柴达木盆地卤水型Li、Rb关键金属矿产元素分布特征及富集机制

针对柴达木盆地卤水型锂(Li)和铷(Rb)关键金属矿产资源分布规律不清、富集机制不明的问题,全面调查了盆地第三系古卤水和第四纪现代盐湖卤水中的Li、Rb资源分布规律.研究显示,大风山、南翼山、油泉子、尖顶山、碱石山含油背斜构造古卤水Li、Rb资源禀赋较好,Li平均含量达81.1~128.9mg L^?1,Rb平均含量达4.5~29.2mg L^?1,均具有很好的开发利用前景;柴达木盆地东台、西台、一里坪盐湖及涩聂湖中,除已知的较好Li资源禀赋外,Rb含量最高可达12.5mg L^?1,亟需关注Rb资源的开发利用.基于水体氢、氧和硼同位素特征进一步查明了卤水Li和Rb资源的富集机制,第三系古卤水δD、δ¹⁸O平均值为?40.7‰和2.84‰,多数富Li、Rb古卤水的δD、δ¹⁸O与岩浆水接近;低于河水而与地热流体接近的δ¹¹B值说明,除蒸发作用和水-岩反应外,深部岩浆热液流体的补给才是古卤水矿种元素超常富集的关键机制.而现代盐湖卤水Li、Rb资源的超常富集与火山地热水的补给密切相关,盆地西部盐湖晶间卤水相对高的Li、Rb含量和垂向上随深度增加而Li、Rb含量有所增加的规律,则是由局部古卤水沿断裂带上涌补给造成.     

腾格里沙漠盐湖氯同位素地球化学特征

δ~(37)Cl值可以用来指示盐湖演化过程中卤水的蒸发浓缩程度、可能的补给来源和控制因素,本文对腾格里沙漠地区12个代表性盐湖卤水样品开展了氯同位素组成研究.结果表明,研究区内沙漠盐湖卤水的δ~(37)Cl值变化范围为-0.10‰~1.36‰,平均值为0.55‰;其中,硫酸钠亚型卤水的δ~(37)Cl值范围为-0.10‰~1.36‰(平均值为0.56‰),硫酸镁亚型卤水的δ~(37)Cl值范围为0.14‰~0.82‰(平均值为0.48‰).对比柴达木盆地现代盐湖分析数据,发现区内沙漠盐湖的δ~(37)Cl平均值明显大于柴达木盆地盐湖的δ~(37)Cl平均值,并且,硫酸钠亚型卤水δ~(37)Cl最高,硫酸镁亚型卤水次之,氯化物型卤水最小.基于不同盐湖地下水咸化程度以及盐湖卤水中δ~(37)Cl值与Br/Cl系数关系的研究,揭示了研究区东部和东北部盐湖可能受到第三系地层咸水的补给,而其他盐湖主要受蒸发浓缩作用影响.δ~(37)Cl值分布特征则显示,腾格里沙漠地区部分盐湖在形成过程中可能受到区域构造活动诱发的第三系深部水补给及水-岩作用等多重因素的影响.     

地热水氢氧同位素分布特性

地热水的流动和运移可以带来深部地质、地层信息,可以反映地应力场的变化.对地热水的研究可以更好地了解地下结构,为地震预测提供一种方法和依据.地热水与雨水、河水等有不同的氢氧同位素分布,根据分布的不同,可以对地热水补给源进行探讨.前人研究结果表明,地热水的可能补给源有大气降水、卤水、岩浆水等,大部分地热水的补给源被认作是当地大气降水,但地热水氢氧同位素组成与当地大气降水不同,不同的可能原因有多种,如地热水的大气降水补给源不在当地、大气降水与围岩的氧同位素交换、大气降水的不平衡蒸发、大气降水与氢氧同位素组成不同的水混合等等.为了验证前人成果,本文根据前人研究,利用氢氧同位素分布特征总结地热水可能的补给源,并利用有限元方法构建台湾仁泽2号井理想渗流模型,计算得到地热水渗流速度场,再结合氢氧同位素分布值,讨论地热水的可能来源.有限元计算结果表明,当地下水源处于饱和状态时,地表水的最大下渗速度为1.3×10-8m/s,因此,地热水的补给源并非当时当地的大气降水,综合考虑氢氧同位素背景值与海拔的线性关系,水源有可能是几千年前的远距离的高山大气降水,补给过程中与围岩发生物质交换,且可能还有另一个补给源,该源为氢同位素值与高山大气降水相近,氧同位素值较之稍高的岩浆水.     

