文章来自“科学大院”公众号
作者：颜茂都 刘晓倩
来看看这两棵青菜：
青菜施钾充足和缺钾对比实验
（图片来源于：维基百科）
个头较小、叶片发黄正是缺钾惹的祸。
钾是植物生长必需的营养元素，它能促进植物光合作用，增加作物产量，提高抗寒、抗病能力、防止植物枯萎等。钾盐是高效高质量复合肥的重要组成，其中有85%~95%的钾盐用于制作钾肥。但是，我国是全球钾肥消费大国，又是缺钾大国，作为农业大国，我国目前钾肥产量只能满足国内需求的30%，且已探明钾盐矿储量只能维持不到30年，非常需要在钾盐矿产资源的勘探上取得突破。
令人惊讶的是，云南思茅盆地探明钾盐矿储量仅有0.17亿吨，而一山之隔的邻国盆地的储量却高达266亿吨。为何“兄弟盆地”钾盐“贫富差别”这么大？新的证据能不能为我们找到又一个中国的钾盐矿？
中国的钾盐矿在哪里？
目前中国已发现的钾盐矿主要来自盐湖，如罗布泊和察尔汗盐湖。我国是世界上盐湖最多的国家之一。青藏高原上的盐湖星罗棋布，被称为“盐湖之家”。据初步统计，该区约有盐湖170多个，面积达6000多平方公里，是我国盐湖分布最多的地区。
罗布泊盐湖（左）和察尔汗盐湖盐桥（右）
（图片来源：维基百科）
但是，有盐湖就有钾盐矿吗？
答案是NO。
盐湖中沉积的盐类矿物多达两百多种，钾盐是其中之一。大型钾盐矿的形成需要地质构造、气候环境、物质来源三要素耦合，即在地质历史时期，如大陆板块结合或分离形成盆地，叠加长期极端干旱的气候环境、大量的持续海水补给，才能形成大型钾盐矿。
海水蒸发浓缩析出规律，钾盐为最后析出的蒸发岩。其中柱状图为1单位体积海水各盐类矿物析出时残余海水量；圈图为“牛眼式”成钾模式
（图片来源：参考文献1）
如何寻找钾盐矿？
在中国寻找大型钾盐矿是地学界的一大难题。
钾盐矿是蒸发盐矿，是封闭、半封闭盐湖（海盆）的卤水经蒸发、浓缩，结晶而成。因为不同盐类物质有不同的溶解度，在蒸发过程中，随着湖/海水盐度的持续增高，按照矿物的溶解度，碳酸盐（如灰岩）、硫酸盐（如石膏）、氯化物（如食盐）矿物等将依次相继从水中析出，而钾盐矿物的溶解度最高，只在盐类物质沉积的最后阶段才能大量富集，是湖/海水蒸发浓缩的最后产物。科学家们将海水蒸发浓缩析钾的规律称之为“牛眼式”成钾模式。
因此科学家在找钾的过程中，总是先查找普遍存在的蒸发盐矿，如常见的白云岩、石膏、食盐等，再根据盐类矿物析出顺序，在蒸发盐矿的最后产物中寻找钾盐矿。
从左到右依次为：灰岩白云岩（云南石林）、石膏晶体、石盐晶体（食盐的主要成分）
（图片来源：VEER）
目前国内陆相钾盐矿基本查明，海相钾盐矿亟待突破。
云南思茅，究竟存不存在大型钾盐矿？
1962年，云南省地质局在思茅盆地的宝藏乡发现了红色的钾盐矿，这是中国第一个小型古代固体钾盐矿床——勐野井钾盐矿。
思茅含钾地层勐野井组上部
（图片来源：参考文献2）
几乎同时，思茅盆地的“邻居”，位于泰国、老挝一带的呵叻盆地被确认为世界上最大的钾盐矿床之一，氧化钾远景储量超过266亿吨。然而，勐野井钾盐矿目前已探明钾盐资源仅0.17亿吨。
研究区域周边构造单元及钾矿分布图
（图片来源：参考文献2）
许多研究证明，两个盆地的形成具有紧密关系，其间甚至可能存在古卤水通道——因此，探索这里钾盐成矿机制，成了寻找钾盐矿藏的关键。但是这两个矿床并无清晰蒸发岩析出序列，不能按照正常的矿物析出顺序查找和预测潜在的钾盐矿，而且矿物的物质来源、沉积环境和年代等认识都存在争议，成矿机制并不清楚。
为了探究这对“兄弟盆地”钾盐矿储量差距巨大的原因，寻找思茅盆地钾盐矿的成矿模式和机制以及矿藏的具体位置。自2011年，中科院青藏高原所新生代环境团队颜茂都研究员及合作者辗转两个盆地开展科学研究。团队分别钻取了呵叻盆地和思茅盆地含钾盐地层岩心，建立了两个盆地含钾盐地层的磁性地层年代序列。
老挝钻孔岩心 （图片来源：参考文献3）
古地理研究发现，思茅和呵叻盆地在白垩纪期间位于北纬副热带高压带内，可能是一个整体为干旱的气候环境；两个盆地在白垩纪时期具有一致的运移关系和类似的物源，可能是“一家人”，即属于同一个泛盆地。思茅和呵叻盆地含钾盐地层的磁性地层年代学结果对比发现，思茅含钾地层的沉积年代序列为早白垩世晚期至晚白垩世（大约为1亿1千2百万年前至6千3百万年前），而呵叻盆地的形成年代为（大约为9千2百万年前至6千3百万年前），这揭示了思茅盆地的含钾盐沉积地层比呵叻盆地约早2000万年。结合呵叻盆地形成大型钾盐矿时段为8500万年前，科学家推测，这也可能是思茅盆地潜在成钾时段。
郑绵平院士团队近期在勐野井组下伏的中侏罗世地层中钻取到了厚约70米的含钾盐矿层。根据这两个新的可能含钾层位，科学家们认为，思茅盆地还是可能存在大型钾盐矿的。
思茅和呵叻盆地含钾盐地层的磁性地层年代学结果及对比（图片来源：参考文献2）
白垩纪全球板块构造与气候格局以及区域古地理重建
（图片来源：参考文献2）
结语
钾盐矿分为海相和陆相两种。目前，世界已经探明钾盐资源的工业储备以海相钾盐为主，总量200亿吨以上（估算总储备量超过1400亿吨），主要分布在德国、俄罗斯、加拿大等国。中国已发现的钾盐矿以陆相为主，主要集中在青海和新疆。两地已探明工业储备量约4.99亿吨，仅占世界已经探明工业储备量的2.495%。
随着对思茅盆地和呵叻盆地含钾盐地层年代的确认和其它更多地质证据的发现，科学家们将进一步明确该区域钾盐矿的成矿模式和机制，为思茅盆地找钾突破提供有力的科学支撑。
（本文图片均由作者提供）
作者单位：中国科学院青藏高原研究所
参考文献：
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[7] 郑绵平, 张震, 尹宏伟, 谭筱虹, 于常青, 施林峰, 张雪飞, 杨尖絮, 焦建, 武国朋. 2014. 云南江城勐野井钾盐成矿新认识. 地球科学, 35(1): 11-24.
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[9] 刘成林. 大陆裂谷盆地钾盐矿床特征与成矿作用. 地球学报, 2013, 34(5): 515-527.
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