西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水钾、镁、锂、硼的时空变化特征（马东旭,马海州,高东林,张西营,唐启亮,衡亮,鲁娟昌《盐湖研究》2009.3）.pdf

第 1 7卷第 3 期 2 0 0 9年 9月 盐湖研究 J OURN AL O F S AL T L A KE RE S E ARCH V0 1 ． 1 7 No ． 3 S e p． 2 0 09 西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水钾 、 镁 、 锂 、 硼 的时空变化特征 马东旭 ．一 ， 马海州 ， 高东林 ， 张西营 ， 唐启亮 ， 衡 亮 ， 鲁娟昌4 1 ． 中国科学院青海盐湖研究所， 青海 西宁8 1 0 0 0 8 ； 2 ． 中国科学院研 究生院， 北京1 0 0 0 3 9 ； 3 ． 天津大港油田公司， 天津3 0 0 2 8 0 ； 4 ． 青海盐湖集 团发展有限公司， 青海 格 尔木8 1 6 0 0 0 摘要 分析了西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水中K、 M g 、 B 0 3 、 L i 等4种组分的时空变化特征。结果表明， 它 们在矿区西北部表现出明显的高值且基本不随时间而变化， 这很可能与该区域原始卤水成分有关。由于地 表水对地下卤水的淡化作用， 这些组分在南部或西南部表现为低值。观测时段的中后期， 四种组分的变化 较显著， 显示出采卤活动对其变化产生了影响。B O ，的高值区主要呈 N W s E向带状分布， 这似乎与该地 区的构造背景密切相 关。 关键 词 西 台吉乃尔盐湖 ； 地下 卤水 ； 钾 ； 镁 ； 锂 ； 硼 ； 时空变化 中图分类号 P 6 4 1 ． 4 6 4 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 88 5 8 X 2 0 0 9 0 30 0 1 7 0 6 我 国盐湖矿产资源丰富， 开发程度也 比较 高， 不少盐湖已经进入或即将进人工业化生产 阶段 ， 如柴达木盆地的察尔汗盐湖u 和东台吉 乃尔盐湖[ 2 】 、 内蒙古 的吉兰泰盐湖 j 、 新疆 的 罗布泊 ] 、 西藏的扎布耶盐湖 等 。西台吉乃 尔 以下简称西台 盐湖位于柴达木盆地 中部 ， 盐湖矿区卤水中富含锂、 钾、 硼、 镁等资源 ， 储量 大 ， 品位高 ， 极具 开采利用价值 ， 在该盐湖矿区 已做过一些初步的研究工作 J 。本文通过对 西 台湖矿区 2 0 0 3年 6月至 2 0 0 6年 1月期间地 下 卤水 中 K、 Mg 、 B 、 L i 元素含量的分析 ， 探讨其 时空变化特征及其成因。 1 研究 区概况 西台吉乃尔湖位于 3 7 。 3 3 一3 7 。 5 3 N， 9 3 。 1 3 ～ 。 3 4 E ， 图 1 。西台湖盆为构造断陷盆 地 ， 盆内有晚更新世一全新世数十米厚 的含盐 岩系沉积， 包括冲积相的粘土和湖相盐类沉积， 边缘为中一晚更新世的湖相砂质泥岩和砂质粘 图 I 西台湖矿区位置及湖水观测点分布图 F i g ． 1 L o c a t i o n m a p o f w e s t T a i j i n a r l a k e a n d d i s t il b u fi o n o f o b s e r v a t i o n we H s i n mi n j n g a r e a ． 土沉积 ， 往往形成湖岸 阶地。湖盆呈近似三角 形 ， 为封闭的内流盆地 ， 接受来 自昆仑山北坡那 陵格勒河支流西 台吉乃尔河 的补 引。湖 区 为典型的内陆干旱气候 ， 表现出干燥多风、 降雨 收稿 日期 ； 2 0 0 9一 o 40 9 作者简介 马东旭 1 9 8 0一 ， 男 ， 硕 士研究生 ， 研究方 向主要为盐湖地球化学 。 1 8 盐湖研究 第 l 7 卷 稀少 、 蒸发强烈和昼夜温差大的特征。该湖为 固液相并存以液体卤水矿为主的富含 K 、 M g 、 B 、 u等的盐湖， 盐湖水化学类型为硫酸镁亚 型 。 矿区地质勘查 始于 2 0世纪 5 0年代。 1 9 5 9 1 9 6 3 年， 青海省地质部门在该区开展了 以锂 为主的初 步勘 探； 1 9 8 8～1 9 9 0年， 又开展 了台吉乃尔地 区锂、 硼、 钾综合普查工作 ； 2 0 0 1 2 0 0 2 年 ， 在矿区完成野外工作后编著了 青 海大柴旦镇西台吉乃尔湖锂矿区勘探报告 ， 对西台矿 区进行 了比较详细和全面 的补充研 究。2 0 0 3年， 中信国安公司在湖区建厂并开始 了大规模采 卤， 至今已经建成面积约4 0 k m 以 上的盐田， 6 k m 多的主采卤渠道和多条采卤支 渠、 l O多口采 卤试验井和 3 1口观测井 点 。 