四川盆地黃鹵的鹽分及分布

盆地外含水量的地下水是循環(huán)水。內(nèi)帶鹵水主要是沉積—變質(zhì)水。侏羅系黃鹵鹽分的增長(zhǎng)主要是蒸發(fā)濃縮過(guò)程引起的。Aa亞區(qū)上三疊系黃鹵的鹽分來(lái)自古大氣降水對(duì)下伏巖鹽的溶濾。三疊系(T2l1—T2j3)黑鹵起源于溶濾巖鹽的結(jié)晶水與析鹽后的殘余海水的混合。一、黃鹵和黑鹵的形成歷史四川盆地位于中國(guó)的西南部。其鹵水開發(fā)逾2000年(見圖1)。含鹵層埋深變化于50m至3000余m。侏羅系和上三疊系陸相含水層中的鹵水,因其色黃被稱為黃鹵。黃鹵富含鋇,而貧硫酸根。賦存于海相含水層(T2,T1,P,C,O和Z)的其它鹵水,因其色黑被稱作黑鹵。黑鹵富含硫化氫、硫酸根、溴、碘、硼和鋰,但是貧鋇。賦存于紅層沉積巖、埋深為50—300m的侏羅系黃鹵,主要分布在Aa亞區(qū)的三臺(tái)、富順。該鹵水是Cl-Na型,總?cè)芙夤绦挝?TDS)為34—120g/l,rNa/rCl=0.86,微量元素含量(mg/l)是:I=7,Br=15,B2O3=36,Li=8,K=65,Sr=80。上三疊統(tǒng)黃鹵賦存于砂巖和含煤粘土巖,埋深500—2400m,分布于Aa亞區(qū)的龍女、蓬萊,Ab亞區(qū)的自貢和C區(qū)的建南。Aa亞區(qū)的黃鹵是油田水,為Cl-Na·Ca型,TDS=167—250g/l。rNa/rCl=0.63—0.75,微量元素含量(mg/l)(以下同);I=14—67,Br=1429—1903,B2O3=16—2388,Li=18—109,K=441—3000,Sr=1737—3950,Ba=1168—5346。Ab亞區(qū)的黃鹵是煤相鹵水,為Cl-Na型,TDS=100—183g/l,rNa/rCl=0.76—0.87,I=15—25,Br=604—1064,B2O3=571—1214,Li=37—105,K=315—715,Sr=516—3495,Ba=511—1698。三疊系(T2l1—T2j3)黑鹵賦存于含石鹽的碳酸鹽巖中,埋深為800—3000m,主要分布于Ab亞區(qū)的自貢、雙河和Ba亞區(qū)的宣漢等地。自貢和雙河黑鹵是Cl-Na型,TDS=212-307g/l,,Na/rCl=0.85—0.95,I=15—20mg/l,Br=660—797,B2O2=1772—2737,Li=53—121,K=1937—4107,Sr=105—314。它們?cè)诨瘜W(xué)成分上是相近似的,但是在同位素組成上只有雙河黑鹵能代表含水層,因?yàn)樽载暤拈_采井與不止一個(gè)含水層相接觸。宣漢黑鹵是Cl-Na型,TDS=350g/l,rNa/rCl=0.77,I=40,Br=1791,B2O3=5457,Li=284,K=25480,Sr=841,Br·103/Cl=8.84,Mg·102/Cl=3.8。其它黑鹵(T2j2,T2j1,P和C)是氣田水,為Cl-Na或Cl·SO4-Na型,TDS=30—50g/l,rNa/rCl=0.84—1.22,I=8—16,Br=66—220。對(duì)黃鹵和黑鹵的形成進(jìn)行了長(zhǎng)期研究。但在下列問(wèn)題上仍意見紛紜:(1)鹵水中溶劑的起源,(2)鹵水中溶質(zhì)的起源。最近應(yīng)用氫和氧的穩(wěn)定同位素,以證實(shí)或修正以往水文地質(zhì)研究的結(jié)論。二、采樣方法及樣品特點(diǎn)1980年對(duì)大氣降水、泉和地下水進(jìn)行了采樣,供化學(xué)分析和環(huán)境同位素分析。