CN108362683B - 海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法 - Google Patents

海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，包括步骤：1)选取海相成因矿床，确定矿床样品的沉积阶段，所述沉积阶段分别为石盐岩、含钾石盐岩及钾盐岩；2)测定矿床样品的Br/Cl×103，K/Cl×103，K/Br重量比、nNa/nCl和nMg/nCl摩尔浓度比；3)步骤2)测定的指标中至少两项与找钾指标比较，判定盐类矿床的开采前景。本发明采用“以古验古”的统计法来确定海相固体钾盐矿床及海相溶滤卤水的找钾前景。可克服现代海水在等温等压条件下的实验数据的不足及充分考虑了不同地质年代海水成分的变化，此方法得到的数据更可靠，可更有效的应用于实际工作。

Description

海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法
技术领域
本发明属于矿物探测领域，具体涉及一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法。
背景技术
钾肥是农业三大肥料之一。我国的农业飞速发展，伴随着对钾肥原料—钾盐的大量需求。目前我国寻找钾盐矿床的方法包括：①.地表工作；②.地球物理方法；③.地球化学方法；④.钻探方法；⑤.油钾兼探方法；⑥.航空γ能谱方法；⑦.遥感技术。本方法为通过地球化学方法，确定对成盐成钾有利的找矿标志。这种地质分析方法中，通常以地球化学特征系数作为找钾指标。
陈郁华(黄海水25°恒温蒸发时的析盐序列及某些微量元素的分布规律[J].，地质学报，1983年第4期,379-390.)分析了黄海水25°恒温蒸发时的析盐序列及某些微量元素的分布规律，将黄海海水在一个大气压、25℃条件下进行蒸发试验，在蒸发析盐的不同阶段分析沉积物的成分。这一技术的目的并不是针对钾盐的找矿指标进行的专门试验，所以其不同沉积阶段的固体的分析数据相对较少，代表性较差。该试验是在等温等压条件下进行，而在自然沉积环境下，蒸发的水体是会不断受到外界水体的补给与环境变化的。该试验用的是现代黄海水的蒸发试验，而地地质历史时期，海水也是变化的，原始海水阶段性的富Ca、贫Mg等变化。
文献《钾盐矿床形成的地球化学规律》(范立等译,瓦里亚什科著.北京:中国工业出版社,1965:354.)研究了钾盐矿床形成的地球化学规律，及在天然条件下观察海水的蒸发过程。该试验所使用的海水也是现代海水，试验虽然是在天然条件下进行，但是仍然排除了自然界外界水体的补给。书中并未列出详细的不同阶段沉积物的详细的分析数据，而且现代测试方法与60年代有很大进步，尤其是微量元素的分析方法。
许效松等(现阶段中国较常用的找钾指标，1983；林耀庭，1995；程怀德等，2008；张兆广,2009)只是在文献中记载找钾指标的参考数据，不能用于实际的地质情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，基于对不同地质条件形成的钾盐矿的研究比较，提出更准确的找钾指标体系。
本发明还提出一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学找钾指标的确定方法。
为了实现上述目的，具体技术方案如下：
一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，包括步骤：
1)选取海相成因矿床，确定矿床样品的沉积阶段，所述沉积阶段分别为石盐岩、含钾石盐岩及钾盐岩；
2)测定矿床样品的Br/Cl×103，K/Cl×103，K/Br重量比、nNa/nCl和nMg/nCl摩尔浓度比；
3)步骤2)测定的指标中至少两项与找钾指标比较，确定找矿前景，所述找钾指标为：
溶滤石盐岩的Br/Cl×103为0～0.8，溶滤含钾石盐岩为Br/Cl×1030.4～1.0，溶滤钾盐岩的Br/Cl×103>1；
溶滤石盐岩的K/Cl×103＜5，含钾石盐岩的K/Cl×103为5.0～50，溶滤钾盐岩的K/Cl×103>50；
溶滤石盐岩的K/Br＜5.8，溶滤含钾石盐岩及钾盐岩的＞5.8；
溶解石盐岩的nNa/nCl为0.97～1，溶解含钾石盐岩的nNa/nCl为0.92～0.97，溶解钾盐岩的＜0.92；
溶解石盐岩、溶解含钾石盐岩、溶解钾盐岩的nMg/nCl均小于0.01，其中当溶解含光卤石钾盐岩的nMg/nCl>0.01。
其中，步骤1)中，针对同一矿区的同一个钻孔岩心进行连续取样，从底层往上连续取样，分别取石盐岩初期、含钾石盐岩和钾盐岩分别进行分析，并结合矿物学方法与化学分析方法明确所取得的样品所在的沉积阶段。
