歲末年初，記者從中國地質科學院礦產資源研究所（以下簡稱資源所）獲知一個好消息——我國海相可溶性固體鉀鹽找礦獲得歷史性突破：在勘查理論技術創(chuàng)新的基礎上，于四川宣漢探獲資源量達億噸級的新類型可溶性固體鉀鹽礦，開拓了海相鉀鹽找礦新方向和新領域。

　　破局——在四川盆地發(fā)現全球首例“新型雜鹵石鉀鹽礦”

　　四川盆地是我國主要大型海相成鉀盆地之一，也是資源所中國工程院院士鄭綿平鉀鹽團隊長期關注研究的地區(qū)。

　　“四川海相鉀鹽找礦突破了！”國家重點研發(fā)計劃鉀鹽項目“中國鉀鹽礦產基地成礦規(guī)律與深部探測技術示范（2017-2021）和重點含鹽盆地鉀鹽成礦規(guī)律、勘查技術與增儲示范（2023-2026）”首席科學家張永生，高興地告訴記者。與以往陸相鉀鹽勘查成果不同，此次獲得突破的是國內久攻難克的海相可溶性固體鉀鹽找礦。在鄭綿平院士發(fā)現“新型雜鹵石鉀鹽礦”的基礎上，四川盆地東北部宣漢地區(qū)探獲了中國第一個超大型海相可溶性固體鉀鹽礦床，資源規(guī)模達數億噸。

　　說起中國的海相鉀鹽找礦，鄭綿平的總結是“難”。

　　難，來自于資源稟賦。

　　據介紹，全球探明鉀鹽資源主體為前第四紀海相可溶性固體鉀鹽礦床（氯化鉀、光鹵石），僅少部分來自現代鹽湖鉀礦。但在中國，由于大陸構造演化具小陸塊拼合、多旋回構造和強烈陸內活動特征，成鉀地質條件復雜，探明鉀鹽資源主體為現代陸相鹽湖鉀礦。

　　難，體現在過程艱辛。

　　20世紀60年代起，地質工作者開始在四川盆地三疊系進行海相鉀鹽礦的勘探和研究工作，但歷經艱難只找到了深層富鉀鋰鹵水和與硬石膏、白云石互層產出的雜鹵石（簡稱“石膏型雜鹵石”）。這種石膏型雜鹵石遠景資源折合氧化鉀（K2O）超百億噸，但其質地致密，難溶于水，且絕大部分埋深大于2000米，難以旱采，亦無法采用水溶法溶采，短時期內不具有開發(fā)利用價值。

　　在活動的三疊紀上揚子局限蒸發(fā)臺地上，真的只有這樣埋深大、難開采的石膏型雜鹵石嗎？這是鄭綿平等許多鉀鹽科學研究者心心念念的一個問題。

　　時光飛逝，50年來，這個問題一直未能解答，我國的海相鉀鹽勘查也一直沉寂。

　　2014~2016年間，事情有了轉機。鄭綿平院士帶領團隊在重慶長壽地區(qū)長平3井發(fā)現了一種賦存于石鹽中的雜鹵石。以此為線索，科研團隊在推進四川盆地富鉀鹵水和巨量雜鹵石研究時，在四川恒成鉀鹽科技有限公司宣漢鹽盆鹵水探井巖心的復查中發(fā)現了大量破碎的雜鹵石碎屑顆粒分布于石鹽基質中，氯化鉀含量達邊界工業(yè)品位以上，雜鹵石的這種賦存狀態(tài)先前未曾見過。

　　石鹽極易溶于水，具枸溶性的雜鹵石破碎后也可溶于水，鄭綿平立即敏銳地意識到：若這類雜鹵石能達到工業(yè)礦層厚度和工業(yè)品位，即便深埋地下，也可利用水溶法溶采，這就形成了能夠開發(fā)利用的“活礦”！他將其命名為“新型雜鹵石鉀鹽礦”——這不僅是一種全新的硫酸鹽+氯化物復合型海相可溶性固體鉀鹽礦床新類型，也是全球首例此類型的海相可溶性固體鉀鹽礦床。

