中国盐湖沉积年代学研究进展

盐湖沉积记录了区域气候和水文变化,是重要的古气候研究对象。年代学是盐湖古气候研究最重要的一项内容,是后续工作的基础。盐湖沉积最常用的定年方法有14C定年、铀系定年、光释光(OSL)定年、古地磁定年。受各种定年方法自身局限性以及盐湖沉积特殊性的制约,存在不同方法测出的年龄差异较大的现象。准确测定盐湖沉积的年代还较为困难,一定程度限制了盐湖古气候研究的发展。最新研究表明,由于盐湖沉积有机质含量低,易受现代碳的污染,14C测年中存在复杂的碳库效应,其14C年代老于30 cal ka BP时,测出的年龄可能被低估,需谨慎对待。未来需要加强铀系定年和光释光定年等方法在盐湖沉积中的基础研究,并开发新的更好的测年方法,提高盐湖沉积测年的准确度,为深入开展盐湖古气候变化及成盐成矿规律研究提供坚实基础。     

柴达木盆地昆特依盐湖磁化率特征及古气候意义

昆特依盐湖是柴达木盆地盐湖演化和古气候研究的重要对象。前人对昆特依盐湖钻孔的年代学和地球化学组成特征开展过一些研究,但由于采样间距大,限制了对成盐演化过程的深入理解。而且,目前关于昆特依盐湖磁化率特征的研究未见报道。本文对昆特依盐湖ZK1402钻孔(35 m深)的₁₄C年代和磁化率进行了初步研究。结果表明：(1)钻孔由含盐碎屑层和盐层的互层所组成。钻孔的低频磁化率和高频磁化率的变化极为相似。盐层的低频磁化率值低,含盐碎屑层的低频磁化率值高。低频磁化率清晰地记录到古盐湖经历了四次显著的成盐期。(2)低频磁化率和频率磁化率(百分比形式)呈负相关关系。(3)钻孔24.8 m深处的加速器质谱(AMS)₁₄C校正年代为31780 ± 442 cal a BP,33.0 m深处的年代(19259 ± 207 cal a BP)出现倒转,表明钻孔下部的₁₄C年龄可能受到现代碳污染而接近饱和。     

东台吉乃尔盐湖基本地质特征及锂的分布规律研究

东台吉乃尔盐湖位于柴达木盆地中部,是我国众多盐湖中富含Li和B的盐湖之一。该湖与西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖和察尔汗盐湖别勒滩段构成了中国最大的现代盐湖锂矿床分布带。该湖地下晶间卤水分为上下两层,即Ⅰ、Ⅱ两个卤水矿层。化学组分,阴离子以Cl-为最高,其次是SO2-₄、CO2-₃、HCO-₃;阳离子以Na⁺为最高,依次为Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺;化学类型属硫酸盐型硫酸镁亚型。湖区水体主要由来自南部昆仑山脉的东台吉乃尔河补给。根据1998年在该盐湖的工作和前人的地质资料,对2000年前东台吉乃尔盐湖的湖区地貌、卤水的化学组成、Li的分布规律以及成盐年代进行了初步研究和探讨。     

内蒙古西部地区盐湖水化学特征

2008年9~10月和2009年9月对内蒙古西部地区14个盐湖进行了考察、采样和分析。研究发现,本区盐湖卤水主要离子含量顺序为Na⁺>Cl->SO2-₄>Mg²⁺>K⁺,次要离子为Ca²⁺ >HCO-₃>CO2-₃,微量元素为B₂O₃>Br->Li⁺。Na⁺的分布特征为东部高,北部中等,西南部偏低;而Cl-为东高西低;K⁺大致为南高北低;Mg²⁺为中部高,西部低,北部与南部中等。SO2-₄、 Ca²⁺和CO2-₃的区域分布特征均不明显;微量元素Li⁺ 、Br-、B₂O₃含量虽局部(两大沙漠连接带)有所富集,但绝对含量不高。对天然盐湖和人工采盐池的卤水进行了对比。采盐池中卤水因为蒸发强烈,离子浓度显著高于天然盐湖。分析天然盐湖与采盐池卤水离子浓度的变化规律发现,卤水蒸发初期Na⁺、Cl-、SO2-₄离子浓度随矿化度的升高而增大,Ca²⁺离子浓度明显下降,卤水蒸发后期Mg²⁺、K⁺大量富集,整个卤水蒸发过程中微量元素Li⁺与B₂O₃浓度一直随矿化度的升高而增大。这些结果对内蒙古西部盐湖的研究与开发都具有积极意义。     