青藏高原盐湖资源的开发利用

本文首先介绍了青藏高原盐湖的基本概况,分布特征;重点叙述了该区盐湖自然资源的类型、盐类沉积矿物组合,卤水的水化学成分,盐湖资源的规模和开发利用现状;提出了今后开发利用盐湖资源的方向和途径。     

青藏高原盐湖资源的开发利用

本文首先介绍了青藏高原盐湖的基本概况,分布特征;重点叙述了该区盐湖自然资源的类型、盐类沉积矿物组合,卤水的水化学成分,盐湖资源的规模和开发利用现状;提出了今后开发利用盐湖资源的方向和途径。     

柴达木盆地尕斯库勒盐湖地表水-地下水的转化与铀的补给通量

流域范围内地表水和地下水转化对盐湖成盐元素的运移和富集具有十分重要的意义.本文通过尕斯库勒盐湖盆地内流域水体的水化学和B同位素特征识别了地表水和地下水之间的定量转化关系,在此基础上估算了流域中铀的补给通量.结果表明,流域水体中离子的分异除了蒸发浓缩作用之外,还受重力分异及掺杂作用的影响;上游库拉木勒克萨伊河和阿特阿特坎河水体在出山口附近转入地下并在中游补给地表水和地下水,其补给率分别占48.8%和51.2%,年均补给量分别为1.08×108和1.13×108m3/a;在中游至尾闾盐湖段,阿拉尔河和侧向补给对盐湖卤水的补给率占55.2%,深部水体的补给占44.8%;至少从5.7 ka以来,上游水体对盐湖卤水中铀的补给通量为4.11×103t,在湖积平原黏土沉积带以及祁漫塔格山前局部还原带可能具有较大规模的铀矿.研究结果有助于建立盐湖盆地水循环模式、揭示卤水资源形成机制;同时为尕斯库勒盐湖盆地水资源的高效利用和寻找铀矿提供理论依据和技术支持.     

柴达木盆地四盐湖卤水锂资源形成的水文地球化学条件

柴达木盆地盐湖锂资源占我国卤水锂资源总量的80%,主要集中分布在别勒滩、一里平、东台吉乃尔和西台吉乃尔等四个盐湖.1980s之前对其形成的认识见解各异.针对研究现状,侧重区内卤水锂矿床成因的研究结果显示:所有地表卤水中Li+含量的高低受控于汇入河水的Li+含量,同时又与相关地下卤水的Li+含量全部呈正相关.这充分说明卤水锂矿床的形成与否受河源主控由来已久.按实测洪水河-那陵格勒河水径流量及其Li+含量推算,经蒸发浓集作用形成别勒滩等四盐湖已探明的锂资源量只需数千年.洪水河流域的热泉水与新生代火山活动及昆南深断裂有关,很可能是盐湖卤水锂矿床的主要物质来源.水系下游河道的变迁决定了锂资源量在四盐湖中的比例分配.     

