吉布提阿薩勒(ASSAL)鹽湖的鹵水鉀鹽礦床賦存特征

趙玉海 商朋強 李博昀 劉星旺

中化礦山總局地質研究院，河北涿州 072754

1 鹽湖區地質

阿薩勒鹽湖位于Assal Ditch活動裂谷帶的中部，Assal Ditch活動裂谷起源于近代（500～700ka）。Assal Ditch包括Assal湖和Ghoubbet El Kharab 盆地。裂谷表現為開口斷裂、近代火山活動和重要熱流等許多地殼擴張的證據【1】。

阿薩勒鹽湖東南部Ardoukoba火山是最年輕的火山，形成于1978年11月7～14日間，有1600萬 m3的玄武巖從火山中溢出，散落形成扇狀火山錐，阻隔了鹽湖與海水的交換作用,封閉的海水經過強烈的蒸發作用，形成了既有干鹽灘，又有湖表鹵水的現代鹽湖，湖表鹵水分布在鹽湖的東南部（圖1）。

鹽湖區基本地質特征已有另文介紹【2】?，F僅就鹵水鉀鹽礦的賦存特征加以剖析。

阿薩勒鹽湖區鹵水鉀鹽礦床規模較大，根據賦存狀態，可分為湖表鹵水礦和晶間鹵水礦兩部分。其中湖表鹵水礦分布于鹽湖的東南部，晶間鹵水礦床分布于鹽湖西北部石鹽沉積區（圖1）。晶間鹵水的邊界受石鹽沉積范圍控制，在石鹽沉積區均賦存有晶間鹵水礦體，湖水的分布形態主要受湖盆形態及北西側固體石鹽礦沉積邊界的控制，二者水力聯系密切，通過對遙感影像的分析及湖區水平衡計算，鹽湖區鹵水的補給量與蒸發量大致平衡，在正常年份鹵水動態基本處于平衡狀態。

圖1 阿薩勒鹽湖遙感影像圖Fig.1 The remotesensing image of Assal salt lake

2 湖表鹵水礦特征

湖表水體的分布形態為一近南東-北西方向延伸不規則長方形，湖面最長約為9.85km，最寬約為8.00km，面積為62.65km2。

湖水深度在0～37.38m，平均深7.29m。湖表鹵水區湖底地勢由邊緣向中心分為較明顯淺、中、深三個深度區，而每個區內地勢相對較為平緩，湖水的邊部深度最淺，平均水深3.35m；湖泊的中南部深度中等，平均水深14.96m；湖泊的近中部，深度最大，最深處為37.38m，平均水深24.66m。

湖表鹵水清澈、無色、無溴、味咸略辣。湖表水的比重穩定于1.18～1.21，平均1.20；礦化度位于314～330g/L，平均324 g/L，屬高礦化度鹽湖鹵水；pH值位于6.50～7.13，平均7.03，屬中性鹵水；水化學類型為氯化物型；鹵水化學組分由 Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-等組成，其中最主要的組分是Na+、Cl-、其次為 Mg2+、K+、Ca2+、SO42-，各種離子含量由大到小依次為：Cl-、Na+、Mg2+、K+、SO42-、Ca2+、Br-。

湖表鹵水中KCl含量變化在9.58～10.90 g/L之間，平均為10.07 g/L，經換算KCl品位變化于0.80%～0.91%，平均品位0.84%，達到鹵水礦最低工業品位，因此，湖表鹵水層即為礦層。NaCl含量變化在237.36～245.68 g/L之間，平均為241.56 g/L ，經換算NaCl品位變化于19.78%～20.55%，平均品位20.13%。

2.1 湖表鹵水的水平分異

平面分布上，鹽湖東南部品位稍低，KCl最低為 9.74g/L，主要是受東南部泉水補給較多所致，西北部品位相對較高，KCl最高為10.52g/L，但總體品位變化?。▓D2）。

