泰国沙空那空盆地哇伦钾盐矿区控矿构造条件分析①

谭登华 李博昀 张明明 王猛 祁才吉 张旭 王淑丽 邓宇飞 张冰冰 张海亮

1 中化地质矿山总局，北京 100013

2 中化地质矿山总局地质研究院，北京 100101

3 中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东 济南 250013

呵叻高原位于泰国的东北部和老挝中南部，面积约 170000km2，沉积有丰富的钾盐矿资源，是世界上最大的成钾盆地之一。

沙空那空盆地位于呵叻高原北部，其西北部老挝万象盆地钾盐矿勘查和研究工作程度较高。冯明刚[1]、高翔[2]等先后从钾盐矿的成矿条件、含矿岩系、成矿时代、矿床特征、矿物学、地球化学、找矿方法等多方面进行了较为深入的研究，王蒙[3]、曲懿华[4]等将呵叻盆地与我国云南兰坪-思茅地区钾盐矿进行了对比，吴良士[5]、王少华[6]、梁光河[7]从整个盆地宏观角度和成矿后构造运动对钾盐矿体的影响改造方面进行了研究。但沙空那空盆地钾盐矿的勘查和研究程度总体较低，成盐盆地内次级凹陷对钾盐矿控制作用的实例研究尚未见报道。

1 区域地质背景

根据李兴振等[8]、王宏[9]研究，呵叻高原在大地构造处于中国青藏-三江带古特提斯构造的东南端，属于印支地块之万象-昆嵩地块，其南、西、北三面受深断裂的控制，是在古生界基底上发育起来的中新生代盆地，NWW 向普潘隆起将盆地分割为北部的沙空那空盆地（图1）和南部呵叻盆地。沙空那空盆地内沉积了一套称之为呵叻群（三叠系-古近系）的巨厚陆相含盐红层岩系，盆地边缘出露上三叠统及侏罗系-下白垩统呵葛组。其中玛哈沙拉堪组为含盐建造，由三层膏盐层和碎屑岩层组成三个韵律层，自下而上划分为下、中、上三个岩性段，膏盐层由一套硬石膏、石盐岩、钾盐构成，各段之间呈整合接触，下段只有膏盐层，钾盐矿层赋存于本层的中上部。

图1 沙空那空盆地哇伦钾盐矿区地质图Fig.1 Regional geological map of Walun potash mine area, Thailand

地层岩石构造变形简单，以褶皱为主，宽缓的向斜和较紧密背斜相间构成NW向或NNW向隔挡式褶皱。

2 矿床地质特征

矿区位于泰国东北部沙空那空府哇伦县境内，地貌属盆地平原，地势较平坦，交通便利。矿区内已有K48和K55两个钻孔，在重力测量的基础上，施工了ZK001、ZK903两个验证孔（图2）。

图2 泰国哇伦钾盐矿区地质图Fig.2 Geological map of Walun potash mine area, Thailand

2.1 地层

矿区在大地构造上位于沙空那空盆地沉积中心部位，除在矿区西北部出露少量上白垩统玛哈沙拉堪组外，地表多被第四系覆盖。根据钻孔资料，所见地层自下而上为下白垩统呵葛组、上白垩玛哈沙拉堪组和普特组，产状平缓（表1）。

表1 泰国沙空那空钾盐矿区地层表Table 1 Stratigraphic table of potash mine area of Nakhon,Thailand

其中玛哈沙拉堪组为含盐系地层，呵葛组为沉积盆地的基底。

呵葛组：仅见于K55孔，埋深达824.18m，岩性为灰绿色粉砂岩，仅揭露 3.05m，与上覆玛哈沙拉堪组呈平行不整合接触。

玛哈沙拉堪组：钻孔内埋深在 124.66～208.56m，厚度大，只有K55孔全部揭露。下岩性段由一个膏盐层组成，为钾盐矿的赋存层位，中、上岩性段由一个碎屑岩层和一个膏盐层组成。各膏盐层自下而上厚度变薄，其中下膏盐层厚度最大，为437.08m，中膏盐层厚70.37～113.65m，中碎屑岩层厚57.80～101.29m，上膏盐层厚度变化大，在 0～65.99m，上碎屑岩层厚 63.40m～95.14m，总厚度为690.68m。

