川宣地2井鉆井現(xiàn)場。該井由勘探分公司部署、宣漢縣政府出資，部署在普光地區(qū)大灣構(gòu)造北部，是一口深部鉀鋰資源探采結(jié)合井。

項目名片

●名 稱：達(dá)州地區(qū)三疊系鉀鋰資源勘查關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

●時 間：2017年至今

●成 果：創(chuàng)新四川盆地海相深層固液兩相鉀鋰資源成礦與富集理論認(rèn)識；建立了選區(qū)評價體系，形成測井定量計算和地球預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)系列，支撐了國內(nèi)海相鉀鹽找礦重大突破。

●意 義：為四川省打造萬達(dá)開（萬州、達(dá)州、開州）天然氣鋰鉀綜合利用集聚區(qū)、建成全國第三大鉀肥保供基地、推動建設(shè)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈北翼振興戰(zhàn)略支點，提供了支撐。

川宣地2井石鹽型雜鹵石連續(xù)厚度達(dá)103米，雜鹵石呈斑點狀、團塊狀、薄層狀賦存于石鹽中，便于采用水溶法低成本、規(guī)?；_采，打破了常規(guī)雜鹵石不易溶于水、在深層為“呆礦”、無法開采動用的固有認(rèn)識。

一個新的研究領(lǐng)域

近日，中國石化勘探分公司所承擔(dān)的“達(dá)州地區(qū)三疊系鉀鋰資源勘查關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目獲得中國化學(xué)礦業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎。得知這一喜訊，勘探分公司黨委書記胡東風(fēng)說：“該獎項評選標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，每兩年評選一次，獲獎難度極大。首次獲此殊榮，無疑是對我們科研實力的極大認(rèn)可和肯定?！?/p>

2017年，國家“十三五”重點研發(fā)計劃項目——“中國鉀鹽礦產(chǎn)基地成礦規(guī)律與深部探測技術(shù)示范攻關(guān)”啟動。鹽湖學(xué)和地質(zhì)礦床學(xué)學(xué)家、中國工程院院士鄭綿平掛帥，中國地質(zhì)調(diào)查局、中國科學(xué)院、教育部、中國石化下屬的10家骨干單位及多家協(xié)作單位參加，聯(lián)合開展協(xié)同創(chuàng)新研究。一個新的研究領(lǐng)域呈現(xiàn)在勘探分公司科研人員面前。

作為一支專業(yè)化勘探隊伍，勘探分公司擁有長期從事南方復(fù)雜條件油氣勘探的優(yōu)秀科研團隊，先后發(fā)現(xiàn)了普光、元壩、涪陵大氣田，具有豐富的攻關(guān)經(jīng)驗和創(chuàng)新能力。

四川盆地及周緣已被二、三維地震資料所覆蓋，為進(jìn)一步在面上落實鉀鹽展布提供了資料基礎(chǔ)。同時，普光地區(qū)鉆井眾多，自然伽馬能譜等測井系列數(shù)據(jù)齊全，為含鉀鹽層的預(yù)測識別提供了較好的基礎(chǔ)資料。

勘探分公司確定了“油鉀兼探”的攻關(guān)方向，旨在利用豐富的石油鉆測井和物探資料，系統(tǒng)開展深層海相鉀鹽資源攻關(guān)。

為了深入推進(jìn)研究工作，勘探分公司組建起科研團隊。時任勘探分公司總經(jīng)理、中國工程院院士郭旭升提出了建設(shè)性意見：一是加大老井復(fù)查力度，充分利用鉆井、測井和分析化驗資料，明確鉀鹽礦的賦存狀態(tài)，結(jié)合二、三維地震資料，揭示縱橫向展布特征；二是加強富鉀層段的取芯和分析化驗工作，增加同位素、X衍射全巖、地層水等分析化驗工作，深化對鉀鹽礦的認(rèn)識；三是開展沉積相序及巖相古地理研究，明確鉀鹽礦的成因、成礦規(guī)律；四是開展測井刻度、定量計算及地球物理預(yù)測技術(shù)攻關(guān)，為鉀鹽資源的精準(zhǔn)勘探提供技術(shù)支持。

打破“呆礦”固有認(rèn)識

能否在四川盆地開辟鉀資源新陣地并將其建成我國第四個鉀鹽資源基地？項目組面臨著諸多挑戰(zhàn)：常規(guī)雜鹵石薄、與硬石膏伴生，導(dǎo)致無法被溶解開發(fā)動用；富鉀鹵水點上突破后難于在面上展開；能否實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)動用不明朗……

