。马海盐湖的沉积构造演化与青藏高原新构造运动密切相关【2】。区域内西高东低，南高北低的地势特点，使得马海盆地周边的各大水系及盐分汇集于盆地东北部，成为盐类物质聚集中心【3】。

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地质勘察成果表明，马海矿区承压卤水矿资源储量巨大，但由于承压储卤层存在孔隙度小、均质性差、富水性弱等特征，使可持续性开采面临较大难题【4】。基于马海盐湖的长期找矿实践，提出了“陡倾集水廊道储卤模式”，也是深部卤水可开采资源的主要赋存模式。“集水廊道”是天然的“采卤渠”，能大大提高给水的能力，但要实现卤水资源的高效开发，有高质量的卤水储集体与“集水廊道”相匹配至关重要，成盐次级洼地的确定是关键。因此，通过沉积环境演变和对卤水储集特征的分析研究，划分出矿区的富钾卤水有利区，为马海第二空间寻找后备资源提供科学依据，盐湖的沉积环境是马海盐湖钾盐成矿的重要控制因素之一。马海盐湖沉积环境变化导致不同的岩相随着湖泊的扩张、收缩及迁移而交替出现，湖水的推进和退缩呈周期性交替进行，沉积韵律频繁变化，反映了淡水、盐水的周期性变化。这种周期性变化与干旱气候的周期性变化以及湖盆周边地区淡水补给密切相关，对盐湖沉积及钾盐成矿产生了重要影响。

1 地质背景

柴达木盆地位于青海省西北部，青藏高原东北部，是中国三大内陆盆地之一，为封闭性的大型山间断陷盆地。盆地四周被昆仑山脉、祁连山脉与阿尔金山脉所环抱。构造上，柴达木盆地位于古亚洲构造域与特提斯—喜马拉雅构造域结合部位，是西域板块的组成部分，为北西西向展布的中新生代断陷—坳陷盆地，与周围的构造单元均以大型断裂相隔。自侏罗纪至今，柴达木盆地北缘地区经历了早期拉张变形阶段，以及晚期的挤压变形阶段【5】。新生代受印度欧亚碰撞的远距离效应影响【6】，强烈的挤压作用在区内形成一系列断层褶皱【7】，构成了柴达木盆地地区的构造格架。马海盐湖位于柴达木盆地西北缘，南起茶冷公路，北至赛什腾山南麓，东起绿梁山，西至冷湖。受周边菱形断裂所控制，马海盆地是一个近北西—南东方向分布的狭长封闭盆地，长近1000km，宽约20～35km，为更新世—全新世次级成盐盆地（图1）。

  

图1 马海矿区地质简图（引自王弭力等1997）Fig Geological map of Mahai mining area(after Wang Erli et al.1997)

 

1.湖水；2.前第三系；3.第三系；4.中、下更新统湖泊沉积；5.上更新统湖泊化学沉积；6.全新统湖泊化学沉积；7.基底断裂；8.断裂；9.遥感解释断层；10.背斜；11.向斜；12.村镇

马海盆地第三系地层主要分布于周边的低山、丘陵区域，第四系下更新统在地表未出露，仅在钻孔中见到。在构造—气候—物源的耦合下【8】，盆地第四纪沉积了固液态并存、贫富矿石并存、矿层埋藏深浅并存的多种盐类组分的大中型钾矿。其钾矿层主要赋存于中、上更新统（QP3）和全新统（Qh）。

2 含盐系划分及对比

时空迁移过程由中更新世至晚更新世，再至全新世，都是经过了滨湖相—浅湖相—盐湖相—浅湖相—滨湖相的不断反复过程，从横向上看湖盆自西向东和自南向北，地表浅部沉积物由老至新，其厚度西薄东厚，小层III沉积时期到小层II沉积时期，盐湖中心从盆地的中部（主要成盐洼地）迁移至盆地的东部位置，并形成成盐的次级洼地。

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2.1 对比方法

马海盐湖在第四纪时期的沉积相主要有冲积相、滨湖相、浅湖相和盐湖相【9】。早更新世时期，马海地区气候温和湿润，雨量丰富，水动力较强，沉积物多以砂、砾为主，为典型的冲积相；中更新世，气候逐渐干热，石膏开始沉积，此时多以滨湖相和浅湖相为主。晚更新世时期，气候极度干旱，马海盆地的水源补给量大大减少，在这种环境下，马海湖泊逐渐收缩。到了全新世时期，盐湖全面干涸，形成了干盐滩。

本文以单个小层为基本单元，分别统计各钻井岩芯单个小层含泥层厚度和石盐层厚度，以及各层中盐岩厚度在该层中所占的比率，也就是含盐率，以此绘制出各小层盐岩厚度（图5）和含盐率（图6）用2个划分沉积环境和相的单因素等值线图，综合分析沉积相类型以及相的平面展布特征。

  