青藏高原高寒草地土壤中脂肪酸的分布特征

脂肪酸作为一种重要的生物标志物,已被广泛用于沉积物和土壤中有机质来源的示踪.青藏高原是世界上海拔最高的高原,也是亚洲许多大河沉积物的主要源.本研究在青藏高原高寒草地选择17个采样点,采集不同土层深度的土壤样品,通过测定土壤样品中总有机质参数和生物标志物脂肪酸的含量与组成,并结合环境要素(气温、降水和土壤理化性质)数据,阐明了青藏高原高寒草地不同土层深度脂肪酸的组成、来源和分布特征.结果表明:脂肪酸呈双峰型分布,以C_(16)和偶碳长链脂肪酸(C_(20)~C_(30))为主,表明土壤微生物和高等植物的混合输入源.源解析结果显示高等植物对青藏高原土壤中脂肪酸含量的贡献至少达40%.脂肪酸的含量随土层深度增加而降低,最大值为(1.08±0.09)mg/g OC(以OC计)出现在0~10cm层,最小值为(0.46±0.12)mg/g OC出现在50~70cm层,植物组织的输入在深层土壤中急剧减少是导致此现象的主要原因.与环境因子的相关性分析表明,脂肪酸总含量与年平均气温(P0.05)和土壤p H(P0.01)呈显著负相关关系,表明低温和低土壤p H更有益于青藏高原土壤中脂肪酸的保存.新鲜有机质来源的脂肪酸含量与年均降水呈显著正相关关系(P0.05),表明降水有助于新鲜有机质来源的脂肪酸在青藏高原土壤中的累积.此外,其他环境因素,如土壤矿物含量(铁、铝氧化物)、微生物群落组成、枯落物的质量和数量等,对青藏高原土壤中脂肪酸保留所起的作用亟待进一步研究,以便更好理解青藏高原高寒草地土壤中脂肪酸的保留机理.     

采卤初期西台吉乃尔盐湖矿区卤水中钾、锂、硼水化学动态变化

通过对2003-2004年采卤初期西台吉乃尔盐湖矿区卤水中钾、锂、硼水化学数据的分析,初步揭示了其在采卤过程中的动态变化及成因.研究表明,湖卤水中钾、锂、硼的变化主要受控于地表径流变化;地下卤水中钾、锂、硼的含量在停采恢复期高于采卤期,在孔隙卤水区高于晶间卤水区,而且三者在空间上的分异程度有明显差异.相图分析表明停采恢复期已达到钾石盐析出阶段.大部分矿区的地下卤水基本处于滞流状态,地下卤水水位与钾锂硼之间没有显著的相关性.地下卤水中钾、锂、硼的变化很可能是由卤水本身物理化学性质的变化引起的,在短时间内,采卤活动和径流补给作用尚未对其产生显著影响.     

水源水库季节性分层及悬浮物行为对铁锰迁移的影响——以辽宁省碧流河水库为例

铁和锰是氧化还原敏感的元素,水源水库热分层引起的底层水体缺氧造成了沉积物中铁和锰的释放,对城市供水造成了极大的影响.以往鲜有悬浮物行为对铁和锰在水库水-沉积物界面迁移影响的研究,于2014年2月-2015年2月对碧流河水库深水区的水、悬浮物以及沉积物铁和锰的垂向分布特征进行综合调查分析,并进一步分析铁和锰的季节性变化规律及悬浮物行为对其的影响.Spearman相关分析结果表明铁浓度与总悬浮固体、总氮和总磷的相关性较大;锰浓度与总悬浮固体、溶解氧、pH和总氮的相关性较大.进一步讨论分析表明碧流河水库的热分层、底层缺氧以及沉积物再悬浮是影响铁和锰浓度的重要因素,水库铁和锰的季节变化规律存在差异.分层期溶解态的锰在底层累积,平均浓度达到0.18 mg/L,而沉积物中溶解态的铁释放很少.混合期水库的中上层锰浓度升高,达到了0.07 mg/L.沉积物的再悬浮是水库底层水体中铁的主要来源,底层颗粒态铁的平均浓度约为0.3 mg/L.絮凝的颗粒物以及其吸附的锰在水库长期悬浮,难以沉积到水库底部,使得悬浮物中Mn的含量显著高于表层沉积物,约为沉积物的7倍.建议应在碧流河水库采用分层取水、水库曝气以及联合供水等措施,以减少铁和锰的浓度升高对供水产生的影响,保障大连市城市供水安全.     

