歲末年初，記者從中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所（以下簡(jiǎn)稱資源所）獲知一個(gè)好消息——我國(guó)海相可溶性固體鉀鹽找礦獲得歷史性突破：在勘查理論技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，于四川宣漢探獲資源量達(dá)億噸級(jí)的新類型可溶性固體鉀鹽礦，開拓了海相鉀鹽找礦新方向和新領(lǐng)域。
破局——在四川盆地發(fā)現(xiàn)全球首例“新型雜鹵石鉀鹽礦”
四川盆地是我國(guó)主要大型海相成鉀盆地之一，也是資源所中國(guó)工程院院士鄭綿平鉀鹽團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期關(guān)注研究的地區(qū)。
“四川海相鉀鹽找礦突破了！”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃鉀鹽項(xiàng)目“中國(guó)鉀鹽礦產(chǎn)基地成礦規(guī)律與深部探測(cè)技術(shù)示范（2017-2021）和重點(diǎn)含鹽盆地鉀鹽成礦規(guī)律、勘查技術(shù)與增儲(chǔ)示范（2023-2026）”首席科學(xué)家張永生，高興地告訴記者。與以往陸相鉀鹽勘查成果不同，此次獲得突破的是國(guó)內(nèi)久攻難克的海相可溶性固體鉀鹽找礦。在鄭綿平院士發(fā)現(xiàn)“新型雜鹵石鉀鹽礦”的基礎(chǔ)上，四川盆地東北部宣漢地區(qū)探獲了中國(guó)第一個(gè)超大型海相可溶性固體鉀鹽礦床，資源規(guī)模達(dá)數(shù)億噸。
說(shuō)起中國(guó)的海相鉀鹽找礦，鄭綿平的總結(jié)是“難”。
難，來(lái)自于資源稟賦。
據(jù)介紹，全球探明鉀鹽資源主體為前第四紀(jì)海相可溶性固體鉀鹽礦床（氯化鉀、光鹵石），僅少部分來(lái)自現(xiàn)代鹽湖鉀礦。但在中國(guó)，由于大陸構(gòu)造演化具小陸塊拼合、多旋回構(gòu)造和強(qiáng)烈陸內(nèi)活動(dòng)特征，成鉀地質(zhì)條件復(fù)雜，探明鉀鹽資源主體為現(xiàn)代陸相鹽湖鉀礦。
難，體現(xiàn)在過(guò)程艱辛。
20世紀(jì)60年代起，地質(zhì)工作者開始在四川盆地三疊系進(jìn)行海相鉀鹽礦的勘探和研究工作，但歷經(jīng)艱難只找到了深層富鉀鋰鹵水和與硬石膏、白云石互層產(chǎn)出的雜鹵石（簡(jiǎn)稱“石膏型雜鹵石”）。這種石膏型雜鹵石遠(yuǎn)景資源折合氧化鉀（K2O）超百億噸，但其質(zhì)地致密，難溶于水，且絕大部分埋深大于2000米，難以旱采，亦無(wú)法采用水溶法溶采，短時(shí)期內(nèi)不具有開發(fā)利用價(jià)值。
在活動(dòng)的三疊紀(jì)上揚(yáng)子局限蒸發(fā)臺(tái)地上，真的只有這樣埋深大、難開采的石膏型雜鹵石嗎？這是鄭綿平等許多鉀鹽科學(xué)研究者心心念念的一個(gè)問(wèn)題。
時(shí)光飛逝，50年來(lái)，這個(gè)問(wèn)題一直未能解答，我國(guó)的海相鉀鹽勘查也一直沉寂。
2014~2016年間，事情有了轉(zhuǎn)機(jī)。鄭綿平院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在重慶長(zhǎng)壽地區(qū)長(zhǎng)平3井發(fā)現(xiàn)了一種賦存于石鹽中的雜鹵石。以此為線索，科研團(tuán)隊(duì)在推進(jìn)四川盆地富鉀鹵水和巨量雜鹵石研究時(shí)，在四川恒成鉀鹽科技有限公司宣漢鹽盆鹵水探井巖心的復(fù)查中發(fā)現(xiàn)了大量破碎的雜鹵石碎屑顆粒分布于石鹽基質(zhì)中，氯化鉀含量達(dá)邊界工業(yè)品位以上，雜鹵石的這種賦存狀態(tài)先前未曾見過(guò)。
