洪泽凹陷赵集矿区盐矿分布特征及矿层对比分析

Analysis on the Ledge Comparison and the Distribution Characteristics of the
Salt Mine on the Zhaoji Mining Area,Hongze Sag
Li Xiaoming,Jiang Qinin,Zhu Weiqin,Liu Zhaocheng,Wu Jinfei,Zhu Pei
(Huai ’an Geology Mineral Exploration Institute,Huai ’an,Jiangsu,223001)
Abstract:The saltbearing formation on the Zhaoji Mining Area occurred in the Funing-4Formation of the Hongze Sag in the Subei basin.The sedimentary rhythmic characters,including mudstones interbedded with halite and thenardite and a lot of ore seams,are obvious.Considering a large number of geological data which were collected and organized,geologic feature and distribution of the salt mine is analyzed by kinds of ways including studying the features of the marker bed and main industrial ledge,geophysical log.Integrated analysis imply that the salt mine is stable,contrasted clearly,divided scientifically and reasonably.The above-mentioned research provides the reliable foundation for studying the distribution rule the salt mine,solid mineral exploitation and utilization.
Key words:Hongze Sag,the salt mine,thenardite,distribution characteristic,ledge comparison
摘要:赵集矿区含盐系地层赋存于苏北盆地洪泽凹陷阜宁组四段,沉积韵律频繁,主要表现为泥岩与石盐、无水芒硝岩的互层,矿层数量较多。

本文在收集和整理大量地质资料的基础上,分析了该矿区盐矿地质特征及分布情况,主要从标志层、主要工业矿层特征及地球物理测井等方面对矿层进行对比与划分,认为区内矿层分布稳定、对比清晰、划分科学合理,为研究矿区盐矿分布规律、矿产勘查及开发利用等提供可靠的依据。

关键词:洪泽凹陷;石盐;无水芒硝;分布特征;矿层对比中图分类号:TS32
文献标识码:A
文章编号:1001-0335(2018)05-0016-04
洪泽凹陷赵集矿区盐矿分布特征及
矿层对比分析
李小明,姜芹芹,朱卫琴,刘兆成,吴进飞,朱培
(淮安市地质矿产勘查院,江苏淮安223001)
第49卷Vol.49
中国井矿盐
CHINA WELL AND ROCK SALT
作者简介:李小明(1984-),男,江苏徐州人,本科,工程师,主要从事盐矿地质勘查工作。

1前言
江苏省淮安市矿产资源丰富,特别是地下岩盐资源,不仅储量巨大,而且含盐品位高,分布范围相对集中,主要赋存于淮安盐盆和洪泽盐盆。

洪泽盐盆赵集矿区探明的石盐矿石约280亿吨,无水芒硝矿石约6.8亿吨,矿床属陆湖相蒸发岩型沉积,分布范围较广,沉积韵律频繁,矿层发育较多,不同地质资料中矿层划分不统一,不利于地质工作的开展,本文通过综合分析,总结出对矿层进行系统划分与对比的方法。

2
地质概况
洪泽凹陷北临鲁苏隆起,南接建湖隆起,西与管镇次凹隔湖相望,东与淮安凸起相连,在燕山运动末—喜山运动时期长期持续下沉,接受中、新生界沉积,是一南断北超、南厚北薄的箕状断陷。

中、
新生界地层由南向北逐渐抬升,厚度逐渐减小直至尖灭,其构造形态大致呈扇形。

区域地质揭露盐盆地层自下而上为:古近系阜宁组、戴南组、三垛组、新近系盐城组和第四系东台组。

含盐系地层位于阜宁组四段,走向北东,倾向南东,产状平缓[1-4]。

3
含盐系地层特征
根据不同岩类的组合特征,特别是盐矿层在剖面上的分布状况,将赵集矿区含盐系地层分为五个岩性亚段[10-12],自下而上分别为:盐下膏盐亚段、下盐亚段、淡化亚段、上盐亚段和盐上膏盐亚段。