普特组：分为上下两个岩性段，下段由褐色、砖红色粉砂岩、长石砂岩组成，含绿灰色斑块，裂隙中可见石膏细脉；上段由褐色、砖红色泥岩、粉砂岩组成，埋深在4.65～6.10m。总厚124.66～208.56m，与玛哈沙拉堪组整合接触。

第四系：地表为砖红色含铁锰质结核的壤土和红土，低洼处为粘土、冲积砂、砾石，厚 5m左右。

2.2 重力异常特征

矿区布格重力等值线总体呈NW-SE向展布，区内重力布格异常值均为负值，场值在-60～-32mGal。矿区中部存在一北西向展布的相对重力高异常带，该异常规模较大，穿过整个矿区，长约17km，宽约4.5～6.9km，该异常呈两头宽，中间窄的特征，异常未封闭，自北西和南东方向延出区外。重力场值以西北部和东南部较高，形成两个次级相对重力高异常（G1-1、G1-2），中部较低，呈马鞍状，其中西北部重力场值最高为-32mGal。在该异常带的东北、西南部为重力相对低异常区，其中东北部异常最低为-60mGal。该相对重力低高异常与相对重力高异常过渡带等值线相对较密集，梯度变化大，东南部重力等值线宽缓；西南侧相对高重力异常与低异常过渡带等值线总体较为密集，两侧的低异常区等值线较为宽缓，延出矿区外（图3）。

图3 泰国哇伦钾盐矿区布格重力异常及钾盐矿层推测分布图Fig.3 Bouguer gravity anomaly and speculated distribution of potash deposits in Walun potash mine area, Thailand

2.3 构造特征

矿区内地势较平坦，地表多为第四系覆盖。通过对区内重力异常特征的分析及各钻孔所揭露地层层序、产状、厚度以及钾盐矿层分布的对比研究，认为在矿区内存在一北西向展布的基底隆起和北东、南西两个次级凹陷，构造形态为一较紧密背斜和两个宽缓向斜组成的褶皱，由于受矿区面积限制，矿区内没有包括各构造单元的全部（图4）。

图4 矿区ZK903-K55孔剖面图Fig.4 Section of borehole ZK903-K55 in mine area

北东侧向斜：根据地层及重力异常显示，矿区只包括了向斜的西翼，凹陷施工有ZK001、K48和K55三个钻孔，K48和K55孔位于向斜内，ZK001孔位于向斜的西翼，孔深分别为520.75m、763.22m和827.23m，其中K48-K55孔剖面线呈北东东向，两孔相距4.8km，K48-ZK001孔剖面线呈北北东向，两孔相距 4.2km，对东侧凹陷的地层产状有了总体的控制。由于含盐系基底呵葛组埋深大，仅K55孔对其进行了揭露，该组埋深在 824.18m。各钻孔均控制了含盐系地层三个成盐旋回，其中K48、K55孔下、中膏盐层发育完善，下膏盐层中均发育有钾盐矿层，矿体顶板埋深在393.35～407.14m，上膏盐层中只见有薄层石膏层，ZK001孔下膏盐层未发育钾盐矿层，缺失上膏盐层（图5）。

图5 矿区ZK001-K48钻孔剖面图Fig.5 Section of borehole ZK001-K48 in mine area

从K48-K55以及ZK001-K48两个方向的剖面图看出，各地层产状总体平缓，自K55至K48孔，地层倾角小于1°；自K48至ZK001方向，地层有抬升趋势，下膏盐层的钾盐矿层及上膏盐层的石膏层逐渐尖灭。结合重力异常，该向斜南西翼南侧产状较缓，北侧较陡，总体具有箱式向斜特征。