圖2 湖表鹵水區KCl含量等值線圖Fig.2 The KCl isogram of Assal salt lake brine

NaCl在平面分布上，鹽湖中部為NaCl含量高值區，往邊緣逐漸降低（圖3）。

綜上所述，湖表鹵水略具水平分異，離子含量西北部、中部略高而東南部較低，主要原因是受到東南部泉水補給較多所致。

圖3 湖表鹵水區NaCl含量等值線圖Fig.5 The NaCl isogram of Assal salt lake brine

2.2 湖表鹵水的垂直分異

鹵水的礦化度及化學組分在垂向上均沒有明顯的變化規律。以WY903點為例，所取上、中、下三個水樣化學組分變化很小，規律性不強（表1）。

表1 湖表鹵水化學組分垂直變化表（mg/L）Table1 The chemical consitituents vertical variation of Assal salt lake brine

3 晶間鹵水礦特征

晶間鹵水礦層賦存于全新統石鹽層中，其分布嚴格受石鹽層的制約與控制。富鉀鹵水主要富集在石鹽礦物的晶隙間，石鹽層總體純凈，局部含少量粉砂和粘土，屬于潛晶間鹵水。儲鹵層呈層狀、似層狀，分布穩定，產狀較平緩。頂板埋深平均0.05m，底板埋深4.95～92.72m，平均厚35.90m。

晶間鹵水清澈、無色、無溴、味咸略辣，比重為1.20～1.22 g/cm3，平均 1.21 g/cm3；pH值位于5.5～6.0，平均5.6，屬弱酸性鹵水。水化學類型為氯化物型；鹵水化學組分由Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-等組成，其中最主要的組分是Na+、Cl-、其次為Mg2+、K+、Ca2+、SO42-，各種離子含量由大到小依次為：Cl-、Na+、Mg2+、K+、SO42-、Ca2+、Br-。

石鹽層晶間鹵水KCl含量變化在9.97～19.43 g/L，平均13.13 g/L，經換算KCl品位為0.83%～1.60%，平均品位1.09%，超過鹵水礦最低工業品位。石鹽層晶間鹵水 NaCl含量變化為 157.03～244.30g/L，平均217.82 g/L；經換算NaCl品位變化于12.94%～20.29%，平均品位18.04%。

3.1 晶間鹵水的水平分異

平面分布上，靠近湖表鹵水分布區鉆孔晶間鹵水的KCl品位相對偏低，一般0.86%～1.13%，而鹽湖西南部（ZK005、ZK006、ZKA503）及西北部（ZKA801、ZKA802、ZKA803）一帶則為KCl品位較高值分布區（圖4）。

圖4 晶間鹵水中KCl含量等值線圖Fig.4 The KCl isogram of Assal salt lake intercrystaline brine

石鹽層晶間鹵水 NaCl在平面分布上與KCl品位分布規律則相反，靠近湖表鹵水分布區鉆孔晶間鹵水的 NaCl含量、品位相對較高，一般 18.50%～20.30%，而鹽湖南部（ZK005、ZK006、ZKA503）及北東部（ZKA801、ZKA802、ZKA803）一帶則為NaCl品位較低值分布區（圖5）。

綜上所述，晶間鹵水略具水平分異，KCL含量西北部略高而東南部靠近湖表鹵水區較低，NaCl則相反，表明晶間鹵水已處于飽和狀態KCL與NaCl呈較明顯的負相關。

圖5 晶間鹵水中NaCl含量等值線圖Fig.5 The NaCl isogram of Assal salt lake intercrystaline brine

3.2 晶間鹵水的垂直分異

鹵水的礦化度及化學組分在垂向上略有變化。以ZKA403孔為例，所取4個水樣（表2）顯示化學組分中K+、Ca2+、Mg2+、Cl-自上而下升高，Na+、SO42-降低，表明KCl向下略富集。

表2 晶間鹵水化學組分垂直變化表（mg/L）Table2 The chemical consitituents vertical variation of Assal salt lake intercrystaline brine

4 伴生有益元素綜合評述

4.1 湖表鹵水

湖表鹵水中伴生有微量元素Br 、Li、B2O3、Rb、I、Cs等。Br-含量在 848～999 mg/L，平均890 mg/L；Li含量在6.96～15.2 mg/L，平均9.75 mg/L；B含量在28.8～145 mg/L，平均55.58mg/L；I含量在0.055～0.71 mg/L，平均0.42mg/L；其中除Br遠高于綜合評價品位外，其余均低于綜合利用要求。

