我国海相钾盐“从0到1”！四川宣汉探获首个亿吨级固体钾盐矿

钾盐是我国大宗紧缺战略性矿产，主要用于生产农用钾肥，是粮食的“粮食”。钾盐供应同时关乎矿产资源安全和粮食安全。据统计，我国已探明钾盐资源量为10.15亿吨，其中经济可采储量仅有2.88亿吨，主要来自现代陆相盐湖，寻找深部海、陆相后备接续钾盐资源刻不容缓。

1月6日，记者从中国地质科学院矿产资源研究所（以下简称资源所）获知一个好消息：我国海相可溶性固体钾盐找矿获得历史性突破，在勘查理论技术创新的基础上，于四川宣汉探获资源量达亿吨级的新类型可溶性固体钾盐矿，开拓了海相钾盐找矿新方向和新领域。

破局

——在四川盆地发现全球首例“新型杂卤石钾盐矿”

四川盆地是我国主要大型海相成钾盆地之一，也是资源所中国工程院院士郑绵平钾盐团队长期关注研究的地区。

“四川海相钾盐找矿突破了！”1月6日，国家重点研发计划钾盐项目中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范（2017-2021）和重点含盐盆地钾盐成矿规律、勘查技术与增储示范（2023-2026）首席科学家张永生，高兴地告诉记者。与以往陆相钾盐勘查成果不同，此次获得突破的是国内久攻难克的海相可溶性固体钾盐找矿。在郑绵平院士发现“新型杂卤石钾盐矿”的基础上，四川盆地东北部宣汉地区探获了中国第一个超大型海相可溶性固体钾盐矿床，资源规模达数亿吨。

说起中国的海相钾盐找矿，郑绵平的总结是“难”。

难，来自于资源禀赋。

据介绍，全球探明钾盐资源主体为前第四纪海相可溶性固体钾盐矿床（氯化钾、光卤石），仅少部分来自现代盐湖钾矿。但在中国，由于大陆构造演化具小陆块拼合、多旋回构造和强烈陆内活动特征，成钾地质条件复杂，探明钾盐资源主体为现代陆相盐湖钾矿。

难，体现在过程艰辛。

20世纪60年代起，地质工作者开始在四川盆地三叠系进行海相钾盐矿的勘探和研究工作，但历经艰难只找到了深层富钾锂卤水和与硬石膏和白云石互层产出的杂卤石（简称“石膏型杂卤石”）。这种石膏型杂卤石远景资源折合氧化钾（K₂O）超百亿吨，但其质地致密，难溶于水，且绝大部分埋深大于2000米，难以旱采，亦无法采用水溶法溶采，短时期内不具有开发利用价值。

在活动的三叠纪上扬子局限蒸发台地上，真的只有这样埋深大、难开采的石膏型杂卤石吗？这是郑绵平等许多钾盐科学研究者心心念念的一个问题。

时光飞逝，50年来，这个问题一直未能解答，我国的海相钾盐勘查也一直沉寂。

2014~2016年间，事情有了转机。郑绵平院士带领团队在重庆长寿地区长平3井发现了一种赋存于石盐中的杂卤石。以此为线索，科研团队在推进四川盆地富钾卤水和巨量杂卤石研究时，在四川恒成钾盐科技有限公司宣汉盐盆卤水探井岩心的复查中发现了大量破碎的杂卤石碎屑颗粒分布于石盐基质中，KCl含量达边界工业品位以上，杂卤石的这种赋存状态先前未曾见过。

石盐极易溶于水，具枸溶性的杂卤石破碎后也可溶于水，郑绵平立即敏锐地意识到：若这类杂卤石能达到工业矿层厚度和工业品位，即便深埋地下，也可利用水溶法溶采，这就形成了能够开发利用的“活矿”！他将其命名为“新型杂卤石钾盐矿”——这不仅是一种全新的硫酸盐+氯化物复合型海相可溶性固体钾盐矿床新类型，也是全球首例此类型的海相可溶性固体钾盐矿床。

随即，资源所海相钾盐团队结合多年来找钾工作实践，对四川盆地早—中三叠世海相钾盐的成矿条件进行了深入而系统的研究。他们认为：四川盆地东部古盐盆发育，是形成石盐-杂卤石共伴生沉积的有利区，尤其是川东北地区位于华蓥山、大巴山等多组构造交汇的复杂构造区，成盐成钾有利区叠加后期构造活动强烈改造，是最有可能实现海相可溶性固体钾盐找矿突破的成矿有利区。

在郑绵平院士的指导下，张永生作为国家重点研发计划钾盐项目的负责人，带领项目组扎实推进海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”的勘查评价和研究工作。

