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  中国地质 2020, Vol. 47 Issue (2): 265-277  
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李志丹, 金若时, 李效广, 李凌平, 陈烈, 刘朝强, 周恳恳, 张超. 2020. 西藏阿里地区泽错大型盐湖锂(硼)矿床的发现及开发利用前景[J]. 中国地质, 47(2): 265-277.  
Li Zhidan, Jin Ruoshi, Li Xiaoguang, Li Lingping, Chen Lie, Liu Chaoqiang, Zhou Kenken, Zhang Chao. 2020. The Discovery of lithium-boron large scale deposit in Zetso salt lake, Ngali District of Tibet and its prospects for development and utilization[J]. Geology in China, 47(2): 265-277. (in Chinese with English abstract).  

西藏阿里地区泽错大型盐湖锂(硼)矿床的发现及开发利用前景
李志丹1,2, 金若时1,2, 李效广1,2, 李凌平3, 陈烈3, 刘朝强3, 周恳恳4, 张超1,2    
1. 中国地质调查局天津地质调查中心, 天津 300170;
2. 中国地质调查局铀矿地质重点实验室, 天津 300170;
3. 西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队, 青海 格尔木 816099;
4. 中国地质调查局成都地质调查中心, 四川 成都 610082
摘要:2016—2018年中国地质调查局天津地质调查中心联合西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队组建盐湖调查队伍,针对西藏羌塘盆地西段泽错盐湖开展调查评价工作,探获大型锂(硼)矿产地1处。泽错湖表水体长16.3 km,宽3.3~11.3 km,湖表面积113.8 km2。湖水深度变化较大,四周水较浅,逐渐向中间变深,最深处达44 m,湖水平均深度为24 m,湖面海拔4940 m。泽错盐湖位于藏北羌塘—三江复合板块内,矿区第四纪地层可划分为更新统湖积,全新统现代湖水,全新统冲洪积,全新统冲积和全新统湖积。湖盆可划分基岩裂隙水层、亚砂土孔隙含水层、亚黏土孔隙含水层和湖表卤水4个水文地质单元。经计算直接补充到湖盆表面的大气降水量为1.081×107 m3/a,地表水补给湖水量为8.262×107 m3/a,地下水补给量为2.052×107 m3/a,泽错年补给水量为11.395×107 m3/a左右。自然蒸发为泽错湖盆的主要排泄方式,泽错湖水年蒸发量为12.745×107 m3/a,年均水量变化值为1.35×107 m3/a,地表水补给湖水带入的总盐量为7.8×104 t/a。泽错湖盆卤水中主要成盐元素有Cl-、Na+、SO42-、K+、CO32-、HCO3-、B2O3、Mg2+、Li+等,平均矿化度41.57 g/L,pH值为9.31,泽错湖水为高矿化度盐水,水化学类型为硫酸钠亚型。泽错盐湖LiCl平均品位为376.02 mg/L,LiCl资源量为102.68×104 t,远景规模达到大型;B2O3平均品位为840 mg/L,B2O3资源量为229.38×104 t,远景规模达到大型。在综合分析锂、硼资源需求、提锂技术、盐田建设、气候条件、经济价值等方面的基础上,对泽错盐湖的开发利用前景进行了展望。
关键词盐湖锂矿    盐湖硼矿    开发利用    矿产资源勘查工程    泽错    西藏    
中图分类号:P618.71            文献标志码:A             文章编号:1000-3657(2020)02-0265-13
The Discovery of lithium-boron large scale deposit in Zetso salt lake, Ngali District of Tibet and its prospects for development and utilization
LI Zhidan1,2, JIN Ruoshi1,2, LI Xiaoguang1,2, LI Lingping3, CHEN Lie3, LIU Chaoqiang3, ZHOU Kenken4, ZHANG Chao1,2    
1. Tianjin Center, China Geological Survey, Tianjin 300170, China;
2. Key Laboratory of Uranium Geology, China Geological Survey, Tianjin, 300170, China;
3. NO.5 Geological Survey Party, Tibet Autonomous Region Geological and Mineral Exploration and Development Bureau, Golumd, Qinghai 816099, China;
4. Chengdu Center, China Geological Survey, Chengdu 610082, China
Abstract: During 2016-2018, aiming at the Zetso Salt Lake in the western of Qiangtang Basin, Tibet Autonomous Region, Tianjin Center of China Geological Survey joined The No.5 Geological Survey Party of Tibet Autonomous Region Geological and Mineral Exploration and Development Bureau to form a team to carry out the geological survey and assessment, eventually found it is a large scale brine-lithium-Boron deposit. Zetso Salt Lake, with a length of 16.3 km, width within 3.3-11.3 km, has an area of 113.8 km2, also, it has a larger range in it depth, with shallow water around it but gradually becoming deeper and deeper to the middle of the lake with the deepest part of 44 m, average water depth of 24 m and the altitude of it is 4940 m. Zetso is located within the Qiangtang-Sanjiang Composite Plates. The Quaternary strata around Zetso can be divided into Pleistocene lacustrine sediments, Holocene alluviation, Holocene alluvial-diluvial, Holocene lacustrine sediments and Holocene surface brine. Lake basin can be divided into four hydrogeological units of bedrock fissure water, subsandy pore aquifer, subclayey pore aquifer and lake brine. By the authors statistics and calculation, the atmospheric precipitation adding into the Zetso directly is 1.081×107 m3/a, the supplies of the surface water into it is 8.262×107 m3/a, the supplies of the underground water into it is 2.052×107 m3/a, as a result, the total watersupply amount per year into Zetso is about 11.395×107 m3/a. Natural evaporation is the main discharge mode in Zetso lake. Its annual evaporation amount is 12.745×107 m3/a, annual average amount value is 1.35×107 m3/a, the total salt amount from surface water supplies into it is 7.8×104 t/a. The main salt brine elements within Zetso are Cl-, Na+, SO42-, K+, CO32-, HCO3-, B2O3, Mg2+, Li+, etc. The salt lake has an average salinity of 41.57 g/L, pH 9.31, therefore, the brine belongs to high salinity one and its water chemical type is due to sodium sulfate subtypes. The average grade of LiCl is 376.02 mg/L, its resources is 102.68×104 t, thus, it has been proved to be a large scale brine-lithium deposit; in the meantime, the average grade of B2O3 is 840 mg/L, its resources is 229.38×104 t, it also has been proved to be a large scale brine-boron deposit. On the foundation of the comprehensive analysis of lithium, boron resource requirements, extracting lithium technology, construction of salt field, and climatic conditions as well as economic value etc., the authors make a prospection of exploitation and utilization to Zetso salt lake in the future.
Key words: brine lithium deposit    brine boron deposit    development and utilization    mineral resource exploration engineering    Zetso    Tibet    

