Salt-Gathering and Potassium Formation of Potassium-Rich Brine during the Triassic in the Sichuan Basin, China

Potassium-rich brine in the Sichuan Basin has been much studied in recent years, but few studies have focused on the distribution and migration of salt basin and the differences of potassium formation mechanisms. This work examined the salt-gathering and potassium formation of potassiumrich brine during the Triassic in the Sichuan Basin using lithofacies palaeogeographic depiction and geochemical analyses.(1) The favorable sedimentary facies controlling the formation of potassium-rich brine during the Triassic in the Sichuan Basin are evaporation platform and restricted platform, whereas the salt basin is one of the main factors controlling the poly-salt center.(2) The distribution and migration of this salt basin were affected by certain factors. The salt basin of the Jialingjiang Formation was mainly distributed in the east and central Sichuan Basin, whereas that of the Leikoupo Formation was mainly distributed in the central and west Sichuan Basin. The sedimentary centers have gradually moved westward and become smaller.(3) Three main formation mechanisms were identified for the potassium-rich brine during the Triassic in the Sichuan Basin, i.e., evaporation and concentration of seawater, surface fresh water leaching, and deep water-rock reaction. Fresh water leaching was characterized by low anomaly δ18 O and δ13 C values. Water-rock reaction was mainly related to temperature, and high temperature environment(caused by burial depth, overthrust and deep hydrothermal fluids) was beneficial to water-rock reaction. The characteristics of water-rock reaction do not correspond to the increase ratio of K·103/Cl and Br·103/Cl in brine, and the Rb+ content of the brine was high.(4) The formation mechanisms of potassium-rich brine differed between different areas of the Sichuan Basin. In east Sichuan, the evaporation and concentration of seawater, together with meteoric fresh water leaching, was the main formation factor, whereas the evaporation and concentration of seawater and water–rock reaction predominated in west Sichuan. This study of the sedimentary environment and formation mechanisms is of significance to the exploration and exploitation of potassium-rich brine in the Sichuan Basin.

Geochemical Characteristics of Deep-Seated Potassium-Rich Brine in the Middle Triassic Leikoupo Formation, Sichuan, China

Brine extremely rich in potassium,boron and bromine has been discovered from the Middle Triassic Leikoupo Formation at a depth of 4300 m in Sichuan Province.It contains-50g/L of K^+,>92g/L of Na^+,>12g/L of B2O3,>2.36g/L of Br^- and -0.030g/L of I^+.The solid precipitates during evaporation at 25℃ include KB5O8·4H2O,K2B4O7·3H2O,MgCl2·6H2O and KMgCl3·6H2O.The brine ranges from 2.2‰,to2.8‰(SMOW)inδ^18O,-38‰-53‰(SMOW)in δD,15.6‰inδ^34S,and 13.5‰-15.1‰inδ^11B.These data,particularly the isotopic composition of boron,indicate that the brine has a composite derivation from marine and nonmarine brines and dissolved marine evaporites in the Triassic system.

Vibrational Spectroscopic Analysis of Borates in Mother Liquid of Brine after Potassium Separated

It is well known that boron exists as polyborate anions in aqueous solution.Boron atom can coordinates to three or four oxygen atoms and borate can exist as not only the monomer but also the polymer.The polymerization

Integrating Geochemical and Geophysical Method in Coexistence of Oil and Potassium to Identify K-rich Brine:Research and Application in Southwestern Sichuan

Lithology of Triassic in southwestern Sichuan is consistent with the whole basin,and there is no discussion about stratum division,the difference is stratum denudation which is made by the uplifting of Luzhou uplift,especially

柴达木盆地卤水钾盐迁聚规律与找矿新突破

钾盐是我国大宗紧缺战略性“粮食”矿产,对保障国家粮食安全具有重要意义。我国钾盐资源具有需求量大、对外依存度高等特点,寻找新的钾盐矿床、形成新的大型钾盐资源基地刻不容缓。2023年,中国地质调查局组织开展青海柴达木盆地钾盐“增储保供”地质调查工作,在前期对柴达木盆地成盐聚钾规律性认识的基础上,于柴西北大浪滩—黑北凹地部署实施了“探采一体化”柴钾1井,钻获1021.95 m(井深111.54~1133.49 m)巨厚松散砂砾储卤层,全井段抽卤试验获日稳定涌水量8586 m^(3)/d、水位降深11.3 m、单位涌水量759.89 m^(3)/d·m、氯化钾平均含量为0.54%的高产工业品位“砂砾型”卤水钾矿,取得了柴达木盆地陆相深层卤水钾盐找矿新突破,为形成中国新的亿吨级大型钾盐基地夯实了资源基础。