2 样品采集与分析 取湖水样 品1 0 0 0 mL ， 用 塑料瓶盛装并 以 石蜡封 口。在原始样品采集 的同时 ， 采取 内外 检样品， 分别盛装并编号。水样瓶去蜡封后 ， 先 测试 p H值和密度 ， 然后进行化学分析 。分析 的项 目为 K 、 M g 2 、 L i 、 B 2 O 3 ， 其中 K 、 L i 采 用原子吸收法 ； Mg 采用 E D T A容量法 ； B O 采用酸碱滴定法。卤水样的分析测试工作是按 照 地 质矿产 实验 室测试 质量管 理规范 D Z 0 1 3 0 ． 3 和 地下水质量检验方法 D Z ／ T ． 0 0 6 4 进行的。按照卤水样品测试允许误差 要求判定 ， 样 品内检合格率均 ≥9 O ％， 无系统偏 差 ， 符合上述规范要求 。 3 地下 卤水钾、 镁、 锂、 硼时空变化 规律 西 台盐湖矿 区观测系统可用 的观测孔有 2 8 个， 它们分别为 C 0 1 、 G 0 2 、 G 0 3 、 G 0 4 、 0 3 5 、 CO 6 ， G 0 7 、 G O 8 、 G O 9 G1 0 G1 1 、 G1 3 G1 4 G1 5 、 G1 7、 Gl 8 、 G1 9、 G2 0、 G 2 2 、 G2 3 、 G 2 4、 G 、 G2 6 、 G 2 7 、 G 2 8 、 G 2 9 、 G 3 0和 G 3 1 见图 1 。观测数 据中， 个别钻孔因天气原因而未能获得数据； 少 数观测孔因盐田修建而废弃 如 G 2 6 ， G 3 O等 ， 在观测后期没有获得数据。观测孔的数据资料 自2 0 0 3年7 月始， 到2 0 0 6 年 1 月至， 由于数据 量庞大， 观测时间较长， 难以对所有月份的数据 全部作 图， 故选择单月数据应用 s u r f e r 8 ． 0软件 来绘 图。 3 ． 1 K的时空变化规律 K是 矿 区主要 有 用 组 分 之一 和 目前 矿 区卤水资源利用的主要对象， 其分布规律随时 间呈现出比较明显的变化特征 见图2 。1 矿 区西北角的小区域是 K含量的高值区， 所有月 份 的最 高值都 出现在这一区域 ， 且基本不 随时 间的变化而变化 ； 2 矿区东部和南部是 K含量 的低值区， 尤其是南部 ， 基本为整个矿区的最低 值区， 且基本上不 随时 间的变化 而变化； 3 观 测时段初期 ， K含量的较高值区 绿色和红色分 别代表了较高值区和高值区 主要在西北部和 北部 ， 其面积约 占观测面积的一半 ， 观测时段的 中、 后期 ， K的较高值 区逐渐萎缩 ， 基本分布在 西北角的较小范围内， 面积不到观测面积 的四 分之一 ， 而大部分地 区为低值 区 以蓝 色一深 蓝色为代表 ； 4 矿区中部 即采卤主渠和支渠 的分布范 围 变化最 大 ， 由最初 的较高值 区演 变为较低值区， 仅见个别高值点零散分布。 3 ． 2 Mg的时空变化规律 Mg的时空分布和变化特征与 K相似 图 3 。1 整体上， 西北地区为高值区， 最高含量 亦出现在该 区， 南部则为低值 区； 2 矿 区中东 部变化较大， 观测时段早期， 含量明显较高， 但 中、 后期则表现为低值 ， 尤其 是中部 的湖 区范 围， 最低值几乎都在这里 ； 3 矿 区中部采 卤渠 附近呈近东西走向的窄带 区是 Mg含量 的一个 次低值区 以绿色和深绿表示 ， 采卤过程 中该 地区几乎没有大的变化。 3 ． 3 B 0 的时空变化规律 B O ， 表现出与 K和 M g不同的特征 图 4 。1 B O ， 含量高值区呈 N ws E走向的带 状穿过矿区。观测时段早期 2 0 0 4年3月份之 前 ， 该带状高值地区分布连续， 但随着采卤活 动持续， 中后期则因被分割而呈不连续或断续 状 ， 并且高值范围明显缩小 ； 2 南部是明显的 第 3期 马东旭 ， 等 西台吉乃尔盐湖矿区地下 卤水钾、 镁、 锂 、 硼的时空变化特征 1 9 j 臌 嘲 ， 黧 黼 ／ 圜 i 龃 髓 图2 地下卤水 K含量分布随时间的变化 F i g ． 2 Va ri a t i o n o f K c o n t e n t i n u n d e r g r o u n d b rin e o v e r t i me 低值区且少有变化 ； 3 矿区东部在观测时段早 期 为次低值 区， 观测时段 的后期则表现为明显 的低值区。 3 ． 4 L i 的时空变化规律 L i 的变化与 K、 M g比较相似 图 5 。1 高 值区主要分布在矿 区西北角 的孔隙卤水区 ， 南 部或西南部为低值 区， 这两个地区基本上没有 呈现 明显变化 ； 2 矿 区中东部 变化最大 ， 观 测 时段早期该地区为 “含量的次高值区， 但中后 期则明显低值化 ， 尤其是 在湖 区范 围内； 3 观 测时段早期 ， 采 卤渠附近表现为近 N W S E走 向的次高值区且变化整体不大， 但在后期其高 值范 围有所缩小 ， 且 由连续 的带状分异为多个 孤立的高值部分 。 