各亚段代表了盐湖发生、发展直至消亡的不同发展阶段,五分性明显,分布稳定,可全区对比。

3.1盐下膏盐亚段:本亚段为盐湖早期沉积,岩性主要为灰色硬石膏岩与灰色、暗棕色泥质岩互层。

3.2下盐亚段:本亚段为盐湖开始扩张发展时期沉积,岩性主要为灰色石盐、棕黄色无水芒硝岩与泥岩、灰色钙质泥岩互层。

3.3淡化亚段:本亚段是在盐湖发展全盛时期一次较大规模的淡化层沉积,盆地北部岩性以灰-深灰色白云质灰岩、灰质白云岩为主,夹灰色白云质泥岩,南部淡化亚段夹石盐和无水芒硝岩,厚度不等。

3.4上盐亚段:本亚段为盐湖再次扩展期沉积,以灰色石盐为主,夹灰色、棕色泥岩和钙芒硝岩,中下部石盐矿层底部常夹少量无水芒硝。

3.5盐上膏盐亚段:本亚段为盐湖晚期沉积,岩性以硬石膏岩、泥质硬石膏、石膏泥岩、云质泥岩为主,夹钙芒硝岩。

4矿体分布特征
矿区石盐、无水芒硝矿床延伸规模属大~中等,分布面积约82km2,矿体形态和内部结构较简单,矿层厚度相对稳定,品位较均匀,矿石质量好。

矿体以层状~似层状产出,含少量夹石,夹石率为5~15%,构造简单,属于单斜构造。

矿层走向北东,倾向近南东,产状平缓,倾角一般为5~10°。

矿床顶板埋深1200~ 1800m,总体趋势由北向南埋深逐渐增大,共划分19个矿层,自上而下编号依次为ⅩⅨ~Ⅰ层[1-4]。

4.1纵向分布特征
矿区石盐矿主要分布于上盐亚段、淡化亚段和下盐亚段,无水芒硝矿赋存在淡化亚段和下盐亚段上部[5-6]。

上盐亚段石盐矿层分布稳定,厚度大,品位较高,是本区石盐矿主要开采目的层。

本亚段自上而下可划分为第ⅩⅨ~ⅩⅣ等6个石盐工业矿层,厚度最多可达180m。

上部矿层小夹层多、含盐率低,下部矿层矿石质量好、品位高。

淡化亚段内自上而下可划分为第ⅩⅢ、Ⅻ、Ⅺ等3个工业矿层,其中第ⅩⅢ矿层为无水芒硝矿层,其余两层石盐、无水芒硝矿共生,多为上盐下硝的相变过渡关系。

本亚段各矿层厚度变化大、不稳定,但品位较高,仅局部地段第ⅩⅢ矿层无水芒硝矿具有开采工业价值。

下盐亚段自上而下可划分为第Ⅹ~Ⅰ等10个工业矿层,其中石盐矿自上而下均有分布,无水芒硝矿则主要分布于上部的第Ⅹ、Ⅸ、Ⅷ等3个矿层,属盐硝共生,且多为上盐下硝的相变过渡关系,中间无明显划分标志层,少数为纯无数芒硝矿层。

受沉积环境影响,无水芒硝区域变化大,但第Ⅷ矿层厚度相对较大、品位高,分布较稳定,是本区无水芒硝矿主要开采目的层。

4.2平面分布特征
本区石盐矿沉积范围广,分布很稳定,沉积中心大致位于庆丰-庆丰西-成长一带,向西北、西南方向延伸范围较大。

上盐亚段和下盐亚段在平面上分布大致相同,但上盐亚段盐层厚度大,品位高,横向变化较稳定;下盐亚段含盐率稍差,品位不高,横向变化大。

上盐亚段在沉积中心一带平均厚度接近150m(图1),由沉积中心向西至丁场矿段西部厚度逐渐变薄至100m左右,纵向各矿层发育完整;向北至陈庄矿段北部-红星矿段北部一线,厚度变薄至70m左右,上部第ⅩⅨ、ⅩⅧ矿层逐渐缺失;向东北至苏庄矿段东北部及李庄矿段东部,已接近盐盆东北部边缘,厚度变化较大,矿层逐渐尖灭;向东南至顺河集一带,厚度变薄至100m左右;至顺河集南一带,已接近盐盆南部边缘,厚度变化大,矿层逐渐尖灭;
本区可达到工业指标的无水芒硝矿有六层,主要分布于下盐亚段上部的Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ矿层和淡化亚段的Ⅺ、Ⅻ、ⅩⅢ矿层。

