本文作者:梁光河(—),男,副研究员,博士后,主要从事矿产资源勘查、大地构造和地震成因机制研究;
本文引用格式参考:梁光河.老挝钾盐勘探开发历史回顾及经验教训分析[J].肥料与健康,,47(2):1-7.
文章导读:我国缺钾严重,近年来钾盐对外依存度保持在50%左右,到钾资源丰富的国家建立自己的钾肥生产基地已成为保障我国农业安全的重要举措。我国虽有近10家企业在老挝投资钾盐勘探开发项目,但由于勘探阶段和开发阶段都存在着问题,经历了十多年的勘探开发仍未形成大规模量产。本文梳理了我国目前在老挝进行钾盐勘探开发的公司的简要情况,结合实例剖析了在老挝钾盐勘探开发过程中存在的问题,并总结了相应的经验教训。
氮肥、磷肥、钾肥是三大基础肥料,我国不缺氮、磷,但严重缺钾。虽然我国钾肥行业取得了长足发展,但从年至年我国钾盐的自给率基本维持在50%左右。增加我国钾盐的供给,减少因国际钾盐价格波动带来的影响,对于保障我国农业安全具有重要意义。
我国钾盐资源储量少,近十几年来,国内一些企业瞄准国际资源,主动出击,在全世界范围内寻找钾盐投资机会。老挝与中国是友好邻邦,政治稳定,投资条件优越,是我国海外钾盐矿勘探开发项目中进展最快的国家。到年,我国有10家钾盐开发公司在老挝开展勘探开发工作,虽然取得了一定的进展,但大规模开发仍存在一些关键技术问题需要解决。
我国钾盐企业海外投资项目有30多个,其中老挝钾盐矿项目进展最快,年至今有2家企业可进行钾肥生产,已建成年产氯化钾kt的钾盐开发基地。自年开始在老挝开展钾盐勘探,直到近几年才形成一定的产能,整个过程既有宝贵的经验也有惨痛的教训。本文主要通过梳理和总结老挝钾盐矿勘探开发过程,给后期的勘探开发工作提供一些借鉴。
钾盐的分布很不均衡,超大型钾盐矿床主要分布在北美洲、欧洲、南美洲、中东和亚洲等地区,其中加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国等4国已探明储量占全世界探明储量的72%。世界产钾地区主要在北美洲和前苏联,而消费主要集中在亚洲、拉丁美洲和北美洲。我国是世界钾肥第一消费国,约占世界消耗总量的26%,但我国钾资源占世界总储量的2.6%,其中95%分布在青海和新疆,属于现代盐湖(卤水)钾盐矿。
世界钾盐资源极为丰富,已发现31个含钾盆地,资源总量达Mt(以K2O计,下同),绝大部分为地下固体钾盐,少部分为含钾卤水。据美国地质调查局的统计和最新勘探结果,全球储量超过Mt的含钾盆地有6个,其中呵叻盆地覆盖了老挝中部和泰国东北大部分地区(见图1)。从大地构造看,上述地区处于印支地块中间。目前我国在老挝投资钾盐的10家企业中,有4家企业已取得采矿证,其中位于老挝甘蒙省的中农钾肥有限公司和老挝开元矿业有限公司已分别建成了年产、kt氯化钾中试厂。我国企业在老挝开展钾盐矿勘探和开发的总面积约km2,占据了老挝含钾盆地的绝大部分。
老挝钾盐矿勘探开发
截至年6月,我国有4家企业取得了老挝钾盐矿的采矿权,另有6家企业获得了老挝钾盐矿的探矿权,主要集中在万象盆地和甘蒙地区,共探明氯化钾工业储量约Mt,钾资源远景储量超过Mt,含矿深度多在~m,主矿体约95%为光卤石,5%为钾石盐.
1.1取得采矿证的企业
(1)中寮矿业开发投资有限公司
(2)中国水电矿业(老挝)钾盐有限公司
(3)中农矿产资源勘探有限公司(原老挝嘉西钾盐开发有限公司)。
(4)老挝开元矿业有限公司
(注:详细介绍请见全文内容)
1.2取得勘探证的企业
(1)北京普悦老挝投资公司
(2)老挝海王矿业有限公司
(3)亚洲钾盐老挝矿业公司
(4)四川龙蟒老挝钾盐公司
(5)云南腾邦老挝钾盐公司
(6)青海鑫帝老挝钾盐公司
(注:详细介绍请见全文内容)
老挝钾盐矿勘探开发中存在的问题
前期我国在老挝进行钾盐矿勘探开发的企业走了很多弯路,主要存在钾盐开采成本、环保问题和开发中的工程技术难题等。归根结底是前期地质勘探工作没有完全到位,导致后期开发过程中出现一系列工程技术问题,从而造成开采成本的增加。另外,恰逢全球钾盐市场处于低谷,钾盐价格持续走低,使得打算大规模扩产的企业放弃了原有的计划。
2.1勘探中存在的问题
老挝钾盐矿赋存于地下超过百米深,属于隐伏矿床,其地表大多为第四纪覆盖,是广袤的森林和农田。在这种条件下,传统的地质填图方法无法指导找矿,只有物探方法才能取得较好的效果。传统的物探方法包括重力、磁法、电法、地震、测井等,其基础是矿体与围岩存在物性差异。前期对老挝钾盐矿的勘探表明,基于重力低异常能够预测钾盐矿富集的有利区域,而地震勘探是探测地下构造的最有效方法,测井可以直接预测钾盐含量。
