第一部分重点实验室及野外台站建设
自然资源部盐湖资源与环境重点实验室 2020年度运行简况
郑绵平 1， 2张永生 1， 2孔凡晶 1， 2
1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037
2.自然资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037
“自然资源部盐湖资源与环境重点实验室”是盐湖与盐类资源环境多学科综合研究的科技平台，主要开展盐湖与盐类资源环境领域基础和应用基础研究，包括盐湖与盐类资源调查评价、综合利用方法技术和工程化、盐类资源环境与盐湖农业、盐湖沉积与环境变化、盐类资源的综合利用、环境保护及优化盐碱地和盐水域等多个交叉学科领域研究，为自然资源保护及开发提供科技支撑。本实验室主要有 4个研究方向。
①盐湖与盐类矿产成矿规律、资源评价理论与方法：对盐湖和盐类矿床钾、硼、锂、铯、铷、溴、碘等国家急需、重点或稀有矿产的成矿规律、找矿方法进行研究；对重点盐类矿产资源综合利用的关键理论与技术方法进行研究，侧重盐类综合利用的物化原理、化工工艺和工程化关键技术，为增加盐类矿产品种和高值化、改变长期以来我国盐类矿产开发中产品单一和低值开发的重大难题提供科技依托。②盐湖环境与全球变化：研究盐湖沉积的气候环境定量化指标，建立青藏高原典型盐湖高精度古气候、古环境演化序列；研究新生代中国盐湖带迁移和时空演化、高原形成及古季风演替的相关性；坚持不同区带盐湖站点的长期科学观测研究，建立我国盐湖区生态环境、盐类和生物资源数据信息系统，引进和完善 GIS系统，为我国盐湖区环境保护和资源合理开发提供基础资料。③盐湖农业、盐湖与健康：对盐湖及盐碱地分类调查，并相应开展盐生生物种资源调查、筛选、驯化以及新品种的培育研究；开展广义盐湖的生态学研究，探讨气候变化及人类活动对现代盐湖生态系统的演变规律的影响，对生态系统十分脆弱的藏北和柴达木盆地地区的盐湖生态系统容纳能力科学评估，服务于盐湖矿业发展的环境规划，为盐湖生物多样性保护和构建西部盐境生态安全屏障提供依据；开展盐湖水域生态系统的生物群落结构与生物生产力研究，开展盐湖生物产业化发展潜力及其生态风险评估研究，为盐湖农业的健康发展提供理论依据与技术支持。④盐类资源综合利用与产业化：开展盐湖卤水、深部卤水锂钾资源综合利用关键技术创新研究，开发新工艺新技术，为实现盐湖与盐类资源高值化综合利用及产业化提供技术支撑。
“自然资源部盐湖资源与环境重点实验室”更名于 2019年，其前身相继为“国土资源部盐湖资源与环境重点实验室”（2007年成立）和“地矿部盐湖资源与环境开放实验室”（1997年成立），是中国盐湖资源和环境研究的重要科技平台。实验室成员是一支以地质学、化学化工、生物工程学、环境生态学等多学科中青年科技骨干为主的科技团队，重点实验室现有在职研究人员 30人，其中院士 1人、研究员/教授级高工 9人、副研究员（高工） 11人、助理研究员（工程师） 9人；此外还有客座研究员 29人（院士 2人）。
2020年，新冠肺炎疫情在全球爆发，抗疫斗争在全国全面展开。在严峻的疫情形势下，全室科研人员努力拼搏，圆满完成了本年度的各项任务。本年度共承担项目 14项，其中国家自然科学基金重大研究计划项目 1项、青年科学基金项目 2项，国家重点研发计划项目 1项，国家重点研发计划课题 3项，中国地质调查项目 2项，基本科研业务费课题 4项，研究总经费 11367万元，年度到款经费 5118.5万元，工作量饱满。本年度共发表研究论文 19篇，其中国外 SCI收录 10篇，国内 SCI收录 1篇，EI收录 4篇，中文核心期刊 4篇。获得发明专利授权 2项。有 6人次参加国内学术交流会。在科普方面， 2020年由于受到新冠肺炎疫情的影响，原计划开展的地球日、科技周大型展览等现场活动均没有实施。 2020年科普工作重点放在在线科普活动上，先后开展了线上科普讲座 1次，制作科普视频 2部，参与探月中心牵头组织的科普活动 1次，取得了良好的效果。在日常科普工作中，实验室科普走廊对公众常年开放，普及了盐湖科学知识，倡导科学方法，让公众全面了解重点实验室科研成果及盐湖资源与环境基本知识。
