江西省吉泰盆地泰和凹陷含鋰鹵水礦成礦地質(zhì)背景初步研究

廖達軍，歐陽斌，張棟梁，朱文韜

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊，江西 南昌 331307）

在吉～泰盆地進行普查鉀鹽為主的綜合找礦中，前人在梅崗地帶發(fā)現(xiàn)了鹵水礦床。目前發(fā)現(xiàn)的含鋰鹵水礦區(qū)僅有泰和縣梅崗～青原區(qū)甲先鹵水礦一處。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

吉～泰盆地區(qū)域大地構(gòu)造位置位于華南褶皺系贛中南褶隆贛西南坳陷之吉泰盆地東部，處于贛江、遂川～樂安兩斷裂之間。盆地基底為前白堊系地層，紅色巖系直接超覆于下伏地層之上。

1.1 礦區(qū)地層

區(qū)內(nèi)地層出露較簡單，主要發(fā)育白堊紀及第四紀地層，其中重要的控礦目標地層為下白堊統(tǒng)周田組（K2z）。

下白堊統(tǒng)周田組（K2z）：為晚白堊世早期一套干旱氣候下封閉—內(nèi)陸淺成湖泊沉積建造，是主要的鹽鹵礦物富集層位。根據(jù)其巖性組合特征分為七個巖性段。巖性主要為湖盆相紫紅色、青灰色薄層、條帶狀鈣質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)粉砂巖等。

在夾持梅崗含鋰鹵水出露區(qū)北西和南東分別施工超千米深井鉆探，梅二井巖心分層情況如下。

①28.23m～77.16m青灰色、紫紅色泥頁巖；②77.16m～112.46m紫紅色、棕紅色泥巖；③112.46m～168.15m青灰色含條帶狀石膏泥巖，夾二層淺肉色流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r，層厚度10cm～50cm，159.89m見50cm砂巖；④168.15m～222.86m灰白色、棕灰色、青灰色鈣質(zhì)泥巖；⑤222.86m～250.13m棕紅色鈣質(zhì)泥巖與青灰色含條帶狀石膏泥巖互層；⑥250.13m～490.62m棕紅色、紫紅色鈣質(zhì)泥巖；⑦490.62m～679.0m青灰色條帶狀鈣質(zhì)泥巖；⑧679.0m～795.00m青灰色含條帶狀石膏泥巖與紫紅色、棕紅色鈣質(zhì)泥巖互層；⑨795.00m～864.35m紫紅色、棕紅色含鈣粉砂質(zhì)泥巖；⑩864.35m～1067.15m紫紅色鈣質(zhì)粉砂巖；1067.15m～1121.30m灰白色、雜色礫巖、灰黑色炭質(zhì)泥頁巖下伏石炭系梓山組砂巖粉砂巖

根據(jù)鉆孔巖心情況，礦區(qū)內(nèi)主要巖性呈現(xiàn)紫紅色和青灰色，且有條帶狀膏鹽夾層，推測地層形成過程可能經(jīng)歷了干旱和半干旱等氣候條件。這種氣候條件，有利于湖水的大量蒸發(fā)，當湖盆中的蒸發(fā)量大于湖面降水量與地表入流量的總和時，湖盆水中的鹽分濃度不斷增高，形成不同類型的鹵水鹽湖。不同顏色的巖性代表著不同的氣候成礦條件，并伴隨著明顯分帶的鹽類沉積。

1.2 成礦地質(zhì)背景

吉泰盆地位于揚子準地臺與華南褶皺系接觸帶，白堊基底斷裂較為發(fā)育。吉泰盆地雛形形成于長塘～吉安一帶，之后盆地受遂川～樂安大斷裂影響趨于明顯，盆地沉降中心逐漸向南遷移，形成了南陡北緩的箕狀斷裂盆地。盆地受南部遂川～樂安大斷裂的控制逐步沉降，形成了斷、陷、沉同時作用的局面，發(fā)展成一個咸水或半咸水湖盆。

（1）原生鹵水的形成。在白堊世早期氣候溫濕，溫濕氣候創(chuàng)造了鹵水物質(zhì)的富集，氣候慢慢轉(zhuǎn)為干旱，蒸發(fā)量大于降水量，造成湖水咸化程度增加，湖水蒸發(fā)濃縮形成鹵水。溫濕與干旱炎熱氣候交替出現(xiàn)和湖水深淺變化的影響，形成看一系列含鹵水地層。并且在干旱氣候中形成的紫紅色泥巖，由于孔隙度小、滲透性差，形成一淘封閉性良好的蓋層，為原生鹵水提供了較好的儲集空間。

表1 巖石化學特征表

礦區(qū)位于吉泰盆地～泰和凹陷腹地，具備封閉和穩(wěn)定沉降的構(gòu)造條件。封閉的盆地地形有利于鹽分不斷地向湖盆地勢匯集并不致外泄，穩(wěn)定的構(gòu)造條件有利于湖盆進行充分的蒸發(fā)和滲透作用，從而使湖水濃度逐漸升高形成鹽湖。盆地的特殊地形不僅起到了明顯的封閉作用，還有效匯集著周圍地區(qū)的地表徑流，為鹽湖中大量溶質(zhì)的聚集提供了足夠的入流量，形成了周田組鹽鹵礦產(chǎn)的基本條件。

