中国盐湖卤水主要成矿元素分布特征及其资源禀赋综合评价

我国350多个盐湖湖表卤水水化学成分综合研究表明,成矿元素K、Li、B主要分布在青藏高原地区,但新疆一些富K、B盐湖也具有较好的开发潜力。我国盐湖卤水中的Br、I、Rb、Cs呈现明显的区域分异,富Br和I盐湖主要分布在内蒙古的中东部,而Rb和Cs则主要分布在青藏高原地区。我国盐湖区按主要成矿元素禀赋情况可以分为3种类型,K+B+Li资源综合利用型;K+B(Li)资源综合利用型以及单一的K(B或Li)资源利用型。青藏高原地区的盐湖卤水矿床以前两者为主,新疆和内蒙的盐湖则以后两者为主。     

柴达木盆地盐湖卤水型锂矿源汇过程及流域水文地貌演化与成矿联系

锂是一种重要的能源金属,随着新能源汽车及储能材料的广泛应用,全球锂资源需求量快速增加,预计未来十年内中国锂资源年需求量超过百万吨。锂矿主要分为三种类型,硬岩型、卤水型和沉积型。我国卤水型锂矿集中分布于青藏高原盐湖区,其中柴达木盆地盐湖锂资源最为集中,开发程度最高,是我国重要的盐湖锂资源产业基地。柴达木盆地一里坪、东-西台吉乃尔盐湖和察尔汗盐湖別勒滩区段卤水锂含量最高,是盆地主要的锂矿沉积区,流域锂资源的源-运-汇过程在盐湖卤水锂成矿中最具代表性,物质来源为那陵格勒河上游支流洪水河流域沿昆仑断裂分布的富锂热泉水补给,河水是携锂运移的主要载体,河水中的锂在出山口后历经多级冲积扇发生水岩反应(地表水/地下水转化与黏土矿物吸附/解吸)后到达尾闾盐湖区,最终蒸发浓缩富集成矿。同时,那陵格勒河流域中多级冲积扇的沉积演化制约着河流的摆动及锂的补给,导致尾闾盐湖成盐成矿时代和资源富集特征存在一定的差异,即成盐厚度东西端厚、中间薄,成盐时代西端老、东端新,而资源量东端富、西端少。因此,柴达木盆地中部富锂盐湖卤水矿床源-运-汇过程及那陵格勒河流域水文地貌演化研究是揭示尾闾盐湖成盐成矿及其空间差异联系的重要研究内容。     

盐湖沉积改造与地下卤水成因——以库车盆地和渤海湾盆地为例

2015年在新疆库车盆地发现富钾盐泉水,进一步为库车盆地地下钾盐找矿提供了线索。为探讨地下卤水成因,结合渤海湾盆地总结了受断裂活动控制发育的古盐湖底辟构造的盐湖沉积改造模式。控制盐体改造的断裂带及后期发育的断裂系为地下卤水的沟通和混合提供了空间和通道,从而影响地下卤水的矿化度和化学组分。氢氧同位素特征揭示,库车盆地富钾盐泉水的水体来源主要为当地大气降水,而钾的物质来源与古盐湖析盐后期浓缩卤水或地下固体钾盐的溶解有关；渤海湾盆地地层水则继承了古盐湖沉积卤水,后期经受水—岩反应、浅层水体掺杂等改造作用,最终形成矿化度分布具有极大差异性的地层水。沉积盐体的“古拗今隆”决定着钾盐的沉积、分异变形改造和保存,隆起盐体的次级拗陷及陡坡一侧是高矿化度卤水储存及钾盐矿物沉积的有利部位,值得关注和深入研究。     

论钾盐矿床的物质来源和找矿指示

讨论了钾及其有关物质的理化性质和行为规律,钾盐的物质来源,盐卤的变质,结晶分异,成矿条件和机制,认为富钾热液是形成钾盐矿床的重要的物质来源之一。矿物岩石流体包裹体的富钾成分、富钾热泉、富钾盐湖均是找寻钾盐矿床的重要指示。     