　　隨即，資源所海相鉀鹽團隊結合多年來找鉀工作實踐，對四川盆地早—中三疊世海相鉀鹽的成礦條件進行了深入而系統(tǒng)的研究。他們認為：四川盆地東部古鹽盆發(fā)育，是形成石鹽—雜鹵石共伴生沉積的有利區(qū)，尤其是川東北地區(qū)位于華鎣山、大巴山等多組構造交匯的復雜構造區(qū)，成鹽成鉀有利區(qū)疊加后期構造活動強烈改造，是最有可能實現海相可溶性固體鉀鹽找礦突破的成礦有利區(qū)。

　　在鄭綿平院士的指導下，張永生作為國家重點研發(fā)計劃鉀鹽項目的負責人，帶領項目組扎實推進海相可溶性“新型雜鹵石鉀鹽礦”的勘查評價和研究工作。

　　深鉆——國內首個超大型海相可溶性固體鉀鹽礦面世

　　從2017年開始，在國家重點研發(fā)計劃鉀鹽項目“中國鉀鹽礦產基地成礦規(guī)律與深部探測技術示范”“重點含鹽盆地鉀鹽成礦規(guī)律、勘查技術與增儲示范”等項目的資助下，資源所海相鉀鹽團隊聯合四川巴人新能源有限公司、四川恒成鉀鹽科技有限公司、中國石油化工股份有限公司勘探分公司、四川省第二地質大隊（原四川省地礦局405地質隊）、中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院、四川省地質礦產（集團）有限公司、成都理工大學等單位的地質、地球物理、地球化學等多學科專業(yè)技術人員協(xié)同攻關，系統(tǒng)開展了“新型雜鹵石鉀鹽礦”的成鉀物質來源、成因機制、成礦模式、空間分布規(guī)律等研究。

　　科研團隊提出了新型雜鹵石鉀鹽礦“雙控復合成礦”理論新認識，建立了“兩階段”成礦模式：成鉀物質主要來自同時期海水，成礦階段分為古鹽盆原始沉積（形成石鹽—雜鹵石—石膏不等厚互層“千層餅”）和后期鹽構造塑性變形改造（“千層餅”碎裂摻和、“新型雜鹵石鉀鹽礦”形成）兩個階段。

　　2019～2021年，為進一步查明這種海相可溶性“新型雜鹵石鉀鹽礦”的沉積分布特征與含鉀性等基本地質參數，科研團隊在宣漢地方政府和四川巴人新能源有限公司的全力支持下，以“雙控復合成礦”理論新認識為指導，在達州市宣漢縣普光地區(qū)大灣—雷銀堡背斜的大灣構造核部設計部署了川宣地1井，并在井深3007.41~3388.33米的范圍內探獲累計厚達29.46米、氯化鉀平均含量12.03%（最高品位達20.5%）的“新型雜鹵石鉀鹽礦”高品位工業(yè)礦層。

　　以川宣地1井為標桿井，結合四川恒成鉀鹽科技有限公司的3口取心井，科研團隊構建了“三高、兩低、一大”（高伽馬、高鉀、高電阻、低釷、低鈾、大井徑）的“新型雜鹵石鉀鹽礦”礦層綜合測井定量識別新技術；通過鉀鹽樣品實測數據和測井解釋數據擬合及驗證，建立了鉀鹽礦層的鉀含量和礦石密度的定量預測模型，為“新型雜鹵石鉀鹽礦”的定量化識別預測和資源量估算提供了創(chuàng)新技術支持。

　　之后，團隊通過“氣鉀兼探”途徑，進一步利用宣漢普光地區(qū)630平方千米鉀鹽有利分布區(qū)內的29口非取心天然氣井的測井解釋數據，進行鉀含量和礦石密度的定量預測，總共由33口井鉆探工程控制，查明“新型雜鹵石鉀鹽礦”分布面積達368平方千米，圈定鉀鹽礦體富礦區(qū)塊面積179平方千米，初步估算富礦區(qū)塊內“新型雜鹵石鉀鹽礦”的推斷資源量（氯化鉀）為2.45億噸（超大型）、潛在資源量（氯化鉀）4.65億噸。

　　至此，一個超大型海相可溶性固體鉀鹽礦清晰面世，實現了我國億噸級海相可溶性固體鉀鹽礦“從0到1”的重大突破，并重塑全國鉀鹽分布態(tài)勢，形成了陸相鹽湖鉀鹽和海相可溶性固體鉀鹽共存的“海（相）陸（相）并重”的全新格局。

