中国找钾史简介

周波

[中国地质大学(北京)]

钾盐是我国重要的紧缺矿产资源之一。在过去的60年中,寻找大型钾盐矿床是中国地质科学界的一大难题。中国钾盐矿床以第四纪盐湖液态卤水钾盐矿床为基础,但缺少巨大的古固态钾盐矿床。中国钾矿探明储量仅占世界的2%左右,95%的钾矿用于生产农用钾肥。由于我国缺乏人造固体钾矿,钾肥产量有限,缺口巨大,全国缺钾土地3.4亿亩。

宋代制取含硝酸钾的黑火药,我国农民用草木灰肥料获取钾。1940期间,中国盐矿地质学先驱袁建奇先生在对川滇含盐地层进行初步调查时,开始关注钾盐的蛛丝马迹。1946袁先生在《西北盐矿概论》一文中提到:“在茶卡(盐湖)母液中,已证实钾的存在,但尚未确定其成分。能不能用?检钾是制造钾肥和炸药的重要原料,国内还没有大量发现,所以特别重视特别合适。”从袁先生重视找钾到新中国成立后正式开始找钾工作,中国找钾走过了60多年的历程。从时间上大致可以分为三个阶段,即第一阶段为1949 ~ 1977,第二阶段为1978 ~ 1999,第三阶段为2000年至今。

第一阶段(1949 ~ 1977)

1.中国首次发现钾矿。

1951兰州大学化学系葛福祥教授上书中央,要求对青海盐湖资源进行考察。1956年,中国政府和科学家制定的“中国12国家重大科技长远规划”中就包括了中国盐湖的调查,1957年,中国科学院和国家综合考察委员会组成了“中国科学院盐湖科学考察队”,明确了寻找钾硼的主要任务。

1955 ~ 1956期间,青海省交通厅公路局在察尔汗地区修建敦格公路穿越柴达木盆地时,发现了举世闻名的察尔汗干盐滩。筑路工人挖坑取盐食用后,发现有不能食用的苦辣盐,送到地质部西北地质局632队检测,确认含有KCl。地质学家朱霞指出,察尔汗是一个巨大的盐库,其盐层含钾0.40%。于是,化工部地质矿务局于1956年,在部总工程师李跃岩的指示下,派郑绵平到大柴旦、马海、察尔汗等地,对察尔汗盐湖晶间卤水进行了钾含量测试,指出找钾大有希望。中国科学院化学研究所刘纲研究员带队,北京地质研究所袁建奇教授、中国科学院综合考察委员会主任韩申时为副队长的盐湖考察队,奉命于1957再次前往青海察尔汗。在此期间,郑绵平、高世阳在察尔汗卤坑发现并鉴定了光卤石矿物和光卤石钾盐矿床。从此,中国钾肥史上翻开了新的一页。次年秋天,多达20多个民族的5000名青年在无边无际、人迹罕至的察尔汗盐滩上,用土法生产出第一批含50% KCl的953t钾肥。此时比世界上最早开采钾盐的德国1860年晚100年。

2.古代钾矿的发现

1962年,在中国云南思茅,云南地质局16队在叶萌老盐穴发现红色非食用钾盐矿床,成为中国发现的第一个中型古固体钾盐矿床。为加强找钾工作,1962成立四川省地质局钾盐地质队(1964更名为210地质队,1968又称第七普查勘探大队,现更名为西南石油地质局第二地质大队)。团队前期主要从事白垩系-古近系、华北奥陶系、四川寒武系、三叠系钾盐矿床勘探与评价,盐及卤水矿山勘探与评价。认为在3000米以内寻找大型钾盐矿床的前景不佳,但盆地内三叠系富钾卤水资源开发评价极高(林,1994),预测四川液态钾卤水潜在资源量高达40。

3.寻找石油和钾

70年代初,当时的燃化部重视油气地质和盐(钾)勘探。国家计委地质局地质研究院和江汉石油勘探院在湖北江汉油田发现了芒硝钾盐层。但由于埋藏超过3000m,确定暂时没有开采价值。65438-0974年,袁建奇先生发表了《陆相红层盆地盐类矿床成因》等三篇论文,强调了在古陆相碎屑岩和含油盆地中寻找钾的可能性。1976年,中国地质科学院郑智研究员与国家地质总局西南研究所合作编制了1/4万“全国找钾图”及其说明,为我国进一步找钾提供了方向。从20世纪50年代到70年代,在普查和石油勘探中发现了许多大型国外钾矿。与此同时,中国在石油勘探中也在关注钾的勘探。如1977,石化出版社出版了《石油勘探中寻找钾矿的方法》一书。但由于体制划分等方面的制约,以后的“油盐兼探”工作并不理想。在此期间,内部出版了《钾盐矿床》、《钾矿集》、《选料》等一批书刊,及时供应给全国各地的找钾者,为下一阶段找钾准备条件。从1958到1978,国家地质局仅发现少量钾盐矿床,KCl储量不到2亿t,与国外相比,我国钾资源严重不足,且以盐湖卤水钾盐矿为主。由于技术落后和资源匮乏,1978年我国钾肥产量仅达到2.3万t,远远不能满足农业增产的需求和土地逐年缺钾的困难。此时,全国各地,特别是南方各省,都进行了窑灰钾肥的生产和农田的试用。为提高钾肥自给率,国家计委在1975发出通知,规划青海察尔汗盐湖开发。1998年8月,国家计委、化工部等十部委完成了发展规划报告,提出钾肥一期工程年产20万吨,二期工程年产80万吨,表明了中国政府和老一辈钾肥科学家对钾肥开发和生产的高度重视。总的来说,中国钾盐工业发展第一阶段的特点是:在中国政府和老一辈钾盐科学家的关心和参与下,在全国范围内开展了以找钾、找硼为重点的盐矿地质调查和科学研究,取得了找钾突破,发现了钾、硼、锂、铷、铯、石盐、天然碱、芒硝、石膏、硝酸钠、天青石等一批盐类矿产,并从实践中涌现出来。我国形成了地质、化工、中国地质科学院、中国科学院、石油等不同系统的一批勘探研究力量,实现了我国钾盐和钾矿的突破。但现阶段的工作远远不能满足农业的需要。在同一时期,世界各地发现了许多大型海相钾矿。

