深层地下卤水的基本特征与资源量分类
深层地下卤水的基本特征与资源量分类
周训
【摘 要】深层地下卤水(包括富钾卤水)是宝贵的液体矿产资源.深层地下卤水在沉积盆地内处于深埋、封闭和高压状态,多呈层状储集和构造富集；无补给资源,不具有可恢复性和可更新性；具有较大的储存资源,不具有调节性.深层地下卤水的开采资源由储存资源转化而来,在开采条件下储存资源逐渐减少趋于衰竭.深层地下卤水的储存资源量可以称为天然(储存)资源量(或远景资源量、潜在资源量),其中在一定条件下能够开采出来的部分称为可采(资源)量,其余为非可采量.可采量可以分为已采(资源)量和尚未开采的剩余可采(资源)量.天然(储存)资源量又可以分为弹性储存资源量和非弹性储存资源量.深层地下卤水资源量还可以分为盆地(区域)的、储卤构造(局部)的和单井的资源量三个层次.%Subsurface brines in deep-seated aquifers (including K-rich brines) are valuable liquid mineral resources.Subsurface brines in deep-seated aquifers in sedimentary basins occur under the deeply buried and sealed state and are of high pressure.The subsurface brines are stored in brine-bearing formations and enriched in brine-bearing structures.The subsurfac
e brines do not have recharge resources and are of no recoverability and renewability.The brine resources have relatively large storage resources and are not regulative.The exploitation resources of the subsurface brines in deep-seated aquifers are transferred from the storage resources.The storage resources decrease and tend to exhaust under the condition of exploitation of the brines.The storage resources of the subsurface brines in deep-seated aquifers can be regarded as natural (storage) resources (or perspective resources,or potential resources).Those of the storage resources,which can be withdrawn under certain exploitable conditions,are called exploitable resources,and the remainders are non-exploitable resources.The exploitable resources include the exploited resources,which have been withdrawn,and the residual exploited resources,which have not been withdrawn.The natural (storage) resources of the subsurface brines are also classified as elastic storage resources and non-elastic storage resources.The subsurface brine resources in deep-seated aquifers can still be classified as resources of three levels of a basin (regional),a brine-bearing structure (local) and a single well.