南西侧向斜：矿区只包括了向斜的东侧，凹陷施工有ZK903一个钻孔，孔深为600.46m，结合重力异常，ZK903孔位于向斜与背斜的过渡部位。本钻孔对含盐系三个膏盐层揭露齐全，下膏盐层见有钾盐矿层，上膏盐层发育有石盐层，且各膏盐层的埋深较西侧埋深大，其中本钻孔钾盐矿层顶板埋深在512.22m，较东侧矿体深约110m。结合重力异常，本向斜是一个凹陷深度较大、翼部产状较陡的向斜。

背斜构造：呈北西向展布，枢纽呈西北及东南高中间低的马鞍形，其中西北侧隆起更为明显，其东翼产状平缓，西翼产状较陡，形态总体呈轴面略向南西倾的斜歪背斜。该背斜将矿区分割为两个次级凹陷，对含盐系的沉积及钾盐矿层的分布具有明显的控制作用。

2.4 矿体特征

受基底隆起的控制，钾盐矿仅分布于东北和西南两个次级凹陷内，分为东、西两个矿体，在隆起部位未沉积钾盐矿层。

2.4.1 东北侧矿体

根据钻孔揭露结合重力异常解译，凹陷内钾盐矿体边界推测在K48与ZK001两孔连线中间，大致在-44mGal重力等值线位置，矿体面积约40km2，向东北延出区外。矿体产于第一膏盐层中上部，呈近水平厚层状，矿体顶板埋深在393.35～407.14m，底板埋深 469.42～497.43m，厚76.08～90.29m，向隆起方向有埋深加大、厚度增加的趋势。根据矿石类型，凹陷内钾盐矿体可分为钾石盐和光卤石两个矿体。

光卤石矿体位于钾盐矿层的中上部，分布广泛，厚71.07～76.08m，底板埋深469.42～478.23m。矿石呈无色-浅粉色-橙色，中细粒结构，块状构造，光卤石呈半自形-它形中细粒晶，玻璃光泽，透明，味苦，含量60%左右，局部较纯，几乎全部由光卤石组成；脉石矿物以石盐为主，半自形晶，无色透明，解理发育，含量约30%～40%。在K48孔413.25～424.28m为较纯的溢晶石夹层，溢晶石呈浅桔黄色，半透明，极易潮解。

钾石盐矿体仅见于K48孔，位于光卤石矿层下部，厚19.22m，底板埋深497.43m。矿体向东推测尖灭于K48至K55孔之间，向西至凹陷边部，分布范围小。矿石呈无色-白色-浅褐色，中粗粒结构，中-厚层层状构造，矿石矿物主要为钾石盐，半自形晶，可见解理，有辛辣味，含量约 40%；脉石矿物主要为石盐，无色、灰色，透明，半自形-自形，中粗粒集合体，含量约60%，在矿层下部含量高，形成石盐薄层，厚约30cm。

据K48孔和K55孔矿层资料，光卤石矿石KCl含量 17.00%～18.63%，平均品位 17.82%，钾石盐型矿石的KCl含量在15%～45%，平均品位为38.34%。此外在中膏盐层顶部，见有钾石盐矿化薄层，钾石盐呈2～3cm的颗粒。

2.4.2 西南侧矿体

矿区西侧凹陷有ZK903孔见矿，推测矿体边界位于背斜、向斜的转折部位（重力值趋势、地势陡缓过渡），大致在-40mGal重力等值线位置，结合重力异常圈定矿体面积约 20km2，向西南延出区外。该钻孔仅见有光卤石矿，矿体产于第一膏盐层中上部，呈厚层状，顶板埋深 512.22m，底板埋深 583.93m，矿层累计厚 67.68m，在512.94～523.95m见含光卤石石盐溢晶石夹层，在矿层下部565.64m以下见三层1.03～5.25m厚的含光卤石石盐岩夹层。