第二阶段(1978 ~ 1999)

1976化工部成立化学矿山地质研究所,后改为矿产地质研究所,并在其中建立了钾碱实验室。1979化工部下属的“钾盐地质勘探大队”在山东成立,表明化工部对钾盐勘探研究队伍建设的重视。同时,1979年,国家地质局在山东兖州成立了以找钾为主的第三地质大队。同时,两部门在山东成立找钾队,表明了当时人们在我国东部地区,即山西、陕西的奥陶纪和山东、江苏、河南、安徽的古近纪盆地勘探钾盐的决心。

1980年,袁建奇先生发表了《关于钾盐矿床成矿理论的若干问题》,首次提出了“高山深盆”陆相盐钾成矿模式的概念。1983完善了理论,发表了《高山深盆成盐新模式分析》,丰富了陆相盐钾成盐理论。1984全国积盐会议在青海西宁召开。为了迅速改变我国钾资源严重短缺的状况,地矿部在第七个五年计划中,从1985开始,安排了我国柴达木盆地西部和北部古近系和第四纪钾资源普查工作。除了完成地面调查外,航空伽马能谱测量新技术还用于遥感找钾。

1995 10地质科学院矿床研究所王有礼带领的“罗布泊远景区成钾作用”专题组在萝北坳陷发现了一处卤水钾矿。从1995到1999,由中国地质科学院矿床所牵头,新疆地矿局第二地质大队、地矿部遥感中心参加的九五课题组,冒着“死亡之海”的恶劣气候条件,凭着以简陋的设备为国为民找到大钾盐矿的决心,甘于吃苦,用智慧克服了重重困难。根据控制面积、煤层厚度和平均品位,萝北凹陷钾盐矿床已揭露的KCI卤水地质储量已超过2 . 5亿t,达到大型或特大型规模。中国盐湖钾肥从无到有,K20资源量约5亿吨。

第三阶段(2000 ~ 2011)

2010年8月,由中国地质科学院盐湖研究中心、矿产资源研究所申报的钾盐国家重点基础研究“973”项目“中国陆块海相钾形成规律及预测研究”获得科技部批准。

该项目是中国找钾研究团队的首次联合行动,实现了中国几代人共同找钾的梦想。中国找钾已有60年,已发现的钾肥资源只能满足国内30%左右的需求,而农用钾肥消费的70%仍依赖进口。因此,钾盐是关系到我国粮食稳定增产的重要战略矿产资源之一。为了扭转我国找钾的瓶颈问题,袁建奇院士早在1988就明确指出“找钾的重点也要转移到海相地层”。袁建奇院士晚年提出的在我国海相地层中找钾的理想,20年后终于被国家重视,并通过“973”工程计划得以实现。

在国土资源部科技司和中国地质调查局的直接领导、组织和协调下,经国土资源部、中国地质调查局、中国科学院和青海省联合推荐,由中国地质科学院矿产资源研究所刘成林研究员担任项目首席科学家,由中国地质科学院资源研究所郑绵平院士担任专家顾问组组长。

该项目还包括中国科学院青藏高原研究所和中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院,30多名中青年学者,其中90%是博士,将直接参与该项目的研究。预计项目计划从2011到2015五年完成。科学找钾是这个项目的核心,找钾研究走向定量化、定向化、本土化三个方面,将是中国找钾的成功之路。与此同时,在走出国门,寻求国际钾盐资源开发利用的指导下,中国许多企业组建力量,在泰国、老挝、加拿大、刚果等国进行钾盐矿床的地质勘探和矿山建设。

参考

【1】袁建琪。西北盐矿介绍。见:袁建起教授盐矿地质学论文选。北京:学苑出版社,1989。

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郑金平,等。青藏高原盐湖。北京:科学技术出版社,1989。

曲义华,蔡克勤,等。兰坪-思茅盆地钾盐成矿规律及预测。北京:地质出版社,1998。

林·。四川盆地液态钾矿资源及其开发探讨。化学地质学,1994,16(2)

[7]张武生等.青海地质矿产志.西宁:青海人民出版社,1991

[8]孟卿。陕北奥陶系成盐地质条件及找钾前景。化学矿产地质学,1996,18(1)

[9]袁建琪。袁建奇教授致秦仲达部长的信。化学矿产地质学,1996,18(4)

胡东升,李廷琦。罗布泊地区钾盐成矿远景的遥感地质研究。盐湖地质,1988(4)

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[12]张鹏熙。古代异常钾盐蒸发岩的成因。北京:科学出版社,1993。

[13]袁建奇,杨倩,等。察尔汗盐湖钾盐矿床形成条件。北京:地质出版社,1995。

[14]杨倩,吴必浩,等。察尔汗盐湖钾盐矿床地质。北京:地质出版社,1993。