1 引言

锂作为最轻的金属,有着独特的物理和化学性能,近些年随着新能源汽车产业的蓬勃发展,锂资源的供需矛盾凸显。中国锂盐生产占全球的30%,但原料进口比例达75%,绝大部分为进口锂辉石,少部分为进口高浓度卤水(李效广等,2016后立胜等,2016)。盐湖卤水型锂矿是最为重要的锂资源类型(Kesler et al., 2012),其储量占世界锂总量的69%,并且其提锂成本仅是花岗伟晶岩型锂辉石矿的一半(赵元艺,2003)。为缓解中国锂资源瓶颈,中国地质调查局天津地质调查中心瞄准盐湖卤水型锂资源,在中国北方盐湖大规模筛查的基础上,于2016— 2018年联合西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队组建盐湖调查队伍,针对西藏北部羌塘盆地西段泽错盐湖开展调查评价工作,并迅速取得了锂(硼)资源调查突破。随后地方资金快速跟进,开展泽错盐湖锂矿工程勘查、环境评价、盐田选址等工作,有效推进了泽错盐湖的产业化进程,目前某汽车公司已有开发泽错盐湖锂(硼)矿意向。

泽错盐湖位于西藏自治区阿里地区,属日土县管辖。中心地理坐标:79°47′E,34°10′N,该湖湖表水体长16.3 km,宽3.3~11.3 km,面积113.8 km2,湖水最深处达44 m,平均深度24 m,湖面海拔4940 m。湖区有简易小路向东行驶约100 km可到达G219国道,由G219国道向南行驶约50 km可到达日土县,继续向南行进约130 km可到达狮泉河,向东沿黑—阿公路行驶1400 km可到达那曲地区,交通较为不便。本文以2016—2018年野外地质调查工作为基础,进一步梳理了泽错湖盆区域地质特征和水文地质特征,介绍了泽错湖盆盐类矿产特征和锂(硼)资源量,并展望了开发利用前景。

