离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法与流程

本发明属于液体矿产探矿方法技术领域，涉及一种盆地区深层卤水钾或锂盐矿勘探方法。

背景技术：

公知的：一种盆地区寻找深层卤水钾盐或锂盐矿的勘查技术方法组合。盆地区深层卤水钾、锂盐矿有三种存在形式及类型：一是深层构造裂隙孔隙卤水钾、锂盐矿，二是深层砂砾孔隙卤水钾盐矿，三是深层晶间卤水钾盐矿。深层构造裂隙孔隙卤水钾盐或锂盐矿赋存于盆地内低山丘陵区(背斜构造)；深层砂砾孔隙卤水钾盐矿赋存于盆地中凹地(或次级盆地)深部的冲洪积相砂砾石层内；深层晶间卤水钾盐矿赋存于盆地中凹地(或次级盆地)深部的盐岩内。

盆地区深层卤水钾盐或锂盐矿属隐伏矿的一种，在自然景观上与其它地区有所不同，规模(地下分布范围)大，其地表覆盖物厚，基本无露头，常规的大比例尺地砖填图、化探测量无法施展，效果不佳，找矿效率非常低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种盆地区深层卤水钾盐或锂盐矿勘探方法。该方法克服了盆地区景观条件限制、提高找矿成功率。

其具体技术方案为：

一种盆地区深层卤水钾盐或锂盐矿勘探方法，包括以下步骤：

a、根据深层卤水钾盐或锂盐矿典型矿床及众多矿点的产出时空特征，结合陆相沉积地质背景和新构造作用特点，将成矿系统厘定为柴达木盆地新生代陆相盐类成矿系统，在新生代陆相沉积区背斜构造找深层构造裂隙孔隙卤水型钾、锂盐矿床，在新生代陆相沉积区凹地中找深层砂砾孔隙卤水型钾盐矿床和深层晶间卤水型钾盐矿床；

b、以确定盆地深层卤水钾盐或锂盐矿成矿类型为目的，对新生代陆相盐类成矿系统开展1:10万(或1:5万)立体填图(编制岩相古地理图)，确定成矿环境，找矿类型；

c、以观测深层卤水钾盐或锂盐矿储卤层地质特征为目的，对步骤b确定的成矿类型进行地震解译、反演、识别，初步圈定钾盐矿或锂盐矿储层；

d、对步骤c圈定的成矿有利地段进行高精度电磁频谱、大地电测深等电法勘探方法进行测量，确定卤水的分布范围及空间位置；

e、对步骤d定位的深层卤水的空间位置利用水文地质钻探进行验证；

f、确定矿体或矿床。

进一步，所述步骤a中深层构造部位以背斜构造区，针对褶皱构造断裂裂隙和地层孔隙，以深层构造裂隙孔隙卤水钾盐或锂盐矿为找矿对象。

进一步，所述步骤a中凹地部位砂砾层分布区，针对更新世及更早期冲洪积相沉积地层，以深层砂砾孔隙卤水钾盐矿为找矿对象。

进一步，所述步骤a中凹地部位岩盐层分布区，针对更新世及更早期化学沉积层，以深部晶间卤水钾盐矿为找矿对象。

进一步，所述步骤b中，1:10万(或1:5万)立体填图包括以下方面，采用遥感解译，地震解译，以往施工的钻孔资料分析，利用手持gps导航、定位功能，地表剖面测制、路线追索等方法，编制工作区立体地质构造图(或岩相古地理图)，划分储卤地层属性，初步确定成矿有利区。

进一步，所属步骤c中地震解译，根据不同储卤层地震响应特征，对地震资料进行反演，初步判断深层地层特征、沉积环境，断层位置、产状与规模，确定卤水储层分布空间。

进一步，所属步骤d中高精度电磁频谱(hmes)、大地电磁测深(mt)确定含卤层分布范围，初步确定矿体空间位置及深度。包括以下方面：(1)高精度大地电磁测深：以太阳、太阳黑子活动及闪电雷击，尤其是太阳辐射，发射出大量的粒子流，当其达到围绕地球的电离层时，转换为电磁波。由于电离层原理地球表面，在极性向地层内部传播时，可以近似地看作是地球表面垂直入射的平面波，地下各种岩层具有不同的岩性，通常将其视为水平层状介质，这些岩层具有不同的物理性质(密度、速度、电阻率等)，从而形成不同的波阻抗界面，电磁波的波阻抗与电阻率、导磁率相关。电磁波在经过波阻抗界面时会产生反射，在地面接收并研究不同波阻抗界面反射的电磁波，可以得到地层电阻率随深度变化的信息。结合地质及其它物探资料，可以对地层的岩性、物理进行多元解释。(2)大地电磁测深：以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。其基本原理是：依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，经过相关的数据处理和分析来获得大地由浅至深的电性结构，从而判断含卤层的一种方法。