其中，步骤2)包括操作：将取得的样品用玛瑙研钵研磨至200目，将样品在水中溶解至矿化度为56～60g/L(考虑水不溶物的含量，矿化度一般小于60g/L)，分取部分液体酸化稀释后进行检测。
其中，步骤2)中，Br-、Li+、B2O3含量用等离子体质谱仪检测，Ca2+、K+、Mg2+、Na+、
Figure BDA0001529731770000031
的含量由全谱光谱仪检测，Cl-的含量用银量滴定法检测。
其中，步骤3)中，找钾指标为Br/Cl×103和K/Cl×103。
一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学找钾指标的确定方法，其包括步骤：
S1选取已知的钾盐矿床样品，样品均为海相成因矿床；
S2选取每个矿床三个沉积阶段(沉积序列是先石盐、钾石盐，再钾盐岩)的样品，通过分析离子含量判别为石盐岩、含钾石盐岩及钾盐岩，其中石盐岩NaCl含量＞97％，K+含量为0～1％，含钾石盐岩NaCl含量为97％～70％，K+含量为1％～5％，钾盐岩(含光卤石，测得有氯化镁，就可如何判断未知样品是含光卤石)NaCl含量＜70％，K+含量＞5％
S3由实验分析结果计算Br/Cl×103，K/Cl×103，K/Br重量比与nNa/nCl和nMg/nCl摩尔浓度比，确定找钾指标。
通过本次溶滤实验计算得出的找钾指标，提出适合于古代海相钾盐沉积矿床的找钾指标体系，根据该找钾指标体系判定盐类矿床的开采前景。
其中，所述地球化学找钾指标体系为溶滤石盐岩的卤水溶滤石盐岩的Br/Cl×103为0～0.8，溶滤含钾石盐岩为Br/Cl×1030.4～1.0，溶滤钾盐岩的Br/Cl×103>1；溶滤石盐岩的K/Cl×103＜5，含钾石盐岩的K/Cl×103为5.0～50，溶滤钾盐岩的K/Cl×103>50；溶滤石盐岩的K/Br＜5.8，溶滤含钾石盐岩及钾盐岩的＞5.8；溶解石盐岩的nNa/nCl为0.97～1，溶解含钾石盐岩的nNa/nCl为0.92～0.97，溶解钾盐岩的＜0.92；溶解石盐岩、溶解含钾石盐岩、溶解钾盐岩的nMg/nCl均小于0.01，其中当溶解含光卤石钾盐岩的nMg/nCl>0.01。
其中，选择的钾盐矿床为德国蔡希斯坦钾盐矿床、加拿大萨斯喀彻温钾盐矿床、老挝万象钾盐矿床和中国云南勐野井钾盐矿床，均为海相沉积成因钾盐矿床。
本发明的有益效果在于：
本发明采用的是“以古验古”的统计法来确定溶滤卤水的找钾指标。可克服现代海水在等温等压条件下的实验数据的不足及充分考虑了不同地质年代海水成分的变化，此方法得到的数据更可靠，可更有效的应用于实际工作。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中，如无特别说明，所使用的手段和设备均为本领域常规的手段和设备。
实施例1：
本方法选取了世界不同地区的海相沉积钾盐矿床的石盐岩、含钾石盐岩与钾盐岩(含光卤石)等共计12个样品进行溶滤实验(表2)。样品主要选自德国蔡希斯坦钾盐矿床、加拿大萨斯喀彻温钾盐矿床、老挝万象钾盐矿床、中国云南勐野井钾盐矿床。本测试先将适量样品用玛瑙研钵研磨至200目，为了便于对比天然盐泉卤水成分，取每个样品6g溶于100mL的蒸馏水中，溶解至矿化度为60g/L左右(考虑水不溶物的含量，一般小于60g/L)，分取部分液体酸化稀释至一定倍数后进行检测。
Br-、Li+、B2O3等由等离子体质谱仪(ICP-MS)分析，型号是NexION 300D，由美国PerbinElimer公司制造。分析方法：取pH<2的硝酸酸化水样，使用电感耦合等离子光谱仪测定，分析精度<±8％。
Ca2+、K+、Mg2+、Na+、
Figure BDA0001529731770000052
等由全谱直读光谱仪(ICP-AES)分析，型号是IRIS，由美国TJA公司制造。分析方法：取pH<2的硝酸酸化水样，使用电感耦合等离子光谱仪测定，分析精度<±5％。
Cl-由银量滴定法测定。分析方法：吸取酸化后的试样于三角瓶中，加入铬酸钾溶液10滴，在不断振荡下，慢慢滴入用硝酸银标准溶液滴定至出现稳定的淡桔黄色即为终点，方法精密度<±5％。
以上离子检测结果见表1。
表1主要海相钾盐矿床石盐岩、含钾石盐岩与钾盐岩(含光卤石)主要离子组分
Figure BDA0001529731770000051
通过表1数据，计算出适合种海相固体钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法指标体系的确定海相盐盆地溶滤卤水的Br/Cl×103、K/Cl×103及K/Br的离子重量比和Na/Cl及Mg/Cl的摩尔浓度比等找钾指标。