2 泽错湖盆地质特征

泽错盐湖位于藏北羌塘—三江复合板块内,板块南以班公错—怒江缝合带(孙立新等,2011刘良志等,2018)为界,北为南昆仑—巴彦喀拉地块(图 1)。

图 1 西藏泽错盐湖大地构造位置简图(据唐菊兴等,2017修改) Ⅰ—喜马拉雅地块;Ⅱ—冈底斯—念青唐古拉地块;Ⅲ—羌塘—三江复合地块;Ⅳ—南昆仑—巴彦喀拉地块;YS—雅鲁藏布江缝合带;BS—班公湖—怒江缝合带;JS—金沙江缝合带 Fig. 1 Simplified geotectonic map of Zetso salt lake, Tibet Autonomous Region (modified from Tang Juxing et al., 2017) Ⅰ-Himalayan block; Ⅱ-Gangdese-Nyainqentanglha block; Ⅲ-Qiangtang-Sanjiang composite block; Ⅳ-Southern Kunlun-Bayan Har block; YS-Yalung Zangbo suture zone; BS-Bangong Co-Nujiang suture zone; JS-Jinshajiang suture zone

区域内主要出露石炭系、二叠系、第四系(图 2)。下二叠统—上石炭统展金组(C2-P1z)主要出露于湖盆东部,岩性为石英砂岩、长石石英砂岩、砂质板岩夹板岩、千枚岩。下二叠统曲地组(P1q)是一套以细粒石英砂岩、粉砂质板岩、板岩为主的细碎屑岩,局部夹有少量砂岩,近顶部板岩中夹泥灰岩透镜体(黄东荣等,2017)。中二叠统吞龙共巴组(P2t)下部为粉砂岩、石英砂岩、长石石英砂岩、泥岩夹煤线;中部为灰岩夹砂岩、粉砂岩;上部为岩屑石英砂岩、石英砂岩、钙质页岩等。中二叠统龙格组(P2l)岩性为生物碎屑灰岩、灰岩,局部夹少量砂岩(毕志伟,2017)。始新统中新统松西组(E2—N1s)岩性为紫红色复成分砾岩、含砾长石岩屑砂岩、凝灰质长石砂岩、沉凝灰岩等。

图 2 西藏泽错盐湖区域地质图(据钟华明等,2005修改) 1—全新统湖表卤水;2—全新统湖积;3—全新统冲洪积;4—全新统冲积;5—更新统湖积;6—始新统—中新统松西组;7—中二叠统龙格组;8—中二叠统吞龙共巴组;9—下二叠统曲地组;10—上石炭统展金组;11—黑云母二长花岗岩;12—花岗闪长斑岩;13—辉绿玢岩;14—断层;15—河流;①—5299~5493高地断层;②—那布拉达坂—展穷南断层;③—西藏沟—龙头山断层;④—果内罗玛断层;⑤—红黄岭南—绒强马秋断层;⑥—拉龙东断层;⑦—5526高地断层 Fig. 2 Reginal geological map of Zetso salt lake, Tibet Autonomous Region (modified from Zhong Huaming et al., 2005) 1-Holocene surface brine; 2-Holocene lacustrine sediments; 3-Holocene alluvial-diluvial; 4-Holocene alluviation; 5-Pleistocene lacustrine sediments; 6-Eocene-Miocene Songxi Formation; 7-Middle Permian Longge Formation; 8-Middle Permian Tunlonggongba Formation; 9-Lower Permian Qudi Formation; 10-Upper Carboniferous Zhanjin Formation; 11-Biotite monzogranite; 12-Granodiorite porphyry; 13-Diabse porphyrite; 14-Fault; 15-River; ①-5299-5493 highland fault; ②-Nabuladaban-Zhanqiongnan fault; ③-Xizanggou-Longtoushan fault; ④-Guoneiluoma fault; ⑤-Honghuanglingnan-Rongqiangmaqiu fault; ⑥-Lalongdong fault; ⑦-5526 highland fault