深钻

——国内首个超大型海相可溶性固体钾盐矿面世

从2017年开始，在国家重点研发计划钾盐项目“中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范”“重点含盐盆地钾盐成矿规律、勘查技术与增储示范”等项目的资助下，资源所海相钾盐团队联合四川巴人新能源有限公司、四川恒成钾盐科技有限公司、中国石油化工股份有限公司勘探分公司、四川省第二地质大队（原四川省地矿局405地质队）、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院、四川省地质矿产（集团）有限公司、成都理工大学等单位的地质、地球物理、地球化学等多学科专业技术人员协同攻关，系统开展了“新型杂卤石钾盐矿”的成钾物质来源、成因机制、成矿模式、空间分布规律等研究。

科研团队提出了新型杂卤石钾盐矿“双控复合成矿”理论新认识，建立了“两阶段”成矿模式：成钾物质主要来自同时期海水，成矿阶段分为古盐盆原始沉积（形成石盐—杂卤石—石膏不等厚互层“千层饼”）和后期盐构造塑性变形改造（“千层饼”碎裂掺和、“新型杂卤石钾盐矿”形成）两个阶段。

新型杂卤石钾盐矿的“两阶段”成矿模型

2019～2021年，为进一步查明这种海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”的沉积分布特征与含钾性等基本地质参数，科研团队在宣汉地方政府和四川巴人新能源有限公司的全力支持下，以“双控复合成矿”理论新认识为指导，在达州市宣汉县普光地区大湾—雷银堡背斜的大湾构造核部设计部署了川宣地1井，并在井深3007.41~3388.33米的范围内探获累计厚达29.46米、氯化钾平均含量12.03%（最高品位达20.5%）的“新型杂卤石钾盐矿”高品位工业矿层。

2020年10月，郑绵平院士（中）考察川宣地1井“新型杂卤石钾盐矿”岩心

以川宣地1井为标杆井，结合四川恒成钾盐科技有限公司的3口取心井，科研团队构建了“三高、两低、一大”（高伽马、高钾、高电阻、低钍、低铀、大井径）的“新型杂卤石钾盐矿”矿层综合测井定量识别新技术；通过钾盐样品实测数据和测井解释数据拟合及验证，建立了钾盐矿层的钾含量和矿石密度的定量预测模型，为“新型杂卤石钾盐矿”的定量化识别预测和资源量估算提供了创新技术支持。

2020年9月，资源所川东北锂钾项目野外党支部在川宣地1井现场开展党建活动

之后，团队通过“气钾兼探”途径，进一步利用宣汉普光地区630平方千米钾盐有利分布区内的29口非取心天然气井的测井解释数据，进行钾含量和矿石密度的定量预测，总共由33口井钻探工程控制，查明“新型杂卤石钾盐矿”分布面积达368平方千米，圈定钾盐矿体富矿区块面积179平方千米，初步估算富矿区块内“新型杂卤石钾盐矿”的推断资源量（KCl）为2.45亿吨（超大型）、潜在资源（KCl）4.65亿吨。

至此，一个超大型海相可溶性固体钾盐矿清晰面世，实现了我国亿吨级海相可溶性固体钾盐找矿“从0到1”的重大突破，并重塑全国钾盐分布态势，形成了陆相盐湖钾盐和海相可溶性固体钾盐共存的“海（相）陆（相）并重”的全新格局。

应用

——有望建成中国首个亿吨级海相钾盐资源基地

那么，这一超大型海相可溶性固体钾盐矿能否尽快开发，支撑川东北形成中国又一个钾盐资源基地？这些“新型杂卤石钾盐矿”藏身于深度超过3000米的地下，若要取出利用，成本是否高昂？

为了解决“尽快增储上产”的问题，从2020年开始，资源所与四川恒成钾盐科技有限公司合作，从室内矿石静态·水溶性小试和对接井溶采提钾锂中试2个层面，就“新型杂卤石钾盐矿”和天然富钾锂卤水的工业利用性能进行了评价。基于“新型杂卤石钾盐矿”可溶性的特点，可以直接采用水溶法进行溶采，具体思路是：打对接井，淡水从中间的直井注入，沿水平井段溶解地下“新型杂卤石钾盐矿”，在注水压力和地层压力的共同作用下，溶矿富钾卤水和天然富钾锂卤水则会从两侧的对接井涌出。

据张永生介绍，四川恒成钾盐公司的中试结果证实了新型杂卤石钾盐矿不仅能用、便于开发，且成本可控。2023年6月，四川省达州市就溶采和提取中试成果召开新闻发布会。郑绵平院士在发布会上高兴地表示：“以此为基础，宣汉有望建成国内首条以深部海相钾盐为原料的氯化钾生产线，引领国内深部钾盐资源开发，成为全国首个海相钾肥综合资源基地。”

“我们已经实现了固体新型杂卤石钾盐矿和天然富钾锂卤水的混合开采，相关溶采和提钾锂综合利用工艺路线和方法也在不断优化中。”张永生透露，地质人员在宣汉地区不仅发现了丰富的海相可溶性固体“新型杂卤石钾盐矿”，还探获深部同层系天然富钾锂卤水，潜在卤水量约21亿立方米，折算潜在资源氯化锂240万吨、氯化钾5600万吨、溴素290万吨等。对此，科研团队已成功研发“U型”对接井溶矿采卤新技术和混合卤水提取氯化钾、碳酸锂、硼酸等综合利用新工艺，为“新型杂卤石钾盐矿”和天然富钾锂卤水的绿色高效综合开发利用提供了重要技术支持。