青藏高原盐湖的形成与分布

青藏高原是现代盐湖最发育的地区之一.盐湖集中分布于干燥度很大的羌塘和柴达木盆地两地区.这些高原地区具备成盐的优良条件:1.受断陷控制的封闭性内陆湖盆;2.晚更新世一现代持续的干旱气候;3.富含成盐元素的各种天然水流,特别是富含硼、锂、铷、铯等的地下热水的长期补给.这些条件决定着盐湖的规律性分布.     

Analysis of the rising and sinking movement of the crust in Qinghai－Xizang Plateau，China

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｉｓｉｎｇａｎｄｓｉｎｋｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔｉｎＱｉｎｇｈａｉ－ＸｉｚａｎｇＰｌａｔｅａｕ，ＣｈｉｎａＺｉ－ＬｉｎｇＬＵ（吕梓龄），ＺｈｅｎｇＺＨＵＡＮＧ（庄真），Ｚｈｕ－ＷｕＦＵ（傅竹武），Ｊｉａ－...     

Analysis of the rising and sinking movement of the crust in Qinghai-Xizang Plateau,China

The average swelling height of Qinghai-Xizang Plateau (Tibet) is about 4.1 km. The area is about 2 300 000 km². It is the highest and the largest plateau in the world. Mount Qomolangma, the highest peak in the world, is located in the southern fringe of the plateau, and its height is still increasing. What is the driving force for the rising of the Qinghai-Xizang plateau? How high will the plateau still rise from now on? These questions are much concerned by people. In this paper the distribution of the pressure at different depths in the region of Qinghai-Xizang Plateau are derived according to the three-dimensional structures of the S-wave velocity in the crust and upper mantle. The crust and upper mantle structures of the Qinghai-Xizang Plateau is deliberated on the basis of the distribution with a comprehensive analysis on the rock types, earthquakes and the relative crust movements. Then the two questions raised above are discussed.     

Variation of snow water resources in northwestern China, 1951–1997

Two models are used to simulate the high-altitude permafrost distribution on the Qinghai-Xizang Plateau. The two models are the “altitude model”, a Gaussian distribution function used to describe the latitudinal zonation of permafrost based on the three-dimensional rules of high-altitude permafrost, and the “frost number model”, a dimensionless ratio defined by manipulation of freezing and thawing degree-day sums. The results show that the “altitude model” can simulate the high-altitude permafrost distribution under present climate conditions accurately. Given the essential hypotheses and using the GCM scenarios from HADCM2, the “altitude model” is used for predicting the permafrost distribution change on the Qinghai-Xizang Plateau. The results show that the permafrost on the plateau will not change significantly during 20–50 a, the percentage of the total disappeared area will not be over 19%. However, by the year 2099, if the air temperature increases by an average of 2.91°C on the plateau, the decrease in the area of permafrost will exceed 58%—almost all the permafrost in the southern plateau and in the eastern plateau will disappear. Project “Fundamental Research of Cryosphere” supported by the Chinese Academy of Sciences.     

藏北色林错流域的水文特征

本文报道了1997年降1998年夏季对藏北色林错等水体水文特征的考察情况,结果表明,色林错是一个大型深水湖泊,表层水温在下午4：30左右达到最高,清晨7：30左右时最低,浅水区域表层湖水在6月份的极端最高水温为21．2℃,极端最低水温为11．0℃,而日平均水温变幅仅5．6℃,其幅度大于在同一时段湖区内不同区域之间表层水温的变化,色林错湖水的pH值较高咪9．19－9．66;表层水的pH昼夜变化较小,仅0．15,最高值出现在凌晨,同时水体不同区域及深度的pH值基本一致,其溶解氧变化在4．62－5．12mg/L,而且不同深度水层之间的变幅较小,仅0．03－0．35mg/L;但其湖汊浆东如瑞溶解氧的昼认变幅为4．58－5．59mg/l;盐度的日变幅为1．60％－2．20％,考察表明,藏北水体的盐分有一个从河流到湖泊、以及由流水向静水富集的趋势;鱼类的分布与水体盐分的含量密切相关,即鱼类随着水体盐分的增加而消失,代之以嗜盐性卤虫的出现及大量繁衍。     

