泰國沙空那空盆地哇倫礦區(qū)重力異常特征及鉀鹽找礦分析

邱光輝,李博昀,張海亮,史南南

(1.中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250014；2.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北 涿州 072750)

0 引言

沙空那空盆地處于滇藏印支褶皺系南段，屬于印支中央地塊，位于呵叻高原北部[1-4]，呈NWW向展布，北依馬哈沙儂隆起，南接普潘隆起，區(qū)域性構(gòu)造線總體呈NW—NWW向，褶皺為主，斷裂次之，形成隆起-盆地間列式分布的構(gòu)造格局，巖石主要由中生代碎屑巖和蒸發(fā)巖組成(圖1)。目前，沙空那空盆地已發(fā)現(xiàn)他曲、烏隆、廊開、哇倫等多處鉀鹽礦床，是亞洲重要的蒸發(fā)沉積型鉀鹽礦成鹽盆地，本次研究的哇倫礦區(qū)便位于該盆地的中心地帶(圖1)。

20世紀(jì)70年代，泰國政府在哇倫縣城附近發(fā)現(xiàn)鉀鹽礦。哇倫礦區(qū)范圍的圈定參照了以往鉀鹽找礦成果。在哇倫礦區(qū)找礦之初，勘探線設(shè)計及相關(guān)鉆孔的布設(shè)主要參考了前人的研究成果，即《泰國呵叻高原鉀鹽礦床沉積特征及成因探討》一文中的鉀礦層的厚度等值線圖，根據(jù)該圖布設(shè)的鉆孔未能見礦，在詳細(xì)分析已有資料后，提出了利用地質(zhì)成果與重力成果相結(jié)合的找礦方向[5-10]，根據(jù)這一找礦思路，在該礦區(qū)實(shí)現(xiàn)了找礦的突破。

1—馬哈沙拉堪組石鹽、光鹵石、鉀石鹽、硬石膏、泥巖、粉砂巖和少量砂巖；2—班納尤組砂巖、粉砂巖；3—普潘組砂巖、礫狀砂巖、砂礫巖和黏土巖；4—普拉維漢組砂巖、砂礫巖、鈣泥質(zhì)粉砂巖、頁巖和細(xì)砂巖；5—普坎東組砂巖、粉砂巖、泥巖和礫巖；6—侏羅系(未分)；7—古生代地層；8—哇倫礦區(qū)位置

1 地質(zhì)概況

沙空那空盆地廣泛分布一套稱之為呵叻群(三疊-白堊紀(jì))的中生代沉積地層，地表低洼處被第四紀(jì)黏土、砂土、礫石和紅土層覆蓋。含礦巖系為晚白堊世馬哈沙拉堪組含鹽建造，由一套蒸發(fā)鹽類(石鹽、鉀石鹽、光鹵石、溢晶石和水氯鎂石)和紫紅色碎屑巖系(黏土巖、粉砂巖、細(xì)砂巖)構(gòu)成，沉積厚度377～700余米。膏鹽層和碎屑巖層組成3個明顯的蒸發(fā)巖沉積旋回(即3個韻律段)，沉積旋回之間呈整合接觸，自下而上將該組劃分為3個鹽段，與3個沉積旋回相對應(yīng)，其中鉀鹽層賦存于下鹽段巖鹽層中上部，各膏鹽層之間均為紫紅—淺灰綠色黏土巖所隔，鹽類沉積基底為白堊紀(jì)呵葛組石英粉砂巖[1-4，11-17](圖2)。哇倫礦區(qū)位于盆地中部，鉀鹽成礦條件良好。

圖2 沙空那空盆地地層綜合柱狀圖

2 哇倫礦區(qū)鉀鹽前期勘查情況

本次工作之前，礦區(qū)內(nèi)已有2個見礦鉆孔，分別為K48和K55，其中K48位于哇倫縣城城區(qū)的西部，K55位于K48 NE70°方向4.8km處。兩個鉆孔均見有鉀鹽礦層，其中K48孔上部見有光鹵石礦層，下部有鉀石鹽礦層，見礦深度為407.14m，光鹵石礦層厚71.07m，鉀石鹽厚19.22m，礦層總厚度90.29m；K55孔見有光鹵石礦層，見礦深度為393.35m，礦層厚76.08m。自K55至K48孔有鉀鹽層埋深加大，厚度變厚的趨勢，結(jié)合前人的鉀鹽層等厚圖[1](圖3)，推測K48附近應(yīng)為沉積中心，鉀鹽找礦前景良好。

