一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物-化学方法及其应用技术

本发明专利技术属于探矿技术领域，涉及一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物-化学方法及其应用。本发明专利技术方法为半穿透法，所述方法将钻孔与断层相结合，所述断层将地层深部的钾盐矿信息带到浅部的地层中。该方法不仅节约了人力物力财力而且提早为采矿预警高压高温卤水的存在，做好井控安全防范措施，以做到防止井喷等重大安全和环境事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物-化学方法及其应用
本专利技术属于探矿
，涉及一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物-化学方法及其应用。
技术介绍
中国是一个农业大国，人口众多，粮食生产是立国之本，氮、磷、钾肥在农业生产中的重要性，在建国之初就被国家领导人和科学工作者所重视。由于我国耕地大规模缺钾，大量钾肥需求依靠进口，国外钾肥垄断者看准了我们的软肋，任意操纵钾肥价格，在2007年底～2008年，钾肥从200美元/吨涨到600美元/吨。极大加重了农民的负担，直接影响了我国农业和国民经济可持续发展。因此，钾盐矿产资源供给要立足于国内，才不至于受制于人。目前，我国已探明钾盐资源相对13亿人口大国需求，乃杯水车薪。我国已探明的钾盐储量主要分布在青海柴达木盆地11个现代盐湖中，总地质储量7.06亿吨(郑绵平等，2006ab)；其次是新疆罗布泊罗北凹地盐湖，初步圈定KCl地质储量2.5亿吨(王弭力等，2001)；再次为西藏35个特种(钾锂硼)盐湖KCl总地质储量和资源量0.47亿吨。以上初步统计的全国KCl地质储量约9.9亿吨，折合K2O为6.25亿吨(郑绵平等，2006ab)。此外，云南勐野井古新世钾盐矿(地质储量1402万吨)(据云南省地矿局)，是我国仅有的古代固体工业性钾盐矿床。湖北潜江始新统上部有薄层无水钾镁矾和钾芒硝(0.26～1.32m)，资源量近2000万吨(江汉石油管理局勘察开发研究院，1984)，但埋深达3000～4000m。目前，青海察尔汗盐湖钾盐产能已达350万吨，其东部矿区资源已近枯竭，现正在大规模开发西部别勒滩矿区，估算可保证生产近20～30年。国家投资公司罗布泊钾盐项目2008年120万吨硫酸钾肥投料试车，2012年生产能力达到130万吨，目前罗布泊已成为世界最大的硫酸钾生产基地。但是，这样的生产规模可能稳定持续20～30年，届时，钾资源也将枯竭。因此，立足国内找钾，是保持我国农业平稳发展的重要保证，否则，我国钾肥的紧缺状况和长期受制于国外控制的局面将难以改变。国内外钾盐矿床海陆相规模对比和矿业发展，以及我国找钾实践和远景研究表明，只有取得海相钾盐找矿(这些矿床大多属于深埋的固体及液体矿床)的重大突破，才能从根本上扭转我国长期以来严重缺钾的被动局面。我国古海相蒸发盆地时代久远，从震旦纪，寒武纪，奥陶纪，石炭纪，三叠纪，侏罗纪、白垩纪到古近纪均有沉积；盐类沉积厚度从数十米到上千米(袁见齐,1960,1961,1980,1988,1995,2007；郑绵平等,1974,1976,1978,1986a,2005,2006ab,2008,2009；ZhengMPetal.,2010；刘群等,1987,1994,1997)。这些资料显示，海相蒸发岩系具有巨大的容矿空间，为海相钾盐找矿突破奠定了物质基础。鉴于我国农业发展对钾肥的巨大需求，只有在我国古代海相地层找钾取得重大突破，才可以从根本上解决我国的钾盐自给。而由于中国大地构造环境与国外存在明显差异，国外已有海相成钾理论并不完全适合中国海相盆地找钾。因此，建立适合中国构造背景的海相成钾理论，提出我国海相找钾新思路、打造钾盐勘查新技术指导海相钾盐勘查势在必行。由于后期构造运动受到陆陆碰撞-喜马拉雅运动的强烈影响，古生代海相含盐沉积建造埋深巨大。与国外海相钾盐沉积盆地相比，我国古海相盆地规模较小，后期变化较大，埋藏较深-很深，这些给中国找钾带来技术难题，同时钻井成本非常大。为此，有必要研制一些寻找深埋钾盐矿的技术，以较低成本获得较为准确的钾矿信息，为找钾钻探布孔提供科学依据。
技术实现思路