第四系主要分布于河床两岸阶地、湖滨地带、宽缓的山坡、冰川前缘等地段(图 2)。按地层沉积类型可划分为更新统湖积(Qpl),全新统现代湖水(Qhlw),全新统冲洪积(Qhapl),全新统冲积(Qhal)和全新统湖积(Qhl)。更新统湖积(Qpl)分布于泽错湖盆西部,其上层为黄褐色含黏土砂砾层,下层为黄褐色含砂黏土层。全新统现代湖水(Qhlw)分布于泽错湖盆中部,为湖表卤水。全新统冲洪积(Qhapl)为土黄色含砾黏土砂层,分布于泽错盐湖的西部和东部。全新统冲积(Qhal)呈枝状展布于湖盆西部、北部和南部,以砂砾石、砂、泥等松散堆积物为主,少量弱固结的砂砾石层堆积。全新统湖积(Qhl)主要分布于泽错盐湖周缘,以砾、粉砂黏土为主,少量灰色细砂。

白垩纪黑云二长花岗岩广泛分布于泽错湖盆北东部及北西部(图 2),部分岩体被雪山覆盖。黑云二长花岗岩整体呈灰白色,中细粒花岗结构,块状构造,局部可见弱褐铁矿化及绿泥石化现象。SHRIMP锆石U-Pb年龄显示该岩体的侵位时代为107~123 Ma(韩帅等,2019),侵位于黑云二长花岗岩中的白云母二长花岗岩的40Ar-39Ar年龄为101 Ma(钟华明等,2006),因此可确定其是燕山晚期的产物(钟华明等,2007)。湖盆东部少量可见辉绿玢岩侵入于早二叠世地层中,并与地层同时卷入褶皱,花岗闪长斑岩分布于泽错湖盆东部,呈岩株、岩瘤状产出,出露面积较小(图 2)。

泽错湖盆断裂构造发育,以东西向断裂为主干断裂。东西向断裂包括那布拉达坂—展穷南逆断层、西藏沟—龙头山正断层和红黄岭南—绒强马秋断层,断层规模相对较大,其他方向断裂规模相对较小。

3 泽错湖盆水文地质特征 3.1 水文单元划分

按照含水介质和水质类型,泽错湖盆可划分基岩裂隙水层、亚砂土孔隙含水层、亚黏土孔隙含水层和湖表卤水4个主要水文地质单元(图 3)。

图 3 西藏泽错盐湖水文地质图 1—湖表卤水;2—基岩裂隙水;3—亚砂土孔隙含水层;4—亚黏土孔隙含水层;5—河流;6—水补给方向 Fig. 3 Hydrogeologic map of Zetso salt lake, Tibet Autonomous Region 1-Lake brine; 2-Bedrock fissure water; 3-Subsandy pore aquifer; 4-Subclayey pore aquifer; 5-River; 6-Water supply direction

基岩裂隙水是泽错湖盆地下水和地表水的主要补给源区,分布于泽错湖盆东部和西南部海拔5100~5300 m的基岩山区,该地区岩石裂隙发育,受长期风化淋滤和地表水冲刷影响常形成切割较深的沟谷。基岩裂隙水在丰水期呈河流和泉群的形式形成地表径流,在枯水期和平水期呈地下潜流形式汇入湖泊。基岩裂隙水的隐伏侧向补给和地表径流强烈渗漏是地下水获得补给的主要途径。基岩分布区主要为花岗岩体,常年性流水携带了丰富的K+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、Li+、B2O3等元素,为下游盐类矿物的富集成矿奠定了基础。

亚砂土孔隙含水层的含水介质为冲洪积松散堆积的含黏土(黏土质)砂砾层、含黏土砂层、砂砾层、砂土层等,主要分布于湖盆东西两侧及北侧的山麓堆积带,是地下水的主要径流地带。

