深层海相钾盐资源“固液兼探”找矿及“混合

开采”一体化首创模式突破与双亿级钾盐矿新发现

        --达州恒成集团公司钾盐找矿采矿成果报告

提要：钾盐是保障我国粮食安全的战略紧缺矿产，高度依赖进口。达州市恒成能源（集团）有限责任公司通过20余年持续攻关研究，打破“杂卤石均为呆矿”的传统认知，首创深层海相钾盐资源“固液兼探”找矿及“混合开采”一体化新模式，并在宣汉普光地区首次发现双亿级新型杂卤石钾盐矿与共生富钾锂硼卤水，实现海相可溶性固体钾盐找矿“从0到1”的历史性突破，为构建“海陆并重”的钾盐资源安全保障新格局提供了关键支撑，可使我国钾盐对外依存度降低15%—20%。郑绵平院士为此称赞恒成集团“从事了一件伟大的事业”。

占我国钾资源已探明储量90%以上的西部陆相盐湖面临资源枯竭的困境，四川省达州市宣汉县普光地区是我国深层海相钾盐勘查核心靶区，却未实现工业突破，严重制约国家资源安全。恒成集团自2002年起，投资1.2亿元，历时20余年持续开展勘查及研究，突破单一固体或液体找矿传统模式，首创并实践“固液兼探”找矿及“混合开采”一体化新模式，在该模式指导下，首次发现双亿级海相新型杂卤石钾盐矿与共生富钾锂硼卤水，实现我国海相钾盐找矿采矿重大突破。

破局——发现全球首例易溶杂卤石

宣汉普光地区位于四川盆地东北部，米仓山—大巴山前缘推覆构造带南侧。区内嘉陵江组5段—雷口坡组1段为钾盐—卤水层系，被列为海相钾盐重点靶区。20世纪80年代，国家科技攻关在此找钾，林耀庭（原地质部总工程师）及林传律、宋正平、徐庭谅三位专题负责人等老一辈地质学家系统开展了沉积、构造、水文地球化学研究，提出“海相膏盐层控、卤水富集”找矿思路，发现川25井等富钾卤水异常，

奠定了该区海相成钾的基本认识。但受限于当时“单一卤水找矿”和“单一石膏型杂卤石均为呆矿”的传统认识，未能实现工业矿体突破。

2002年，恒成集团重启宣汉普光地区钾盐勘查及研究，在实施北2井修复加深及测井中发现固体富钾岩盐，与石膏型杂卤石产出状态不同，其为大量杂卤石碎屑颗粒呈斑点状、团块状、层状分布于石盐基质中，初步测试KCl品位4% - 9%，且易溶于水。这种禀赋状态先前未曾见过，为全球首例发现。同期，新钻恒成1、2井再钻获高品位富钾卤水，证实卤水资源稳定存在。固体杂卤石、富钾卤水共生的客观事实为后续固液兼探新模式奠定了实践基础。

 创新——首创钾盐“固液兼探”找矿及“混合开采”一体化新模式，并发现双亿级钾盐矿床

分布于石盐基质中的杂卤石碎屑颗粒实验表明易溶于水，利用水溶法溶采可形成能开发利用的“活矿”。恒成集团将这一成果及时汇报给郑绵平院士，得到院士高度重视，将其命名为“新型杂卤石钾盐矿”。

2015年以来，在郑绵平院士指导与老一辈专家学术思想启迪下，恒成集团与中国地质科学院矿产资源研究所及国家一级研究员张永生团队合作，摒弃单一找矿模式，首创并系统实践了“固液兼探”找矿及“混合开采”一体化新模式，并通过溶采中试验证固体可溶、卤水可采、混采可行。

（一）找矿新突破

一、传统找矿模式

1.单一卤水找矿模式（六五—七五主流）

思路：只找富钾卤水，忽视固体钾盐。

理论：海相钾盐仅以卤水形式存在；固体杂卤石为难采呆矿。

局限：资源利用率低，放弃了固体钾盐（资源总量60%以上）；风险高，单井卤水产量波动大，易衰减；开发效益低，工业化规模低，可持续性差。

2.单一固体找矿模式（后期部分学者提出）

思路：主攻固体“新型杂卤石钾盐矿”，放弃卤水。

理论：固体钾盐资源稳定，品位高；卤水为次要伴生资源。

局限：开发成本高，需大规模打井，投入大；资源浪费，忽视高附加值的共生卤水，开发效益大幅降低；理论不完整，无法解释固体矿与卤水共生、同源、同控的成矿本质。

二、“固液兼探”找矿新模式

 1.理论内涵

（1）核心定义 

以深层海相“盐-钾-卤”三位一体成矿理论为指导，同步开展固体钾盐（新型杂卤石钾盐矿）与富钾卤水的勘查、评价、开发试验，实现固液资源的立体勘探、协同开采与高效综合利用。