进一步，所属步骤e中水文地质钻探确定矿体分布位置。包括岩心钻探、成井、抽卤实验和测井4个方面。(1)岩心钻探，一般为千米钻，孔深n百米至n千m，循环液浓度和卤水矿化度基本一致的高矿化度卤水。(2)成井工艺要求一是满足抽卤所需要的潜水泵正常工作，二是满足含卤层中保证下置滤水管，三是滤水管孔隙率达到20％以上。(3)抽卤实验，按照大小落成分别做实验，水位稳定后，按照水文地质规范进行抽卤实验。(4)测井要求进行综合测井，内容包括自然伽玛、自然电位、双感应-八侧向、井径、井斜方位、补偿密度、补偿中子、补偿声波等。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明由于将成矿系统厘定为柴达木盆地新生代陆相盐类成矿系统并且集成了地震解译、高精度电磁频谱(或大地电磁测深)、水文地质钻探及人机交互反演模拟技术，通过该组合方法的实施能有效规避覆盖巨厚的沉积物的盆地条件对常规地质、化探方法的限制，能克服覆盖巨厚的沉积物的盆地区地质观察、化探测量的困难，快速了解覆盖巨厚沉积物的盆地条件下盆地区地震响应特征、高精度电磁频谱(或大地电磁测深)特征，减小物探解译的多解性，达到寻找深层卤水钾、锂盐矿的目的，缩短盆地区深层卤水钾盐或锂盐类矿勘查周期。能够在巨厚覆盖层下部快速缩小找矿靶区、实现储卤层的定位，从而提高找矿成功率，具有勘查周期短、效率高、勘查成本低的优点，适用于盆地区深层卤水钾盐或锂盐类矿的寻找。

附图说明

图1是柴达木盆地区深层卤水钾盐或锂盐类矿勘探方法流程图；

图2是发明实施实例中大浪滩-黑北凹地黑zk09孔砂砾孔隙卤水层地震解译图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

利用针对盆地深层卤水钾(锂)盐型建立的“成矿系统+中比例尺立体填图+地震反演+高精度电磁频谱(或大地电测深)测量+钻探验证”的勘查方法技术组合，以柴达木盆地大浪滩北部深层卤水钾矿为例，对该方法组合的找矿效果简述如下：

1、从成矿系统方面了解盆地区深层卤水钾(锂)盐矿物质来源及控矿要素

柴达木盆地大浪滩深层卤水钾矿位于柴达木盆地钾(锂)盐成矿带，在区域地质背景、构造地质特征、出露地层及控矿要素方面具有典型的深层卤水钾矿床特征，矿床形成于更新世阶段，其成矿系统为更新世与陆相沉积物有关的柴达木盆地新生代陆相盐类成矿系统。

⑴含矿地质体特征

矿区分布(或钻遇)地层为渐新世下干柴沟组，中新世上干柴沟组、下油砂山组，上新世上油砂山组和狮子沟组，早更新世阿拉尔组、中更新世尕斯库勒组、上新世察尔汗组、全新世达布逊组。早更新世阿拉尔组下部、上新世狮子沟组砂砾石层中主要产砂砾孔隙卤水钾矿，盐岩层中产晶间卤水钾矿。中新世尕斯库勒组上新世察尔汗组和全新世达布逊组盐岩层中产晶间卤水钾矿。

⑵成矿阶段

矿区矿物研究表明，矿床的形成经历了古盐岩层沉积期、构造沉降-抬升期、砂砾层沉积期、古地下水径流期和高矿化度卤水形成期。古盐岩层沉积期，在上新世狮子沟期或更早，在干旱的气候条件下，产生了化学沉积岩，石盐、石膏等，形成了深层砂砾孔隙卤水钾矿的重要物质来源。喜山期晚期，在构造运动作用下，柴达木盆地西部大浪滩一带产生北西向背斜和向斜构造，背斜构造演化为构造高点，向斜构造演化为凹地。随后，在上新世晚期，凹地内沉积了巨厚的碎屑层—砂砾石层，形成了卤水钾矿储层。然后，地下水径流作用，将古盐岩层中成钾、成盐物质溶解于地下水，通过径流作用，将古盐岩层中的成钾、成盐物质搬运到砂砾层。最后，含钾、含盐的地下水在封闭的砂砾层中演化成不饱和的高矿化度卤水，成钾、成矿。