“新型杂卤石钾盐矿”对接井溶采示意图

据了解，目前宣汉县正在集合中蓝连海设计研究院有限公司、资源所、四川省第二地质大队等专业力量，依托四川巴人恒创钾盐有限公司、四川省地质工程集团有限责任公司，积极推进深层海相钾盐资源开发利用攻关工程，聚力建设全国首个深部海相钾盐资源开发利用试验区，全力推动钾锂资源的就地转化。加上著名的普光气田，宣汉县更宏大的目标是：依托天然气、钾、锂资源优势，主导发展能源化工、新材料绿色低碳优势产业，攻坚平台支撑，强化科技赋能，大力开展集群招商、全链条招商，加大对钾锂资源的高效、绿色、规模化的开发利用。

“下一步，资源所海相钾盐团队将继续围绕四川盆地三叠系海相可溶性新型杂卤石钾盐矿做好两项工作，一是进一步夯实川东北达州市宣汉地区新型杂卤石钾盐矿的资源量，二是完善和提升海相钾盐成矿理论新认识和勘查评价技术体系，加强海相钾盐找矿勘查部署。我们预期，在四川盆地东部、北部的造山带和盆山结合带的古盐盆发育区，可能会找到第二个、第三个甚至更多亿吨级规模海相可溶性新型杂卤石钾盐矿，有望形成找矿突破连片示范效应，从根本上解决我国钾盐资源严重短缺的问题。”张永生对此很有信心。

本文来源：i自然客户端，新媒体编辑：周飞飞

01

中国盐湖资源与环境研究

本书收录了近年来自然资源部盐湖资源与环境重点实验室的研究成果，研究领域涉及盐湖地质、矿产、盐化工、环境、生态等学科，研究内容涵盖了盐湖资源与环境面临的热点问题，分为重点实验室及野外台站建设、盐类及其他矿产、盐湖化工、盐湖古气候与生态环境、盐湖资源发展战略五个部分。本书研究成果回应了社会对有关钾、锂等盐湖资源与环境保护等方面的关切。

02

罗布泊盐湖钾盐矿床形成条件与规律

罗布泊盐湖是世界上最大的第四纪干盐湖之一，沉积了地球上尚罕见的巨量钙芒硝，伴随的钾盐成矿也具独特性。本书内容涉及罗布泊盐湖钾盐大规模超前成矿的科学问题，积累了大量实际地质调查资料，从宏观的青藏高原隆升、塔里木盆地构造演化及区域气候水文演变，到罗布泊盐湖的中－微观地质特征（构造、地貌、岩石、矿物、晶间卤水等）等；内容包含了罗布泊盐湖的形成演化、气候环境、物质来源、古湖水化学特征、巨量钙芒硝成因、钾盐矿床特征及大规模钾聚集机理的大量数据资料和新成果认识；基本厘清了罗布泊盐湖的形成条件、演化历史与钾盐成矿规律；提出罗布泊是我国又一个钾盐成矿区，建立钾盐成矿新模式与资源量预测模型，圈定新成钾区，获得了预测资源量。总之，本书不仅丰富了陆相盐湖钾盐成矿理论，同时对中国其他盐湖找钾预测具有理论指导作用，对中国西北第四纪气候环境研究具有参考意义。

03

青海别勒滩低品位固体钾矿液化开发技术

我国可溶性钾盐资源紧缺，找矿难度巨大，但仍有大量低品位钾盐资源很难按传统技术进行开采。作者在青海察尔汗盐湖别勒滩低品位固体钾盐沉积区开展了大量野外调查、溶矿试验与综合研究工作，取得低品位固体钾盐分布特征、水动力条件、驱动溶矿技术及可液化资源量等方面的系列新成果，并将相关成果凝练编写而形成本书。本成果为大规模工业化开采低品位固体钾盐提供理论依据，可为我国盐湖钾盐企业持续发展提供技术支撑。

04

青藏高原盐湖资源环境变化调查与潜力评价

本书是“第二次青藏高原综合科学考察研究”的成果之一，也是科考任务“资源能源现状与远景评估”的重要组成部分，主要聚焦于青藏高原盐湖资源变化的调查与相关研究，旨在服务于国家资源战略需求，为合理高效地开发与利用盐湖资源，保护盐湖系统生态环境，实施区域可持续发展与科学决策提供依据。全书共九章，包括此次科考的背景、意义、盐湖资源概况，青藏高原隆升的动力机制分析，典型成盐盆地古钾盐成盐条件及成矿潜力分析，深层卤水赋存特征、极端困难区现代盐湖资源潜力与微生物调查，重点盐湖开发区资源环境现状调查及关键战略元素物源示踪与成矿机制研究，以及盐湖科学数据的多源融合、集成与平台构建等内容。

（本文编辑：刘四旦）

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