“面對全新的研究領(lǐng)域，機遇與挑戰(zhàn)并存。團隊成員充滿了對未知領(lǐng)域的興奮與好奇，同時也對潛在的挑戰(zhàn)和困難感到焦慮。在這種背景下，我們深刻體會到了提升自身專業(yè)能力的迫切需求?！痹擁椖考夹g(shù)首席蘇克露回憶。在集團公司高級專家鄭天發(fā)的帶領(lǐng)下，科研團隊查閱了上百份文獻(xiàn)和科研資料，成立了定期學(xué)習(xí)交流小組，不斷完善相關(guān)知識體系。

為確保研究的科學(xué)性和有效性，科研團隊制定了詳細(xì)的工作方案，從選層、選區(qū)等基礎(chǔ)性工作入手，經(jīng)過艱苦的野外作業(yè)，完成了數(shù)十條實測剖面和觀察點的數(shù)據(jù)采集，收集了數(shù)以千計的水樣和巖樣。這些寶貴的數(shù)據(jù)為編制四川盆地海相成鹽成鉀剖面提供了堅實支撐?？蒲腥藛T鎖定了三疊系嘉陵江組四五段為最有利的成鹽聚鉀層段，解決了鉀鹽勘探選層難題。

“盡管取得了這些進(jìn)展，但我們?nèi)晕窗l(fā)現(xiàn)鉀石鹽和光鹵石等優(yōu)質(zhì)可溶性鉀鹽礦物，這無疑給滿懷希望的科研人員帶來了沉重打擊……”蘇克露說。

他們沒有氣餒，隨即開展了百余口石油探井、近萬米鉆井資料復(fù)查，完成了1.5萬千米二維地震格架、6900平方千米三維地震解釋工作。終于，科研人員在嘉四五段放射性能譜資料中，發(fā)現(xiàn)了與石鹽相關(guān)的鉀異常。通過進(jìn)一步追蹤和分析，他們完成多井蒸發(fā)巖沉積旋回精細(xì)對比分析，揭示了普光地區(qū)多口井均有發(fā)育，大膽提出了可能發(fā)育與石鹽伴生的新類型鉀鹽礦。

“研究成果不斷超出預(yù)期。我們建立了四川盆地海相鉀鋰綜合柱狀圖剖面，復(fù)查發(fā)現(xiàn)了新類型鉀鹽礦發(fā)育跡象，利用三維資料進(jìn)行預(yù)測技術(shù)攻關(guān)，初步估算出普光地區(qū)石鹽型鉀鹽礦資源量達(dá)50億噸?！编嵦彀l(fā)說。

2020年7月，由勘探分公司提出井位部署方案，宣漢縣政府與中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所共同出資，成功鉆探了川宣地1井。該井深3797米，成功鉆遇了石鹽型雜鹵石層33米，鉀含量遠(yuǎn)超工業(yè)品位。經(jīng)專家研究，此類與鹽巖伴生的雜鹵石厚度大，可采用綠色環(huán)保的水溶法進(jìn)行低成本、規(guī)?；_采。至此，四川盆地實現(xiàn)了規(guī)模石鹽型雜鹵石鉀鹽礦找礦突破，打破了四川盆地雜鹵石為“呆礦”的固有認(rèn)識。

2021年9月22日，中國地質(zhì)科學(xué)院組織專家組對勘探分公司牽頭承擔(dān)的“深部鉀鹽探測方法與技術(shù)研究”項目進(jìn)行了結(jié)題驗收。鄭綿平對該項目的成果給予了高度評價，認(rèn)為課題研究聚焦關(guān)鍵問題、成果顯著且令人鼓舞，攻關(guān)形成了“四川盆地海相含鉀盆地富鉀資源富集規(guī)律、深部地球物理探測技術(shù)及未來戰(zhàn)略選區(qū)”重大標(biāo)志性成果。