阿里扎仓茶卡-拉果错地区盐湖矿产成矿地质规律及找矿远景探讨

西藏阿里扎仓茶卡-拉果错地区盐湖矿产地处班公错-怒江缝合带西段。南北两侧为羌塘—三江复合板片和冈底斯—念青唐古拉板片。成矿区主要分布于西羌塘高原西部硫酸钠亚型、碳酸盐型盐湖硼、钾、锂、芒硝成矿带（Ⅳ-6）和扎仓茶卡-洞错硫酸钠亚型锂、硼、钾卤水-钠、钙、镁、硼酸盐矿集区内。该区属于藏北寒冷的干旱-半干旱高原季风气候区,年蒸发量2 065～2 300 mm,为降水量的7～8倍,是盐湖形成的理想地区。该地区共计有大型盐湖矿产4处,以碳酸盐型和硫酸盐型盐湖卤水矿为主。通过对区域地质背景并结合典型矿床地质特征、盐湖演化、第四系空间结构变化等内容的分析,认为该区域在古湖盆、现代湖盆周边及湖水底部第四系内有很好的找矿远景。     

柴达木盆地盐湖K、B、Li资源的成矿地球化学系统

柴达木盆地是我国极为重要的K、B、Li盐类资源富集区,承担着建设世界级盐湖产业基地的重任,却存在成矿规律不明确、可采卤水资源找矿效果不显著的瓶颈,盐湖资源面临着严重的可持续发展问题。本文强调将柴达木盆地盐湖作为一个地球化学系统进行探讨,重点梳理了盐湖元素富集机制的核心问题,集成分析了盐湖同位素地球化学所面临的机遇与挑战,并总结提出柴达木盆地盐湖K、B、Li成矿地球化学系统,以服务于盐湖成矿规律研究和资源勘查评价。盐湖成矿地球化学系统是指在地质单元和时空区域的多维系统内,控制成盐元素活化—迁移—富集—保存的多种地球化学过程子系统的总和,是各类地质动力条件、构造成矿要素、气候水文过程及所形成的矿床系列组合的有机整体,并十分注重地球化学在其中的应用。盐湖成矿地球化学系统的提出,可以在一定程度上对研究对象、研究技术方法体系和研究视角进行有效限定,属于盐湖矿床研究的一种思维方法,并有望为盐湖成矿规律研究提供一种科学范式。     

全球盐湖卤水锂矿床的分布特征及其控制因素

盐湖卤水锂资源占全球锂矿总储量的78%,是全球最重要的一种锂矿床类型。研究并总结了全球盐湖卤水型锂矿床的分布特征、物质来源以及成矿规律,并提出了盐湖卤水型锂矿床成矿模型。研究发现,卤水型锂矿床的形成均受控于新构造运动、封闭-半封闭的低洼汇水盆地以及极端干旱的气候条件等因素,所有卤水型锂矿床均与新生代地质水热活动有密切关联,成矿物质特别是锂元素主要来源于火山喷发岩,经热泉水、温泉水以及大气降水等的水-岩作用后迁移富集。     

罗北凹地富钾卤水中锂、硼的空间分布和富集规律研究

文章基于自组织神经网络（SOM）和Kmeans耦合（SOM-KM）方法,利用罗北凹地65组富钾卤水水化学数据,对富钾卤水中锂（Li）和硼（B）资源空间分布和富集规律进行了系统性研究。研究发现富钾卤水中Li,B含量表现出一定的垂向分异性,自上而下B浓度增高,Li浓度降低。聚类结果表明,罗北凹地富钾卤水可聚为4类,各类地下水中Li、B浓度具有明显的空间差异性,高浓度的Li、B集中分布在罗北凹地中东部区域。此外,水化学特征离子分析结果表明,罗北凹地富钾卤水中Li、B元素富集主要受到蒸发浓缩及盐岩溶滤作用控制。     