四川盆地东北部黄金口背斜三叠系富K、Li和B卤水成因和演化

四川盆地东北部地区三叠系嘉陵江组四、五段—雷口坡组一段赋存丰富的卤水资源,卤水中富集K、Li、B等元素,具有潜在的开发利用价值。长期以来,一般认为川东北三叠系中卤水因溶解地层中的钾盐矿物而富集K物质,但这一认识并没有得到确证,此外,对卤水中Li和B的成因和演化鲜有报道。本文以川东北三叠系深层卤水为研究对象,以地球化学和稳定同位素分析为主要方法,运用聚类分析对比采自13口钻井卤水的地球化学数据。与海水相比,区内深层卤水中的K^(+)、Ca^(2+)、Li和B明显富集,而Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)则相对亏损。卤水的^(87)Sr/^(86)Sr和δ^(34)S值均与卤水储层的^(87)Sr/^(86)Sr和δ^(34)S值相一致,进一步说明深层卤水为海水原地蒸发浓缩形成。Q型聚类分析表明,北2井和川宣地1井的卤水化学组分相似,川25井、ZK601井、恒成1井、恒成3井的卤水化学组分相近,证明川25井和ZK601卤水中K的富集是由于卤水溶解了地层中的钾盐矿物(杂卤石)。白云岩化导致了卤水中Ca^(2+)明显富集,而Mg^(2+)明显亏损,地层中赋存的硫磺和H_(2)S证明了大量硫酸被还原,使得SO_(4)^(2-)出现明显亏损。还原作用不仅导致卤水和石膏δ^(34)S的升高,而且引起了区域内石膏和卤水的δ^(34)S高于同时期海水的δ^(34)S值。嘉陵江组沉积晚期,三江地区流纹质火山岩浆喷发产生了大量携带含Li和B元素的气体和热液载体,进而被搬运至蒸发盐盆中。火山热液和气体中的Li、B具有相对较低的δ^(7)Li值和δ^(11)B值,在提升卤水中Li和B含量的同时,也降低了卤水δ^(7)Li值和δ^(11)B值,使得其低于正常海水的δ^(7)Li值和δ^(11)B值。

南翼山深部卤水蒸发结晶过程中铵、钾共析行为研究

高铵卤水的蒸发过程中通常会形成掺杂NH+4的钾石盐和光卤石等含铵盐类。固溶体或复盐被用于解释铵和钾在光卤石中的共析出现象。然而,NH_(4)^(+)进入光卤石矿床的机制一直未得到更好的理解。重新审视这一问题,对于深入了解蒸发岩中NH+4的地球化学行为具有重要意义。本研究从相平衡实验和热力学建模方面重新审视了KCl+NH_(4)Cl+MgCl_(2)+H_(2)O四元体系中光卤石(推测是KMgCl_(3)·6H_(2)O、NH_(4)MgCl_(3)·6H_(2)O、K_(2)NH_(4)Mg_(3)Cl_(9)·18H_(2)O、KNH_(4)Mg_(2)Cl_(6)·12H_(2)O和光卤石型固溶体)与水相的平衡。此外,对南翼山地下卤水进行室温蒸发实验,并与相平衡结果进行比较。本文模拟和实验结果均显示在298.15 K时该体系会形成富钾和富铵两种类型的光卤石固溶体,不形成纯盐相KCl、NH_(4)Cl及复盐相KMgCl_(3)·6H_(2)O和NH_(4)MgCl_(3)·6H_(2)O。南翼山卤水实际蒸发实验、相平衡实验和模型模拟结果一致,表明南翼山深部卤水蒸发过程形成了富含铵的光卤石固溶体,而不是新的光卤石型复盐。本文研究结果对于南翼山深部卤水钾资源开发利用提供了基础理论支撑。