（2）次生鹵水的形成。白堊世地幔物質(zhì)上涌導致地殼減薄拉張，由于地幔物質(zhì)和能量上涌，導致在吉泰盆地四周發(fā)育有黃坳、吉水、遂川-德興三條裂谷構(gòu)造及數(shù)十條規(guī)模稍小的構(gòu)造，并形成一系列裂谷盆地；后期裂谷構(gòu)造沉降形成封閉性良好的盆地或凹陷，同時伴有大量火山活動，在吉泰盆地南部及南西部大面積出露燕山期火山巖，主要有早古生代晚期混染型花崗巖及燕山早期花崗巖類，如寧岡、湯湖、彈前、東固巖體。燕山期花崗巖K、Na、Li、Rb、Cs等含量豐富，火山活動帶來豐富的深源成礦物質(zhì)，可能以火山期后的溫熱泉水補給為主。深層地下水溶解火山巖中的K、Na、Li、Rb、Cs等離子，受地層壓力沿著深大斷裂向上運移，賦存于裂隙發(fā)育、孔隙度大的斷層裂隙中。

2 巖石化學特征

在梅一井鉆探揭露過程中，分別在569.51m～575.51m和585.39m～594.80m見到含角礫細砂巖和雜色礫巖層，角礫成分絕大部分為灰?guī)r。說明周田組沉積過程中起碼出現(xiàn)過兩次泛湖亞旋回。梅一井揭穿白堊系周田組底板后下伏地層巖性為石炭系黃龍組灰?guī)r和白云巖，揭露厚度超過400m，廣泛的鈣質(zhì)原巖為周田組形成過程中提供了充足的物質(zhì)來源從而形成巨厚層的鈣質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)粉砂巖及夾膏鹽層。其巖石化學特征見表1。

3 礦產(chǎn)地質(zhì)特征

3.1 鹵水賦存情況

礦區(qū)中鹵水礦層位于晚白堊統(tǒng)周田組三段地層中，分布于下馬廟～肖家～南洲村一帶。

鹵水礦主要賦存于構(gòu)造破碎帶及夾薄巖層的孔隙及裂隙中，含礦層厚度大，厚約11.5m～35.05m，鉆孔中見單層1.56m厚的固體結(jié)晶鹽。鹵水層頂?shù)装鍘r性為青灰色、紫紅色含條帶狀石膏鈣質(zhì)泥巖，巖芯完整，地層產(chǎn)狀較緩，為9°～15°。

儲鹵地層裂隙寬約1cm～3cm，多數(shù)為張性裂隙，裂隙內(nèi)充填肉紅色巖鹽，巖鹽呈粒狀或塊狀分布。儲鹵地層溶蝕現(xiàn)象較為強烈，在鈣質(zhì)粉砂巖中發(fā)育大量的成巖～構(gòu)造縫、溶孔、粒間孔、微孔隙、晶間孔等孔隙。這些孔隙在構(gòu)造作用下產(chǎn)生復雜的裂隙-孔隙系統(tǒng)，構(gòu)成了鹵水的有利儲層。

從以上鹵水的賦存狀態(tài)可以看出，區(qū)內(nèi)鹵水礦床類型為地下深藏裂隙鹵水礦。斷層構(gòu)造對深層鹵水的控制作用比較明顯，對于鹵水的儲集起主導作用。具體表現(xiàn)在兩個方面：一方面，斷裂構(gòu)造為深層鹵水的通道和減壓帶，使深層鹵水上升或側(cè)向運移，并在這些部位富集，成為深層鹵水的重新分布帶。另一方面，周田組在構(gòu)造作用下產(chǎn)生斷層裂隙和次生（張）節(jié)理裂隙，構(gòu)成了深層鹵水的儲存系統(tǒng)；在周田組中因以鈣質(zhì)泥巖為主，在地下鹵水的作用下，溶洞發(fā)育，在斷層和酸蝕的聯(lián)合作用下，使溶洞擴大，使其與微裂隙和各種孔隙聯(lián)在一起形成的復雜網(wǎng)絡儲水系統(tǒng)。

3.2 礦產(chǎn)地質(zhì)物理、化學特征

3.2.1 常量離子水化學特征與水化學類型

區(qū)內(nèi)鹵水為無色、褐色，無嗅，味咸、微苦、澀，從鉆孔水化學分析結(jié)果看，鹵水礦化度271.08g/l～291.21g/l。常量離子中，Na+含量113.0g/l～120.0g/l，Cl-含量164.04g/l～176.32g/l。

3.2.2 微量離子水化學特征

部分鹵水樣品中Li+含 量89.00mg/l～101.55mg/l，LiCl含量遠超過最低工業(yè)指標要求（LiCl最低工業(yè)指標150mg/l）。詳見下表：

表2 鹵水樣品分析結(jié)果表

4 結(jié)語

在有色金屬和稀有金屬礦中，鋰被人們稱為鋰除了成為生產(chǎn)氫彈、中子彈、質(zhì)子彈的重要原料外，還廣泛用于玻璃陶瓷工業(yè)、煉鋁工業(yè)、鋰基潤滑脂以及空調(diào)(溴化鋰)、電池、醫(yī)藥、有機合成等工業(yè)，成為新型材料的重要部分。因此，加強吉泰盆地含鋰鹵水礦資源勘查和探索研究該區(qū)范圍內(nèi)鹽類及含鋰鹵水集聚的成礦規(guī)律，積極開發(fā)該區(qū)鋰資源具有重要意義和經(jīng)濟價值。

本文在成文過程中得到了江特礦業(yè)李繼來高級工程師的大力幫助和江西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九〇二地質(zhì)大隊同仁的協(xié)助，在此一并致謝。