⑶控矿因素

矿床受上新世以来的含盐地层、砂砾层及构造等的综合控制。

①上新世岩盐地层

上新世上油砂山组和狮子沟组，为浅湖相和滨湖相沉积物，由于气候曾一度干旱，沉积了大量的化学沉积层，主要成分为石膏、石盐，富含钾、钠、钙、镁等。这些岩盐层中的盐类物质钾为矿区钾矿的重要物质来源。

②晚喜山期形成的构造凹地

晚喜山期构造运动作用下，在大浪滩形成向斜构造，在地貌上形成凹地，为上新世以来冲洪积相砂砾层沉积提供了场所和空间。

③更新世及更早的冲洪积地层

从更新世及更早，沿阿尔金山南缘，沉积了巨厚的冲洪积相地层，这些地层松散，基本无固结，孔隙度大，是砂砾孔隙卤水的重要储层。

④地下水

地下水溶解古盐岩层中成钾、成盐物质，通过径流作用，将其搬运到砂砾层成钾、成矿。

2、中比例尺填图

(1)遥感解译：大浪滩凹地在地貌形态上，形状表现为北西向带状洼陷，靠近山前逐渐凸起，无植被、沟壑不发育，80％以上地层为盐壳。

(2)地震解译：不同的沉积环境下，形成的地层响应特征差异较大，以石盐层夹粘土层段在地震剖面上反应的是一套同相轴反射强度较大、连续性相对较好的地震响应特征，同时反射能量成带状分布。以碎屑层为含卤水介质的含钾层，地震剖面上反应的是一套同相轴反射强度较强、连续性相对较差的地震响应特征，同时反射能量也呈块状分布。根据这些，可以初步划分地层单元。

(3)钻孔资料分析：在大浪滩钾矿区，前人进行过浅部卤水钾矿找矿工作，施工了大批钻孔，最大孔深达800m，通过对这些钻孔资料分析总结，有助于立体填图工作，可以初步推断深部卤水储层的分布情况。

(3)地表通过剖面测制、路线追索，圈定地质体。

(4)编制了1:10万矿区地质图、分时代岩相古地理图，圈定了找矿靶区。

3、地震剖面解译

此项工作为钻孔的布设服务的。砂砾石层为含卤水介质的含钾层，地震剖面上反应的是一套同相轴反射强度较强、连续性相对较差的地震响应特征，同时反射能量也呈块状分布。具备这样特征的地层，为深层卤水的储层，初步考虑布置钻孔。

4、高精度电磁频谱、大地电测深等电法测量

大浪滩地区地下水位高矿化度卤水，导电性好，电阻率低。通过地震解译，初步划分出深层卤水储层后，实施高精度电磁频谱测量或大地电磁测深量工作，判断出含卤，为钻孔的布置提供了依据。

5、水文地质钻探

经理论研究，确定大浪滩地区深层卤水钾矿成矿类型、找矿方向后，通过1:10万区域地质填图，初步划分了深层卤水钾矿(砂砾层)分布范围及找矿有利区，然后进行地震剖面解译，确定砂砾孔隙卤水储层分布范围，通过高精度电磁频谱、大地电测深等电法测量工作，进一步确定含卤层，然后运用水文地质钻探进行了验证。通过这套程序，在大浪滩-黑北凹地发现了超大型深层卤水钾矿床。估算333+334级kcl资源量4.71亿吨，平均品位0.49％(其中333级kcl资源量3.65亿吨)。