胜利探区油气共/伴生资源综合利用前景

胜利探区发现了多种油气共/伴生资源,部分为关系国防、农业、高科技等行业安全的战略资源,极具开发利用价值。针对目前研究较深入、已经工业化生产的氦气、卤水(钾盐)、铀矿等,分析了其在中国的勘探开发现状、在胜利探区的赋存特征、成矿条件及综合利用前景。研究结果表明:①氦气高异常主要分布在济阳坳陷、柴达木盆地的10余个地区,元古界—新生界的多个层位,具有与常规天然气、非烃气、页岩气等伴生的多种赋存类型。②济阳坳陷、柴达木盆地在古近纪—第四纪均具有发育卤水(钾盐)的古气候、古环境,其中东营凹陷油田水含有丰富的溴、锂、钾等,柴达木盆地的油田水中钾、锂较高,部分地区含量值达工业品位。③铀矿的主要类型为砂岩型,车排子凸起的多口井在白垩系、新近系呈现高异常自然伽马值,为最有利的伴生铀矿远景区;吐哈盆地、柴达木盆地及济阳坳陷的部分胜利探区也具有发育铀矿的铀源、构造、岩相、水文地质等成矿条件,部分井的自然伽马测井数据表现出高异常值。整体上胜利探区油气共/伴生资源具有类型多、分布层位多、异常区域广的特点。若充分利用胜利油田在勘探基础资料、地质基本认识、工程设施等方面的天然优势,尽快系统开展油气共/伴生资源成藏(矿)规律研究、资源潜力评价、提取工艺技术攻关等工作,有望将其发展成为新的业务增长极。

普光地区下三叠统富锂钾卤水成因与分布规律

通过对普光地区钻孔卤水和油田水水化学分析测试,开展离子比例研究,明确嘉陵江组和飞仙关组各亚段卤水的成因机制和分布规律。研究结果表明:嘉陵江组卤水K^(+)质量浓度在4060.00~20160.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在26.00~271.00 mg/L,整体为海水浓缩特征。嘉四段—嘉五段卤水K^(+)质量浓度在4110.00~20160.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在76.15~271.00 mg/L,Li^(+),K^(+)富集受海水蒸发浓缩、“绿豆岩”风化作用和淋滤作用主控;嘉二段卤水K^(+)质量浓度在4060.00~4140.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在26.00~27.80 mg/L,受海水蒸发浓缩及膏盐溶解主控。飞仙关组卤水K^(+)质量浓度在6.13~650.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在0.02~50.60 mg/L,整体为地下溶滤特征。飞三段—飞四段卤水K^(+)质量浓度在588.00~650.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在40.40~50.60 mg/L,Li^(+),K^(+)富集受膏岩等围岩溶滤和嘉陵江组卤水运移主控;飞一段—飞二段卤水K^(+)质量浓度在6.13~478.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在0.02~17.90 mg/L,由地层水对碳酸盐岩溶解主控。富锂钾卤水平面上主要分布在大湾-土主构造及其构造作用中等的翼部。

溶析结晶用于盐湖卤水提钾和镁锂分离研究

采用溶析结晶法快速分离盐湖卤水中氯化钾并降低卤水中的镁锂比,解决青海盐湖盐田摊晒存在的生产周期长、需要修建大面积盐田等难题。以有机溶剂为溶析剂,考察了不同种类溶析剂加入量、溶析温度、溶析时间等对盐湖氯化钾收率及镁锂比的影响。实验结果表明,以无水乙醇为溶析剂与盐湖卤水体积比为2∶1,溶析温度为-15℃,时间为90 min时,氯化钾和氯化钠的收率分别达到93.15%和99.84%。溶析结晶后的母液经过过滤,在70~80℃,以0.5℃/min的降温速率进行动态降温,析出氯化镁晶体,镁锂质量比由原卤中的388.44降低至266.63,最终达到快速分离氯化钾的目的及为后续对镁锂进一步分离提供更有利的条件。

我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景

我国已探明的钾、锂资源大多赋存于盐湖卤水矿床中,但经过多年生产地表盐湖资源消耗严重,海相地层寻找钾、锂的工作还未取得突破,深层地下卤水则可成为解决我国锂钾资源需求的后续储备。我国深层地下卤水主要分布在柴西、四川、湖北、江西等地,资源丰富,其中富含高品位的钾、锂、硼等元素,具有很好的经济利用价值,但是目前工作程度还不够,并由于开采技术、成本等问题,还未实现工业开采。文章对我国重点区块深层地下卤水的水化学特征、分布规律等进行了总结,结合已有的深层卤水资源量评价等数据,提出了下一步重点研究的建议区块,可为后续我国深层卤水钾、锂资源评价、综合提取工艺研究等提供科技支撑。