青藏高原南缘现今地球动力学研究

喜马拉雅构造带于新生代时期经历了两代受力条件截然不同的形变。早期造山挤压形变与造山后的引张形变、青藏高原和高喜马拉雅的大幅度抬升。大致低喜马拉雅范围即青藏高原南缘，现今构造活动与青藏高原和高喜马拉雅块断抬升相辅相成。流行的板块聚合动力学模式，即使早新生代发生过，晚新生代以来已经灯熄。东亚大陆现代形变与地震活动的驱动力不可能源于青藏高原南缘被动挤压，而是取决于与高原隆起相关的深部主动动力学过程     

地下水补给型湖泊表层沉积物矿物组成及其形成机制——以巴丹吉林沙漠湖泊群为例

盐湖中的矿物沉积记录着丰富的环境气候变化信息,是古环境研究的重要对象.在无地表径流补给的盐湖中,其矿物组成及沉积特征与有地表径流补给的湖泊相比是否有一定的特殊性,是值得探讨的问题.采集巴丹吉林沙漠33个不同矿化度地下水补给型湖泊的表层沉积物和10个地表风积砂样品,通过X衍射的方法,分析样品的矿物组成.结果显示:湖泊表层沉积物主要为石英、长石、辉石、云母等碎屑矿物,部分湖泊含有少量的碳酸盐和氯化物盐类矿物.湖泊沉积物的矿物组成与湖水矿化度的关系较为密切,淡水湖仅分布碎屑矿物,微咸水湖含有碎屑矿物和碳酸盐类矿物,盐湖含有碎屑矿物、碳酸盐类矿物和氯化物.风积砂样品中主要为碎屑矿物,占总矿物含量的90%,对湖泊沉积物的矿物组成影响较大,但对湖泊沉积物中的盐类矿物没有贡献,表明湖泊表层沉积物中盐类矿物主要是自生作用形成的.虽然本地区湖泊边缘的沉积物中盐类矿物种类相对较少并且含量较低,但其盐类矿物组成与分布能够响应湖水矿化度的变化,其环境指示意义与有径流补给的盐湖相同,可以指示其湖水的盐度.因此,可以从巴丹吉林沙漠地下水补给型湖泊沉积的盐类矿物中提取相应的古环境信息,用于恢复古气候和古环境的研究.     

Management of sustainable ecological water levels of endorheic salt lakes in the Inner Mongolian Plateau of China based on eco-hydrological processes

Hydrologic regime plays an important role in maintaining aquatic ecosystem structures and biogeochemical processes of endorheic salt lakes. Due to joint influences of regional climate change, runoff regulation and water withdrawal, ecological water deficiency has been increasingly prominent in endorheic salt lakes in Northwest China, especially in the Inner Mongolian Plateau. Previous studies mainly focused on establishing and applying methods to determine ecological water levels of lakes, while much less attention was paid to a more important problem – how such water levels could be reached under changed watershed hydrological processes. Solutions of this gap were explored in this study using the Dalinuoer Lake as an example. This lake is a typical endorheic salt lake located in the Inner Mongolian Plateau. It is a critical source to provide important ecological services and economic values for locals. Its ecological water level to maintain the optimum salinity threshold was first calculated by applying a statistical analysis of relationships between the phytoplankton biomass, salinity and water level of the lake. Potential measures to preserve the ecological water level of the lake were subsequently evaluated based on a hydrological process analysis of the watershed. The results indicated that the optimum salinity threshold was 5.7 g/L. This value should be also valid for other endorheic salt lakes in this region. According to a function between the water storage and the mean water depth of this lake, the ecological water level was determined to be 10.28 m with an ecological water deficit of 2.5 × 10⁸ m³. A basin water balance analysis using the results proposed measures to maintain a sustainable ecological water level, including controlling local water consumption and infusing ecological water. The results of this study could be extrapolated to other similar conditions to provide guidance for policy-makers, so that better decisions could be hopefully forged to protect eco-hydrological processes of endorheic salt lakes in the Mongolian Plateau, as well as other comparable scenarios.