天然碱矿的测井评价与资源潜力分析

摘要：聚焦天然碱矿，文章阐述了曲线叠合、井径扩径等测井评价方法，并分析其测井响应特征，涵盖岩性、标准及薄互碱层电性特点。此外，从地质条件、分布特征及开发前景探讨资源潜力，以期为天然碱矿开发提供科学依据。

关键词：天然碱矿；测井评价；地质勘探；矿物资源

前言

在全球经济发展、工业化进程加快的情况下，对矿产资源的需求越来越大。在化工、轻工、纺织、医药等领域广泛应用的天然碱矿作为重要的非金属矿资源，其战略地位日益突出。但是，包括矿床的地质特征、开采技术、环境保护等多种因素都影响着天然碱矿的开采和利用。因此，优化资源配置，提高开采效率，保障经济可持续发展，对天然碱矿进行精确的测井评价和资源潜力分析具有十分重要的意义。

一、天然碱矿测井评价方法

1.1 曲线叠合法

曲线叠合法是通过分析不同测井曲线之间的关系来识别碱层。深侧向与自然伽马曲线叠合，当二者有较大叠合面积时，往往指示碱层的存在，且叠合面积与碱岩厚度相关。深侧向与声波时差叠合，利用围岩与碱层在声波时差和电阻率上的差异，可有效识别碱层。同理，声波时差与密度叠合，依据碱岩与围岩在密度和声波时差上的不同，也能实现碱层的有效识别。这种方法充分利用了测井曲线的特性，为碱层识别提供了直观且有效的手段[1]。

1.2 井径扩径法

由于天然碱矿的水溶性很强，泥浆冲刷在钻探时会对矿层产生溶蚀作用，造成钻孔变大。可以利用井径曲线来识别这种放大的现象，从而对碱层的位置进行指示。虽然使用饱和盐水泥浆钻探，扩径会有一定程度的降低，但仍会有明显的扩径出现在一些井段，提供了重要的碱层识别线索。井径扩径法是一种有效的测井评价方法，其依据是天然碱矿的物理特性。

1.3 曲线形态法

对于下面特定的碱层，碱层的准确划分很难单靠曲线叠合面积法来实现。这时需要对 RT，AC，DEN，GR 四条曲线的形态，数值，对应关系进行综合分析。通过对这些曲线特征的细致分析，可以实现对下部碱层的有效识别和划分，下部碱层通常具有高电阻率、声波时间差和补偿密度与上一碱层不同的特点。曲线形态法是其他测井评价方法的重要补充，适用于碱层在复杂地质条件下的识别。

二、天然碱矿测井响应特征

2.1 岩性与矿物成分响应

天然碱呈褐色、黄褐色板状、纤维状集合体，易溶与水；苏打呈灰白色碱岩晶簇状和粒状集合体，不易溶于水。天然碱化学成分为Na2CO3·NaHCO3·2H2O，分析结果中Na2CO3和NaHCO3含量均在30%左右，含量基本相当；苏打化学成分为Na2HCO3，分析结果中Na2HCO3含量60%左右，Na2CO3含量10%左右。不同的岩性所表现出来的反应，在测井曲线上各不相同。天然碱在宏观上具有特定的颜色、结构和构造，泥岩、含碱泥岩也有其外观和结构特征，这些矿物学特征在测井曲线上表现为电阻率、声波时间差、密度和自然伽马等相应的数值变化，由于岩性和矿物成分的不同，测井参数呈现出不同的特点[2]。

2.2 标准碱层电性特征

标准碱层在电性方面有明显的特征。碱矿物的电阻率较高，一般在 10Ω.m 以上，因为碱矿物在固体状态下不导电。声波时差相对较低，在210 - 270μs/m 之间，密度低值，一般小于2.4g/cm³，自然伽马低值。这些电性特征与围岩形成鲜明对比，这些围岩通常呈现出天然伽马高、电阻率低、声波时差高、密度大等特征。标准碱层的电性特征为碱层识别和评价提供了重要的参考标准。