亚黏土孔隙含水层分布在泽错湖盆周边湖漫滩、湖滨地带,以湖相沉积为主,含水介质以细砂、含砾砂黏土、砂质黏土等为主,分选性较好。

湖表卤水位于泽错湖盆沉降的近中心地带,是整个湖盆地表水和地下水的最终归属地,也是盐分最终积累的场所,垂直蒸发是唯一的排泄途径。

3.2 水的补给、径流和排泄

泽错湖盆水的补给方式主要为大气降水、地表水和地下水3部分。由于湖盆四周封闭,蒸发是湖水排泄的唯一途径。

大气降水是湖泊地表水和地下水的主要来源,它以3种不同的形式汇入湖盆:(1)直接补给到湖盆表面湖水中;(2)将汇水流域内的大气降水以河流水的形式流入湖泊中;(3)通过基岩裂隙和松散沉积物孔隙进入地下,又将其中一部分以泉或地下径流的形式流入湖泊。

按照区内自然地理以及气象站资料(年均降水量约95 mm/a),直接补充到湖盆表面的大气降水量为113.8×106×0.095=1.081×107 m3/a。通过对泽错盐湖周边河流分3次进行观测(表 1),测得泽错湖盆周边地表水流平均补给量约为2.62 m3/s,大致计算泽错年均地表水补给湖水量为2.62×60×60×24×365= 8.262×107 m3/a。地下水补给量根据湖盆汇水区面积的降水量和汇水面积岩性的降水入渗系数进行概算,区内主要出露砂岩、泥岩、花岗岩和第四系松散沉积,按照降水入渗系数的平均值(0.18)进行计算,汇水面积按照遥感影像图圈定,约为1200 km2,计算可知地下水量为:0.18×1200×106×0.095=2.052×107 m3/a。因此,泽错湖区水补给总量为地表水、地下水和大气降水之和,约为11.395×107m3/a。

表 1 泽错湖盆区河流地表流量观测数据 Table 1 Observation data of stream discharge in Zetso salt lake

泽错湖盆地表水主要有两种径流模式,一是由湖盆高处沿河道直接汇入湖盆;二是地表水渗透到地下,由地下径流汇入湖泊。地下水的运移模式有两种:其一为水平方向的运移,地下水以基岩裂隙水、第四系孔隙水或承压水的形式直接补给湖水;其二为越流补给,基岩裂隙水、第四系孔隙水或承压水由高处流经低洼处的同时渗出地表,通过地表径流的方式补给湖水,如泉水露头、地下河露头等。

泽错湖盆地表水和地下水的排泄方式主要是自然蒸发。由于地下水以及地表流水在流经湖泊过程中,地面蒸发较小,对湖泊水的补给、排泄关系影响不大,因此湖泊排泄方式主要为湖面蒸发。泽错湖表面积113.8 km2,年均蒸发量约为1600 mm,实际蒸发量按气象站提供蒸发度的70%计算,泽错湖水年蒸发量为:113.8×106×1.6×0.7=12.745×107 m3/a。

3.3 盐的补给量

泽错湖盆的盐量主要以地表河流及泉眼的形式补给,通过河水、泉眼年补给湖水的含水盐量进行计算,考虑到藏北地区冬长夏短,常年流水时间以一个季度计算。因此,地表水补给湖水带入的总盐量为7.8×104 t/a(表 2)。野外工作中未发现明显泉眼,地下水、大气降水的矿物元素含量参照河流矿物含量。

表 2 地表水补给泽错盐量计算 Table 2 Calculation table of salt-supplying quantity from surface water
3.4 矿区水盐均衡状态

泽错湖盆年均水补给量约为11.395×107 m3/a,年均蒸发量约为12.745×107 m3/a,水量变化值约为1.35×107 m3/a,表明泽错湖盆水补给量与蒸发量基本呈稳定状态,整体呈较小的缩小状态。

泽错湖盆为封闭的内陆盆地,湖表水体中盐分在自然状态下不会流失,因此湖表水体盐量只有收入无支出。水文地质特征显示,泽错湖盆为地表水和地下水的最终排泄汇集场地,也是盐分的聚集地,矿区年均盐量补给约为7.8×104 t/a。

通过对泽错湖表卤水的水、盐均衡状态进行分析,泽错湖表卤水矿产的形成取决于两个必备条件:一是湖表水体源源不断地获得湖盆周围大量携带矿物质水的补给;二是矿区气候干燥寒冷,年均降水量为95 mm,蒸发量为1600 mm,湖水在这种条件下,经过长期的演变,导致水中盐类物质不断增高。