中国科学院卤水清洁成矿研究团队

<正>中国科学院青海盐湖研究所卤水清洁成矿研究团队现有固定研究人员14人,研究员2人,副研究员5人;学科带头人李武研究员和董亚萍研究员,在无机化学、分析化学学科招收攻读博士和硕士学位研究生。近期团队在利用自然能从盐湖卤水中分离提取高品位矿物方面开展了卓有成效的研究工作。一、研究项目简介1)针对西藏盐湖地区海拔高、无工业基础、环保要求     

据高灵敏度航空伽玛能谱资料探讨内蒙巴彦浩特盆地（腾格里沙漠）第四系成钾远景

巴彦浩特盆地自中生代至今一直是一自流水的构造盆地，其具有成钾的构造、气候、水文以及古盐释放等有利条件。该区存在着高灵敏度航空伽玛能谱测量发现的现代高钾异常区，由区内已知盐类矿床（点）的存在及铀、钍元素的地球化学的分布特点知，高钾异常与含钾的盐类物质密切相关。高钾异常的分布及其形态特征表明了本区可能存在较深层卤水，并高钾异常的形成是由于沙丘带与盐湖带问的风积作用、两者间的内循环作用以及两者对较深层卤水存在的蒸发作用的共同结果。根据统计及估算，本区可称之为一具一定远景储量的钾盐远景区。它反映了钾盐富集的一种不同形式，实则体现了构造、气候、水文、盐湖、沙漠五者的密切相关和极好的统一，是沙丘（山）型钾盐成矿模式的代表。     

重力三维聚焦反演在大盐滩深部卤水勘查中的应用

大盐滩地区盐湖企业面临水资源和盐矿资源双重危机,利用重力方法探寻新资源具有重要的实际意义。本文对该区布格重力异常进行三维聚焦反演,获得了大盐滩地区三维剩余密度结构。通过研究发现,大盐滩地区浅地表高低度异常,表征着赋存较为丰富的盐矿资源,但地层中水资源较为贫瘠,浅表水资源主要赋存在山前冲积扇及断裂带内。中深层位不仅具有多个含水层,而且出现多处低密度异常区(T1～T4),可能为深部卤水富集体的反映,是探寻新卤水资源的有利靶区。依此建议在阿尔金山山前冲积带及断裂带内寻找新的淡水资源,并在成矿有利区,开展深部卤水资源勘查工作。     

察尔汗盐湖西北部典型采区地下卤水赋存状态的地面核磁探测与数值模拟研究

察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。本文以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地面核磁共振找水仪,通过在研究区布设两条十字交叉的测线,探测并反演解译测区地下60米深度内的卤水静态赋存形式,2)结合OpenGeoSys(OGS)多物理场耦合地下水数值模拟软件,对测区地下卤水的动态运移形式进行数值模拟计算。地面核磁探测结果表明研究区含水量整体偏低,最大含水量约0.8%,平均含水量约0.4%。测点结果给出的含水层位分界面与邻近钻孔的地层层位分界面的一致性较高,浅部的层位误差在10%以下,达到了0.5米的精度。考虑到测区南北两边均有采卤渠正在汲取地下卤水,且在测区中心存在两条废弃的采卤渠,OGS地下水数值模拟研究结果表明采卤渠造成测区浅部卤水较大空缺,与研究区浅部含水量总体偏低的探测特征一致。研究结果表明地面核磁共振技术能准确探测卤水当前的赋存状态,地下水运移模拟技术可以深入认识采补活动引起卤水赋存状态的变化规律。探测和模拟结合的联合研究是确定卤水赋存规律的重要手段,研究成果可为盐湖资源合理开采高效利用提供基础资料和相关科学支撑。     

