富K卤水形成条件分析

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本文作者：周庆作者单位：中国石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心

江陵凹陷西部深层卤水主要分布在该区的新沟嘴组新下Ⅱ、Ⅲ油组，少数井在沙市组也钻遇过富钾卤水，该区富钾卤水藏一般在井深3300m～4000m，在钻遇钾卤水层时，钻井均有不同程度的显示。结合在本区所钻探的钻井资料、测录井资料，对江陵凹陷西部深层富钾卤水形成条件进行浅析。希望能给以后的卤水资源的勘探开发提供依据。

1新沟嘴组岩性组合特征

该区的新沟嘴组地层以深灰色、紫红色泥岩夹泥膏岩和砂岩为主，与下伏沙市组、上覆荆沙组均为整合接触。新沟嘴组下段从上至下又可细分为大膏层、I油组、Ⅱ油组、泥隔层、Ⅲ油组，地层厚度500m～650m，最大厚度（位于江陵凹陷的梅槐桥向斜）达700m，主要以三角洲相沉积为主。上段（Ex上）厚200m～400m，在洼陷带厚度加大，为一套棕色、紫红色泥岩夹薄－中厚层粉砂岩、含膏泥岩、泥膏岩，局部见玄武岩。

新沟嘴组下段三个油组及泥隔层和大膏层地层特征如下：1）Ⅲ油组：为一套红色为主，红灰间互的泥岩夹砂岩及少量含膏泥岩，局部地区存在暗色泥岩发育段，在江陵凹陷梅槐桥洼陷有膏盐岩发育，地层厚100m～120m。2）泥隔层：江陵凹陷泥隔层厚度在40m～55m，主要以灰－深灰色泥岩间夹红色泥为主，自然伽马曲线中平，电阻率较低。3）Ⅱ油组：灰－深灰色泥岩夹砂岩、含膏泥岩、膏盐岩，上部以红灰间互为主，砂岩较发育，下部以灰色泥岩为主，砂岩不发育，在江陵凹陷的梅槐桥、虎渡河洼陷有盐岩发育，厚150m～300m。Ⅱ油组下部为新沟嘴组最主要的烃源层系，Ⅱ油组上部储层发育，尤其在江陵凹陷储层更为发育。4）Ⅰ油组：以红色泥岩及砂岩，含膏泥岩为主夹泥膏岩，局部地区底部为红灰间互，厚度为120m～150m左右，下部砂岩较发育，是主要的储集层段。5）大膏层：新下段顶部灰色泥膏岩及白色泥膏层，厚度在5m～30m，盆地内分布稳定，可追踪对比。测井曲线上表现为极低自然伽玛、极高电阻率，为新下段良好的区域盖层。6）新上段：岩性以红色泥岩和砂岩为主，夹有膏质泥岩或砂岩，4米电阻曲线呈不规则的齿状，自然伽马曲线表现为锯齿状曲线，其值多为130API～180API。

2沉积环境分析

涴市地区新沟嘴组气候由干旱转变为半干旱或半湿润，后港或远安物源增多，尤其新下段沉积时期以三角洲相沉积和滩坝相为主，纵向上Ⅱ组砂岩厚度最大，Ⅰ油组次之，Ⅲ油组最小，如L25井：

Ⅰ油组砂岩厚度43．8m，Ⅱ油组70m，Ⅲ油组40．6m，其中Ⅰ油组砂层主要分布在其底部，Ⅱ油组和Ⅲ油组分布在顶部。整体特征南岗地区以滩坝相沉积为主。

Ⅲ油组底部以浅湖相沉积为主，砂体不发育。顶部为三角洲前缘亚相沉积为主，砂体较发育，渗透性砂体厚度最大达36．8m，一般在8m～28m，砂体厚度由东北向西南减薄，岩性为为一套红色、灰色为主，红灰间互的泥岩夹砂岩及少量含膏泥岩、粉砂岩，局部地区存在暗色泥岩发育段，4米电阻曲线呈块状高值夹谷状低值，其值2Ωm～24Ωm。自然伽马曲线呈不规则锯齿状夹指状低值，其值为58API～180API。

Ⅱ油组以三角洲前缘亚相沉积为主，砂体最发育，渗透性砂体厚度最大达48．2m，一般在20m～40m，分布较广，砂体厚度由东北向西南减薄，岩性为灰－深灰色泥岩夹砂岩、含膏泥岩、白云岩，局部见灰黑色玄武岩（如范家台），上部以红灰间互为主，油层主要发育于中上部，4m电阻曲线上部呈波状，其值为6．0Ωm～23Ωm；下部基值抬高，呈不规则齿状，自然伽马曲线上部起伏较大为块状高低值间互，其值为54Ωm180API，下部为较紧密的梳状，其值为58API～180API。