孔隙卤水钾盐矿从西向东由梁zk10、梁zk01、梁zk03、梁zk07、黑zk01、黑zk02、黑zk03、黑zk04、黑zk05、梁zk801、梁zk1601、梁zk1602、梁zk2401、梁zk2402、梁zk4003、梁zk2401和黑zk5601等深孔控制，长度大于100km，宽8-16km，分布面积大于1000m2，含卤层厚度24-886m，平均499m，顶板埋深95-797.2m，底板埋深524-1600.65m,仅黑zk02于808.4m处孔揭穿该层，一般未揭穿。水位埋深8-20m，含水层纯厚度20-886.23m。孔隙度16.5％-32％，平均20％，给水度8％-18％，平均14％。矿化度280-302g/l，kcl品位0.31％-1.56％,平均0.48％，nacl品位18.79％-22.14％，mgcl2品位0.14％-1.81％，mgso4品位0.00％-2.73％，水化学类型为氯化物型。经抽水试验，单井最小涌水量121.39m3/d，降深99.96m，最大涌水量达9231.49m3/d，降深19.74m，富水性中等-强。由于该卤水单井涌水量大、不易结盐，研究意义大。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结

本发明公开了一种盆地区深层卤水钾盐或锂盐矿勘探方法，包括以下步骤：A、将成矿系统厘定为柴达木盆地新生代陆相盐类成矿系统；B、在勘查区开展中比例尺立体填图，确定成矿环境，找矿类型；C、地震解译，初步圈定成矿有利区；D、进行高精度电磁频谱、大地电测深等电法勘探方法进行测量，确定卤水的分布范围及空间位置；E、利用水文地质钻探进行验证；F、确定矿体或矿床。利用该方法能克服受覆盖巨厚的沉积物的盆地深部地质观察、化探测量的困难，快速了深层储卤层介质，减小物探解译的多解性，达到快速寻找深层卤水钾盐或锂盐矿的目的，缩短深层卤水钾盐或锂盐矿的勘查周期。

技术研发人员：李洪普;谢学光;关有国;李得刚;汪青川;雷延智;路亮;陈金牛;袁文虎;张晓冬;岳鑫;成康楠;刘溪溪

受保护的技术使用者：青海省柴达木综合地质矿产勘查院

技术研发日：2018.10.17

技术公布日：2019.03.08



1.本发明属于地质矿产勘查领域，具体涉及一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法。

背景技术：

2.矿产勘查工程布置是为有效控制矿体、真实反映矿体三维空间状态的一种排列组合方式。通常矿产勘查工程布置采用勘探线法进行，即按一定网度尽可能地垂直矿体走向平行阵列布置。然而，较其他内生矿产所不同的是，离子吸附型稀土矿主要分布于浅地表岩石风化壳中，矿体受地形地貌控制明显。当地形地貌复杂矿体随之被切割成不同的块段时，盲目采用勘探线法布置勘查工程不仅不能有效控制矿体，遇沟谷、河流特别是第四系等“无矿天窗”时则带来了不必要的工程投入。为此针对离子吸附型稀土矿体赋存特征，提出一套可适性的勘查工程布置方法，为有效控制稀土矿体、合理规避不必要的探矿工程投入提供可行性路径。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，适用于离子吸附型稀土矿产勘查，为有效控制稀土矿体、准确估算稀土资源储量创造必要的前提基础。

4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，包括以下步骤：

5.s1、确定成矿地质体，圈定风化壳出露范围；

6.s2、划分工作区的地形单元，确定风化壳位置；

7.s3、根据风化壳出露的形态和位置绘制山体的主脊延伸方向；

8.s4、在主脊上按一定勘查工程间距布设探矿工程；

9.s5、在主脊两侧的次级山脉上按一定勘查工程间距围绕次脊以等距形式布设探矿工程；

10.s6、对工作区内经上述流程未布设探矿工程的空白区进行补充布设。

11.按以上方案，s1中所述成矿地质体是指为形成矿床提供成矿物质的地质体；风化壳是指出露于地表的离子吸附型稀土的赋矿层位，即稀土矿的载体。

12.按以上方案，s2中所述地形单元包括山顶、山脊、山谷、鞍部和陡崖。

13.按以上方案，s3中所述山体的主脊延伸方向是指山体出露于地表的长轴方向，即最大延伸方向。

14.按以上方案，s4中所述一定勘查工程间距按稀土勘查规范的勘查类型变化而变化。

15.按以上方案，s5中所述一定勘查工程间距按稀土勘查规范的勘查类型变化而变化；s5中在主脊两侧的次级山脉上按一定勘查工程间距围绕次脊以等距形式左右交叉布设探矿工程。