光卤石矿石呈无色、浅褐色，中粗粒结构，块状构造，光卤石呈半自形粒状，透明-半透明，含量在 55%左右；石盐呈中粗粒-巨粒半自形晶，玻璃光泽，透明，含量在45%左右。含光卤石溢晶石呈浅桔黄色，细晶，溢晶石含量 70%左右，局部较纯，极易溶；光卤石呈浅桔红色，半自形粒状，粒径多在 2～6mm，油脂光泽，贝壳状断口，含量约10%；石盐含量约30%。

光卤石矿层 KCl平均含量 14.14%，MgCl2平均含量20.54%，NaCl平均含量39.46%左右；局部CaCl2较高，可达5%左右，NaCl含量相应降低。含光卤石溢晶石层KCl平均含量3.72%，MgCl2平均含量25.88%，NaCl平均含量27.98%；CaCl2平均含量11.08%左右，属矿化层。

在中膏盐层顶部见厚约5m的钾石盐矿化层，钾石盐呈薄层状，厚0.5～2cm，多呈中-粗粒半自形晶，粒径0.5～1cm，无色为主，偶见浅桔红色，含量在4.37%左右。

3 讨论

3.1 基底背斜的确认

由于沙空那空成盐盆地内第一膏盐层的沉积厚度大，特别是在盆地中心更厚，K55孔该层厚达437.1m，从勘探的角度，一般不打穿该层。主要依据重力资料的分析及验证钻孔所揭露地层情况综合判断。

重力测量在万象盆地的钾盐矿勘查中已得到广泛应用，主要根据含矿岩系石盐岩、钾镁盐矿与泥岩之间存在的密度差区分盐类矿床的埋深、厚度。钾镁盐矿多赋存于巨厚石盐层的上部，形成重力负异常，与钾盐矿层的对应性好，经钻探验证，取得了良好的找矿效果。

据段建华等[10]对万象盆地含矿岩系不同岩性密度资料研究，石盐岩密度在1.93～2.18g/cm3，平均2.10g/cm3，钾镁盐岩密度在1.72～1.93g/cm3，平均1.82g/cm3，均为低密度盐岩体；泥岩密度在2.31～2.37g/cm3，平均2.34g/cm3。石盐岩、钾镁盐岩与泥岩之间存在0.3～0.6g/cm3的密度差，当盆地内盐岩层厚度存在明显差异时，可显示出明显的重力场差异，即石盐岩、钾镁盐岩矿层厚度越大，重力场值越低，反之重力场值相对较高。

矿区位于沙空那空盆地的中心部位，且矿区面积相对较小，但矿区重力场存在明显的规律性高低差异，是由矿区内膏盐层厚度存在较明显差异所致。在矿区的中部存在一北西向相对高重力异常带，说明该异常带范围内膏盐岩层沉积厚度薄，而碎屑岩沉积厚度则相对较厚；在矿区东北及西南两侧为重力低异常带，表明这两个地区的膏盐层厚度大，碎屑岩层则相对较薄。

关于重力低异常带是由成矿后构造运动形成的隆起所致还是由原始沉积厚度的差异引起，通过分析钻孔膏盐层的厚度、产状可知。东侧低异常区岩层及矿层产状平缓，未见盐背斜构造，同时根据靠近隆起核部的ZK001孔资料，该处的膏盐层沉积厚度变薄或缺失、埋深变浅，且未沉积钾盐矿层，说明该区处于基底构造的隆起部位，相当于次级凹陷的边部。另外两侧凹陷内含盐系地层的发育程度存在较明显差别，北东侧凹陷下中膏盐层发育齐全，上膏盐层只沉积3m多的石膏层，而南西侧ZK903孔上膏盐层厚度达65.99m，并以石盐层厚为主，进一步说明两个凹陷的规模、深度存在较大差异，为两个相对独立的次级凹陷。