有望建成首個億噸級海相鉀鹽基地

近年來，勘探分公司應(yīng)四川省達(dá)州市宣漢縣政府邀請，深化企地合作，協(xié)助地方政府完成了兩輪共計8口井的部署，其中，川宣地1井和川宣地2井的完鉆成果尤為顯著，分別探獲62.81米和103.9米厚的巨層、高品位、可溶采石鹽巖新類型雜鹵石，接連取得勘探重大突破。同時，在富鋰鉀鹵水的勘探中也取得了新發(fā)現(xiàn)。川宣地1井實現(xiàn)日產(chǎn)鹵水800立方米，鉀離子含量8.45克/升，遠(yuǎn)超綜合利用指標(biāo)（1.3克/升）和工業(yè)開采指標(biāo)（3.1克/升）。川宣地2井則鉆遇70余米裂縫孔隙型儲層，鋰離子含量為111.5毫克/升，遠(yuǎn)超工業(yè)品位。此外，大灣3井的試水試驗也證實了水層富含鋰、鉀等離子，特別是鋰離子含量高達(dá)124毫克/升，接近工業(yè)品位的2.5倍。這些在三疊系海相地層中鉀鋰資源的突破性發(fā)現(xiàn)，使得原本以“找鉀為主”的勘探策略，轉(zhuǎn)變?yōu)椤扳涗嚰嫣健毙路较?，為四川盆地三疊系海相鉀鹽開辟了全新的領(lǐng)域。

普光地區(qū)鉀鋰資源的發(fā)現(xiàn)，不僅為宣漢建設(shè)國家級新能源產(chǎn)業(yè)基地注入了新的活力，也為中國石化在四川盆地油氣伴生資源的勘查與利用奠定了堅實的基礎(chǔ)。據(jù)科研團隊初步估算，普光核心區(qū)1500平方千米范圍內(nèi)鉀資源量達(dá)76億噸，富鋰鉀鹵水資源量達(dá)28億立方米。相關(guān)專家進(jìn)一步測算，富鋰鉀鹵水經(jīng)濟價值在7000億元以上，新型雜鹵石鉀鹽礦中硫酸鉀經(jīng)濟價值在2萬億元以上，這無疑為我國首個億噸級海相鉀鹽基地的建設(shè)提供了堅實的資源保障。

2019年，中國石化普光氣田大灣3井深井成功試水，標(biāo)志著鹵水老井重新勘探開發(fā)的進(jìn)程進(jìn)一步加快。同年，我國首個深部鹵水鉀鋰綜合開發(fā)示范園——“中國（普光）鋰鉀綜合開發(fā)產(chǎn)業(yè)園”在四川達(dá)州掛牌成立。該園區(qū)瞄準(zhǔn)形成鉀鋰資源開采-初加工-深加工完整工業(yè)鏈，推動地方經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)升級。鉀鋰資源綜合利用項目更是被列為四川省100個重點推進(jìn)項目之一。

達(dá)到整體國際先進(jìn)水平

研究的腳步從未停歇，在承擔(dān)繁重油氣勘探任務(wù)的同時，科研團隊依然凝心聚力，通過系統(tǒng)研究，成功建立了選區(qū)評價體系，攻克了新類型雜鹵石測井定量解釋難題，并創(chuàng)新形成了復(fù)雜構(gòu)造變形條件下新類型鉀鹽地球物理定量預(yù)測技術(shù)序列。

團隊取得了三項顯著的創(chuàng)新成果：一是發(fā)現(xiàn)了四川盆地嘉陵江組四五段規(guī)模成鹽聚鉀盆地，并明確了其中發(fā)育可水溶開采的石鹽型雜鹵石和富鉀（鋰）鹵水；二是創(chuàng)新建立了石鹽型雜鹵石和富鋰鉀鹵水固、液兩相資源富集模式；三是創(chuàng)新形成了海相深層復(fù)雜構(gòu)造區(qū)鉀鹽地球物理預(yù)測技術(shù)序列。

2023年6月16日，四川省科技廳組織了專家評審會，對勘探分公司的項目成果進(jìn)行了全面評估。經(jīng)過深入研討，該項目在新型雜鹵石鉀鹽礦與富鋰鉀鹵水富集條件、成礦規(guī)律探索、區(qū)帶評價與目標(biāo)優(yōu)選，以及地球物理評價技術(shù)等方面取得的系列創(chuàng)新成果，被鑒定為整體國際先進(jìn)水平。

勘探分公司科研人員在進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查。

持續(xù)深化創(chuàng)新攻關(guān) 助力鉀鋰資源可持續(xù)開發(fā)

□勘探分公司總地質(zhì)師、副總經(jīng)理 魏志紅

2003年7月，中國石化勘探分公司在普光地區(qū)發(fā)現(xiàn)國內(nèi)首個海相整裝大氣田——普光氣田，帶動了四川盆地天然氣大發(fā)展；時光荏苒，20年后，又為宣漢地區(qū)筑牢了我國首個億噸級海相鉀鹽基地的堅實基礎(chǔ)。