根据上述领域的需求和不足，本专利技术提供一种寻找深层富钾卤水(液体)矿床的方法，所述方法为D+F“穿透”矿物-化学法，也称半穿透法，该方法可以提早预警高压高温卤水的存在，做好井控安全防范措施，以做到防止井喷等重大安全和环境事故的发生。本专利技术的技术方案如下：一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物-化学方法，所述方法为的半穿透法，所述方法利用钻井与断层相结合，所述断层将地层深部的钾盐矿信息带到较浅部的地层中。所述钻井的深度为预测含钾地层深度的0.3-0.7倍。当钻井打到预测含矿地层深度的0.3-0.7倍时，还需实时钻井化学观测以预测或证实深部地层的含矿性。所述实时钻井观测包括：钻井泥浆液化学组成连续观测，或钻井岩屑矿物及化学组成连续观测，或钻井侦察取芯物及化学组成观测。上述的方法，其特征在于，其步骤为：(1)预测矿区富钾卤水的赋存深度；(2)钻井钻到预测富钾卤水的深度的0.3-0.7倍；(3)实时钻井观测以得出含钾指标。所述实时钻井观测中，若发现含钾指标则继续往下钻井。所述实时钻井观测中，若没有发现含钾指标，则应停止钻井，挪一定距离重新钻井，重复步骤(2)(3)；若指标还没有达到要求，则应停止钻进，重新评估该探区的成钾远景。上述的方法在寻找深层富钾卤水矿床中的应用。上述的方法所寻找的深层富钾卤水矿床。深层卤水特征目前我国已发现多个海相或海陆交互相高矿化度卤水及富钾卤水，氯化钠均达到工业开采品位，并富含经济价值更大的钾、溴、碘、锂、硼、銣和铯等元素。这些资源主要分布于四川盆地、塔里木盆地、江汉盆地、渤海湾盆地等，地层有震旦纪灯影组、下中寒武统、下中奥陶统、下石炭统、下二叠统(卤水)、三叠系、中上侏罗统、晚白垩统、古近系、新近系。这些卤水因埋藏深、具有承压性等，统称深层卤水。它们大多是古盐湖沉积时期形成的，以后埋藏经过变质改造，硫酸根被还原、镁离子进入碳酸盐矿物，成为氯化钙型水，阴离子主要以氯离子，阳离子主要是钠，其次为钙，而钾、溴离子等就是上述重要的资源。本专利技术方法的原理盆地深层富钾卤水通常埋藏在地下深部(深度3000-5000米)(图1)，由于地层温度、地层静压力和构造应力的作用，卤水极易向压力小的构造部位流动，这种构造部位通常背斜为轴部。因为背斜受到挤压，在轴部形成顺其走向展布的张性断裂(图2)，灌入背斜上部的张性断裂内(见图3AB)。由于深层富钾卤水为富钙离子的氯化物型卤水，当它沿断裂上升到上覆地层，与地层中孔隙水相遇，由于后者多为淡水或低盐度水，其富含碳酸根、碳酸氢根或硫酸根离子，就会发生如下化学反应：(1)盆地深层富钾卤水(氯化钙型水，富钙离子)与较浅部的、低盐度的碳酸盐型水(含碳酸根、碳酸氢根离子)发生反应，形成方解石沉积(图4)。Ca2+(来自深部水)+CO32-(来自浅部水)＝CaCO3(方解石)↓(2)深层富钾卤水(氯化钙型水，富钙离子)与较浅部的、硫酸盐型水(富含硫酸根离子)发生反应，形成石膏沉积(图5)。Ca2+(深部水)+SO42-(浅部水)＝CaSO4(石膏沉淀)反应结果是出现方解石或石膏沉淀，充填裂隙或断裂，裂缝被密封，保护卤水不再外泄；另一方面，矿物脉保留下深部地层存在卤水的信息。这种地质作用，自然地就将深部的钾盐矿信息从较深部地层被带到较浅的地层中(图2)。这类含钾盐裂隙充填脉的围岩地层通常是泥岩、粉砂质泥岩、泥灰岩、白云质泥岩、膏质泥岩等。此类岩石的隔水性、封盖性很好，且对下部的富钾卤水矿层具有注明作用。通常，中国盆地中含钾矿层的上覆新生代地层厚度大，一般1000-4000m，尤其在东部地区，一般较大的断裂不能穿透整个盆地的地层(图3B)，但将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物‑化学方法，所述方法为的半穿透法，所述方法利用钻井与断层相结合，所述断层将地层深部的钾盐矿信息带到浅部的地层中。

【技术特征摘要】
1.一种寻找深层富钾卤水矿床的矿物-化学方法，所述方法为半穿透法，利用钻井与断层相结合，所述断层将地层深部的钾盐矿信息带到浅部的地层中；所述半穿透法包括如下步骤：（1）预测矿区富钾卤水的赋存深度；（2）钻井：钻井深度为预测含钾地层深度的0.3-0.7倍；（3）实时观测是否出现含钾指标；若发现含钾指标则继续往下钻井；若没有发现含钾指标，则应停止钻井，挪一定距离重新钻井，重复步骤（2）（3）；若指标还没有达到要求，则应停止钻进，重新评估该矿区的成钾远景；所述实时观测包括：钻井泥浆液化学组成连续观测，钻井岩屑矿物化学组成连续观测，或钻井侦察取芯物化学组成观测；所述出现含钾指...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成林，徐海明，王春连，王立成，焦鹏程，赵艳军，沈立建，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11