试论盐湖地质环境概念系统及其形成演化态势

摘要：本文以吉兰泰盐湖为实例，论述了盐湖地质环境概念系统及其形成演化态势，并提出了实施盐湖人工补水的重大命题。

关键词：盐湖 盐湖地质环境 盐湖人工补水

Abstract：In this paper， the Jilantai Saline Lake was taken as an example， it dissertates the formation of the Saline Lake， the geological environment system evolution and development trend， and put forward important proposition of replenishment of the implementation of the Saline Lake.

一、地质环境概念体系

吉兰泰盐湖位于内蒙古西部阿拉善左旗吉兰泰镇境内，地理坐标：东经105?30′，北纬39?48′。湖区面积120平方公里，矿床面积37.19平方公里，探明的经济的可开采储量3956.56万吨，资源总量9186.61万吨，属内陆中型盐湖，是内蒙古主要的盐化工业生产基地之一。

盐类矿床是特定地质环境条件下的产物，它作为盐湖地质环境体的重要组成部分，只占据着相当有限的空间，然而它的形成、演化及其发展却是大气圈、水圈、生物圈以及智慧圈与岩石圈长期相互作用的结果。

那么，所谓盐湖地质环境概念，它是怎样一种概念模式，又有哪些特性呢？

盐湖地质环境体是一个由诸多环境要素构成的具有一定空间概念的地质实体。它包含了大气圈、水圈、生物圈、智慧圈与岩石圈的复合部位（图1-1），是一个庞大复杂的多成分系统，系统内部包括水圈和岩石圈两大子系统，大气圈、生物圈和智慧圈对地质环境子系统有很大的影响，是其外部系统，各子系统之间存在着物质能量的转换关系，构成一个有机整体，盐类矿床蕴孕其中。其概念模型如图所示（图1―2）。

1.1盐湖大气圈特征

大气圈包含着盐湖形成的气候环境演化特征。

本区深居内陆大漠腹地，其气候特点是：干旱少雨，蒸发强烈，冬寒夏热， 日照充足，四季分明，属典型的大陆性干旱荒漠气候。

据中科院盐湖研究所在吉兰泰盐湖83―CK1钻孔岩芯孢粉分析结果来看，现在的气候是更新世晚期气候的延续。晚更新世晚期以来的古气候演变大致可划分为如下三个阶段：

Ⅰ干冷气候阶段：大约距今25000―10000年期间，属于干燥气候环境。

II温暖湿润气候阶段：全新世中――早期，约距今1000―5000年期间。该阶段气候比较温暖湿润；

Ⅲ干冷气候阶段：全新世中――晚期，大致相当于距今5000年以来，属于冷的气候环境。

从盐湖古气候的演变来看，更新世晚期以来的气候环境变化基本上是由温暖向干冷气候环境演化，一直延续至今，这对盐类矿床的形成演化及成盐环境方面起着极积作用。

1.2盐湖生物圈特征

生物圈包含了盐湖的生态环境特征。

湖区生态环境十分脆弱，荒漠化现象日趋严重，然而就是在这种极端的高盐环境条件下，盐湖的盐生生物资源却相当可观。以盐湖卤虫、盐藻、螺旋藻及嗜盐细菌等构成的生物资源为发展盐湖生物工程提供了丰富的物资来源。

1.3盐湖智慧圈特征

智慧圈包含着人类开发盐湖资源的一切经济――即人类工程活动。

吉兰泰盐湖的开发可追溯到公元1812年，已有180余年的历史了。1965年始，经二期大规模的改造，现实现了完全机械化采掘的工艺。目前本区已建成一座年生产能力达100万吨再生盐的大型机械化盐场，为成为内蒙古重要的盐化工业生产基地。

1.4盐湖水圈特征

1.4.1盐湖水文地质条件

吉兰泰湖盆是一个典型的山间闭流汇水盆地，依据地下水补迳排条件，由基岩山区至湖盆中心可划分为三个水文地质区（带）：

Ⅰ基岩山区地下水形成――补水区：分布在贺兰山和巴音乌拉山山区，构成区域地下水的形成――补给区；

Ⅱ山前倾斜平原地下水迳流区：分布在贺兰山和巴音乌拉山山前倾斜平原区，为区域地下水的迳流区；

Ⅲ冲积湖积平原地下水排泄――盐湖卤水区：地下水迳流条件由山前倾斜平原迳流良好带渐变冲积湖积平原迳流缓慢带，至湖心区处于停滞状态，为区域地下水排泄区。

盐湖地下水，根据含水层分布的相对位置及水化学成份（见表1.4）特点，可分为晶间卤水，承压卤水和周边潜水。

1.4.1.1 晶间卤水

分布于盐类化学沉积区，面积37.19平方公里。卤水主要赋存于石盐晶间孔隙与溶洞中，石盐孔隙度为31.3%。

不同含水层水化学成份对比表 表1.4

1.4.1.2 承压卤水

位于盐类矿床底板粘性土层之下，分布面积与晶间卤水相近，为24.20平方公里，卤水化学成份在重直方向上变化较稳定，在水平方向上山湖心区到湖边缘，无论是浓度，总矿化度及其组分含量等，均有显著降低的趋势，并逐渐过渡到周边淡水。