4 盐类矿产特征

野外调查并未发现泽错湖盆有固体盐类沉积线索。因此泽错矿体主要为卤水矿体,湖水无色无嗅,透明度良好,具咸苦味。根据2016年野外实测数据,湖表水体长16.3 km,宽3.3~11.3 km,湖表面积113.8 km2。湖水深度变化较大,四周水较浅,逐渐向中间变深,最深处可达44 m,湖水平均深度为24 m,湖面海拔4940 m(图 4)。

图 4 泽错盐湖湖水水深等值线图(2017年10月实测) 1—湖水水深等值线;2—湖水测深点位置及深度 Fig. 4 Contour map of brine depth in Zetso salt lake(measured in October 2017) 1-Water depth contour; 2-Measured location and depth
4.1 湖表卤水水化学类型

泽错湖盆野外样品分析在西藏地勘局中心实验室分室完成,样品分析结果见表 3。卤水中主要成盐元素有Cl-、Na+、SO42-、K+、CO32-、HCO3-、B2O3、Mg2+、Li+等,平均矿化度41.57 g/L,pH为9.31。泽错盐湖湖表卤水深度大,其组分在横向、纵向上变化较明显,其主要矿物组分含量见表 3。通过在2016年8月、9月以及10月采取不同时间段卤水样,其中8月份各元素离子含量较低,10月份含量最高。

表 3 泽错湖表卤水化学特征 Table 3 Chemical characteristics of brine in Zetso

利用其中主要组分为Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-等离子特征系数计算,其中Kn1、Kn2、Kn3、Kn4均大于1,Kc为0(表 4)。因此,水化学类型划分为硫酸钠亚型。

表 4 泽错盐湖水化学类型计算 Table 4 Calculation table of chemical type of brine in Zetso
4.2 卤水矿主要组分及品位变化

泽错卤水中各离子含量的排序大致如下:Cl->Na+>SO42->Mg2+>K+>HCO3->CO32->Li+>Br->Ca2+>Rb+>Cs+。湖表卤水中达到工业品位以上的矿产有LiCl,达到边界品位以上的矿产为B2O3。通过不同时间段湖表卤水矿品位含量比较,10月份受枯水期和冰冻期影响,卤水矿品位相对较高;8月份为泽错丰水期,卤水矿品位含量相对较低;9月份湖表水受前季度丰水期影响,卤水矿品位处于中等。泽错LiCl品位变化基本为南部高,北部较低,垂直上看,由湖表向湖底逐渐变高(图 5);B2O3品位变化为南低北高,垂向上由湖表到湖底逐渐变高(图 6),总的来看湖水品位变化较小。经计算,矿区湖表卤水年均卤水矿品位为376.02 mg/L,B2O3平均品位为840 mg/L(表 5)。

图 5 泽错盐湖LiCl品位变化剖面图(2016年9月观测,剖面位置见图 3 Fig. 5 Profile of LiCl grade line in Zetso brine(Mesured in Sep.2016, Section position as shown in Fig. 3)
图 6 泽错盐湖B2O3品位变化剖面图(2016年9月观测,剖面位置见图 3 Fig. 6 Profile of B2O3 grade line in Zetso brine(Mesured in Sep.2016, Section position as shown in Fig. 3)
表 5 泽错湖表卤水矿品位计算 Table 5 Calculation table of grade of Saline water in Zetso
5 锂(硼)远景资源量

泽错湖表卤水调查采样网度为4 km×2 km,部分位置加密到2 km×2 km,分层采样。按照《盐湖和盐类矿产地质勘查规范(DZ/T0212-2002)》,选择LiCl≥300 mg/L为最低工业品位,B2O3≥400 mg/L为综合评价指标。卤水品位的确定参照卤水分析结果取其算术平均值,矿体的厚度、宽度、长度以湖水深度、现代湖盆的长度、宽度为准,取其平均值进行概算。采用GPS对湖表边界进行控制,并结合地形图进行了校正,求得矿体表面积为113.8 km2。根据实地测量,泽错盐湖深度变化较大,湖表卤水平均深度为24 m。湖表卤水展布面积与湖水平均深度的乘积为卤水矿体体积,为2731.2×106 m3。由于卤水采样所使用的是统一规格的采样器,代表的是相同体积的卤水体的矿物组分及含量,因此在品位计算时,采用算术平均计算法,平均品位为块段内所有见矿单样品位之和除以样品个数。经计算,LiCl平均品位为376.02 mg/L,B2O3平均品位为840 mg/ L。湖表卤水体积与平均品位乘积为湖表卤水块段资源量,经计算泽错湖盆LiCl资源量为102.68×104 t,远景规模达到大型;B2O3资源量为229.38×104 t,远景规模达到大型。

