罗布泊超大型钾盐矿床从1995年发现至今,经历了找钾远景预测、勘查、系统科学研究、扩大找矿及开发利用快速推进的过程,至2008年浅部(200米以浅)钾盐资源量已基本查明。项目负责人焦鹏程介绍,本项目旨在在罗布泊地区开拓找钾第二空间,开展罗布泊盐湖深部钾盐资源调查,进一步查明资源潜力,对保证国家战略资源安全、满足罗钾钾肥生产企业大规模开发均具有重要意义。
自2009年开始,焦鹏程带领项目组成员在新疆罗布泊地区展开了地貌及新构造解译、盆地结构、盐类矿物学、蒸发岩地层地球化学、抽水试验及富水性研究,并进行了钾盐成因机理分析和深部资源量估算,最终取得系列突破性成果:
——首次将重力探测技术引入到罗布泊盐湖盆地结构及钾盐勘探中,发现罗布泊盆地西部发育次级凹地,初步确定凹地中心第四系沉积厚度大于1200米。研究显示,罗北凹地发现的断裂构造是控制成钾凹地、储集富钾卤水的构造基础。结合地质分析,预测库鲁克塔格山前断陷盆地和罗北盆地为进一步寻找深部隐伏钾盐矿床的重要靶区。
——建立了罗布泊盐湖13种地貌影像的解译标志,完成了罗布泊盐
湖遥感影像地貌、构造解译图,在罗北凹陷北部解译出山地、断裂、盐矿构造、盐漠盐壳、雅丹地貌等9种地物。
——首次发现钾芒硝、钾锶矾、红钾铁盐等盐类矿物,主要为化学蒸发沉积成因。研究显示,盐类矿物在地层中的分布大致划分为3个阶段:淡水—碳酸盐沉积阶段,反映了由早更新世至全新世,卤水逐渐浓缩的过程;微咸水—硫酸盐沉积阶段,反映出湖水进一步咸化,已进入微咸水阶段;咸水湖—氯化物沉积阶段,反映了晚更新世至全新世,咸水逐渐浓缩成卤水,盐湖演化进到晚期阶段。研究还显示,盐湖水体从淡水至盐水周期性震荡变化。
——研究显示,在地层深部存在低品位固体钾矿,确定一种新类型钾矿,即碎屑岩型钾矿,为罗布泊深部钾
盐找矿拓展了方向和空间。研究结果还显示,钾元素主要来源于伊利石,揭示了罗布泊盐湖演化到钾盐沉积阶段(浅部)及新类型低品位固体钾盐(深部),总体上反映出由下往上,由淡变咸,向盐湖较高阶段演化过程。
——罗布泊盐湖卤水多为硫酸镁亚型,起源于当地大气降水并经历了强烈的蒸发浓缩作用,罗布泊深部幔源物质参与了罗布泊富钾卤水的演化。在罗布泊卤水中发现幔源稀有气体,揭示了深部幔源物质参与了罗布泊富钾卤水的演化,为“深部上升流体补给成钾”理论提供了新的证据,为进一步分析和解释罗布泊地区富钾卤水成因和储集机制提供了新的数据支持。
——抽水试验结果显示浅部富水性好,深部富水性变差,承压卤水
层随着深度的增加,水量和富水性变差;将上部蒸发岩系划分为6个含水层,下部碎屑岩系分为5个含水层,其中1个潜卤水层、10个承压卤水层。
——研究显示,钾盐沉积需具备合适的大地构造、古地理、古气候与物质来源等条件,即钾盐沉积成矿在有物质来源的同时,还受干、湿等气候条件以及盆地的封闭性、地形及其所处的大地构造条件等所控制。研究确定罗布泊盐湖深部盐类物质来源具有多源性,残留海、深部地层水(或油田水)以及幔源流体可能为3种最主要的成盐成矿来源,属蒸发化学沉积钾矿床。研究还揭示出从渐新世末期—中新世的阿尔金山脉隆升阻隔了柴达木盆地水系的西进,至晚更新世以来塔里木和柴达木古湖泊完全隔离,形成现代湖泊基本格局。