拉果错盐湖卤水蒸发过程中Li+富集行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了西藏拉果错盐湖卤水中阴、阳离子以及水分子间的相互作用行为。以盐湖卤水等温蒸发过程中粒子浓度变化的四个阶段为研究对象,分别计算了不同体系的扩散系数、配位数、均方位移和径向分布函数。计算结果表明,液相浓度越低时,H₂O分子对各离子之间的相互作用有抑制作用,液相中离子浓度越高时,SO₄2-易与CO₃2-竞争Li⁺形成离子对,从而影响盐湖卤水中Li⁺的富集。本文研究结果对盐湖卤水中Li⁺的迁移行为作出了机理解释,为盐湖卤水提锂的发展奠定了理论基础。     

柴达木盆地西台吉乃尔盐湖沉积的年代学研究

柴达木盆地中部西台吉乃尔盐湖成因及其年代框架还存在争议。通过应用光释光测年法（OSL）和放射性碳测年法（AMS¹⁴C）测定两支分别来自该盐湖中部及东部边缘区域的岩芯，获得4个OSL和5个AMS¹⁴C年代数据。结果表明：（1） 对于老于30 ka的样品放射性碳测年法存在明显的年代低估，而对于年轻样品则存在约4.0 ka的碳库效应，相对而言光释光测年方法具有一定的合理性。（2） 两支岩芯顶部粉砂质粘土层形成于约0.3 ka，中部含粉砂质粘土盐层形成于大约4.0 ka，底部粉砂质粘土层则至少形成于70 ka 之前。     

吉兰泰盐湖的形成及指示的环境意义

选择位于季风边缘区的吉兰泰盐湖为研究对象,利用OSL和14C测年手段重建湖面波动历史,探讨盐湖形成年代与环境变化过程。通过大范围的野外调查发现,在该湖泊南部地区发育高于现代干盐滩9 m的湖滨砂沉积,上覆风成砂沉积,其中湖滨沉积物的OSL年代为6.7 ka BP前后,表明当时该湖泊处于浅水状态,此后湖水经历了快速的下降过程。对于盐湖中心剖面点盐层之下粘土层的14C测年显示,在5 500 aBP以来,集聚大量的石膏、芒硝和石盐等蒸发盐类,该湖泊进入成盐期。通过区域对比发现,吉兰泰湖面快速下降阶段与季风边缘区中全新世干旱事件发生时间相对应。研究认为,吉兰泰盐类矿物的开始沉积,反映了中全新世阿拉善高原区域环境的突然变化,可能指示着5.5 Cal ka BP前后干旱事件的发生。     

柴达木盆地昆特依盐湖磁化率特征及古气候意义

昆特依盐湖是柴达木盆地盐湖演化和古气候研究的重要对象。前人对昆特依盐湖钻孔的年代学和地球化学组成特征开展过一些研究,但由于采样间距大,限制了对成盐演化过程的深入理解。目前关于昆特依盐湖磁化率特征的研究尚未见报道。对昆特依盐湖ZK1402钻孔(35 m深)的14C年代和磁化率进行了初步研究。结果表明:1)钻孔由含盐碎屑层和盐层的互层所组成。盐层的低频磁化率值低,含盐碎屑层的低频磁化率值高。低频磁化率清晰地记录到古盐湖经历了4次显著的成盐期。钻孔的低频磁化率和高频磁化率的变化极为相似。2)低频磁化率和频率磁化率(百分比形式)呈负相关关系。3)钻孔9.6 m深处的加速器质谱(AMS)14C校正年代为23 333±255 cal a BP,24.8 m深处的年代为31 780±442 cal a BP,33.0 m深处的年代(19 259±207 cal a BP)出现倒转。钻孔24.8 m和33.0 m深处的14C年龄可能被低估。     