图2 马海盆地钻孔分布图Fig.2 Drilling distribution in the Mahai basin

 

1.前第四边界；2.公路；3.湖泊；4.地质界线；5.钻孔编号；6.连井剖面线；7.地层代号；8.背斜、向斜

2.2 地层划分的结果

以64线和72线为例，依据沉积物从淡—咸—盐的变化，采用简化后的对比剖面来直观地反映蒸发岩沉积变化规律。以钻井岩芯剖面中的粘土层作为每一小层的隔水层，将盆地钻孔剖面划分出4个小层，分别为小层I、小层II、小层III、小层IV（图3、4钻井64线和钻井72线）。小层I多为全新统—晚更新统，小层II为晚更新统—中更新统，小层III和小层IV主要为中更新统。

  

图3 钻井64线地层对比Fig.3 stratigraphic correlation of 64 line in drilling

  

图4 钻井72线地层对比Fig.4 stratigraphic correlation of 72 line in drilling

3 沉积相展布特征

3.1 盐湖沉积相

基于钻孔岩心编录，划分和识别出沉积旋回期次，进行沉积旋回对比，并在此基础上初步确定当时盆地蒸发岩的沉积中心，分析沉积中心的迁移方向和变化规律。本文选取马海矿区的39口钻井（剖面线64线和72线，图2）全新统—中更新统进行沉积旋回的识别和对比。

3.2 盐湖沉积相分析方法

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图5 马海盐湖东部石盐层厚度的等值线图Fig.5 halite layer thickness contour in eastern Mahai salt

  

图6 马海盐湖东部含盐率等值线图Fig.6 salt-bearing rate contour in eastern Mahai salt

从图5中可以发现在小层II中，盐湖东部位置的石盐厚度较高，而在小层III中，盐湖中东部位置的石盐层厚度较大。同样的观察含盐率等值线图也可以看出，在小层II中，钻井ZK7806位于盐湖东部的数值较高，而在小层 III中，钻井ZK7008位于盐湖的中部的数值较高，而石盐层厚度等值线图，其形状与含盐率等值线图相似，但石盐分布范围相对较小。

全新世时期，整个马海盐湖基本处于盐湖环境，盐湖构造环境稳定，在干旱气候的影响下已演化成干盐滩。

中更新世以来，马海盐湖边缘出现了层状石盐沉积，并伴有白钠镁矾析出【10】。通过数据统计可以看出，该时期盐湖边缘的层状石盐厚度较大且相对集中，表明沉积环境开始由滨浅湖相向盐湖相转变，但盆地北侧的石盐、石膏则沉积都不多，没有发生大的变化，仍处于滨浅湖相，而盆地的东部则持续处于盐湖环境【11】。说明在中更新统，马海盐湖环境整体开始由滨浅湖相向盐湖相转变。

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晚更新世时期，除了盆地边缘区长期受到淡水补给的影响而处于滨浅湖环境外，盆地的其它地方，由于构造背景的相对稳定，加之受干旱气候的影响而基本都进入盐湖环境，此外通过对各小层石盐层厚度的数据统计及等值线图的观察，可以确定该时期马海盐湖有厚层石盐层产出。另外，在盐湖凹陷较深的部位盐层的厚度较大，可能是该时期的盐湖中心【1】。

根据康文通等提出的使用铝灰制备硫酸铝的工艺，结合双氧水脱硫会产生稀硫酸的实际情况，考虑采用双氧水脱硫并制备硫酸铝的工艺，对电解烟气进行脱硫，同时对铝灰进行无害化处理。

盐湖一般都经过了由淡水湖→咸水湖→盐湖→干盐湖的演化过程，在此过程中，湖水盐度不断升高，逐渐浓缩成盐，易溶盐类矿物的含量不断增高，与此同时湖水逐渐向盆地低洼处迁移，直至干涸【12】。因此，晚形成的盐壳其时代较新，且地势低洼，潜卤水埋藏较浅。小层II沉积时期，盐岩沉积在ZK7204孔及其附近具有最大厚度，向西部、北部具有减小的趋势，说明在小层II沉积时期，盐湖沉积中心位于矿区的东部，而向西部、北部则逐渐由盐湖相过渡为滨浅湖相；小层III沉积时期，显示盐岩沉积在钻井ZK7008孔及其附近具有最大厚度，向东北部、东南部具有减小的趋势，说明小层III沉积时期盐湖沉积中心位于中东部，向东北部、东南部逐渐由盐湖相过渡为滨浅湖相【2】。

4 沉积环境演变与钾盐富集

4.1 成盐次级洼地和浓缩中心的变迁

①全面开展大江大河治理。在全面完成2013年水毁防洪工程修复的基础上，加快三江治理工程建设，用3～5年时间完成治理工程任务。按照《松花江流域防洪规划》等确定的标准，对嫩江、第二松花江、松花江、黑龙江干流堤防进行全线达标建设，全面完成胖头泡、月亮泡蓄滞洪区建设，有序推进丰满水库重建和察尔森等病险水库除险加固，从根本上提高流域综合防洪能力。