察尔汗盐湖含钾盐储层介质渗流-溶解过程中物性参数变化特征研究

察尔汗盐湖低品位固体钾盐资源丰富,是我国钾盐工业可持续发展的重要后备资源。充分了解储卤层中钾盐矿物的溶解机理有助于提高资源开采的效率。本研究以察尔汗盐湖浅部储卤层中含有不同钾盐矿物的3种典型钻孔岩芯为研究对象,通过室内渗流溶解实验,开展储卤层中固体矿物的溶解效率、孔隙度以及渗透性变化特征模拟研究。室内渗流-溶解实验结果表明,3种储卤层中的钾盐矿物溶出率皆近100%,其中主要含光卤石的岩芯样品溶解速度最快,含钾石盐岩芯次之,含杂卤石岩芯最慢。实验过程中,溶解反应后的储卤层固相骨架皆未塌陷,表明饱和NaCl卤水起到了很好的保护作用。由于石盐析出和不溶矿物的运移堵塞,3种岩芯的孔隙度皆降低,其中含光卤石岩芯孔隙度降低了26%,含钾石盐岩芯孔隙度降低了20%,含杂卤石岩芯孔隙度降低了32%。受控于盐类矿物溶解、石盐的析出和不溶矿物的运移堵塞,各储卤层岩芯渗透性降低幅度为40%~70%,降幅显著。

298.15 K下KBr-CaBr_(2)-SrBr_(2)-H_(2)O四元体系相平衡研究

青海柴达木盆地深部地下卤水中富含大量钾、钙、锶、溴等元素,是极具综合利用价值的液态矿产资源,可作为钾盐潜在开发资源。本文根据该地下卤水的组成特点,采用等温溶解平衡法对四元体系KBr-CaBr_(2)-SrBr_(2)-H_(2)O在298.15 K时溶解度和相平衡规律进行详细的研究。测定该体系各盐在溶液中的溶解度和平衡固相组成,根据实验结果绘制相应的稳定平衡相图和水含量图。该四元体系在298.15 K下没有复盐和固溶体生成,其平衡相图中有一个共饱点,三条单变量曲线,和三个固相结晶区(KBr、CaBr_(2)-6H_(2)O、SrBr_(2)-6H_(2)O)。基于Pitzer模型,对该四元体系在298.15 K下的溶解度进行模拟计算,绘制出计算相图,计算相图与实验相图基本吻合。

投影卷积神经网络固、液相钾盐矿层预测

四川盆地钾盐资源储量大,因此对钾盐资源分布的勘探评价尤为重要。钾盐在地层中有卤水和新型杂卤石两种赋存形式,其中新型杂卤石是固相形式,而卤水以液相形式存在,易开采,是优质钾盐矿层。由于钾盐含量与地震响应之间没有直接关系,无法建立明确的特征方程,所以目前对钾盐矿层的地震勘探认识仍局限于地震反射特征的分析,缺乏钾盐表征的有效技术手段。为此,本文以川东北地区地质认识为先验信息,构建具有投影变换层的卷积神经网络,挖掘地震数据与钾盐矿层之间的关系,获得钾盐矿层表征特征参数,对钾盐矿层进行预测。在钾盐矿层表征的基础上,通过分析钾盐含量曲线和电阻率曲线,发现卤水矿层具有钾盐含量高、电阻率低的特点,而新型杂卤石矿层不仅钾盐含量高,电阻率也高。因此,进一步基于投影变换卷积神经网络,获得目标层段电阻率数据体。这样,由投影变换卷积神经网络预测的钾盐含量和电阻率两个数据体,划分出目标地区卤水和新型杂卤石矿层的发育位置。

柴达木盆地中深层富钾卤水测井识别模型

柴达木盆地西部中央凹陷区中深层卤水钾含量高,但岩性复杂,孔隙类型多样,为寻找富钾卤水层,进行钾元素测井响应规律研究,利用地层水电阻率谱与体积模型对卤水层钾离子含量进行定量评价。结果表明:基于微电阻率成像数据得到的地层水电阻率谱,通过提取均值和几何均值可有效识别水层,水层的地层水电阻率谱分布窄,谱峰靠前,平均值和几何均值较小;利用钾元素计算体积模型得到储层孔隙度、骨架及泥质含量,结合洗盐前后的电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)可以定量评价卤水层钾离子含量;ICP-OES与自然伽马能谱测井可以对卤水层总钾含量进行标定,结合多元线性回归能够建立卤水层元素评价方法。用体积模型计算的卤水钾含量与试验结果一致性较好。研究结果能够快速、有效的判别卤水钾含量,提高卤水储层的识别能力,为预测研究区卤水空间展布提供重要依据。