老挝钾盐矿形成于白垩纪,后期遭受强烈的喜马拉雅构造运动的影响,使得钾盐勘探开发存在不少问题,包括地下钾盐矿体的变化、水文地质条件等。在老挝勘探10年的经验表明,地球物理勘探方法是有效的,但必须对地质构造运动有清楚的认识,同时也总结出了一套有效的勘探技术方法组合和流程。现以万象盆地的某钾盐矿为例,说明三维地震勘探的重要意义。三维地震勘探不仅能够精确描述钾盐矿体的横向变化,而且能够准确描述断裂构造,同时还能准确预测钾盐矿顶底板岩层的横向变化,这对后期的采矿设计和大规模开发非常有用。
图2万象盆地的构造纲要图
万象盆地位于呵叻盆地的西北角,从盆地的构造纲要图(见图2)可以看出:该盆地发育北西走向的褶皱,说明其曾受到北东-南西方向的挤压;同时,盆地的边缘发育一系列近东西走向的走滑断裂,说明其总体受力环境是挤压走滑环境。在宏观尺度上,印支地块新生代在印度板块的挤压下向东南方向挤出并同时发生15°的顺时针旋转,造成处于其中的呵叻盆地同步发生漂移旋转;在中观尺度上,呵叻盆地在这个过程中处于挤压走滑环境中,对其中的钾盐矿产生了巨大的改造,沿着盆地边缘产生了一系列大型走滑断裂,这是印支地块在漂移过程中的差异走滑造成的;在微观尺度上,老挝钾盐矿详勘中普遍存在着旋转构造,图3的三维地震勘探mm深度水平切片显示,在挤压走滑宏观构造作用下,相对柔软的钾盐矿层围绕相对坚硬的石盐盐丘存在顺时针旋转现象,钻探岩芯也发现石盐层顶部的薄石膏层发生了明显的柔流。图4是三维地震勘探剖面和伽马测井约束的钾盐矿体外推结果,说明钾盐矿受后期构造挤压,钾盐矿体产生了显著的塑性变形,背斜顶部钾盐矿厚度明显增大,而向斜区域厚度减小,同时发育多条断裂。这个勘探精度可以达到误差3%以内,是钾盐矿勘探开发中最有效的勘探方法。这种方法过去广泛应用于加拿大等地的钾盐矿勘探,但在老挝钾盐矿勘探中,目前只有北京普悦投资有限公司实施了约30km2的三维地震勘探。
图3三维地震勘探m深度水平切片及钻孔岩芯
图4三维地震勘探剖面和伽马测井约束的钾盐矿体外推结果
2.2开发中存在的问题
开发中的主要问题包括两个方面,一是尾矿回填,二是成本控制。对尾矿回填问题,前期中农矿产资源勘探有限公司和北京普悦老挝投资有限公司都进行了详细研究,制定了一套完整的低成本方案,已在中农矿产资源勘探有限公司钾盐开采中进行了应用和验证。对成本控制问题,老挝钾盐的开发成本必须在不高于国际钾盐主流开发平均成本的条件下才能大规模开发。老挝钾盐矿主体是光卤石矿,平均品位约是世界主流钾石盐平均品位的一半,这是其明显劣势。但老挝钾盐矿也有其优势:一是埋藏深度浅,开采成本低;二是厚度大,可以多层开采,也能降低成本;三是光卤石中含有丰富的溴素和镁元素,综合回收利用能降低钾盐开发成本。但老挝钾盐矿埋藏深度浅同时带来采矿顶板的稳定性问题。事实上,只要前期勘探工作做得扎实,应用高精度三维地震勘探可以准确描述顶板的稳定性,并通过合理的回填得到解决,三维地震和电阻率勘探对存在的水文地质问题也能够很好地解决。
2.3勘探开发中取得的经验
笔者近13年作为6家公司的技术顾问,在老挝钾盐矿勘探过程中积累了丰富经验(见图5)。即勘探开发过程一定要遵循科学规律,循序渐进。必须先把地下的地质情况了解清楚,才能进入开发阶段。而了解地下地质情况更需要先实施比较有效的高精度重力扫描工作(比例尺1∶0,重点地区加密至1∶2),推断控制有利的含矿范围;然后针对重力异常进行普查钻探,控制含矿范围并推断+资源量;再根据普查结果在重点区域实施详勘钻探,确定+工业储量;接着需要针对首采区实施三维地震勘探,详细掌握地下矿体和围岩及断裂的分布等地质特征,因为该区域受新生代印度-欧亚板块碰撞的强烈改造,地下构造变化十分剧烈,这一步是非常必要的;最后进入采矿设计阶段。勘探过程中还需重视钻孔的测井工作,特别是自然伽马测井、井陉测井、电阻率测井等。
图5老挝钾盐矿经济有效的勘探方法结语
经过前期不断的摸索,对老挝钾盐矿勘探开发中存在的关键问题都找到了对应的科学解决方案。总之,勘探开发需要遵循勘探科学规律,物探先行,确定含矿有利区带,然后逐步实施普查和详查,在采矿之前实施三维地震勘探。无论勘探还是开发,都需要循序渐进,听取专家建议,不能冒进。
虽然目前在老挝只有约kt/a的氯化钾中试产能,但随着钾盐市场的复苏,老挝钾盐开发成本也在逐步降低。由于储量巨大,而且正逢中国“一带一路”建设,老挝钾盐开发公司都在计划扩大产能。相信在钾盐工作者的努力下,老挝会成为中国海外重要的钾盐供应基地。
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