1 年度重要创新进展情况
1.1 四川盆地钾锂找矿新进展
在中国地质调查二级项目“四川盆地东北部锂钾资源综合调查评价”资助下， 2020年取得了以下创新进展（项目总指导：郑绵平；项目组成员：张永生、邢恩袁、彭渊、桂宝玲、牛新生、苏奎、左璠璠、林勇杰、商雯君、麻乾坤、崔新宇）。
1.1.1 川宣地 1井海相锂钾找矿取得突破
“川宣地 1井”位于川东北宣汉县普光镇，是一口“锂钾兼探”综合地质调查井，由郑绵平院士指导的“四川盆地东北部锂钾资源综合调查评价”项目组设计部署，中国地质调查项目与四川巴人新能源有限公司联合资助（总投入 3098万元），旨在探测川东北地区深部富锂钾卤水和海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”。该井于 2020年 8月 9日钻至井深 3797m完钻，累计取心 837.25m，岩心采取率 98.09%，取得锂钾找矿双丰收，圆满完成验证井钻探工程地质设计任务。
1.1.1.1 发现嘉陵江组四—五段厚达 62.8m的“新型杂卤石钾盐矿”工业矿层
在川宣地 1井下三叠统嘉陵江组四—五段井深 3000.84～3482.86m，发现海相含钾盐系厚 348m（图 1），其中钾盐含量（KCl）平均 3%、昀高达 20.5%的“新型杂卤石钾盐矿”累计矿层厚度达 62.8m，KCl平均含量为 11.97%的高品位工业矿层累计厚度达 29.46m，取得四川盆地三叠系海相可溶性固体钾盐找矿的重大突破。结合已有的天然气探井测井解释和全覆盖三维地震资料处理解释结果，川东北宣汉普光地区三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”潜在资源（KCl）达 7亿多吨，有望形成我国首*亿吨级大型海相钾盐资源基地。
图1 川宣地 1井钻获的海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”矿层岩心
（a）褐红色细-中砾杂卤石碎屑密集分布于石盐基质中；（b）褐红色中-粗砾杂卤石碎屑密集分布于石盐基质中；
（c）褐红色粗-巨砾杂卤石碎屑密集分布于石盐基质中
1.1.1.2 发现嘉陵江组四—五段 4个含锂钾卤水层（“黑卤”）
川宣地 1井测井解释结果显示：在嘉陵江组四—五段井深 2958～2960.5m（2.5m）、2963～2965m（2m）、 2976.1～2982.8m（6.7m）和 3076.85～3098.1m（21.25m）处共发育 4个含水层，累计厚度 32.45m，测井解释孔隙度 2.3%～8.9%，含水饱和度 51%～68%，储层主要岩性为裂隙发育的白云岩（图 2）。嘉陵江组四—五段井深 3008～3090m内泥浆抽样测试结果初步表明， Li、K、B、Br、I均显示明显的高异常值，推断这 4个含水层应为富锂钾卤水层。基于四川盆地下三叠统上部嘉陵江组四—五段普遍产出富锂钾的“黑卤”，综合测井解释、岩心编录、泥浆分析结果，基本确定本井嘉陵江组四—五段含水层应为富锂钾的“黑卤”，可作为下一步射孔试水的主力目标层位。
1.1.1.3 发现上三叠统须家河组 4个含水层（“黄卤”）