根據(jù)礦區(qū)及周邊見礦鉆孔鉀鹽礦厚度所做的鉀鹽礦厚度等值線圖，推斷鉀鹽礦體厚度最大的部位呈NE向展布(圖3)，本次工作之初采用平行勘探線法垂直于礦體厚度變化最大方向布設(shè)勘探線，方位為340°，布置少量深部鉆探，對礦體進(jìn)行初步控制，這是勘查之初的找礦思路。

ZK001是本次工作最早施工的鉆孔，該鉆孔位于已知鉆孔K48孔西南4.2km(圖3)，鉆孔終孔深度520.75m，進(jìn)入馬哈沙拉堪組下鹽段石鹽層129.19m，未見鉀鹽礦。由圖3ZK001所在位置可以看出，本孔仍處于鉀鹽層最厚大部位，由此推測，該孔見礦幾率較大，而ZK001孔在該處卻未見鉀鹽礦，勘查至此，該區(qū)鉀鹽找礦工作遇到了困難。

1—見巖鹽、光鹵石、鉀石鹽鉆孔及編號；2—見巖鹽、光鹵石鉆孔及編號；3—見巖鹽鉆孔及編號；4—哇倫礦區(qū)范圍；5—厚度等值線(m)；6—見巖鹽層邊界線；7—國界線；8—推測鉀鹽分布范圍

針對上述困難，對已知所有資料進(jìn)行了重新分析，特別是對曲懿華相關(guān)成果進(jìn)行了重新梳理，總結(jié)得出，圖3是根據(jù)沙空那空盆地內(nèi)幾十個鉆孔見礦成果繪制，而沙空那空盆地面積幾萬平方千米，僅靠幾十個鉆孔，對哇倫礦區(qū)(180km2)小范圍內(nèi)控制程度嚴(yán)重不足，由此可知，利用該資料指導(dǎo)鉆孔布設(shè)不適合。

經(jīng)分析認(rèn)為，圖3只適用于大范圍、大尺度的鉀鹽成礦研究，不適用于指導(dǎo)小范圍的找礦實(shí)踐。

3 布格重力異常的分析與驗(yàn)證

該礦區(qū)厚大的巖鹽層與圍巖存在明顯的密度差異(表1)，這是重力測量的物性前提，密度的差異可以引起地表布格重力異常的變化，從而可以根據(jù)重力場的變化分析基底構(gòu)造和隱伏巖鹽層厚度的變化特征。

表1 礦區(qū)及周邊主要巖(礦)石密度統(tǒng)計

由表1可知，石鹽巖及鉀鹽巖為礦區(qū)的相對低密度體，與圍巖存在較大密度差，所以在石鹽巖及鉀鹽巖相對富集或厚大的區(qū)域，即產(chǎn)生相對重力低異常[18]。

該礦區(qū)布格重力異常整體呈NW340°方向展布(圖4)，異常為馬鞍狀異常圈閉形態(tài)，異常幅值全為負(fù)值，異常值在-70m/s2～-30m/s2之間，變化幅值40m/s2。梯度帶主要位于馬鞍狀異常帶的北東和南西兩側(cè)，均呈NW向波狀彎曲展布。已知見礦孔K48,K55就位于北東側(cè)的負(fù)異常梯度帶上。該區(qū)布格重力異常呈大面積負(fù)值分布且負(fù)值極小值較低，表明該區(qū)巖鹽厚度較大，且白堊系基底埋藏較深所致。