石鹽極易溶于水，具枸溶性的雜鹵石破碎后也可溶于水，鄭綿平立即敏銳地意識(shí)到：若這類雜鹵石能達(dá)到工業(yè)礦層厚度和工業(yè)品位，即便深埋地下，也可利用水溶法溶采，這就形成了能夠開發(fā)利用的“活礦”！他將其命名為“新型雜鹵石鉀鹽礦”——這不僅是一種全新的硫酸鹽+氯化物復(fù)合型海相可溶性固體鉀鹽礦床新類型，也是全球首例此類型的海相可溶性固體鉀鹽礦床。
隨即，資源所海相鉀鹽團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年來(lái)找鉀工作實(shí)踐，對(duì)四川盆地早—中三疊世海相鉀鹽的成礦條件進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的研究。他們認(rèn)為：四川盆地東部古鹽盆發(fā)育，是形成石鹽—雜鹵石共伴生沉積的有利區(qū)，尤其是川東北地區(qū)位于華鎣山、大巴山等多組構(gòu)造交匯的復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，成鹽成鉀有利區(qū)疊加后期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈改造，是最有可能實(shí)現(xiàn)海相可溶性固體鉀鹽找礦突破的成礦有利區(qū)。
在鄭綿平院士的指導(dǎo)下，張永生作為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃鉀鹽項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)項(xiàng)目組扎實(shí)推進(jìn)海相可溶性“新型雜鹵石鉀鹽礦”的勘查評(píng)價(jià)和研究工作。
深鉆——國(guó)內(nèi)首個(gè)超大型海相可溶性固體鉀鹽礦面世
從2017年開始，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃鉀鹽項(xiàng)目“中國(guó)鉀鹽礦產(chǎn)基地成礦規(guī)律與深部探測(cè)技術(shù)示范”“重點(diǎn)含鹽盆地鉀鹽成礦規(guī)律、勘查技術(shù)與增儲(chǔ)示范”等項(xiàng)目的資助下，資源所海相鉀鹽團(tuán)隊(duì)聯(lián)合四川巴人新能源有限公司、四川恒成鉀鹽科技有限公司、中國(guó)石油化工股份有限公司勘探分公司、四川省第二地質(zhì)大隊(duì)（原四川省地礦局405地質(zhì)隊(duì)）、中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院、四川省地質(zhì)礦產(chǎn)（集團(tuán)）有限公司、成都理工大學(xué)等單位的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多學(xué)科專業(yè)技術(shù)人員協(xié)同攻關(guān)，系統(tǒng)開展了“新型雜鹵石鉀鹽礦”的成鉀物質(zhì)來(lái)源、成因機(jī)制、成礦模式、空間分布規(guī)律等研究。
科研團(tuán)隊(duì)提出了新型雜鹵石鉀鹽礦“雙控復(fù)合成礦”理論新認(rèn)識(shí)，建立了“兩階段”成礦模式：成鉀物質(zhì)主要來(lái)自同時(shí)期海水，成礦階段分為古鹽盆原始沉積（形成石鹽—雜鹵石—石膏不等厚互層“千層餅”）和后期鹽構(gòu)造塑性變形改造（“千層餅”碎裂摻和、“新型雜鹵石鉀鹽礦”形成）兩個(gè)階段。