4 结论 从矿区地下卤水钾、 镁、 锂 、 硼 的时空变化 来看 ， 无论是空 间分布还是时间变化上都有 比 较明显的规律。 1 K、 Mg 、 L i 在西北部 的孔隙 卤水 区为 明 显 的高值区而且基本不随时间而变化 。这很可 能与该 区域原 始卤水成分有关 ， 亦 即原始卤水 中它们 的含量或数值就是很高 的。在南部或西 南部地区表现 出较低值 ， 并且也不会 发生明显 愧 瞧 ￡ j 印 如 o 盐湖研究 第 l 7卷 P M g g ／ L 图3 地下卤水 Mg 含量分布随时间的变化 F i g ． 3 V a r i a t i o n o f Mg c o n t e n t i n u n d e r g r o u n d b r i n e o v e r t i m e 铭 8 盯 仉 玎 n 第 3 期 马东旭 ， 等 西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水钾、 镁 、 锂、 硼 的时空变化特征 2 1 P B ／ s ／ L 图4 地下卤水 B O ， 含量分布随时间的变化 F i g ． 4 Va r i t a t i o n o f B 2 O3 C o n t e n t i n u n d e r g r o u n d b r i n e o v e r t i me 0 4 -0 3 i ■圈 i ● 、、 U 3 一l l ■ 曩 。 4_ 盈 j l I 曩 p L i ／ g ／ L [ _ l5 ■ l i 8 秘 。 瓣 D 1 誓 魍 辩 } 叠 l 霉 图5 地下卤水 含量分布随时间的变化 F i g ． 5 Va r i a t i o n o f L i c o n t e n t i n u n d e r g r o u n d b r i n e o v e r t i me “ “ “ 兮 叭 u 加 们 毗 。 2 2 盐湖研究 第 l 7卷 的变化 ， 这可能与矿区南部是河流汇集区， 地表 水的下渗使地下卤水相对淡化有关。观测时段 的中后期 ， 各组分的变化较明显 ， 尤其是在矿区 中部的采卤渠分布范围之内， 显示出采卤活动 对其产生了较为明显的影响。 2 B 2 O 3 的高值区主要呈明显的 N W S E 向带状在矿 区中部分布 ， 且这种形态基本不随 时间而发生大的变化。该带状向西北延伸至苦 水沟一带 ， 其展布形态似乎与大的构造背景密 切相关 。实 际上 ， K、 Mg和 L i 也 表现 出 了和 B O ， 相似的形态特征， 不过不是很明显。 致谢 中信国安公 司对本研究工作给予了大力 支持 ； 陈元军工程师在研究过程中给予了热忱 帮助 ， 特表谢意。 参考文献 [ 1 ] 郑秀清， 施婉， 董悦安． 察尔汗盐湖首采区含钾卤水水量 水质模 拟[ J ] ． 西北地质科学 ， 1 9 9 7， 1 8 1 6 3 6 9 ． 杨建元， 程温莹， 张勇， 等． 东台吉乃尔湖晶问卤水综合 利用途径研究[ J ] ． 矿物岩石， 1 9 9 5 ， 1 5 2 8 1 8 5 ． 张宝全。 刘铸唐， 符廷进。 等． 东台吉乃尔盐湖卤水的相 化学研究 Ⅱ 冬夏季卤水蒸发试验[ J ] ． 盐湖研究， 1 9 9 4， 2 3 2 73 4 ． 刘成林， 焦鹏程， 王弭力等． 新疆罗布泊第四纪盐湖上升 卤水流体及其成钾意义[ J ] ． 矿床地质, 2 0 0 3 ， 2 2 4 3 8 6 3 9 2． 赵元艺， 郑绵平， 令忠． 西藏扎布耶盐湖盐田高品位 L i 2 C O 3 混盐的制取试验及意义[ J ] ． 地球学报， 2 0 0 3 ， 2 4 5 4 5 9 4 6 2 ． 张西营， 马海洲， 高东林， 等． 西台吉乃尔盐湖矿区湖水 水化学动态变化及其影响因素分析[ J ] ． 水文地质工程 地质 ， 2 0 0 9 1 1 1 91 2 3 ． 杨海镇 ， 马海州 ， 高东林． 同位素例 I 测西台吉乃尔湖矿 区含水层地 质参数 [ J ] ． 盐湖研究 ， 2 0 0 8。 1 6 1 81 1 ． 孙亚联 ， 马海州 ， 高东林 ， 等． 单井 同位 素稀释技术 测定 西台吉乃尔 盐湖水文地 质参数 [ J ] ． 盐 湖研究 ， 2 0 0 7， 1 5 4 1 5 ． 郑喜玉， 张明刚， 徐昶， 等． 