16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17.本发明针对离子吸附型稀土矿体赋存特征，提出按地形地貌变化特征(即地形法)进行勘查工程布设，相较传统的勘探线法，该方法富有针对性，具有灵活多变的特点，能够准确查明矿体分布形态，合理规避不必要的探矿工程投入，为有效控制矿体提供可行性路径。

附图说明

18.图1为本发明实施例中离子吸附型稀土探矿工程布设示意图；

19.图2为本发明实施例中下瑶稀土矿区地形地质图。

具体实施方式

20.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

21.下面以赣南某稀土矿区为例进行示范。

22.(1)由于离子吸附型稀土主要赋存于岩石风化壳中，在矿区勘查工程布置之前，需进行矿区野外地质填图工作，准确划分出地层(含第四系)、岩浆岩等地质体的地表出露范围，明确成矿地质体，并针对成矿地质体进一步划分出基岩和风化壳范围，最后根据风化壳出露形态进行勘查工程布置。矿区成矿地质体为花岗岩，如图2所示，灰色阴影部分为风化壳。

23.(2)在矿区地形地质图上明晰风化壳出露形态及位置，根据风化壳出露位置确定其所处山顶、山脊、山谷、鞍部和陡崖等具体部位。如图2所示，矿区内风化壳(阴影部分)的分布受地形地貌控制明显，总体呈北西—南东向长条形展布，所处地形部位包括山顶、山脊和鞍部。

24.(3)在矿区内根据风化壳的分布位置绘制出山脊(包括主脊和次脊)，如图2所示。

25.(4)在山体主脊上按一定勘查工程间距布设探矿工程，如图2所示。

26.(5)当主脊两侧次级山脉不甚发育或延伸较短时，则按上述勘查间距尽可能地以等距形式围绕主脊左右交叉布设探矿工程，当主脊两侧的次级山脉上风化壳延伸较为狭长时，则按上述勘查工程间距尽可能地以等距形式围绕次脊左右交叉布设探矿工程，如图2所示。

27.(6)为方便后期矿体圈连，对上述流程未能控制的空白区进行补充布设，如风化壳形态转折端，如图2所示。

28.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、确定成矿地质体，圈定风化壳出露范围；s2、划分工作区的地形单元，确定风化壳位置；s3、根据风化壳出露的形态和位置绘制山体的主脊延伸方向；s4、在主脊上按一定勘查工程间距布设探矿工程；s5、在主脊两侧的次级山脉上按一定勘查工程间距围绕次脊以等距形式布设探矿工程；s6、对工作区内经上述流程未布设探矿工程的空白区进行补充布设。2.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，其特征在于，s1中所述成矿地质体是指为形成矿床提供成矿物质的地质体；风化壳是指出露于地表的离子吸附型稀土的赋矿层位，即稀土矿的载体。3.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，其特征在于，s2中所述地形单元包括山顶、山脊、山谷、鞍部和陡崖。4.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，其特征在于，s3中所述山体的主脊延伸方向是指山体出露于地表的长轴方向，即最大延伸方向。5.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，其特征在于，s4中所述一定勘查工程间距按稀土勘查规范的勘查类型变化而变化。6.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，其特征在于，s5中所述一定勘查工程间距按稀土勘查规范的勘查类型变化而变化；s5中在主脊两侧的次级山脉上按一定勘查工程间距围绕次脊以等距形式左右交叉布设探矿工程。

技术总结

本发明公开了一种离子吸附型稀土矿勘查工程布设方法，包括以下步骤：S1、确定成矿地质体，圈定风化壳出露范围；S2、划分工作区的地形单元，确定风化壳位置；S3、根据风化壳出露的形态和位置绘制山体的主脊延伸方向；S4、在主脊上按一定勘查工程间距布设探矿工程；S5、在主脊两侧的次级山脉上按一定勘查工程间距围绕次脊以等距形式布设探矿工程；S6、对工作区内经上述流程未布设探矿工程的空白区进行补充布设。本发明针对离子吸附型稀土矿体赋存特征，提出按地形地貌变化特征进行勘查工程布置，该方法能够准确查明矿体分布形态，合理规避不必要的探矿工程投入，为有效控制矿体提供可行性路径。可行性路径。可行性路径。

技术研发人员：曾载淋 陈斌锋 张青 杨斌 陈小勇 邹新勇 莫火华 杨薪 李龙龙

受保护的技术使用者：江西省地质局第七地质大队（江西省地质局稀土应用研究所）

技术研发日：2022.04.15

技术公布日：2022/8/15