格尔木河流域河流地貌演化的研究进展

位于柴达木盆地南缘的格尔木河发源于东昆仑山脉,末端注入盆地中东部的察尔汗盐湖,是该盐湖最主要的补给河流,极大地影响着该盐湖的成盐演化过程。格尔木河的主要支流——昆仑河和雪水河都是由冰川融水形成,因此,该流域内的冰川进退对河流径流量变化和谷地填充地层物源有着重要影响。该河流域内主要的填充地层为昆仑河砾岩(河流相)、纳赤台沟组(冲洪积相)和三岔河组(河湖相)。在三岔河组之上,发育了四/五级阶地,除最高的T₅之外,其他均为以三岔河组为基底的内叠基座阶地。根据前人的研究,昆仑河砾岩沉积的年代为1269至1042 ka(ESR年龄);纳赤台沟组堆积于482至642 ka之间(ESR和TL年龄);三岔河组形成于355-95 ka(ESR和U系年龄)、90-16 ka(OSL年龄),T₅-T₁阶地基本形成于16- 4.6 ka之间。由于采用的测年方法不同,不同学者对三岔河组的形成时代存在争议,对阶地的划分也有所不同(四级或五级阶地)。但是对T₅-T₁阶地形成时代有较一致的观点,即末次冰消期和全新世早中期。对于格尔木河河流地貌过程的驱动因素,目前尚存在争论,大部分学者认为是气候变化驱动了该区域河流地貌的形成,但也有学者认为构造活动是主导因素。     

X射线衍射在盐湖研究中的应用

对X射线衍射仪的工作原理、物相定性、定量分析方法进行了扼要介绍,同时详细论述了X射线衍射仪在盐湖地质(盐类矿物、盐湖粘土矿物、盐湖沉积矿物与古气候古环境关系)、盐湖化工(镁水泥、锂离子电池和晶须材料)和水盐体系相图研究中的应用。     

Paleoenvironmental implications of new OSL dates on the formation of the “Shell Bar” in the Qaidam Basin,northeastern Qinghai-Tibetan Plateau

A geological feature in the Qaidam Basin known as the “Shell Bar” contains millions of freshwater clam shells buried in situ. Since the 1980s, this feature in the now hyper-arid basin has been interpreted to be lake deposits that provide evidence for a warmer and more humid climate than present during late marine isotope stage 3 (MIS 3). Global climate during late MIS 3 and the last glacial maximum, however, was cold and dry, with much lower sea levels. We re-investigated the feature geomorphologically and sedimentologically, and employed optically stimulated luminescence (OSL) dating to verify the chronology of the sediments. We interpret the Shell Bar to be a remnant of a river channel formed by a stream that ran across an exposed lake bed during a regressive lake phase. Deflation of the surrounding older, fine-grained lacustrine deposits has left the fluvial channel sediments topographically inverted, indicating the erosive nature of the landscape. Luminescence ages place the formation of the Shell Bar in MIS 5 (~113–99 ka), much older than previous radiocarbon ages of <40 ka BP, but place the paleoclimatic inferences more in accord with other regional and global climate proxy records. We present a brief review of the age differences derived from ¹⁴C and OSL dating of some critical sections that were thought to represent a warmer and more humid climate than present during late MIS 3. We attribute the differences to underestimation of ¹⁴C ages. We suggest that ¹⁴C ages older than ~25 ka BP may require re-investigation, especially dates on samples from arid regions.     