阿尔金北缘塔东南坳陷一带深部卤水钾盐矿地质特征与成矿规律浅析

阿尔金北缘分布一系列钾盐矿床,是我国重要的钾盐矿生产基地。以阿尔金北缘、塔里木东南坳陷区南部边缘钾盐矿床为研究对象,开展地质、物探及钻探等方面研究。研究表明,该钾盐矿床成因类型为陆成盐湖矿床,以钾为主伴生有钠、镁盐、溴,形成液体矿和固体矿,液体矿由潜卤水和承压卤水矿体组成,固体矿由盐壳石盐矿组成。深部卤水钾盐矿床物质主要来自南部阿尔金山区和塔里木盆地古盐再溶解补给。阿尔金山前若羌坳陷中丰富的盐类组份来源、半封闭构造环境和多风干旱气候条件是形成卤水钾盐矿床的主要条件。阿尔金北缘一带盆地沉降中心可能存在深藏含钾卤水矿床,该区域具良好的找矿前景。

氯化钾淡盐水中氯酸钾分解效率的提高

通过采取控制氯酸盐分解槽中淡盐水的酸度、温度、流量等措施,提高了氯酸钾分解装置的处理能力,氯化钾盐水中氯酸钾分解效率由25%提升到70%。

西藏盐湖卤水钾含量时空分布特征与影响因素分析

钾盐是我国战略性矿产资源之一,西藏盐湖卤水蕴藏丰富的钾盐资源,急需开展调查评价,而卤水中钾含量是重要内容。本文通过构建多时段西藏盐湖卤水钾含量数据集,对时空分布特征进行了细致分析,并深入探讨其影响因素。研究表明,①在时间上,1980年到2000年,西藏盐湖卤水钾含量升高,主要是冰雪融水补给变少引起的;2000年到2020年,钾含量降低,降雨量增加是主要因素。②空间上,西藏盐湖卤水钾含量呈现出明显的地域差异,高值区集中于东经82°~85°、北纬31.5°~34°范围,表现为西高东低、南高北低分布格局,物源、气候差异、汇水面积是空间分布差异的主因。③不同水化学类型卤水钾含量:硫酸钠亚型>氯化物型>硫酸镁亚型>碳酸盐型。本研究将为西藏盐湖卤水钾含量变化规律研究和钾盐资源评价提供重要的基础数据。

察尔汗盐湖别勒滩矿区低钾原卤溶矿试验初步研究

文章以浅部固体钾盐为研究对象,尝试利用低钾原卤为溶剂,开展野外固液转化试验,分析其溶矿变化特征。试验结果显示:试验过程中试验区内水位显著上升,试验后6#试验渠卤水及探坑涌水中KCl含量上升、NaCl含量下降,原卤质量明显得到提升。此现象有力证明了低钾原卤作为溶剂可以将区域内的固体钾盐转化为液相。鉴于低钾原卤对于石盐是饱和的,且在含钾矿物的溶解过程中会析出石盐矿物,试验过程中不会大规模破坏盐层的骨架,不会对采卤设施造成影响。综上所述,采用低钾原卤作为溶剂实施固液转化的策略是可行的。

青海地区钾矿卤水自然蒸发法盐田工艺优化研究

主要研究的盐矿区位于察尔汗盐湖,重点分析该矿区内的钾矿卤水的合理开发与利用。通过相图分析和试验探索,总结了钾矿卤水自然蒸发析盐的规律。试验分析发现,在传统直接滩晒方法下,盐中的钾流失率十分高,导致钾盐产品中的氯化钠含量急剧上升。同时,研究发现在大部分钾矿产品中,50%~59%的钾以氯化钠的形式存在,剩余41%左右的钾主要以光卤石形式存在。为了整理出更高效的兑卤盐田工艺方案,试验主要分析使用全部钾离子以光卤石形式析出的方式,以此将氯化钠的含量缩减到最低。