察尔汗盐湖西北部典型采区地下卤水赋存状态的地面核磁探测与数值模拟研究

察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地面核磁共振找水仪,通过在研究区布设两条十字交叉的测线,探测并反演解译测区地下60m深度内的卤水静态赋存形式,2)结合OpenGeoSys(OGS)多物理场耦合地下水数值模拟软件,对测区地下卤水的动态运移形式进行数值模拟计算。地面核磁探测结果表明,研究区含水量整体偏低,最大含水量约0.8%,平均含水量约0.4%。测点结果给出的含水层位分界面与邻近钻孔的地层层位分界面的一致性较高,浅部的层位误差在10%以下,达到了0.5 m的精度。考虑到测区南北两边均有采卤渠正在汲取地下卤水,且在测区中心存在两条废弃的采卤渠,OGS地下水数值模拟结果表明,采卤渠造成测区浅部卤水较大空缺,与研究区浅部含水量总体偏低的探测特征一致。地面核磁共振技术能准确探测卤水当前的赋存状态,地下水运移模拟技术可以深入认识采补活动引起卤水赋存状态的变化规律。探测和模拟结合是确定卤水赋存规律的重要手段,研究成果可为盐湖资源合理开采、高效利用提供基础资料和技术支撑。     

陆相盐湖层序地层学研究简述

陆相盐湖盐源复杂多样,主要有陆源、海源和地壳深部三大类。前两类主要通过蒸发成盐,气候起着关键作用,形成的陆相盐湖低水位和高水位体系域中盐岩发育,湖侵体系域中盐岩相对不发育;第三类主要通过兑卤成盐,作为深层卤水通道的深大断裂的活动期次控制了盐岩的发育,盐岩主要发育在湖侵体系域,高水位体系域次之,低水位体系域中盐岩一般不发育。     

格尔木河流域地下水生态功能及经济损益阈值解析

在西北内陆河流域，地下水是维系人类生存、生态环境和社会经济发展的重要水源，但这些流域生态环境脆弱。为保护地下水资源和脆弱的生态环境，亟待开展地下水合理开发利用研究。本文在分析格尔木河流域水文地质条件、环境地质问题基础上，采用遥感解译、野外调查和地下水动态监测的方法，界定了地下水的生态功能及阈值，即维系植被生态地下水埋深为0.5~10 m、减轻盐渍化程度的地下水埋深应大于3 m、减轻城市内涝的地下库容应大于3.42×10⁸ m³、维系达布逊湖面积的入湖流量应大于2.82×108 m³·a^-1。基于格尔木河流域生态系统服务价值构成，得到减轻城市内涝及减缓盐渍化程度的环境正效益值分别为8 000×10⁴元·km^-2和163×104 元·km^-2；地下水不合理开发利用导致植被退化、河湖面积萎缩的环境负效益值分别为191元·km^-2和1 032元·km^-2。本文研究成果可为流域内地下水资源开发利用和生态环境保护科学依据，同时也可为西北其他内陆河流域地下水合理开发利用借鉴。     

盐湖稀有元素吸附分离提取研究

盐湖卤水是一种宝贵的无机盐资源,其中除富含钾、钠、镁、硼外,一些高价值的稀有元素锂、铷、铯、碘也有较大的储量,稀有元素的开发利用对于盐湖资源的综合利用和可持续发展具有重要意义。本文主要针对近年来盐湖资源中锂、铷、铯、碘等稀有元素吸附分离材料和相关技术的研究进行分析总结,资料以卤水中或以在卤水中的应用为目的的研究为主,对吸附材料制备、吸附机理及存在问题等情况进行归纳,以期为盐湖稀有元素分离提供参考,为盐湖资源的综合利用提供指导。     

察尔汁盐湖抽卤过程中晶间卤水氚含量变化趋势的研究

本文将氚的测定方法应用于察尔汗盐湖抽卤过程中晶间卤水氖含量变化趋势的研究，以多次的测试数据研究和探讨了大气降水、周边水、地下水对察尔汗盐湖晶间卤水的影响，特别是开渠后湖水对晶间卤水的影响，从水平和垂直两个面讨论察尔汗首采区晶间卤水氚含量的变化规律。     