Ⅰ油组底部以三角洲前缘亚相沉积为主，砂体较发育，渗透性砂体厚度最大达29．2m，一般在8m～24m，砂岩主要集中在本区中北部，延伸较近，砂体厚度由东北向西南逐渐尖灭，顶部以浅湖相为主，砂体不发育，岩性以红色泥岩、砂岩及含膏泥岩为主，夹泥膏岩，局部地区底部为红灰间互，油层主要发育于中下部，顶部发育有凹陷内可追踪对比的大膏层，4米电阻曲线呈不规则的齿状，其值为7．2Ωm～18Ωm，自然伽马曲线呈现起伏幅度大的、较紧密梳状及砂岩引起的指状低值。其值为36API～180API。

3富钾卤水水化学特征

该区新沟嘴组目前有8口井单独分析k＋含量，新下段Ⅱ油组，钾离子含量在3645mg／L～9625mg／L，按照行标均达到富钾卤水的级别。新下段Ⅲ油组，膏盐岩十分发育，钾离子含量达到9000mg／L以上，Ⅱ油组相对膏盐岩不发育层段，钾离子含量在4000mg／L左右，说明富钾卤水分布与膏盐岩发育程度具有较好的相关性，部分地区钾离子含量达与深层水有关，L9井水化学分析铷含量73．6mg／L，铯含量26．5mg／L，锶含量400mg／L，稀有元素含量高，据资料分析该区富钾卤水主要来自地下深层水或原地沉积高浓缩水。

4富钾卤水的分异作用

在地球深部高温高压还原富氢环境，钾主要呈氢化物迁移，避免了钾与硅、铝生成钾长石等难溶硅铝酸盐对钾迁移的抑制。当钾氢化物迁移至地壳浅部，即与水作用形成K＋继续迁移，经蒸发浓缩，分异富集，沉积成钾矿床。盐卤主要成分的分异有结晶分异、迁移分异、温差分异等。卤水蒸发过程中，最先晶出沉积于下部的是方解石、白云石等碳酸盐；次为石膏、无水石膏晶出淀积于碳酸盐上；再次是石盐晶出淀积于石膏、无水石膏上，这是因为地下温度一般大于40℃，盐类的溶解度KCl大于NaCl，且大部分SO4－2已被Ca2＋耗去，不会有K2SO4析出；最后钾石盐、光卤石淀积于石盐上，还有少量石盐继续晶出。如原卤中SO42－浓度低，Ca2＋浓度高，钾盐层中将有溢晶石（CaMg2Cl6•12H2O）产出。钾质卤液如源于深部强还原性热液，其盐类矿物的分异淀积受环境的氧化还原性（Eh值）的影响，如碳酸盐的晶出与CH4、CO等氧化成CO2有关，硫酸盐的淀积与S、S2－、HS－、H2S氧化成SO42－有关。在盐类分异淀积过程中，CH4、SiH4、H2、H2S、CO、CO2等气体成为包裹体固定在盐类矿物中和储于盐粒微细裂隙内。此外热液矿物也会沉淀析出。

5成藏配套关系

该区从沉积充填和构造演化匹配关系上分析，涴市地区富钾卤水丰富，成因多种多样，可来源于地下深部卤水、淋滤渗透火山岩地层水或原地高浓缩沉积水。储集层也具有多样性，新下段Ⅱ油组砂岩储集层、强烈断裂形成交织裂隙储集体。新下段顶部地层主要以浅湖相沉积为主，发育巨厚泥岩盖层，具有较好的封堵性。由于荆沙组沉积时期强烈的构造运动、盐隆作用和火山作用，形成不同圈闭类型，具有较好的成藏配套条件。

6该区卤水层压力

根据该区实钻的GJ1、S4井、ES9井、L9井、S15井井资料分析，认为该区的深层卤水层为高压卤水层（见表1）。7结论该区富钾卤水形成的基本条件：1）巨大丰富的钾盐物质来源，这是形成富钾卤水的物质基础和首要条件。2）有利的地质构造和地理地形条件，有封闭、半封闭的大盆地，其基底有次级凹陷，为持续聚盐、储盐提供空间，为盐类分异富集，形成厚度大、品位高、杂质少的富钾卤水层创造必要条件。3）干旱的古气候条件，是成盐富集的必备条件。4）有效的盖层，是深层富钾卤水成藏的必要条件。5）具有独立的压力系统，是深层富钾卤水成藏的必要条件。6）构造断裂与富钾卤水的形成分布也存在密切关系。