根据马海矿区的区域地质条件及构造背景，对马海岩性剖面进行对比分析，发现两条明显的地质分界线，浅部的地质分界线位于10～20m处，其上部为一层较厚的含石膏粘土层，为该区段稳定的隔水层。下部的地质分界线位于地下 80～90m处，其上部为一层粘土隔水层，下部为较厚的含碎屑盐层，主要由石盐、石膏、钙芒硝、石英等组成。

4.2 富钾卤水赋存的有利区带分析

根据马海盐湖的石盐层厚度和含盐率等值线图等资料进一步绘制了马海矿区各小层的沉积相平面展布图，在沉积相平面展布图中对分层进行了划分，其中绿色区域为盐湖沉积边缘多为滨湖相环境，橙色区域为过渡带浅湖相环境，紫色区域则是石盐含量较高的区域属于盐湖相环境。通过观察各小层的紫色区域，我们可以确定马海矿区石盐沉积大致有2个浓缩的中心区（图7）：一个位于64～72线，是矿区的主要浓缩中心，一个位于74～76线，是矿区的次要浓缩中心。其中64～72线的浓缩中心区主要分布于中更新世的小层III，该区域位于盐湖的中心位置，此外在小层II的盐湖中部及小层IV盐湖的西北部也有小型富集区域形成了成盐的次级洼地；74～76线浓缩中心主要在小层II位于盐湖的东部，只是相较于小层III的2个富集区域来说，面积要小很多，因此推断认为中更新统的小层III的盐湖中心区域才是马海钾盐资源潜力研究的重要区域。

  

图7 马海盐湖东部有利区带Fig.7 favorable zone in eastern Mahai salt

5 结论

（1）马海东部中更新世以来主要发育滨湖相、浅湖相、盐湖相。小层II晚—中更新世沉积时期，马海盆地中东部地区主要以发育盐湖相为主，中部地区主要发育滨浅湖相为主；而小层III中更新世沉积时期，马海盆地中部地区主要发育盐湖相，中东部地区主要发育滨浅湖相。

（2）中更新世以来，东部盐湖在时空演化上具有自西向东，自南向北迁移的特点，从沉积展布图可以看出从中更新世的小层III到晚更新世的小层II再到全新世的小层I，盐湖中心由中部逐渐向东北部迁移，盐岩厚度也呈现西薄东厚。

（3）晚更新世的小层II沉积时期，有利钾盐富集的区域位于马海盐湖中东部 ZK7204钻孔及附近区域，到了中更新世小层III沉积时期，有利东部区域位于马海盐湖中部区域。

（4）马海东部石盐沉积大致有2个浓缩的中心区：一个位于64～72线，是矿区的主要浓缩中心，一个位于74～76线，是矿区的次要浓缩中心。

参 考 文 献

1 刘成林，焦鹏程，王弭力，等. 盆地钾盐找矿模型探讨[J]. 矿床地质，2010，（4）：581～592

2 刘成林，王弭力，焦鹏程，等. 世界主要古代钾盐找矿实践与中国找钾对策[J]. 化工矿产地质，2006，（1）：1～8

3 刘殿鹤，李凤杰，郑荣才，等. 柴北缘西段古近系下干柴沟组沉积相特征分析[J]. 天然气地球科学，2009，20（6）：847～853

4 马金元. 对马海钾矿床北部矿段资源开发的思考及建议[J]. 青海国土经略，2005，（3）：10～11

5 马金元，胡生忠，田向东. 柴达木盆地马海钾盐矿床沉积环境与开发[J]. 盐湖研究，2010，（3）：9～17

6 马金元，杨平. 浅论青海省马海钾矿的资源优势和开发对策[J]. 化工矿物与加工，2005，（4）：35～37

7 马金元，杨智琛. 青海马海钾矿区承压卤水资源及伴生固体钾盐矿层开采[J]. 现代矿业，2009，（3）：90～92

8 孙国强，谢梅，张永庶，等. 柴北缘马北地区下干柴沟组下段沉积特征及演化[J]. 岩性油气藏，2011，23（6）：56～61

9 王弭力，吴必豪，田白，等. 柴达木盆地马海盐矿床基本地质特征及形成条件浅析[J]. 中国地质科学院矿床地质研究所所刊，1992，（1）：81～93

10 王弭力，杨志琛，刘成林，等. 柴达木盆地北部盐湖钾矿床及其开发前景[M]. 北京：地质出版社，1997：64～68

11 魏新俊，王弭力. 马海钾矿第四纪沉积特征及盐湖演化[J]. 青海地质，1992，（1）：40～52

12 刘成林，王弭力，焦鹏程. 罗布泊盐湖氢氧、锶和硫同位素地球化学及成矿意义[J]. 矿床地质，1999，18（3）：268～275