1.4.1.3 周边潜水

周边潜水分布在盐类矿床区，埋藏在冲积、湖积细砂层中。该水层愈近盐湖矿化度愈高，并在短距离内矿化度急剧增加，NaCl含量由8.98克/升增至238克/升。

1.5盐湖岩石圈特征

岩石圈包含了盐湖的地貌形态、地质构造、地层岩性、矿床特征，沉积类型以及内外动力地质现象等。

1.5.1 地形地貌

本区在地貌单元上为一山间冲积、湖积盆地，次一级地貌单元分别由贺兰山、巴音乌拉山低山丘陵区、山前倾斜平原和湖积平原组成。盆地东南和西北两侧地势较高，分别为贺兰山和巴音乌拉山低山丘陵区，海拔标高为1500―2500米，盆地长200公里，宽34―40公里，面积约2000平方公里。吉兰泰盐湖坐落于盆地的最低处，湖面标高为1025米，湖区面积120平方公里，矿床面积37.19平方公里，湖面相继被近代砂砾、粉砂粘土及粉细砂和蒸发盐类沉积覆盖。四周分别为山前倾斜平原、冲积湖积平原及各种型态的风成沙丘环绕。

1.5.2 地质构造

本区属中朝地台阿拉善台隆东部的吉兰泰凹陷带，为一新生代继承性地堑式断陷盆地。总体构造呈北东向延伸，自东南往西北向分别由贺兰山隆起带，吉兰泰沉降带和巴音乌拉山隆起带三大构造单元构成。其中巴音乌拉山以断裂为主，贺兰山以褶皱为主，盆地延伸方向与两大构造线方向相一致，呈北东――南西向展布，沉降带构造复杂，发育有断裂，次一级隆起和凹陷。

1.5.3 地层岩性

吉兰泰湖盆是中――新生代形成的构造断陷盆地，基底由前震旦系变质岩组成。

据石油部长庆油田钻孔揭露：湖区内沉积物总厚度可达3000米以上，以第三系和第四系沉积为主。其中第三系为一套巨厚的陆相红色砾岩、砂砾岩及泥质粉砂等碎屑岩类，沉积厚度达1800米；第四系以冲积层、湖积层和风积沙土组成，沉积厚度达260米，其中湖积层为盐湖的赋存部位，沉积幅度为15―25米。

1.5.4盐湖矿床地质特征

吉兰泰盐湖为现代陆相化学沉积的中型盐湖，湖区面积约120平方公里，矿床面积37.19平方公里。盐湖矿床为固液相并存的石盐矿床，固相有石盐和芒硝及石膏，液相有晶间卤水和承压卤水。据钻孔资料揭露，矿床综合剖面自上而下为：

（1）石盐（NaCl）：石盐矿床在盐湖东北部呈椭园形，长轴方向173?，延伸9.66公里，短轴6.40公里，面积37.19公里，探明石盐矿资源总量为9186.61万吨。石盐矿层直接地表，产状水平，矿体连续，厚度一般为3―4米，最大厚度为5.94米，中部矿层厚，向四周逐渐变薄至尖灭。其主要组份为NaCl，平均含量74.03%，最低为38.20%，最高达94.32%，富矿地带分布在中、北部和东部。

（2）含石膏石盐：一般分布在盐层中部和下部，厚度为0.22―3.35米，CaS04含量大于25%，除钙后可利用。

（3）芒硝：呈透镜体产出，分布在石盐层之下，位于矿床中部，矿体连续，但不均匀，矿层厚度变化较大，在中部较厚，平均1.35米，Na2S04平均含量为57.16%，最高达88.40%，最低为32.27%。

（4）粘土、砂粘土：分布在石盐矿层下部，为矿层的底板，厚度一般为1―5米，隔水性能良好。

（5）粉细砂：主要由石英、长石构成，分选性好，厚度一般达5―10米，为承压卤水含水层。

（6）粘土：呈棕红色，致密块状，分布连续，隔水性能极好，为盐湖的稳定底板。

1.5.5 盐湖沉积特征

根据岩相特征，盐湖沉积大致可划分为三种湖相沉积类型：盐湖碎屑沉积，粘土――淤泥沉积和蒸发盐类沉积。

盐湖碎屑沉积：从山区到湖盆中心，依次出现砾石、砂砾、粗砂和粉砂等碎屑岩类沉积。广泛分布于盐湖底部及湖盆边缘。属盐湖形成演化早期发展阶段――未成盐阶段洪水湖相沉积产物；

粘土――淤泥沉积：以粘土质粉砂或粉砂质粘土、含碳酸盐、石膏晶粒的细碎屑岩沉积，一般为灰色、紫红色，属于干旱环境下的沉积产物。个别地段含有机质，具H2S气味，多呈灰色或灰黑色，为物源充沛的潮湿环境下未成盐阶段形成的沉积物；