宣漢縣位于四川達(dá)州，其石鹽型雜鹵石鉀鹽礦鹵水中鋰、溴、硼等有用元素均超過了工業(yè)品位，綜合利用價值不言而喻。這一發(fā)現(xiàn)促使普光地區(qū)的找礦工作重心從單一“找鉀”轉(zhuǎn)變?yōu)椤颁団浖嫣健?。星火燎原，這一轉(zhuǎn)變不僅推動了宣漢地區(qū)鉀鹽資源的深入勘探，更以點帶面，逐步在大川東地區(qū)形成了海相鉀鹽資源產(chǎn)業(yè)基地集群，為我國構(gòu)建“海陸并舉”的鉀鹽資源產(chǎn)業(yè)新格局注入了強勁動力。

作為國家戰(zhàn)略資源的鋰，被譽為“白色石油”，是支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵原材料。我國作為全球第一大鋰消費國，消費量幾乎占據(jù)全球半壁江山。隨著鋰資源需求的迅猛增長，價格亦水漲船高。贛鋒鋰業(yè)、正威國際、蜂巢能源等企業(yè)紛紛“搶灘”宣漢縣、布局鋰電產(chǎn)業(yè)，資源優(yōu)勢正逐步轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，極大提振了社會資本的投資信心。

勘探分公司科研團隊所取得的系列創(chuàng)新成果，經(jīng)過專家鑒定，達(dá)到整體國際先進(jìn)水平。

在成鹽聚鉀地質(zhì)成礦模式方面，深入剖析了石鹽型雜鹵石和富鉀鋰鹵水的來源，總結(jié)出富鉀鋰鹵水源自海水、深刻變質(zhì)和溶濾鉀鹽的成因模式。同時，提出了石鹽型雜鹵石具有原生沉積、構(gòu)造調(diào)整和破裂溶濾的成因模式，系統(tǒng)解決了鉀鋰資源成因難題。

在鉀鋰資源空間富集規(guī)律方面，發(fā)現(xiàn)適度的構(gòu)造改造條件能夠促進(jìn)石鹽型雜鹵石的疊加增厚富集，而規(guī)模性的裂縫-孔隙型儲層則是新類型雜鹵石鉀鹽和富鉀鋰鹵水資源富集的關(guān)鍵。

在固、液兩相鉀資源地球物理綜合預(yù)測技術(shù)方面，首次明確了石鹽型雜鹵石的低密、高鉀和低釷敏感三參數(shù)，并構(gòu)建了鉀指數(shù)（KI）特征識別曲線，巖性識別吻合率高達(dá)97%。此外，還創(chuàng)新建立了含鉀鹽層空間約束的石鹽型雜鹵石地球物理預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)，厚度預(yù)測符合率超過85%，成功解決了膏鹽巖復(fù)雜構(gòu)造揉皺下地球物理預(yù)測難題。

四川盆地深層海相鉀鋰資源勘探潛力大。在石鹽型雜鹵石成因和富鉀鋰鹵水富集模式的指導(dǎo)下，科研團隊明確了普光、元壩、通南巴地區(qū)發(fā)育著連續(xù)、厚層的規(guī)模石鹽型雜鹵石，最厚處可達(dá)100米。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步拓展了四川盆地石鹽型鉀鹽礦的時空分布和資源量規(guī)模，填補了川東北鉀資源的空白。

然而，要實現(xiàn)鉀鹽資源的商業(yè)開發(fā)，仍面臨著諸多理論和技術(shù)難題，科研團隊將繼續(xù)深入攻關(guān)研究、提質(zhì)增效，為鉀鋰資源的可持續(xù)開發(fā)利用貢獻(xiàn)更大力量。

鏈接：用途廣泛但資源緊缺的鉀鹽

鉀鹽是以鉀的氯化物和硫酸鹽類礦物為主要成分的非金屬礦產(chǎn)，包括鉀石巖、鉀鹽鎂礬、光鹵石、硫酸鎂石和氯化鉀等。

鉀鹽礦主要存在于地殼表層或?qū)⒁珊缘暮春秃Ｑ蟮柠u水中，最重要的鉀鹽礦發(fā)現(xiàn)于德國、俄羅斯、加拿大、意大利、法國、西班牙和美國。1839年4月，德國在鉆探鹽礦時發(fā)現(xiàn)了鉀鹽礦床，此后，鉀鹽工業(yè)迅速發(fā)展，鉀肥的施用量迅速增加。1904年，德國又在萊茵河上游地區(qū)發(fā)現(xiàn)鉀鹽礦床。1910年、1915年，德國和法國的兩個鉀鹽礦床開始工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。2005年，國際市場1/3以上的鉀鹽產(chǎn)品來自加拿大。