下盐亚段无水芒硝矿主要分布于庆丰-庆丰西-丁场-成长-顺河集矿段一带,其中第Ⅷ矿层分布最稳定(图2)。

受淡化作用影响,沉积中心区矿层厚度局部变薄,大致呈“凹”字形分布,由庆丰矿段向四周厚度逐渐增大,形成以庆丰西、顺河集及苏庄三个沉积厚度较大的环状带,厚度一般超过10m,单层最大可达19m。

自环状带向外围至苏庄东北、顺河集南、成长南、丁场西及庆丰矿段北,矿层逐渐变薄尖灭。

淡化亚段无水芒硝沉积范围小,主要分布于成长-顺河集矿段一带,厚度小,呈似环状
形态,向四周尖灭[5]。

图1上盐亚段石盐矿等厚图
图2第峪矿层无水芒硝矿等厚图
5矿层对比
本区盐矿沉积韵律频繁,矿层数量发育较多,矿层对比主要采用标志层、矿层自身特征及测井曲线等方法进行综合对比。

5.1标志层对比
本区矿层对比的主要标志层包括:盐上膏盐亚段硬石膏岩层、上盐亚段内二层棕色泥岩层、淡化亚段泥岩层、无水芒硝矿层底板泥岩层等9个标志层[1-2](图3),岩性主要为泥岩、钙芒硝岩及硬石膏岩等,全区发育稳定,是矿层对比划分的良好标志。

第九主要标志层(BZ9):为盐上膏盐亚段,位于阜宁组四段顶部,第ⅩⅨ矿层之上,岩性以灰白色硬石膏岩、泥质硬石膏岩为主,其次含粉砂岩、钙芒硝岩等。

全区分布极为稳定,是上盐亚段划分矿层的重要标志层,厚度一般为2~5m。

第八主要标志层(BZ8):上盐亚段上棕色泥岩层,位于第ⅩⅦ矿层之上,岩性为棕色泥岩,含少量钙芒硝斑点、团块。

全区分布稳定,厚度2~8m之间。

第七主要标志层(BZ7):上盐亚段下棕色泥岩层,位于第ⅩⅤ矿层之上,岩性为棕色泥岩、含钙芒硝泥岩、硬石膏斑点。

全区分布稳定,厚度一般3.00m左右。

第六主要标志层(BZ6):为淡化亚段泥岩层,岩性主要为钙质泥岩、泥灰岩、灰岩、云质灰岩、泥质白云岩。

全区分布极为稳定,是划分上盐亚段和下盐亚段的标志层,厚度一般50~120m。

第五标志层(BZ5):位于第Ⅺ矿层之上,为深灰色泥岩、灰质泥岩,主要分布于顺河集一带,厚度一般10米左右,中部常见薄层盐。

第四主要标志层(BZ4):位于第Ⅹ矿层之上,岩性为灰、深灰色泥岩、灰质泥岩、钙芒硝质泥岩,厚度一般3m左右。

第三主要标志层(BZ3):位于第Ⅷ矿层之上,为灰-灰白色灰质泥岩、钙芒硝质泥岩、钙芒硝岩等,厚度一般3~4m,钙芒硝含量高是本标志层底部的主要特点。

第二主要标志层(BZ2):位于第Ⅷ无水芒硝矿层之下,为灰白-深灰色含云含灰泥岩、灰色泥质白云岩、钙芒硝岩等,含较多云质、钙质,厚度一般3m左右。

第一主要标志层(BZ1):位于第Ⅲ矿层之上,岩性上部为泥岩,深灰色,含灰质、云质,下部含钙芒硝岩,灰白-灰色,细-中晶为主,厚度较大,一般15~20m。

5.2主要工业矿层特征对比
石盐矿首采层为ⅩⅤ+ⅩⅣ层,是盐井施工的目的层。

矿层赋存于上盐亚段底部,层位稳定,顶底板为第七、第六主要标志层,极其稳定的顶、底板为矿层对比提供了良好的标志层。

本层石盐岩分布范围较广,厚度大,横向上较稳定,一般为30~40m,在盐盆边缘地带也有15m左右。

本层石盐矿泥质成分少,含盐率高,质纯,品位一般为80~85%,在顺河集一带稍低,但也可达75%左右,品位高而均匀且横向变化小,是本层区别于其他石盐矿层的重要特征。