（2）核心技术体系

地质-物探-钻井-测井-水化学-溶采试验一体化。

地质：层序地层+岩相古地理+构造解析，圈定膏盐盆-背斜-盐构造变形带三位一体有利区；

物探：三维地震，识别盐丘、塑性变形带、储卤层空间分布；

钻井：定向取芯+全井段录井，系统控制固体矿层厚度、品位、卤水层埋深、厚度、水质；

测井：伽马+密度+声波+电阻率，定量解释杂卤石含量、卤水矿化度、孔隙度；

水化学：离子色谱+ICP-MS，精准测试 K、Li、B、Br、I等元素含量；

溶采试验：对井注水－溶矿－混采，验证固体可溶性、卤水可采性、混采稳定性。

（3）理论基础：双控复合成矿+三层架构

双控复合成矿：古盐盆沉积相控（物质基础）+盐构造塑性变形控（富集改造），二者耦合形成固体杂卤石+富钾卤水共生矿。     

三层架构：

上层（T₂l^1-1 上部）：厚层高钾、锂、硼卤水层；

中层（T₁j^5-2上部 —T₂l^1-1 下部）：灰色硬石膏与深灰、灰黑色白云岩不等厚互层；

下层（T₁j^5-1）：新型杂卤石钾盐矿层（主体）。

固液同源、同层、同构造控制，构成统一的成矿系统，这是固液兼探模式的核心理论支撑。

2.实践成果： 

（1）新型杂卤石钾盐矿（固体）

含矿层位：T₁j^5-1（埋深 3377.80—3433.50m）；

矿体厚度：单孔见矿15—35m，全区连续分布；

资源特征：杂卤石碎屑颗粒赋存石盐基质，KCl含量平均4.80% ，最高 9.09% ，达工业品位；易溶于水、粒度均匀、适合水溶法开采；

资源规模：初步估算恒成集团26.33平方公里矿权范围硫酸钾资源量超1亿吨，为超大型海相可溶性固体钾盐矿床。

 与传统石膏型杂卤石区别

（2）共生富钾锂硼卤水（液体）

卤水层位：T₂l^1-1 上部，埋深 3375.30—3392.80m；

含水层厚度：2.5—15m，孔隙度 8%—15%，渗透性好；

水质特征：高矿化度、富钾锂硼、多元素共生；

主要离子含量（g/L）：K⁺：25.96；Li⁺：0.32 ；B2O3：4.63 ；Br^-：1.58；I：0.04；Rb⁺：0.032；

所有有益元素均超过单采工业标准，综合价值极高；

开采条件：北 2 井自喷量达 63.84 m³/日，单井稳定产能可达50—80m³/日；

资源规模：初步估算恒成集团26.33平方公里矿权范围卤水资源量超1亿立方米，可提取氯化钾超 2000万吨、氯化锂超30万吨及伴生的溴、碘、硼等资源。

（三）“混合开采”采矿新模式

恒成集团首创海相钾盐资源固液一体化“混合开采”新模式，并于2020年—2021年开展了混采中试。

工艺原理：从恒成1井注水溶解固体杂卤石后与天然卤水形成高钾锂硼混采卤水，从恒成2井压出。混采卤水成分 （g/L）：K⁺：13.90；Li⁺：0.127；B₂O_3:4.63；Br^-：0.62；I：0.014。

试验结论：产能稳定，混采卤水水量大、波动小，可连续生产；品位达标，所有有益组分均超工业开采标准；利用高效，同步开采固液资源，利用率提升50%以上；技术可靠，验证了新型杂卤石“易溶易采”的特性，为规模化开发奠定基础。

3.理论创新

成矿认识突破：建立“固液同源、同控、共生”及“双控复合成矿+三层架构”的深层海相成矿新理论，完善了海相成钾理论体系。   

找矿模式突破：首创“固液兼探”找矿新模式，形成“地质-物探-钻井-测井-水化学-溶采试验”一体化勘查技术体系，为我国深层海相钾盐勘查提供新理论、新思路、新方法。

采矿模式突破：首创“混合开采”采矿新模式，实现海相固、液钾盐资源同时高效开采，为我国海相钾盐资源工业化奠定了基础。 

矿床类型突破：发现“新型杂卤石钾盐矿”，其易溶易采、品位高、规模大，为海相可溶性固体钾盐新类型，填补了我国海相工业固体钾盐矿床类型空白。

展望——打造我国钾盐资源新的接续基地，保障国家粮食安全

恒成集团“固液兼探”找矿及“混合开采”一体化首创模式与双亿级钾盐矿床的发现意义重大，实现了我国海相钾盐找矿“从0到1”的历史性突破，推动我国钾盐开发从“陆相依赖”向“海陆并重”转变，形成“陆相盐湖（西部）+海相固体-卤水（四川）”的海陆并重资源保障新格局；显著提升国家资源安全保障能力，大规模开发可使我国钾盐对外依存度降低15%—20%；为全球小陆块海相钾盐勘查提供了中国方案，丰富了全球海相成钾理论体系。

下一步，公司将加快恒成6井（2025年完成设计并动工）、8井等后续勘探井部署，进一步验证找矿新模式，查明矿体空间分布规律；加强产学研用协同创新，深化固液成矿理论，开展区域对比研究，指导川东北及我国其他海相钾盐勘查，提升我国海相钾盐勘查开发技术水平；推进规模化开发示范工程，优化对井溶采混采工艺，实现钾、锂、硼、溴、碘多元素高效回收，并延伸产业链，建设千亿级产业集群，为把达州打造为我国钾资源接续基地和全国第三大钾肥保供基地、万达开锂钾综合利用集聚区提供核心资源支撑，为国家钾资源安全作出更大贡献。

(撰稿人：姚有成、王宁军、康正华、向永刚、谢耘)