我國的鉀資源主要集中在青海柴達(dá)木盆地、新疆羅布泊鹽湖及西藏藏北鹽湖區(qū)等地的陸相層系中，地質(zhì)儲量合計10.1億噸。

鉀鹽在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等多個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其中，世界上95%的鉀鹽產(chǎn)品用作肥料，被稱為糧食的“糧食”。然而，按照我國鉀鹽年需求量680萬噸且呈逐年遞增的趨勢預(yù)測，20年后我國鉀鹽資源面臨枯竭，農(nóng)業(yè)和國家糧食安全將受到重大影響，因此，其作為我國七大緊缺礦產(chǎn)資源之一，重要性不言而喻。

鉀肥進(jìn)口量及出口量

鉀鹽的開發(fā)利用仍面臨挑戰(zhàn)

四川因獨特的地理條件與豐富的礦產(chǎn)資源孕育了悠久的制鹽歷史。早在2000年前，四川就建起了一座座鹽井，被稱作“千年鹽都”的自貢擁有汲鹵制鹽的傳統(tǒng)。在自貢一片55平方千米的狹窄土地上，人們先后開鑿出了13000多口鹽井，架起了最高達(dá)118米的井架，有些井深甚至達(dá)到了驚人的1000米。

四川盆地三疊紀(jì)海相深層富鉀鹵水分布最廣、品質(zhì)最優(yōu)，主要分布在川中和川東北等地。20世紀(jì)60年代，科研人員在四川盆地拉開了找鉀序幕，取得了重要的發(fā)現(xiàn)和勘探進(jìn)展。鉀鹽勘查經(jīng)歷了“初始發(fā)現(xiàn)-淺探”“深部鹵水-淺部雜鹵石兼探”“深部探液棄固”三個主要階段，獲得了一些點上的突破，但一直未取得規(guī)模性突破。

部分探井在深部發(fā)現(xiàn)了富鉀鹵水，在地表淺層發(fā)現(xiàn)了鉀鹽類礦物——雜鹵石。據(jù)綜合預(yù)測，四川盆地雜鹵石遠(yuǎn)景資源量高達(dá)100億噸。

這類與硬石膏互層伴生的雜鹵石，普遍發(fā)育在三疊系，且大部分埋深超2000米，其難溶于水的特性使傳統(tǒng)的地下坑道采礦法或水溶法無法對其進(jìn)行開采利用，通常被視為“呆礦”。因此，四川盆地海相深層中是否真的蘊藏著可供規(guī)模性開采的鉀鹽類“活礦”，成為擺在科研人員面前的重要科學(xué)問題。

作為戰(zhàn)略性資源的鋰

在能源革命浪潮下，綠色低碳發(fā)展成為大勢所趨，作為動力電池最重要的上游原材料鋰資源，在新能源汽車、儲能、電動自行車、電動工具等多種應(yīng)用場景的需求快速提升，價格節(jié)節(jié)攀升，碳酸鋰已由2021年初的每噸不到4萬元最高漲為近30萬元，目前回落至10萬元。諾貝爾化學(xué)獎獲得者、鋰電池之父約翰·古迪納夫認(rèn)為，鋰是一種“白色的石油”，鋰的重要性不亞于石油等戰(zhàn)略性資源。

鋰是航天設(shè)備、新能源汽車、農(nóng)機裝備、新材料、航母軍工等領(lǐng)域必不可少的原材料。鋰資源主要賦存于含鋰鹽湖、硬巖鋰和含鋰深部鹵水、油田水、地?zé)崴宛ね令惖V物中。我國鋰礦資源較為豐富且類型多樣，鋰輝石、鋰云母、鹽湖鋰、地下鹵水鋰及黏土鋰礦均具有開采價值。我國鋰礦主要分布于青藏高原（柴達(dá)木+藏北）鹵水型鋰礦帶、新疆阿爾泰硬巖型鋰礦帶、川西硬巖型鋰礦帶、華南鋰礦帶等，其中，鹽湖鋰資源最為豐富。