2019～2021年，為進(jìn)一步查明這種海相可溶性“新型雜鹵石鉀鹽礦”的沉積分布特征與含鉀性等基本地質(zhì)參數(shù)，科研團(tuán)隊(duì)在宣漢地方政府和四川巴人新能源有限公司的全力支持下，以“雙控復(fù)合成礦”理論新認(rèn)識(shí)為指導(dǎo)，在達(dá)州市宣漢縣普光地區(qū)大灣—雷銀堡背斜的大灣構(gòu)造核部設(shè)計(jì)部署了川宣地1井，并在井深3007.41~3388.33米的范圍內(nèi)探獲累計(jì)厚達(dá)29.46米、氯化鉀平均含量12.03%（最高品位達(dá)20.5%）的“新型雜鹵石鉀鹽礦”高品位工業(yè)礦層。
以川宣地1井為標(biāo)桿井，結(jié)合四川恒成鉀鹽科技有限公司的3口取心井，科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“三高、兩低、一大”（高伽馬、高鉀、高電阻、低釷、低鈾、大井徑）的“新型雜鹵石鉀鹽礦”礦層綜合測(cè)井定量識(shí)別新技術(shù)；通過(guò)鉀鹽樣品實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)井解釋數(shù)據(jù)擬合及驗(yàn)證，建立了鉀鹽礦層的鉀含量和礦石密度的定量預(yù)測(cè)模型，為“新型雜鹵石鉀鹽礦”的定量化識(shí)別預(yù)測(cè)和資源量估算提供了創(chuàng)新技術(shù)支持。
之后，團(tuán)隊(duì)通過(guò)“氣鉀兼探”途徑，進(jìn)一步利用宣漢普光地區(qū)630平方千米鉀鹽有利分布區(qū)內(nèi)的29口非取心天然氣井的測(cè)井解釋數(shù)據(jù)，進(jìn)行鉀含量和礦石密度的定量預(yù)測(cè)，總共由33口井鉆探工程控制，查明“新型雜鹵石鉀鹽礦”分布面積達(dá)368平方千米，圈定鉀鹽礦體富礦區(qū)塊面積179平方千米，初步估算富礦區(qū)塊內(nèi)“新型雜鹵石鉀鹽礦”的推斷資源量（氯化鉀）為2.45億噸（超大型）、潛在資源量（氯化鉀）4.65億噸。
至此，一個(gè)超大型海相可溶性固體鉀鹽礦清晰面世，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)億噸級(jí)海相可溶性固體鉀鹽礦“從0到1”的重大突破，并重塑全國(guó)鉀鹽分布態(tài)勢(shì)，形成了陸相鹽湖鉀鹽和海相可溶性固體鉀鹽共存的“海（相）陸（相）并重”的全新格局。
應(yīng)用——有望建成中國(guó)首個(gè)億噸級(jí)海相鉀鹽資源基地
那么，這一超大型海相可溶性固體鉀鹽礦能否盡快開發(fā)，支撐川東北形成中國(guó)又一個(gè)鉀鹽資源基地？這些“新型雜鹵石鉀鹽礦”藏身于深度超過(guò)3000米的地下，若要取出利用，成本是否高昂？
為了解決“盡快增儲(chǔ)上產(chǎn)”的問(wèn)題，從2020年開始，資源所與四川恒成鉀鹽科技有限公司合作，從室內(nèi)礦石靜態(tài)·水溶性小試和對(duì)接井溶采提鉀鋰中試2個(gè)層面，就“新型雜鹵石鉀鹽礦”和天然富鉀鋰鹵水的工業(yè)利用性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)?；?ldquo;新型雜鹵石鉀鹽礦”可溶性的特點(diǎn)，可以直接采用水溶法進(jìn)行溶采，具體思路是：打?qū)泳?，淡水從中間的直井注入，沿水平井段溶解地下“新型雜鹵石鉀鹽礦”，在注水壓力和地層壓力的共同作用下，溶礦富鉀鹵水和天然富鉀鋰鹵水則會(huì)從兩側(cè)的對(duì)接井涌出。