中国盐湖志[ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 0 2 1 6 31 6 4 ． Te mpo r a l a nd Sp a t i a l Va r i a t i o n Ch a r a c t e r i s t i c s O f K ，M g，B a nd L i o f U n d e r g r o u n d B r i n e i n We s t T a ij i n a r Mi n i n g A r e a MA Do ng - X U ’ ，MA Ha i - z h o u ，GAO Do n g l i n ，ZHANG Xi y i ng ’ ， T A N G Q i l i a n g ， H E N G L i a n g ， L U J u a n c h a n g 4 1 ． Q i n g h a i I n s t i t u t e o fS a l t L a k e s ，C h i n e s e A c a d e m y o fS c i e n c e s ， X i n i n g 8 1 0 0 0 8 ，C h i n a； 2 ． G r a d u a t e U n i v e r s i t y of t h e C h i n e s e A c a d e m y of S c i e n c e s ， n g 1 0 0 0 3 9 ，C h i n a ； 3 ． E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h I nst i t u t e o fD a g a n g O i lfi e l d ， T i a n j i n ， 3 0 0 2 8 0 ， C h i n a ； 4 ． Q i n g h a i S a l t Lak e G r o u p D eve l o p me n t C o r p o r a t i o n ， G D f m ， 8 1 6 0 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t Te mp o r al a nd s p a t i a l v a ria t i o n c h a r a c t e ris t i c s o f f o u r u s e f u l c o mp o n e n t s whi c h a r e K ， Mg，B2 O3 a n d L i o f u n d e r g r o u n d b ri n e i n w e s t T a i j i n a r s a l t l a k e a r e a n a l y z e d ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t f o u r u s e f u l c o m p o n e n t s h a v e o b v i o u s l y h i g h v a l u e s i n t h e n o r t h we s t p a rt o f the mi n i n g a r e a b e c a us e o f t h e i r hi g h c o n t e n t s i n o rig i n a l b ri n e ．L o we r v a l u e s o f the u s e f u l c o mp o n e n t s a r e p r e s e n t i n the s o u th a n d s o u thw e s t p a r t b e c a u s e o f s u r f a c e w a t e r d e s a l i n a t i o n ．I n mi d d l e a n d l a t e s t a g e o f o b s e r v a t i o n p e ri o d， p r o mi n e n t v a r i a t i o n o f f o u r c o mp o n e n t s i n d i c a t e s t } l e i n f l u e n c e o f mi n i n g a c t i v i t i e s ．T h e NW S E t r e n d o f h i g h v a l u e a r e a o f B 2 0 3 i s s e e mi n g l y r e l a t e d t o t e c t o n i c b a c k g r o u n d o f w e s t T a i j i n a r s a l t l a k e a r e a ． Ke y w o r d s We s t T a i j i n a r s a l t l a k e ； U n d e r g rou n d b ri n e ； K； Mg ； B； T e mp o r a l a n d s p a t i a l v a r i a t i o n 1J 1 』1 J 1J 1 J 1J 1 J 1 J