6 开发利用前景

锂作为最轻的金属,是“21世纪的能源金属”,一方面其“储能”属性使在锂电池、新能源汽车等领域中发挥重要作用;另一方面是其作为能源金属,是可控核聚变的原材料(刘丽君等,2017)。作为储能材料的锂随着新能源汽车产业的快速拉动直接导致碳酸锂价格飙升。而作为能源金属,1 g锂所释放出的有效能量最高可达8500~72000 kWh,与具有放射性的铀(金若时等, 2016, 2017)相比,锂的聚变比235U裂变产生的能量大8倍,相当于3.7 t标准煤(王乃银,1989),而生产100亿度电的锂反应堆仅需要10 t金属锂(王秀莲,2001),一旦受控核聚变反应堆实现工业化,锂的消费量或将成倍增长(马培华和张彭熹,1999)。硼主要用于生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物,是一种用途广泛的化工原料(魏双等,2019),硼还可用于制造超高性能永磁材料、立方氮化硼超硬材料、半导及超导材料、特种陶瓷等。据统计2017年中国硼消费量约为60万t,而产量约为16万t,自给率不足30%,预计到2030年中国硼资源对外依存度将维持在70%~80%,在相当一段时间内硼矿产品将长期依赖进口,供需矛盾十分突出(林勇杰等,2017)。盐湖卤水型锂矿约占全球锂矿总储量的69%,而就经济可采储量而言,其占比高达91%(汪镜亮,1999赵元艺,2003),是最为重要的锂矿床类型。青藏高原地区是中国盐湖分布最多的地区,同时也是世界上重要的盐湖分布区之一(郑喜玉和于松升,1981;韩凤清,2001;高峰等,2011)。泽错大型锂(硼)矿的发现与评价是西藏地区继扎布耶、拉果错、麻米错、龙木错等矿床发现以来盐湖锂矿找矿的重大进展。

泽错盐湖LiCl平均品位为376.02 mg/L,LiCl资源量为102.68 × 104 t;B2O3平均品位为840 mg/L,B2O3资源量为229.38×104 t。泽错盐湖卤水矿化度为41.57 g/L,泽错盐湖为矿化度相对较低的锂(硼)矿床。湖水中Ca2+、Mg2+等有害组分小于允许含量,对矿产的开发利用影响不大。从提锂技术方面看,泽错盐湖镁锂比平均为33.43,属高镁锂比盐湖。目前针对高镁锂比盐湖有较多的技术方法进行提锂,主要包括:溶剂萃取法、离子交换吸附法、纳滤和电渗析技术等(Somrani et al., 2013; Zhu et al., 2014; Shi et al., 2015; 赵冬等,2017赵旭等,2017刘东帆等,2018)。针对高镁锂比盐湖,青海柴达木兴华锂盐有限公司采用溶剂萃取法已经可实现稳定产出纯度为99.9%的氯化锂溶液;青海锂业有限公司针对东台吉乃尔湖通过离子选择性分离提取碳酸锂的方法已突破高镁锂比卤水锂矿发展障碍(崔晓林,2017);泽错邻区龙木错硫酸盐型盐湖与结则茶卡碳酸盐型盐湖通过兑卤法已实现有效提锂(李美鲜,2012崔玉虎等,2014高峰等,2018);在产业化方面,青海盐湖佛照蓝科锂业股份有限公司、青海锂业有限公司已经拥有成熟的提锂技术,藏格控股股份有限公司通过购买提锂技术已经可实现产能的快速扩张(李媛媛,2018)。泽错盐湖具有较低的矿化度,在目前的提锂技术下实现锂、硼矿产的产业化不存在技术障碍。

