江蘇省沛縣河口鹽礦區(qū)含鹽范圍預測

摘要：江蘇省沛縣河口鹽礦區(qū)三座樓塊段已經(jīng)達到了詳查工作程度，并提交了詳查地質(zhì)報告，但針對整個鹽礦區(qū)的勘查工作較少，礦區(qū)含鹽邊界不清，對礦區(qū)下步開展工作不利。通過與相鄰的豐縣師砦鹽礦區(qū)的構(gòu)造、地層、礦層等進行對比、分析，利用二維地震及電法資料，對河口鹽礦區(qū)的含鹽邊界進行預測，對指導礦區(qū)下步勘查工作有著十分重要的意義，也可供其它礦區(qū)參考。

關(guān)鍵詞：河口鹽礦區(qū)；預測；斷陷盆地；大汶口組

1 礦區(qū)概況

1.1大地構(gòu)造位置

江蘇省沛縣河口鹽礦區(qū)位于沛縣縣城西南約20km，在大地構(gòu)造五級單元劃分上位于中朝準地臺（Ⅰ）淮河臺坳（Ⅰ1）淮北臺陷褶帶（Ⅰ1-1）豐縣-沛縣斷坳（Ⅰ11-1）敬安凹陷（Ⅰ1-31-1）內(nèi)。

1.2區(qū)域地層

本區(qū)為典型的華北型地層，地層區(qū)劃為華北地層大區(qū)（Ⅴ）—晉冀魯豫地層區(qū)（Ⅴ4）—魯西地層分區(qū)（Ⅴ410）—徐州、宿縣地層小區(qū)。

區(qū)域內(nèi)在太古界的基底上沉積了上元古界震旦系，下古生界寒武系、奧陶系，上古生界石炭系、二疊系，中生界侏羅系、白堊系，新生界古近系、新近系和第四系，沉積蓋層總厚一萬余米。第四系松散層全區(qū)覆蓋。

區(qū)域含鹽地層為古近系大汶口組，厚度大于743.00m，下段含鹽亞段地層厚219.45～281.34m，含鹽0～21層，純鹽厚度82.58～217.28m。

1.3區(qū)域構(gòu)造

河口鹽礦區(qū)位于徐州弧形構(gòu)造帶外側(cè)的敬安凹陷內(nèi)，處于近東西向豐沛斷層及敬安斷層、北西向的梁寨斷層及師砦斷層、北東向的侯樓斷層所圍的斷陷型盆地內(nèi)，有古近系地層沉積。

徐州弧形構(gòu)造帶位于華北地臺南部，秦嶺東西構(gòu)造帶北分支的東端與新華夏系第二沉降帶的復合部位。北起賈汪，經(jīng)徐州南至宿縣，南北長150km，構(gòu)成淮陰山脈的主體。從北到南，構(gòu)造展布方向：由近東西～北東東～南北～南西向，向北西凸出呈弧形，沿弧形分布有一系列復式背向斜及斷裂。

圖1 河口、師砦鹽礦區(qū)域構(gòu)造位置示意圖

1.4區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史

燕山運動形成的坳陷盆地，在剝蝕夷平后，經(jīng)喜山構(gòu)造運動的作用，部分形成了內(nèi)陸盆地，豐沛坳陷就是其中之一。古近紀早期，豐沛坳陷的一系列次級凹陷，對成鹽極為有利。在聚鹽過程中，差異升降運動起到重要的作用，適當?shù)纳悼尚纬梢欢ǖ姆指粜裕欣邴u水的遷移和鹽類物質(zhì)的集中。區(qū)內(nèi)凹陷具備成鹽作用最有利的構(gòu)造條件，凹陷內(nèi)構(gòu)造簡單，范圍相對較小，具有沉降和補償基本相平衡的特點，因而礦層發(fā)育，沉積厚度大。

古地理、古氣候條件直接影響著鹽類沉積的規(guī)模和盆地的鹵水的咸化程度。官莊組沉積期，由于基底構(gòu)造的分異和差異升降運動的影響，而形成高低起伏的古地理形態(tài)，在成鹽的過程中起著分隔作用，周邊以隆起高地為屏障，阻隔了潮濕氣流的侵入，強化了區(qū)域上的干旱氣候的蒸發(fā)作用，有利于鹽類物質(zhì)的聚集。

1.5主要勘查工作情況

1981年，江蘇煤炭地質(zhì)物測隊提交了《江蘇省銅山縣鄭集地區(qū)地震勘探報告》，有1條二維地震測線（D12）穿過本區(qū)，編制了1：5萬AB/2=1500m視電阻率等值線圖。

2007年11月至2012年12月，本區(qū)三座樓塊段內(nèi)施工二維地震測線4條，測長11.14km，物理點374個；完成可控源音頻大地電磁測線1條，測長1.92km，測點56個；完成鉆孔7個，工程量7265.60m。2013年5月，提交了《江蘇省沛縣河口礦區(qū)三座樓塊段石鹽礦詳查報告》。主要成果如下：