巴丹吉林沙漠沙山区径流与地下水补给条件

在全球高差最大的巴丹吉林沙漠沙山斜坡上发现了沙漠区罕见的因大气降水而产生的地表超渗径流,地表径流侵蚀,缓渗径流及因地下径流出露而产生的地表径流--风沙混合物理沉积与化学沉积(次生盐).根据电镜观察,能谱分析,化学分析和粒度分析等资料,研究了径流化学沉积物的矿物和化学组成,风积沙和径流--风沙混合物理沉积物的粒度组成,径流类型及沙山区水分平衡,降水对地下水与湖水的补给机制.超渗径流的出现表明,虽然该区降水量少,但存在能够为地下水提供补给来源的较强有效降雨过程.径流,径流--风沙混合物理沉积和化学沉积等六项科学指标从深层次上充分证明,该区降水通过入渗至少达到了沙山的下部,完全能够对地下水构成有效补给.细粒层相对的隔水性是该区地下径流出露于地表的原因.沙山区确实存在令人惊奇的水分正平衡,即在大气降水在经过蒸发和蒸腾等消耗之后,每年还有约134648.4 t/km²水补给了地下水和湖水,成为湖水的重要补给来源之一.沙山区能够产生有效降水,植被稀少蒸腾量少,沙层入渗率高和沙层受蒸发影响深度很小是该区水分出现正平衡和大气降水能够补给地下水的四个条件,也是导致该沙漠区有众多湖泊发育的主要条件.     

Hydrogeological investigation of Chappice Lake, southeastern Alberta: Groundwater inputs to a saline basin

Sediment cores from Chappice Lake, a hypersaline, groundwater-fed lake in southeastern Alberta, have been used in previous studies to reconstruct Holocene climate using lake levels as a source for proxy climate data. This assumes that the lake is fed by a shallow groundwater system sensitive to changes in climate. In this study we use the dynamics and chemistry of groundwater entering the lake to test this hypothesis.Groundwater inputs calculated from historical records using a simple water budget were highest during periods when the precipitation deficit was high. Over specific time intervals, the expected relationship between lake volumes and climate were not always found. Feedback loops between lake levels and groundwater input, and time lags within the system are the mechanisms proposed to explain these discrepancies.Field measurements suggest discharge of a local surficial groundwater system. Slug tests reveal a high conductivity system (K = 10-5 m/s) surrounding the lake. Hydraulic heads measured in standpipe, multilevel and minipiezometers installed around Chappice Lake show that the lake is situated in a closed hydraulic head contour. Hydraulic heads and water table elevations show strong annual fluctuations corresponding to seasonal changes in recharge. Horizontal hydraulic gradients measured in areas of groundwater springs indicate a strong horizontal component of flow towards the lake. Vertical hydraulic gradients are low and indicate the upward flow of water consistent with the discharge of a shallow, surfical groundwater system.Groundwater sampled from deposits surrounding Chappice Lake and springs feeding the lake have compositions similar to both shallow surficial aquifers and bedrock aquifers suggesting that the lake may be receiving inputs from both sources. However, evaporation simulations using PHRQPITZ, show that the evaporation of water typical of bedrock aquifers result in a mineral assemblage and brine composition different from that found at Chappice Lake. This suggests that discharge of a regional groundwater system can be eliminated as a dominant source over the lake's history. Evaporation simulations suggest that evaporation of groundwater from shallow surficial deposits can best explain the present mineral assemblage and brine chemistry and were likely the dominant source of water to the lake.Bedrock and shallow surficial groundwater sources have different chemistries and isotopic compositions. In hydrogeological settings such as Chappice Lake where more than one source may contribute to the lake, the relative importance of the different sources may change with changes in climate. If the source water composition to the lake changes, identifying changes in climate or hydrology based on changes in the composition of the lake preserved in sediment core will be made more difficult. This may complicate paleoclimate and paleohydrological reconstructions that rely on mineralogical and isotopic data.