2.3 薄互碱层与不同矿层电性特征

薄互碱层由于其厚度薄，在测井曲线上的碱层特征不如标准碱层明显。它的电阻率、声波时间差、密度、自然伽马值等都和标准碱层有一定的区别。在垂向上，天然碱矿具有明显的沉积规律，不同矿组矿石类型不同，导致电性特征也有所不同。以塔木素天然碱矿区为例，苏打为主的Ⅰ、Ⅳ、Ⅳ 矿组，天然碱为主的Ⅱ、Ⅳ、Ⅳ 矿组，较低的矿层往往呈现出较高的电阻率值，与上一层相比，声波时间差、补偿密度、自然伽马值也有所增加。这种电性特征的差异为研究天然碱矿的沉积演化和矿层划分提供了依据[3]。

三、天然碱矿资源潜力分析

3.1 地质条件与资源潜力

天然碱矿的形成与地质条件有着千丝万缕联系。如哈日凹陷为一个封闭性较强的陆内断陷湖盆，北东向高角度正断层发育，控制了整个湖盆的形态与分布范围，凹陷南部边界由北西向正断层所控制，为天然碱矿形成提供必需的储集场所。盆地在持续下沉的过程中始终保持良好的封闭性。这些地层条件控制了天然碱矿的形成和分布。从物源角度看，不同时期的物源供给影响了天然碱矿的物质组成和分布范围。良好的地质条件意味着该区域具有较大的天然碱矿资源潜力，我们可以期待在该矿区发现更多、更优质的天然碱矿资源。

3.2 资源分布特征与潜力

塔木素天然碱矿区赋矿地层被划分为 7 个矿组，每个矿组又包括若干个矿层。总体矿层呈北东走向，倾斜度较小，埋藏深度和厚度在不同地区均有不同程度的变化，矿藏结构总体呈北东走向。盆心的矿层厚度更大，逐渐变薄至边缘，盆心的矿层厚度更大。在垂向上，成碱周期明显，不同矿组矿石类型交替出现。这样的分布特点提供了一个重要的资源潜力评估的线索。通过对矿层分布的详细研究，可以确定资源富集区域，为后续开发提供目标[4]。

3.3 开发前景与资源潜力

在天然碱需求日益旺盛的情况下，其发展前景被看好。可为开发方案的制定提供科学依据的是通过测井评价确定的碱层分布及其特征。对于碱层集中、厚度大、质量好的地区，更是大有可为。同时，在进一步挖掘天然碱矿资源潜力的同时，不断开发的测井技术和开采工艺，可以提高资源的开采效率。合理的开发规划和先进技术的应用，为满足市场需求，创造良好的经济效益和社会效益，将充分利用天然碱矿资源。

四、结束语

各种测井评价方法为天然碱矿层识别准确提供了一条有效的途径，并清楚地呈现出不同碱层的测井响应特点。天然碱矿具有可观的自然资源潜力是由地质条件和资源分布特征共同揭示的。随着技术的进步，开发天然碱矿将更有效率、更合理，其资源价值有望得到充分释放，在给经济社会发展做出更大贡献的同时，也必将满足市场需求发挥作用。

参考文献：

[1]李林.天然碱矿综合钻井水溶开采工艺设计[J].纯碱工业， 2021，（06）：33-35.

[2]李文涛，陈建立，孙建涛.河南桐柏县安棚一带曹庄天然碱矿芒硝矿地质特征及成因分析[J].矿产与地质，2022，36（04）：759-767.

[3]中国地质科学院勘探技术研究所.一种基于三维地质模型的天然碱矿开采布井方法及系统：CN118736148A[P/OL].2024-10-01[2025-03-21].

[4]中天碱业有限公司，北京宜信达国际能源有限公司.一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法：CN115419388B[P/OL].2024-07-12 [2025-03-21].