（1）塊段內(nèi)鉆孔揭露地層自下而上為古近系官莊組與大汶口組、新近系、第四系。

（2）塊段總體構(gòu)造形態(tài)為一走向北東，傾向北西的單斜，局部略有起伏，地層傾角3～8°。共發(fā)現(xiàn)正斷層3條，1條斷層落差≥100m，2條斷層落差30～50m，斷裂較發(fā)育，構(gòu)造復雜程度為中等。

（3）大汶口組分為上下兩段6個亞段，含鹽地層為大汶口組下段的含鹽亞段。含鹽亞段厚219.45～245.00m，平均厚233.80m，含礦率35%～41%，平均38%。含7個鹽群1-18層石鹽巖，可采工業(yè)鹽層8層（1、2、5、7、8、9、11、15），其中8、9鹽層為穩(wěn)定鹽層，1、2、5、7、11、15鹽層為較穩(wěn)定鹽層。全部工業(yè)鹽層NaCl平均品位73.57%。礦體穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定。

（4）礦石化學成分主要為NaCl、CaSO4、MgSO4、Na2SO4，礦物中除石鹽外，未見其它有益組分。礦石呈致密塊狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu)。夾石以泥巖、含膏泥巖、含鹽膏質(zhì)泥巖為主，少量硬石膏巖。礦床類型為斷陷盆地內(nèi)陸湖相蒸發(fā)巖鹽礦床。

2 礦區(qū)含鹽范圍預測

2.1鄰近礦區(qū)概況

江蘇省豐縣師砦鹽礦區(qū)位于豐縣縣城以北約10km，東南距河口鹽礦區(qū)約25km，勘查程度已經(jīng)達到勘探。該礦區(qū)位于師砦凹陷內(nèi)的斷陷盆地內(nèi)，區(qū)域范圍：東起師砦斷層，西至嘉祥支斷層，南自城北斷層，北至鴛樓斷層。情況簡述如下：

（1）鉆孔揭露地層自下而上為侏羅系-白堊系、古近系官莊組及大汶口組、新近系、第四系。

（2）總體構(gòu)造形態(tài)為一走向近東西，傾向北的單斜構(gòu)造，地層傾角10～15°。區(qū)內(nèi)未見斷層，構(gòu)造簡單。

（3）大汶口組下段的含鹽亞段平均厚455.80m，鹽礦層平均厚度186.09m，含礦率41%；含8個鹽群1-21層石鹽巖，其中可采工業(yè)鹽層共17層。全部工業(yè)鹽層NaCl平均品位68.87%。礦體穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定。

（4）礦石化學成分主要為NaCl、CaSO4、MgSO4、Na2SO4，礦物中除石鹽外，部分鉆孔無水芒硝達到了伴生礦產(chǎn)的最低工業(yè)品位。礦石呈致密塊狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu)。夾石以泥巖、含膏泥巖、含鹽膏質(zhì)泥巖為主，少量硬石膏巖。礦床類型為斷陷盆地內(nèi)陸湖相蒸發(fā)巖鹽礦床。

2.2河口與師砦鹽礦區(qū)情況對比

將河口與師砦鹽礦區(qū)進行對比（表1、圖2），發(fā)現(xiàn)：兩區(qū)構(gòu)造位置均處于嘉豐斷層以東，師砦斷層以西的斷陷盆地內(nèi)；河口鹽礦區(qū)三座樓塊段與師砦鹽礦區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)均為單斜構(gòu)造；礦床類型均為內(nèi)陸湖相蒸發(fā)巖鹽；含鹽地層均為古近系大汶口組下段的含鹽亞段；礦石主要化學成分均為NaCl、CaSO4、MgSO4、Na2SO4；主要礦物均為石鹽；礦層穩(wěn)定程度均為較穩(wěn)定。礦層的總層數(shù)、含鹽亞段含礦率、工業(yè)鹽層的平均NaCl品位比較接近。說明兩區(qū)有很強的可比性，可以根據(jù)師砦鹽礦區(qū)的一些情況，對河口鹽礦區(qū)進行預測。

2.3河口鹽礦區(qū)含鹽范圍預測

1、師砦鹽礦區(qū)含鹽范圍在物探資料上的反映

師砦鹽礦區(qū)已經(jīng)達到勘探工作程度，含鹽邊界已經(jīng)查明。區(qū)內(nèi)物探資料有二維地震測線1條（豐迭18-2）、電法資料，含鹽范圍在物探資料上的反映情況如下：

根據(jù)二維地震資料，豐迭18-2測線TR波較發(fā)育，對應的是古近系大汶口組中膏鹽巖段內(nèi)的反射波，以波組和波系出現(xiàn)，波比較多，特征不明顯，強度差不多，相位常出現(xiàn)干涉。經(jīng)計算，豐迭18-2測線上TR波的分布范圍與鉆探控制的含鹽邊界線基本吻合。