蒸发盐类沉积：主要以石膏、芒硝和石盐等盐类矿物组成。沉积厚幅度15―23米，蒸发盐类沉积5―8米，属于湖泊形成演化过程中，发展到成盐阶段的沉积产物。

该湖蒸发盐类沉积分异现象明显，下部为石膏沉积，中上部分别为芒硝和石盐沉积；湖相沉积结构清楚，构成一个完整的地台型――正向单旋回沉积类型。反映出沉积过程中潮湿――干旱――干燥的自然气候环境特征。

吉兰泰盐湖为一现代陆相化学沉积的中型盐湖，它是由中――新生代形成的构造断陷盆地的基础上长期发展演化而来的。

二、盐湖地质环境的形成、演化及其发展态势

中生界白垩纪末期燕山运动发生了强烈的褶皱与断裂，形成了贺兰山、巴音乌拉山，与此同时产生了一系列断陷盆地，吉兰泰断陷盆地就在此时形成。

新生界第三纪末期由于喜马拉雅山运动开始活跃，贺兰山巴音乌拉山相继抬升，古湖盆发生不均匀的隆起或陷落作用，湖盆内出现紫红色第三纪砂砾岩，砂岩和泥岩沉积。

在第四纪地质时期，吉兰泰盐湖盆地在形成演化过程、沉积作用、成盐环境等方面都发生过明显变化。

第四纪早期，受区域温湿气候影响，湖泊水源充沛，水域宽阔，湖水含盐量较低，未出现盐类沉积，此时为内蒙古高原大水湖时期；晚更新世末――全新世早期，距今大约15000――9000年期间，在以上升作用为主的新构造运动和区域性干旱气候影响下，湖盆水域开始收缩，湖盆边缘出现了洪积――冲积相砂砾、砂泥岩沉积，此时湖盆仍接收外缘山系水源的补给，湖水含盐量较低，仍属于湖泊形成演化过程中的未成盐阶段的古湖沉积环境；全新世中期，距今9000――6000年时期，在新构造运动和持续干旱气候影响下，湖盆发生了深刻变化，湖盆沉积中心逐渐北移，出现了一些小湖盆地，盆地内出现粉砂粘土与粉细砂交替的碎屑物沉积，此时湖水大幅度退缩，含盐量有所增加并开始咸化，但仍未达到析盐程度。处于未成盐的咸水湖发展阶段；全新世晚期，距今大约5000年时，区域干旱气候开始加剧，降水量明显减少，蒸发量日趋增大，湖水因蒸发浓缩而含盐量逐渐增大甚至达到饱和状态。继粘土、淤泥等细碎屑岩沉积之后，现出了石膏、芒硝和石盐等蒸发盐类沉积，标志着湖泊开始演化到一个新发展阶段――盐湖成盐阶段。（见图2：吉兰泰盐湖盆地演化趋势）

近半个世纪以来，由于自然和人类工程活动，特别是受区域性干旱气候条件影响，盐湖自然环境严重荒漠化，湖泊范围逐年缩小，加之人类工程大面积开采加剧了卤水的垂向蒸发消耗，从而导致卤水水位持续下降，湖表开始干涸并形成10―20cm的盐盖层，湖表相继被盐壳或粉砂土覆盖，进一步向着沙下湖的方向演化，标志着该盐湖已发展演化到新的成盐时期――干盐湖阶段。

纵观盐湖的地质发展史，它已经历了由胚胎期：内陆湖盆形成，湖水水面很大，其含盐量不足万分之二婴年期：干旱少雨，蒸发量增大，湖水浓度增高，终达饱和状态少年期：湖中含盐量继续增高，湖水继续减少，先有石膏、芒硝沉积于湖底及湖边，继而有大量食盐析出，日积月累，渐与湖水面同高壮年期：盐湖表面形成坚固盐盖，初期湖中水量甚丰，湖面仍有积水，到后期水面终年在盐盖之下，历时再久终至全部坚结为盐层。按照盐湖成长发育的常规，如果自然环境条件没有大的变化，它将很快步入老年期：湖水最后完全干涸，盐盖连接池底，此时湖中盐份增加甚微，暴雨之后泥土随水而下，皆停积于盐层之上，而成为地下盐层，至此盐湖逐渐告终，参见图2吉兰泰盐湖盆地演化态势。

由此可见，扼制盐湖老化，实施盐湖人工补水意义重大。

参考文献：

[1]内蒙古自治区工业设计研究院等1999年《吉泰盐湖石盐矿资源储量可行性评价报告》

[2]吉兰泰盐化集团公司1997年《吉兰泰盐湖船采再生盐勘探报告》

[3]国盐业公司勘探队1965年《吉兰泰盐湖矿床最终地质勘探报告》

[4]内蒙古一0八地质队等1992年《吉兰泰盐湖供水水文地质详查报告》；