图3上盐亚段矿层对比图
无水芒硝矿首采层为第Ⅷ矿层,赋存于下盐亚段上部,层位稳定,顶底板为第三、第二主要标志层泥岩。

本层无水芒硝岩在矿区厚度最大,钻井揭示厚度0~19m,平均约10m,品位高且变化小,平均Na2SO4含量达85%左右。

本层主要为上盐下硝的二元相和纯硝相沉积,以盐硝二元相沉积居多,纯硝相主要分布于庆丰一带,厚度较大,局部可达19m,剥蚀区变薄。

受沉积和淡化作用因素影响,盐硝相无水芒硝矿层厚度变化较大,但最大也可达15m。

盐硝总厚度一般在20m左右,盐厚则硝薄,硝厚则盐薄,亦增亦减是本层盐硝厚度变化上的重要特征。

5.3测井曲线对比
自然伽玛曲线特征:本区盐矿层顶底板泥岩
自
然伽玛曲线幅值反映为高幅值,一般为120~140 API;盐矿层自然伽玛曲线幅值反映为低幅值,一般为几个API到40多API不等,明显低于泥岩,曲线特征对比明显。

盐矿层自然伽玛曲线幅值大小反映了矿石中泥质含量的多少,其幅值随着工业品位的增加而降低,随着淡化程度的增加而增加,同一层位曲线幅值变化很小,可对比性强。

侧向电阻率曲线特征:沉积岩中泥质颗粒富含吸附水,是影响岩层电阻率曲线幅值高低的主要因素,所以泥岩的侧向电阻率曲线显低幅值,而盐矿层电阻率曲线显高幅值,纯净的盐岩晶体电阻率极高。

本区泥岩侧向电阻率曲线幅值一般1~3Ω·m;受盐矿层品位影响,不同层位盐层侧向电阻率曲线幅值也有所不同,一般为15~25Ω·m,但远大于其顶底板泥岩的曲线幅值,与泥岩曲线形态差异很大,对比明显。

补偿密度曲线特征:本区石盐岩密度一般为2.2g/cm3左右,无水芒硝岩密度一般为2.6g/cm3左右,且随着矿石品位降低而增加,纯泥岩密度为2.5~ 2.9g/cm3,所以在补偿密度曲线上,石盐岩幅值明显低于无水芒硝岩和泥岩,曲线形态差异明显。

本区阜宁组四段主要沉积有泥岩、钙芒硝泥岩、泥质石盐岩、石盐岩及无水芒硝岩等。

盐矿层地球物性特征较好,测井曲线显低自然伽玛,低密度,高电阻率,与顶底板泥岩物性差异大,测井曲线形成明显反差[7-9],这种不同岩性组合在物性特征上的差异很大,全区稳定易于对比,可作为划分矿层和围岩的一个重要标志。

(见图3)。

表1矿区测井曲线物性特征表
6结语
本区含盐系地层赋存于阜宁组四段,产状平缓,矿体形态简单,沉积韵律频繁,矿层数量多。

石盐矿主要分布于上盐亚段,分布范围广,厚度大,品位高,横向变化较稳定。

无水芒硝矿主要分布于下盐亚段上部和淡化亚段,下盐亚段第Ⅷ矿层分布范围广,厚度大,较稳定;淡化亚段无水芒硝矿分布范围小,厚度小,不稳定。

硬石膏层、上盐亚段二层棕色泥岩及淡化亚段泥岩等标志层全区发育稳定;首采层层位稳定、厚度大且品位均匀,矿层自身特征明显;盐矿层与其顶底板泥岩物性差异大,测井曲线特征反差大,因此本区采用标志层、首采层自身特征及测井曲线等方法进行矿层对比分析,方法简单、直观、可靠。

通过对矿区地质资料进行综合研究,阐述了矿体地质特征,分析了矿体在纵向和平面上的分布情况,采用多种方法对矿层进行综合对比分析,明确了矿层划分方法与原则,为研究矿区成矿规律、矿产勘查、开发利用及找矿远景等提供可靠的依据。

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:22~24. (收稿日期:2018-06-27) (编辑/孔志远)。