湖表鹵水中伴生的Na+、Mg2+經換算為NaCl和 MgCl2，均達到綜合利用品位，其中 NaCl品位在19.78%～20.55%，平均品位20.13%；MgCl2品位在2.80%～2.86%，平均品位2.83%，在開采過程中可綜合利用。

4.2 晶間鹵水

晶間鹵水中伴生有微量元素Br、Li、B2O3、I等。晶間鹵水中Br-含量變化于947 mg/l～2501 mg/l，平均 1490mg/l； Li含量在 7.32mg/l～7.47 mg/l，平均 7.41 mg/l；B2O3含量在 179mg/l～190 mg/l，平均 186.2mg/l；Rb 含量在 7.74mg/l～7.89 mg/l，平均 7.85mg/l；I含量在 0.23mg/l～0.25 mg/l，平均 0.24mg/l；Cs含量在 0.23mg/l～0.25 mg/l，平均0.24mg/l；其中除Br遠高于綜合評價品位外，其余均低于綜合利用要求。

晶間鹵水中伴生的Na+、Mg2+經換算為NaCl和 MgCl2，均達到綜合利用品位，其中 NaCl品位變化于12.94%～20.29%，平均品位 18.04%；MgCl2品位在2.77%～5.90%，平均品位3.75%，在開采過程中可綜合利用。

5 礦床成因初探

研究表明，富鉀鹵水的成因有多種，有石鹽體溶解說、原始鹵水說、地下鹵水蒸發濃縮說等。

早期，阿薩勒鹽湖是塔珠臘海灣的一部分。后來，東非大裂谷活動致使地震及深部巖漿噴出，火山活動噴出的巖漿凝固而成的大量熔巖露出地表，切斷了阿薩勒湖與外海的連接通道。

由于阿薩勒鹽湖區所屬常年高溫干旱，全年降水量極少，而蒸發強盛，蒸發量遠大于降水補給量。湖中的殘留的海水及每年不同來源（大氣降水、泉水等）的補給水不斷蒸發，致使湖水鹽度不斷升高。水中鹽含量高過鹽的溶解度后，就有鹽結晶析出了，首先結晶析出的是石膏，然后結晶析出石鹽；隨著不斷的蒸發濃縮，殘留在鹵水中的鉀、溴等也越來越富集。

阿薩勒鹽湖之所以始終沒有干涸，是因為地下有斷裂通道與附近的海灣相通，海水仍可通過地下裂隙流入，從而部分補充了被蒸發的水量。在鹽湖的東南部及東北緣，可見多處熱泉，泉水溫度可達65～80℃，取樣分析K+含量可達553 mg/L，泉水沿斷裂上涌，自然流入阿薩勒鹽湖，是可見的明顯補給區。另外，從湖表水水化學分布情況看，湖區東南及東北部湖水中K+、Br-等離子含量均相對較低，暗示湖下及湖緣可能有隱伏熱泉補給。

調查發現，阿薩勒鹽湖除殘留海水濃縮形成鹵水外，四周火山巖主要為基性玄武巖，此類玄武巖多為富鉀玄武巖，通過四周的季節性河流匯水，可為鹽湖提供部分鉀質來源，故火山巖可能為富鉀鹵水形成提供了部分成礦物質。

在上述因素的綜合作用下，年復一年，湖中的鹽越積越多，鹵水濃縮程度愈來愈高，形成了現今的阿薩勒鹽湖鉀鹽礦。

本鹽湖與國內典型鹽湖鹽湖察爾汗鹽湖相比，演化時間短，還未達到鉀鹽礦物析出階段，KCl品位較低，溴氯系數高，具有明顯的海相成因特點。

1 譚志敏.吉布提共和國地質及地下水資源淺析[J]. 河北地質礦產信息，2000（2）

2 王磊，張旭. 吉布堤阿薩勒鹽湖形成條件分析[J]. 化工礦產地質，2015，37（3）∶157～162