據(jù)張永生介紹，四川恒成鉀鹽公司的中試結(jié)果證實(shí)了“新型雜鹵石鉀鹽礦”不僅能用、便于開發(fā)，且成本可控。2023年6月，四川省達(dá)州市就溶采和提取中試成果召開新聞發(fā)布會(huì)。鄭綿平院士在發(fā)布會(huì)上高興地表示：“以此為基礎(chǔ)，宣漢有望建成國(guó)內(nèi)首條以深部海相鉀鹽為原料的氯化鉀生產(chǎn)線，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)深部鉀鹽資源開發(fā)，成為全國(guó)首個(gè)海相鉀肥綜合資源基地。”
“我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了固體‘新型雜鹵石鉀鹽礦’和天然富鉀鋰鹵水的混合開采，相關(guān)溶采和提鉀鋰綜合利用工藝路線和方法也在不斷優(yōu)化中。”張永生透露，地質(zhì)人員在宣漢地區(qū)不僅發(fā)現(xiàn)了豐富的海相可溶性固體“新型雜鹵石鉀鹽礦”，還探獲深部同層系天然富鉀鋰鹵水，潛在鹵水量約21億立方米，折算潛在資源氯化鋰240萬(wàn)噸、氯化鉀5600萬(wàn)噸、溴素290萬(wàn)噸等。對(duì)此，科研團(tuán)隊(duì)已成功研發(fā)“U型”對(duì)接井溶礦采鹵新技術(shù)和混合鹵水提取氯化鉀、碳酸鋰、硼酸等綜合利用新工藝，為“新型雜鹵石鉀鹽礦”和天然富鉀鋰鹵水的綠色高效綜合開發(fā)利用提供了重要技術(shù)支持。
據(jù)了解，目前宣漢縣正在集合中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院有限公司、資源所、四川省第二地質(zhì)大隊(duì)等專業(yè)力量，依托四川巴人恒創(chuàng)鉀鹽有限公司、四川省地質(zhì)工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，積極推進(jìn)深層海相鉀鹽資源開發(fā)利用攻關(guān)工程，聚力建設(shè)全國(guó)首個(gè)深部海相鉀鹽資源開發(fā)利用試驗(yàn)區(qū)，全力推動(dòng)鉀鋰資源的就地轉(zhuǎn)化。加上著名的普光氣田，宣漢縣更宏大的目標(biāo)是：依托天然氣、鉀、鋰資源優(yōu)勢(shì)，主導(dǎo)發(fā)展能源化工、新材料綠色低碳優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，攻堅(jiān)平臺(tái)支撐，強(qiáng)化科技賦能，大力開展集群招商、全鏈條招商，加大對(duì)鉀鋰資源的高效、綠色、規(guī)?；拈_發(fā)利用。
“下一步，資源所海相鉀鹽團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)圍繞四川盆地三疊系海相可溶性‘新型雜鹵石鉀鹽礦’做好兩項(xiàng)工作：一是進(jìn)一步夯實(shí)川東北達(dá)州市宣漢地區(qū)‘新型雜鹵石鉀鹽礦’的資源量，二是完善和提升海相鉀鹽成礦理論新認(rèn)識(shí)和勘查評(píng)價(jià)技術(shù)體系，加強(qiáng)海相鉀鹽找礦勘查部署。我們預(yù)期，在四川盆地東部、北部的造山帶和盆山結(jié)合帶的古鹽盆發(fā)育區(qū)，可能會(huì)找到第二個(gè)、第三個(gè)甚至更多億噸級(jí)規(guī)模海相可溶性‘新型雜鹵石鉀鹽礦’，有望形成找礦突破連片示范效應(yīng)，從根本上解決我國(guó)鉀鹽資源嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。”張永生對(duì)此很有信心。（中國(guó)自然資源報(bào)）