在盐田建设、卤水开发方面,泽错盐湖总体形态为一南北向湖盆,地形开阔平缓,湖盆北部为基岩山体,南侧为开阔平缓坡地,矿区湖盆湖水面是本区的地下水侵蚀基准面,湖表海拔高度为4940 m。矿区地形坡度较小,地形平坦开阔,相对高差不足20 m,十分有利于盐田的建设。泽错矿区主要为湖表卤水矿床,其特征是:湖表卤水无风时风平浪静湖水清澈;刮风时却是风涌浪起。湖岸低矮平缓,湖滨地貌发育,无湖岸岩体因湖水浪潮冲刷倒塌及山体滑坡之患,工程地质条件较好,有利于卤水开发利用。泽错盐湖矿床是地表水和地下水最终汇集排泄区,水不外泄,以蒸发作用参与水循环,矿区液体矿是湖盆地表水和地下水最终演化变质的结果。这种封闭的水文地质条件决定了矿床水文以垂直循环为主,因此矿床不存在径流冲刷破坏之弊,也无滑坡、洪水、泥石流等对矿床的破坏之患。矿床具备一般盐湖矿床特征,地势平坦,开阔等条件决定了适于露天开采。矿区主要液体矿床湖表卤水平均水深24.2 m,深度适宜,湖水变幅不大(年波动0.30 m),动态稳定,利于卤水开发利用。但泽错盐湖地处阿里地区西北部,目前仅有一条长约100 km的简易公路与主干公路连接,周边并无电力供应,同时该地区属生态脆弱区,因此在盐湖开发时需要加强交通、能源和环保等方面的考虑。

从气候条件看,与世界上盐湖锂矿床的形成气候相似(王秋舒等,2015),泽错盐湖的气候为高原亚寒带半干旱季风型气候区,区域内气候干燥、寒冷,空气稀薄,低压、缺氧严重,冬长无夏,多风少雨,日温差大,没有绝对无霜期,年大风日达250 d,年日照时间长达3445 h,降水量集中,6—8月的降水量约占全年降水量的93%,年降水量平均95 mm,平均年蒸发量为1600 mm。野外常有极端气候出现,高寒缺氧,工作条件较为艰苦,气候条件会增大矿山开发成本。

从经济价值方面看,2018年中国新能源汽车产量为129.6万辆,同比增长40.1%,随着新能源汽车产业的快速发展,碳酸锂的需求也不断飙升。大量的需求直接使碳酸锂价格快速上涨,2016年上半年电池级碳酸锂价格达到16.7~17.8万元/t,是2015年初价格的3倍,2017年再次上涨,2018年达到16~18万元/t(李冰心和张振花,2018),但随着产能的快速扩张,2018年底后已降至7~8万元/t,2019年随着特斯拉上海超级工厂的建立,锂更成为炙手可热的金属。总之,西藏阿里地区泽错盐湖良好的锂资源禀赋,势必会为企业和地方带来巨大的经济价值和社会效益。

7 结论

(1) 西藏泽错盐湖位于藏北羌塘—三江复合板块内,泽错湖盆第四纪地层可划分为更新统湖积、全新统现代湖水、全新统冲洪积、全新统冲积和全新统湖积。

(2)泽错湖盆可划分基岩裂隙水层、亚砂土孔隙含水层、亚黏土孔隙含水层和湖表卤水4个水文地质单元。

(3)泽错湖盆面积约为113.8 km2,长约16.3 km,宽3.1~11.3 km,湖水最深44 m,最浅约1.4 m。整体看中部深,四周浅,北部较南部深。采样结果显示LiCl平均品位为376.02 mg/L,LiCl资源量为102.68×104 t,远景规模达到大型;B2O3平均品位为840 mg/L,B2O3资源量为229.38×104 t,远景规模达到大型。

注释

❶钟华明, 鲁如魁, 夏军. 2005. 1:25万温泉松西幅区域地质调查报告[R].安徽省地质调查院. 1-241.

致谢: 工作中中国地质调查局成都地质调查中心徐学义研究员、孙清元研究员、陈小炜高级工程师、伍皓高级工程师,西藏五队陈晓深高级工程师、赵波高级工程师给予了很多指导和帮助,在此表示感谢!

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