3.2 ZK001孔膏盐层位的识别

由于ZK001孔未完全揭露下膏盐层，公司所聘泰国地质专家对本钻孔所揭露各膏盐层的层位有不同认识，认为本钻孔只揭露了上膏盐层，未打穿中膏盐层而造成漏矿，笔者认为这种认识有误。该孔位于区内重力相对高异常区，说明本区膏盐层的总厚度是较薄的，如果所见的第一层膏盐层即为区域上的上膏盐层，其厚度达 70.37m，与东西两侧钻孔相比，其厚度明显加大，下一膏盐层已钻入129.19m仍未穿过，其厚度高于东侧的中膏盐层的112m，以此类推，未揭穿的下膏盐层厚度应该更大，因此本区在重力场应反映出重力低值，而本区实测的重力场呈相对高值，表明本区的膏盐层厚度较薄。

依照区域资料，中膏盐层的顶部普遍存在钾石盐矿化层，该层在K48孔和ZK903孔均已见到。通过对ZK001孔开展物探测曲线的分析，未发现该层（图6）。ZK001孔深391.5～515m井段自然电位、自然伽马、声波时差三条曲线形态均发生突变，测井曲线出现明显的统一分界面，反映此段地层物性与上覆泥岩地层物性差异较大。自然电位曲线呈倒“J”型，整体向左偏转，为明显负异常，上端异常平均值为 150.2mv，中下部曲线近乎平直，幅值约为32.4mv，反映此井段上下两端泥浆滤液电阻率Rmf大于地层水电阻率Rw，中下部Rmf≈Rw，无离子扩散，即该地层岩性致密，渗透性差；自然伽马曲线呈“倒 L”型，近乎平直，幅值极低，一般为 0～1API，反映此井段地层岩性较纯，放射性极低；声波时差曲线亦呈“倒 L”型，异常曲线低平，异常幅值稳定，约为279.1μs/m，反映此段地层岩性致密，局部有个别小尖峰凸起，可能由地层岩性不均匀引起。以上三条测井曲线整体形态和幅值变化呈正相关性，且曲线形态和幅值变化与220.5～290.5m井段内石盐岩测井曲线特征类似，结合王元昊[11]等研究，推断此井段地层岩性为石盐岩。

图6 ZK001钻孔综合测井曲线图Fig.6 Comprehensive logging curve of ZK001 borehole

本钻孔无论地质编录及物探测井均未发现钾石盐矿化层。因此可以确定该孔缺失上膏盐层，已穿过中膏盐层并已进入下膏盐层一定深度。由于受成岩盆地基底隆起构造的控制，隆起区只沉积了石盐，在钾盐沉积阶段，富钾卤水汇集于凹陷区，本区因地势较高未沉积钾盐矿层。

4 结论

（1）通过开展重力测量、钻探验证及物探测井等手段，基本查明了该矿区的控矿构造。矿区北西向基底背斜将矿区分为两个次级凹陷，其中东北侧凹陷较浅，含盐系下、中膏盐层发育，上膏盐层只见薄层硬石膏沉积，各层埋深较浅；西南侧凹陷较深，下、中、上膏盐层均发育，各层埋藏较深。成盐盆地基底隆起对钾盐矿的沉积分布具有明显的控制作用，钾盐矿仅分布于两个次级凹陷内，在隆起部位未沉积钾盐矿层。综合分析认为，矿区内各膏盐层厚度、埋深的差异是由成盐盆地基底构造控制所致，后期构造运动，对矿体产状、厚度等影响小。以上结论为勘查工作的布置提供了依据。

（2）深化了对钾盐矿成矿规律的认识。本区地处沙空那空成盐盆地的中心部位，且有施工钻孔，见矿情况好，一般认为本区的钾盐矿应是连续分布的。通过验证表明，成盐盆地基底构造形态较为复杂，钾盐矿只沉积于次级凹陷地区，这对于其他地区的钾盐矿的找矿工作提供了借鉴作用。在开展钾盐找矿时应认真研究成盐盆地次级构造的位置、形态等特征，进一步缩小找矿靶区，提高找矿的成功率。