测井解释显示：本井在须家河组陆相砂岩层中，还发育 4个含水层，分别位于井深 2147.0～2157.7m（10.7m）、2164.0～2172.3m（8.3m）、2425.4～2430.0m（4.6m）、2438.9～2446.6m（7.7m），累计厚度 31.3m，测井解释孔隙度 8%～20%，含水饱和度 72%～96%。基于四川盆地上三叠统须家河组普遍产出富 Br、I、含 Li、K“黄卤”的区域性分布规律，推断该组 4个含水层也应为“黄卤”，可考虑综合利用。
图2 川宣地1井嘉陵江组四—五段主力富锂钾卤水层测井综合解释成果图及裂隙发育、岩心破碎的白云岩卤水储层
1.1.2 宣汉普光核心区富锂钾卤水有利分布区预测
1.1.2.1 建立川宣地 1井单井卤水层测井解释模型
利用川宣地 1井的岩心编录数据，自然伽马、声波、补偿中子、密度、深侧向测井、浅侧向测井、有效光电吸收截面指数等测井数据，以及泥浆测试 Li、K异常数据，采用矿物含量计算、孔隙度计算、含水饱和度计算等方法，综合建立了川宣地 1井单井卤水层预测标准技术。识别解释显示：卤水层通常发育在白云岩、灰质白云岩等地层中，测井曲线上表现为低伽马、低电阻、低密度、高声波时差、高中子“三低两高”的基质孔隙发育特征。其中，碳酸盐岩的孔隙型和裂缝—孔隙型储层，双侧向电阻率低于 100Ω m为储卤层。根据建立的测井解释模型和方法，共解释嘉陵江组四—五段和须家河组含水层共 8 层，累计厚度 63.75m。以川宣地 1井为标杆，对周围邻井的测井数据进行重新解释标定，得到了更加可靠的储卤层预测结果。
1.1.2.2 井-震标定储卤层横向展布
1）嘉陵江组四—五段测井解释卤水层分布
从普光地区嘉陵江组四—五段综合分析来看，嘉陵江组四—五段上部发育膏盐盆缘滩相和云坪亚相白云岩、石灰岩，是富锂钾卤水储层主要发育段，普光地区卤水储层较发育，除川宣地 1井外，普光 8井嘉陵江组四—五段测井解释水层 31.2m/3层、孔隙度 1.7%～3.1%，大湾 102井测井解释水层 57.7m/7层、孔隙度 1.4%～5.7%等，毛坝和分水岭地区基本为石膏和盐岩，卤水储层欠发育。
2）雷口坡组测井解释卤水层分布
结合沉积相展布及测井解释，普光地区雷口坡组一段相比嘉陵江组四—五段，盐岩少，泥质含量高；含水储层致密，为低孔、低渗特征；毛坝地区泥质含量更高，基础孔隙度低，储层不发育，以裂缝型储集空间为主。
3）井-震标定卤水层横向展布通过对研究区三维地震资料的重新处理，得到了更加清晰的嘉陵江组和雷口坡组的地震剖面，结合
前期沉积相展布及测井解释，通过井震标定，利用波阻抗特征参数，对普光地区卤水储层进行反演预测（图 3），结果显示在大湾构造的背斜构造核部卤水储层较发育。
图3 井-震标定波阻抗反演地震剖面卤水储层分布预测
1.1.2.3 富锂钾卤水有利分布区预测
在上述工作基础上，利用单井标定、三维地震反演预测手段，对宣汉普光地区嘉陵江组四—五段富锂钾卤水层进行预测。通过川宣地 1井嘉陵江组四—五段卤水层昀新测井资料的标定，对已有测井和地震解释成果进行复查，对嘉陵江组四—五段卤水有利区分布有了新的认识，卤水储层主要受控于 NE-SW向主干断裂，呈同向展布特征，共划分出 2个有利区和 1个靶区，卤水有利区面积分别为 37km2和 100km2，靶区面积 2.4km2。
1.2 滇西南钾盐找矿新进展
在中国地质调查二级项目“思茅盆地中生代海相钾盐资源调查评价”资助下，2020年取得以下创新成果。（项目总指导：郑绵平。项目组成员：苗忠英、徐建明、张雪飞、宋高、施林峰、吕苑苑、雒洋冰、马妮娜、孔凡晶、马黎春、韩鸿业、杜少荣、娄鹏程、徐其辉。）
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