【期刊名称】《水文地质工程地质》
【年(卷),期】2013(040)005
【总页数】护肤品牌推荐7页(P4-10)
【关键词】沉积盆地;卤水;资源;地下水;分类
【作 者】周训
【作者单位】中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京 100083;地下水循环与演化教育部重点实验室(中国地质大学(北京)),北京 100083
【正文语种】中 文
【中图分类】P641.12
富钾地下卤水多分布在一些含盐盆地的深层储卤层中，例如四川盆地、柴达木盆地西部和江汉盆地江陵凹陷的深层地下卤水，是调查、研究和开发钾矿资源的重要对象。近年来，
中国开展国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“中国陆块海相成钾规律及预测研究”和中国地质调查项目“钾盐资源调查评价”，在全国范围内进行钾盐资源调查评价和研究工作，其中沉积盆地深层富钾地下卤水的资源量数据令人关注。深层地下卤水的资源量评价是一项难度大和探索性很强的工作，前人借鉴浅层地下水资源评价方法或者石油、天然气资源评价方法进行计算，研究取得了一定的进展［1～3］。由于地下卤水多是在石油、天然气勘探时发现的，即使是专门勘探富钾地下卤水，由于卤水埋藏深导致勘探费用昂贵，或者是地下卤水分布于西部偏远地区，再加上地下卤水分布、储集和富集的复杂性，致使地下卤水的勘探研究程度不高，对地下卤水资源量评价和预测方法的研究相对薄弱。对深层地下卤水资源的特征和资源量分类的认识模糊不清，也在一定程度上影响着地下卤水资源量评价研究的发展。本文从卤水的定义和分类出发，简要总结沉积盆地深层地下卤水的基本特征，在分析地下卤水资源的属性和构成的基础上，提出深层地下卤水资源量的分类方案。
豪华型车1 卤水的定义与分类
企业宣传口号卤水，是一种高总溶解性固体和富含一些微量组分的液体，可以用于制盐和提取溴、碘、
锂、锶、钡、硼、钾、铯、铷等物质。在20世纪50年代前苏联学者把总溶解性固体大于等于50 g/L的水称为卤水，美国学者Carpenter在1978年把总溶解性固体大于等于100 g/L的水称为卤水［4］，中国学者考虑到正常海水的总溶解性固体(约35g/L)和海水蒸发到石膏开始沉淀的总溶解性固体(约145～150 g/L)和石盐开始沉积的总溶解性固体(约330～335 g/L)，把大于35 g/L的水称为卤水［1］。现在，人们逐渐趋向于接受如下按照总溶解性固体的分类:总溶解性固体小于1 g/L的水为淡水，1～＜10 g/L为微咸水，10～＜35 g/L为咸水，35～＜150 g/L为淡卤水，150～＜330 g/L为浓卤水，大于330 g/L为饱和卤水，而把总溶解性固体大于等于35 g/L的水统称为卤水［5］。工业工程就业前景
卤水常见的分类是按照埋藏条件的分类，可以分为地表盐湖卤水和地下卤水两大类。地表盐湖卤水分布在一些干旱地区的湖泊中，例如，柴达木盆地察尔汗盐湖的达布逊湖水总溶解性固体高达300 g/L以上［6］，美国犹他州的大盐湖也分布有大量的盐湖卤水。地下卤水分布于地表以下的岩石或沉积物中，又可以进一步分为浅层地下卤水和深层地下卤水。浅层地下卤水分布在地表以下直至数百米深的沉积物或储卤层中，包括(1)盐湖附近盐类沉积物中的晶间卤水，例如柴达木盆地察尔汗盐湖晶间卤水［7］，(2)海岸带地下卤水，例如山东莱州湾沿岸第四系地下卤水［8］，(3)沉积盆地浅部储卤层中的溶盐卤水和盐泉，
它们的共同特点是或多或少地参与自然界的水循环。深层地下卤水是指分布于沉积盆地深部(通常数百米至数千米深)储卤层中的卤水，例如四川盆地中部的深层地下卤水和江汉盆地江陵凹陷的深层地下卤水，其特点是处于深埋、封闭状态，不参与自然界的现代水循环。