通過分析對比本區(qū)域已有鉆孔巖心可知，區(qū)域內(nèi)鹽層的變形不明顯，各鹽層埋深及厚度特征受后期構(gòu)造運(yùn)動的改造較輕微，基本反映了沉積時初始狀態(tài)。所以在該礦區(qū)能引起馬鞍狀布格重力異常的地質(zhì)情況，推斷為區(qū)內(nèi)基底呈NW向隆起所致，隆起區(qū)即為相對重力高異常區(qū)域；在隆起的北東和南西兩側(cè)存在著兩個次級凹陷，次級凹陷區(qū)為由相對重力高向相對重力低的過渡帶，即梯度帶區(qū)域。推斷本礦區(qū)鉀鹽礦的分布明顯受這兩個次級凹陷的控制[19-20]。ZK001孔未見礦的原因，推斷應(yīng)該是在基底隆起區(qū)域，受基底地形起伏影響，上覆礦層產(chǎn)生差異載荷，鉀石鹽層較巖鹽層更易產(chǎn)生塑性流動，致使鉀鹽礦層向次級凹陷方向塑性運(yùn)移[21-24]，所以ZK001在基底隆起區(qū)域未能見到鉀鹽礦層。

為了驗(yàn)證物探推斷結(jié)果，對ZK001和ZK903孔內(nèi)各地層的深度進(jìn)行了統(tǒng)計，由表2可知，ZK001孔內(nèi)各地層埋深均較ZK903要淺，這一事實(shí)證實(shí)了物探推斷的正確性，即ZK001孔地處基底隆起區(qū)的推斷是可靠的。

1—見礦鉆孔；2—未見礦鉆孔；3—礦區(qū)范圍；4—鉀鹽找礦靶區(qū)；5—剖面位置

表2 ZK001，ZK903孔地層深度對照表

為了驗(yàn)證上述推斷，在南西側(cè)次級凹陷布設(shè)了ZK903孔，該孔在512m處見到約60m厚的光鹵石礦層(圖5)。該孔的見礦以及K48,K55的成果表明上述的推斷是正確的。

4 哇倫礦區(qū)鉀鹽找礦方向分析

該礦區(qū)在勘查之初由于對區(qū)內(nèi)地質(zhì)、成礦情況的誤判，導(dǎo)致前期工作走了彎路。根據(jù)上述物探成果可知，下一步鉀鹽找礦的重點(diǎn)應(yīng)該放在兩個次級凹陷上，并盡量避開區(qū)內(nèi)的隆起帶。據(jù)此思路，結(jié)合已有地質(zhì)資料，以布格重力異常等值線-45m/s2為界，在相對重力低區(qū)域內(nèi)圈定了2處下一步找礦靶區(qū)(圖4)，并根據(jù)兩個次級凹陷的展布方向，重新調(diào)整勘探線方位為NE70°。

上述成果對本區(qū)下一步找礦工作指明了方向。

5 結(jié)論

(1)對該區(qū)勘查之初鉀鹽找礦所遇到的困難進(jìn)行了介紹和分析，提出了前人的沙空那空盆地鉀鹽層等厚圖使用具有局限性。該成果圖只適合用于大范圍、大尺度上做研究，不適用于指導(dǎo)小范圍找礦。

(2)通過對該區(qū)內(nèi)馬鞍狀布格重力異常特征的分析，對該區(qū)基底構(gòu)造特征進(jìn)行了推斷，提出了隆起區(qū)不含鉀鹽礦的觀點(diǎn)，并圈定了2個次級盆地，推斷鉀鹽礦受控于次級盆地。對物探推斷進(jìn)行了鉆孔驗(yàn)證，驗(yàn)證表明重力異常推斷是正確的。

1—第四系；2—普特組中段；3—普特組下段；4—馬哈沙拉堪組中鹽段；5—馬哈沙拉堪組上鹽段泥巖；6—馬哈沙拉堪組上鹽段石鹽；7—見礦鉆孔；8—孔深；9—光鹵石；10—鉀石鹽

(3)根據(jù)物探成果，圈定了2個找礦靶區(qū)，結(jié)合地質(zhì)、物探成果資料，對下一步勘查工作進(jìn)行了調(diào)整，為下一步找礦指明了方向。