通过本溶滤实验统计分析，得出海相固体钾盐沉积矿床与溶滤卤水的找钾指标为(表2)：溶滤石盐岩的卤水溶滤石盐岩的Br/Cl×103为0～0.8，溶滤含钾石盐岩为Br/Cl×1030.4～1.0，溶滤钾盐岩的Br/Cl×103>1；溶滤石盐岩的K/Cl×103＜5，含钾石盐岩的K/Cl×103为5.0～50，溶滤钾盐岩的K/Cl×103>50；溶滤石盐岩的K/Br＜5.8，溶滤含钾石盐岩及钾盐岩的＞5.8；溶解石盐岩的nNa/nCl为0.97～1，溶解含钾石盐岩的nNa/nCl为0.92～0.97，溶解钾盐岩的＜0.92；溶解石盐岩、溶解含钾石盐岩、溶解钾盐岩的nMg/nCl均小于0.01，其中当溶解含光卤石钾盐岩的nMg/nCl>0.01。
表2海相固体钾盐沉积矿床与溶滤卤水找钾指标
Figure BDA0001529731770000061
对比例
我国现在常用的找钾指标见表3。
表3现阶段中国较常用的找钾指标
Figure BDA0001529731770000062
因表3的常用找钾指标是由现代海水蒸发试验，是“将今论古”的方法，大多数实验是在等温很有成效压条件下进行的，其弊端在于没有考虑现代海水与古代海水成分的差异和自然界中沉积环境的变化。申请人目前的研究发现，在四川盆地、江汉盆地等岩盐钻孔资料显示，指标达到上述指标并未达到沉积钾盐沉积阶段。所以表3的找钾指标偏低。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，其特征在于，包括步骤：
1)选取海相成因矿床，确定矿床样品的沉积阶段，所述沉积阶段分别为石盐岩、含钾石盐岩及钾盐岩；
2)测定矿床样品的Br/Cl×103，K/Cl×103，K/Br重量比、nNa/nCl和nMg/nCl摩尔浓度比；
3)步骤2)测定的指标中至少两项与找钾指标比较，判定盐类矿床的开采前景；所述找钾指标为：
溶滤石盐岩的Br/Cl×103为0～0.8，溶滤含钾石盐岩的 Br/Cl×103为 0.4～1.0，溶滤钾盐岩的Br/Cl×103>1；
溶滤石盐岩的K/Cl×103＜5，含钾石盐岩的K/Cl×103为5.0～50，溶滤钾盐岩的K/Cl×103>50；
溶滤石盐岩的K/Br＜5.8，溶滤含钾石盐岩及钾盐岩的K/Br＞5.8；
溶解石盐岩的nNa/nCl为0.97～1，溶解含钾石盐岩的nNa/nCl为0.92～0.97，溶解钾盐岩的nNa/nCl＜0.92；
溶解石盐岩、溶解含钾石盐岩、溶解钾石盐岩的nMg/nCl均小于0.01，其中溶解光卤石岩的nMg/nCl>0.01。
2.根据权利要求1所述的海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，其特征在于，步骤1)中，针对同一矿区的同一个钻孔岩心进行连续取样，从底层往上连续取样，分别取石盐岩初期、含钾石盐岩和钾盐岩分别进行分析，并结合矿物学方法与化学分析方法明确所取得的样品所在的沉积阶段。
3.根据权利要求1所述的海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，其特征在于，步骤2)包括操作：将取得的样品用玛瑙研钵研磨至200目，将样品在水中溶解至矿化度为56～60 g/L，分取部分液体酸化稀释后进行检测。
4.根据权利要求1所述的海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，其特征在于，步骤2)中，Br-、Li+、B2O3含量用等离子体质谱仪检测，Ca2+、K+、Mg2+、Na+、SO2 4 -的含量由全谱光谱仪检测，Cl-的含量用银量滴定法检测。
5.根据权利要求1所述的海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学钾盐找矿方法，其特征在于，步骤3)中，找钾指标为Br/Cl×103和K/Cl×103。
6.一种海相钾盐沉积矿床与溶滤卤水矿床地球化学找钾指标的确定方法，其特征在于，包括步骤：
S1选取已知的钾盐矿床样品，样品均为海相成因矿床；
S2选取每个矿床三个沉积阶段的样品，通过分析离子含量判别为石盐岩、含钾石盐岩及钾盐岩，其中石盐岩NaCl含量＞97％，K+含量为0～1％，含钾石盐岩NaCl含量为97％～70％，K+含量为1％～5％，钾盐岩NaCl含量＜70％，K+含量＞5％；
S3由实验分析结果计算Br/Cl×103，K/Cl×103，K/Br重量比与nNa/nCl和nMg/nCl摩尔浓度比，确定找钾指标。
7.根据权利要求6所述的确定方法，其特征在于，选择的钾盐矿床为德国蔡希斯坦钾盐矿床、加拿大萨斯喀彻温钾盐矿床、老挝万象钾盐矿床和中国云南勐野井钾盐矿床。
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