地下卤水按盐分的形成大体上分为同生沉积卤水和溶盐卤水两大类。同生沉积卤水是指大体与沉积物沉积时同时生成并保留下来的地下卤水，包括海相同生沉积卤水和陆相同生沉积卤水［9］。海相同生沉积卤水分布于海相地层中，来源于古海水，又以分布于海相蒸发岩中的卤水为常见，是古海水经过蒸发浓缩在蒸发岩沉积后残留下来的卤水，通常称为蒸发岩卤水。陆相同生沉积卤水分布于陆相地层中，来源于古大气降水。溶盐卤水是指大气起源的淡水入渗到含盐岩系中并溶滤可溶盐分形成的卤水，通常参与现代水循环。深层地下卤水多是同生沉积卤水。
2 深层地下卤水的基本特征
(1)分布特征
深层地下卤水多分布于大中型沉积盆地内的沉积物中，包括固结的沉积地层如碳酸盐岩、砂岩和少量火山岩等，以及松散的沉积物如砂、砂砾石等，通常有不透水的沉积地层覆盖在储卤层之上。沉积盆地在构造上处于一个相对稳定的区域，在地形上处于封闭或半封闭的低洼洼地，有利于各类沉积物的沉积和卤水的保存，在不同的地质历史时期出现的干旱、半干旱气候条件有利于高总溶解性固体卤水的形成，处于相对稳定的蒸发、浓缩、变质的还原环境有利于深层卤水的咸化。中国的四川盆地、江汉盆地和柴达木盆地西部等，美国的Michigan盆地、Illinois盆地和Palo Duro盆地以及加拿大的 Alberta盆地，都分布有深层地下卤水［10～11］。在一些沉积盆地内深层地下卤水常与石油、天然气或固体盐类矿产伴生。
(2)埋藏特征
沉积盆地内不同时代的储卤层受隔水层的分隔而多呈近似平行叠置。在四川盆地，地下卤水分布在自震旦系至白垩系的21个储卤层中。深层地下卤水处于深埋(地面以下几百米乃至几千米)、封闭和高压(几百个大气压或几十个兆帕)下，一部分钻井揭露储卤层时卤水能自流出地表。四川盆地老关庙储卤构造的关基井在井深5778～5801 m处揭露三叠系下统嘉陵
江组第五段(T1j5)碳酸盐岩储卤层时自溢卤水，原始地层压力82.98 MPa，卤水初始最大自流量1728 m3/d。江汉盆地江陵凹陷某深井在井深3581 m附近钻达古近系新沟嘴组(Es)碎屑岩时喷涌富钾卤水，井口压力约30 MPa，卤水初始自流量4320 m3/d。柴达木盆地西部油墩子附近的ZK01井在井深474～1200 m处揭露新近系3层碎屑岩储卤层，地下卤水也能自流出井口。
(3)储集特征
地下卤水储集在沉积盆地内沉积物的空隙中，碳酸盐岩和碎屑岩是常见的储卤层。储卤层中的空隙既有原生的孔隙，也有次生的裂隙和溶穴，包括微孔隙和微裂隙。孔隙有粒内孔隙、粒间孔隙、晶间孔隙，溶穴有溶孔、溶隙、溶洞等，其中溶孔有粒内溶孔、粒间溶孔、晶间溶孔、针孔状溶孔等。储卤层中众多的微孔隙和微裂隙对地下卤水的储集有着重要的意义。例如，在四川盆地邓关储卤构造的三叠系中下统碳酸盐岩储卤层中平均孔径为0.146 mm的微孔隙占孔隙总数的95.4%，这类孔隙的岩样平均孔隙度为6.419% ［1］。深埋的地下储卤层呈现低孔隙度、低渗透率的特点。在四川盆地大多数碎屑岩储卤层平均孔隙度为5.4%、渗透率小于0.01 μm2，碳酸盐岩储卤层岩样平均孔隙度小于 2.0%、渗透率小于 0.001 μm2［12］。储卤层和隔水层在沉积盆地中多呈层状展布。
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(4)富集特征
深层地下卤水在有利的构造部位进一步富集，使得分布于储卤构造内的地下卤水具有实际的开采意义。这是因为在构造部位裂隙相对发育，不仅为地下卤水的富集提供了储存空间，而且也改善和提高了储卤层空隙的连通性。卤水富集的主要构造部位包括:①背斜圈闭范围，背斜构造通常是地下卤水相对富集的部位，构成背斜储卤构造；②断层带，断层在一定宽度和深度范围内产生断裂带，在岩层中形成了隙宽和密度均很大的裂隙带，有利于地下卤水的富集；③背斜与断层交汇带，在背斜构造上发育的断裂带，通常是地下卤水富集的重要地带；④断层与断层交汇带，两组断裂构造的交汇处，裂隙异常发育，常常是地下卤水富集的部位［3，13］。例如，位于四川盆地中部的蓬莱镇、龙女寺、磨溪等背斜储卤构造，揭露储卤构造内三叠系上统须家河组深层砂岩储卤层的钻井获得不同程度的卤水。在四川盆地自流井背斜储卤构造中［14］，在背斜的东北翼发育有黄葛坡断裂带，在该储卤构造的70%的卤水开采井大体上呈线状集中分布在此断裂带上，其产量占整个储卤构造总产量的74%。

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