采樣是在對(duì)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、古構(gòu)造、圍巖的巖相和古地理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,以便了解樣品的實(shí)際代表性。所有樣品均在MAT-251上檢測(cè),δ2D和δ18O的準(zhǔn)確度分別為2‰和0.1‰。部分檢測(cè)數(shù)據(jù)列于表1。三、主要結(jié)論1.l-na型循環(huán)水為HCO3-Ca·Mg型、SO4-Na型或Cl-Na型,pH≈7,Eh=-90-+186mV,t=19-46℃,rNa/rCl≥1。水中氚濃度約為6.2-67TU,其化學(xué)成分和同位素組成是一致的。2.與結(jié)晶水的關(guān)系內(nèi)帶鹵水受地靜壓力和地動(dòng)壓力控制。貧2H而富18O是內(nèi)帶鹵水的基本特征(見表1和圖2)。陸相地層中的黃鹵比海相含水層中的黑鹵更貧2H。黃鹵的δD值近似于大氣水,而黑鹵的δD則位于硬石膏化時(shí)從石膏中脫出的結(jié)晶水的δD值附近。黃鹵的δ18O大于大氣水,而黑鹵的δ18O值則大于結(jié)晶水。加之,黑鹵中的δ34S相似于圍巖中的δ34S(見表2)。由此可見,黃鹵的起源與沉積時(shí)封存在沉積巖中的古大氣降水有關(guān),黑鹵的起源則與結(jié)晶水有關(guān)。在總體上,內(nèi)帶水主要是沉積-變質(zhì)水。3.y-y7-y該黃鹵(J)的δD和δ18O值的變化方向示于圖2的直線(Y-Y7-Y),其斜率等于4,并且該δD和δ18O值成正比于該黃鹵的TDS。加之,該鹵水TDS等于34-120g/l,且貧微量組分。上列各項(xiàng)是析鹽前蒸發(fā)濃縮水共有的顯著特征。4.析鹽殘余鹽水的性質(zhì)該鹵水的鹽分可能有三種來(lái)源:①析鹽后的殘余海水,該種水封存在巖鹽中并被上覆巖石重力壓榨出來(lái)。該殘余海水的穩(wěn)定同位素組成是:δD=-60‰,δ18O-25‰(M.T.瓦良什科,1977);②析鹽后的殘余湖水,其δD值約為-43‰δ18O值約為-6‰(M.T.瓦良什科,1977);③溶濾下伏巖鹽的陸地水被封存在鹽化砂巖中,并經(jīng)高溫下與圍巖的同位素交換而富集18O。在上三疊統(tǒng)無(wú)巖鹽與鉀鹽沉積。該鹵水溫度大于50℃。其δD和δ18O值與鹵水的TDS無(wú)線性關(guān)系。故可以排除鹵水的鹽分來(lái)自析鹽后殘余鹵水之可能性。在Bb亞區(qū)存在著古剝蝕面,而在早三疊世存在著干燥與潮濕期的交替。因此,具備陸地水溶濾下伏巖鹽的條件。5.殘余海水點(diǎn)超濃鹽水如圖2所示,雙河典型黑鹵點(diǎn)位于從Cp點(diǎn)到P點(diǎn)的直線上。Cp是結(jié)晶水點(diǎn),而P是伴隨18O含量增加的殘余海水點(diǎn)。在三疊紀(jì)地層(T2l1—T1j5)存在著巖鹽和鉀鹽沉積和富鉀(25g/l)而貧溴、鎂(Br·102/Cl=8.84,Mg·102/Cl=3.8)超濃鹵水。這表明由石膏脫出的水溶濾了含鉀礦物。6.外帶地下水的地球化學(xué)特征自貢黃鹵開發(fā)逾1700年。目前,其資源己近枯竭。故該黃鹵的δD值等于自貢黑鹵的δD值(見圖2和表1)。自貢黃鹵與黑鹵的混合也發(fā)生于構(gòu)造變動(dòng)時(shí)期的斷裂帶,并導(dǎo)致在上三疊統(tǒng)地層的適宜部位形成重晶石;同時(shí)形成混合鹵水——“米湯水”即混濁鹵水。外帶意指盆地邊緣或內(nèi)部的含