　　應用——有望建成中國首個億噸級海相鉀鹽資源基地

　　那么，這一超大型海相可溶性固體鉀鹽礦能否盡快開發(fā)，支撐川東北形成中國又一個鉀鹽資源基地？這些“新型雜鹵石鉀鹽礦”藏身于深度超過3000米的地下，若要取出利用，成本是否高昂？

　　為了解決“盡快增儲上產”的問題，從2020年開始，資源所與四川恒成鉀鹽科技有限公司合作，從室內礦石靜態(tài)·水溶性小試和對接井溶采提鉀鋰中試2個層面，就“新型雜鹵石鉀鹽礦”和天然富鉀鋰鹵水的工業(yè)利用性能進行了評價?；?ldquo;新型雜鹵石鉀鹽礦”可溶性的特點，可以直接采用水溶法進行溶采，具體思路是：打對接井，淡水從中間的直井注入，沿水平井段溶解地下“新型雜鹵石鉀鹽礦”，在注水壓力和地層壓力的共同作用下，溶礦富鉀鹵水和天然富鉀鋰鹵水則會從兩側的對接井涌出。

　　據張永生介紹，四川恒成鉀鹽公司的中試結果證實了“新型雜鹵石鉀鹽礦”不僅能用、便于開發(fā)，且成本可控。2023年6月，四川省達州市就溶采和提取中試成果召開新聞發(fā)布會。鄭綿平院士在發(fā)布會上高興地表示：“以此為基礎，宣漢有望建成國內首條以深部海相鉀鹽為原料的氯化鉀生產線，引領國內深部鉀鹽資源開發(fā)，成為全國首個海相鉀肥綜合資源基地。”

　　“我們已經實現了固體‘新型雜鹵石鉀鹽礦’和天然富鉀鋰鹵水的混合開采，相關溶采和提鉀鋰綜合利用工藝路線和方法也在不斷優(yōu)化中。”張永生透露，地質人員在宣漢地區(qū)不僅發(fā)現了豐富的海相可溶性固體“新型雜鹵石鉀鹽礦”，還探獲深部同層系天然富鉀鋰鹵水，潛在鹵水量約21億立方米，折算潛在資源氯化鋰240萬噸、氯化鉀5600萬噸、溴素290萬噸等。對此，科研團隊已成功研發(fā)“U型”對接井溶礦采鹵新技術和混合鹵水提取氯化鉀、碳酸鋰、硼酸等綜合利用新工藝，為“新型雜鹵石鉀鹽礦”和天然富鉀鋰鹵水的綠色高效綜合開發(fā)利用提供了重要技術支持。

　　據了解，目前宣漢縣正在集合中藍連海設計研究院有限公司、資源所、四川省第二地質大隊等專業(yè)力量，依托四川巴人恒創(chuàng)鉀鹽有限公司、四川省地質工程集團有限責任公司，積極推進深層海相鉀鹽資源開發(fā)利用攻關工程，聚力建設全國首個深部海相鉀鹽資源開發(fā)利用試驗區(qū)，全力推動鉀鋰資源的就地轉化。加上著名的普光氣田，宣漢縣更宏大的目標是：依托天然氣、鉀、鋰資源優(yōu)勢，主導發(fā)展能源化工、新材料綠色低碳優(yōu)勢產業(yè)，攻堅平臺支撐，強化科技賦能，大力開展集群招商、全鏈條招商，加大對鉀鋰資源的高效、綠色、規(guī)?；拈_發(fā)利用。

　　“下一步，資源所海相鉀鹽團隊將繼續(xù)圍繞四川盆地三疊系海相可溶性‘新型雜鹵石鉀鹽礦’做好兩項工作：一是進一步夯實川東北達州市宣漢地區(qū)‘新型雜鹵石鉀鹽礦’的資源量，二是完善和提升海相鉀鹽成礦理論新認識和勘查評價技術體系，加強海相鉀鹽找礦勘查部署。我們預期，在四川盆地東部、北部的造山帶和盆山結合帶的古鹽盆發(fā)育區(qū)，可能會找到第二個、第三個甚至更多億噸級規(guī)模海相可溶性‘新型雜鹵石鉀鹽礦’，有望形成找礦突破連片示范效應，從根本上解決我國鉀鹽資源嚴重短缺的問題。”張永生對此很有信心。（中國自然資源報）