豐沛地區(qū)已經(jīng)做了1/2AB=1500m電法工作，并繪制了1/2AB=1500m視電阻率等值線平面圖。勘查深度理論極限最大值為1500m，由于受地層及地表影響較大，要乘以0.5～0.6的校正系數(shù)予以校正，實際有效勘查深度為750～900m，它只是某一深度的視電阻率等值線水平切面圖。

圖3 師砦鹽礦區(qū)含鹽范圍在視電阻率等值線圖上的反映

大汶口組地層中的膏鹽段處于視電阻率的低值區(qū)。師砦鹽礦區(qū)鉆孔揭露最淺見鹽深度為663.60m，鹽礦層底板最低標高約-1300m。在視電阻率等值線平面圖上，師砦鹽礦區(qū)含鹽范圍視電阻率值為6～12Ω·m，處于低值區(qū)鞍部位置的北側(cè)（圖3）。

綜上所述，二維地震測線上TR波的分布范圍與含鹽范圍相吻合，準確性較高，可作為預測含鹽范圍的重要依據(jù)。由于視電阻率等值線平面圖實際對應的是750～900m某一深度的視電阻率水平切面，受地層中膏鹽含量的影響較大，不能作為含鹽的充分依據(jù)，但視電阻率低值區(qū)（小于12Ω·m）可作為含鹽范圍圈定的一種手段，必須要配合其它手段使用。

2、河口鹽礦區(qū)在物探資料上的反映

河口鹽礦區(qū)內(nèi)三座樓塊段已經(jīng)達到詳查，塊段范圍內(nèi)全部含鹽，但整個礦區(qū)的含鹽邊界不清。區(qū)內(nèi)物探資料有二維地震測線1條（D12）、電法資料。

根據(jù)二維地震資料，D12線上的TR波反應較明顯，與豐迭18-2測線上的TR波基本一樣；根據(jù)D12線時間剖面估算的TR波深度，與三座樓塊段鉆孔鹽層的賦存情況基本吻合。根據(jù)以上兩點，河口鹽礦區(qū)D12線上TR波的分布范圍可作為預測的含鹽范圍。

在視電阻率等值線平面圖上，師砦鹽礦區(qū)含鹽范圍內(nèi)視電阻率值為6～12Ω·m，且不封閉；河口鹽礦區(qū)視電阻率值為4～40Ω·m，在內(nèi)部存在4～10Ω·m的封閉圈，三座樓塊段大致處于封閉圈的中心，其視電阻率值小于4Ω·m，見鹽深度721.45～805.10m，止鹽深度909.15～1017.90m，與1/2AB=1500m視電阻率等值線的有效勘查深度對應性較好，可將視電阻率低值區(qū)（小于10Ω·m的封閉圈）作為河口鹽礦區(qū)預測的含鹽范圍。

D12線從4～10Ω·m視電阻率等值線封閉圈的中部北西向穿過，D12線上TR波的分布范圍與10Ω·m視電阻率等值線的范圍相比，長度基本一致，均向深部偏移，平面誤差約300m。

3、河口鹽礦區(qū)含鹽范圍預測

根據(jù)電法、二維地震及三座樓塊段的詳查資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料對河口鹽礦區(qū)含鹽范圍進行預測。先將10Ω·m視電阻率等值線的范圍作為預測范圍，然后參照D12線上將TR波的分布范圍對圈定范圍進行修正，作為最終的預測范圍。

預測河口鹽礦區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為一軸向北東，軸面傾向南東的不對稱向斜，東南翼較寬，地層走向北東～北東東，傾向北西～北北西；西北翼較窄，地層走向北東，傾向南東；地層傾角均小于10°；礦區(qū)中東部有一近東西向的正斷層（F1），傾向南，落差0～130m，礦區(qū)構(gòu)造較簡單。

預測礦體埋深-600～-1350m（向斜軸部），多層層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀穩(wěn)定。預測含鹽面積117.96km2（圖4、圖5）。

圖4 河口鹽礦區(qū)物探資料及含鹽范圍預測情況示意圖

圖5 河口鹽礦區(qū)D12線TR波埋深剖面圖

4、結(jié)論

江蘇省沛縣河口鹽礦區(qū)三座樓塊段已經(jīng)達到了詳查工作程度，并提交了詳查地質(zhì)報告，但針對整個鹽礦區(qū)的勘查工作較少，礦區(qū)含鹽邊界不清，對礦區(qū)下步開展工作十分不利。通過與相鄰的豐縣師砦鹽礦區(qū)的構(gòu)造、地層、礦層等進行對比、分析，利用二維地震及電法資料，對河口鹽礦區(qū)的含鹽邊界進行預測，對指導礦區(qū)下步的勘查工作有著十分重要的意義，也可供其它礦區(qū)參考。

作者簡介：

羊玉武（1973-），男，工程師，1994年畢業(yè)于淮南礦業(yè)學院地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，長期從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。