湖泊碳库效应及校正方法

湖泊作为过去环境变化的信息载体,可以很好地提供高分辨率的连续记录,因此常被用来进行定年研究。湖泊沉积物放射性碳定年由于缺乏陆源植物残体、碳屑等可靠的定年材料,多选用其他材料（如全样有机质、水生残体及各类壳体）,但是这些材料通常受到“碳库效应”（The reservoir effect）的影响,而使得年代结果失真,导致难以建立高精度的年代框架,成为这一领域研究放射性碳年代应用的瓶颈。因此,如何对湖相沉积物¹⁴C年代结果进行有效的碳库效应校正,对高精度年代序列的建立具有重要意义。本文综览了近几十年来针对湖泊碳库效应进行研究所取得的一系列研究成果,详细总结了影响湖泊碳库效应的各种因素,讨论了碳库效应对湖泊沉积物定年结果的影响;分析了目前对湖泊碳库的各类校正方法,包括使用同一测年手段、不同测年材料建立点上碳库大小以及采用不同测年手段对碳库的校正等。本文为湖泊沉积物高精度年代序列的建立提供了一定的参考。     

班戈错盐湖古湖岸堤石英光释光年代学及其古环境指示意义研究

古湖岸堤是湖泊湖面变化的地貌学证据,通过古湖岸堤沉积年代学研究可重建地质时期湖泊演化历史。青藏高原内陆湖泊众多,保存了大量的第四纪时期古湖岸堤,是研究过去湖泊演化和气候变化信息的重要载体。对青藏高原班戈错盐湖北岸和东岸的低位连续古湖岸堤开展了地貌调查和光释光年代学研究。结果表明班戈错自末次冰消期(13. 5±1. 2 ka BP)以来,湖面整体呈波动下降过程,期间出现了4期湖面稳定阶段,分别在末次冰消期(13. 5±1. 2～11. 2±1. 0 ka BP)、全新世早中期(10. 1±0. 8～6. 5±0. 5 ka BP)、全新世后期(4. 2±0. 4～3. 1±0. 2 ka BP)以及全新世晚期(1. 7±0. 1～1. 2±0. 1 ka BP)。全新世晚期约1. 7 ka BP以后湖面迅速退缩,湖泊蒸发浓缩进入盐湖阶段。在末次冰消期班戈错高湖面形成主要与北半球太阳辐射强度增加引起气温升高,导致区域冰雪融水量增加相关,而在全新世湖面变化主要受印度季风强度变化控制。     

腾格里沙漠区盐湖物质成分研究

腾格里沙漠面积广阔 ,区内分布着数十个盐湖 ,盐湖面积大的为十余平方千米 ,小的仅为 0 .0 18km2 。盐湖卤水主要为湖表卤水 ,其矿化度较高 ,大部分盐湖卤水含盐量已达饱和 ,因而进入了自析盐阶段。盐湖卤水化学成分以 Na+ 、K+ 、Cl-、SO4 2 -、HCO3 -、CO3 2 -为主 ,占卤水总含盐量的 99% ,卤水中还有 B2 O3 、L i、I、Br等微量元素。盐湖盐类沉积有碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物型盐类、主要盐类矿物为芒硝、钾芒硝、天然碱、泡碱、碳钾钠矾、石盐等。盐湖粘土矿物组合以蒙脱石的普遍存在为特征 ,含有少量的伊利石和水云母。     

Timing of the last highstand of Lake Lahontan

Radiocarbon and uranium-series ages of a variety of materials from the Lahontan basin indicate that the last highstand lake occurred between 14 500 and 13 000 yr B.P. Although few in number, existing radiocarbon and uranium-series age data also indicate that lakes in the western Lahontan subbasins were small or moderate in size between 30 000 and 25 000 yr B.P. Existing data do not support the conclusions of Bradbury et al. (1989) who did not find evidence of a 14 000±yr B.P. highstand lake in the sediments of the Walker Lake subbasin. These data also do not support the existence of a highstand lake in the Walker Lake subbasin between 30 000 and 25 000 yr B.P.