青海可可西里东北部多秀湖和盐湖水化学特征研究

2016年3月系统采集了青海可可西里东北部多秀湖和盐湖的湖水及其入湖冰川融水。研究发现,两个湖泊湖水中离子含量均较高,主要阳离子含量顺序均为Na~+Mg~(2+)K~+Ca~(2+),主要阴离子含量顺序均为Cl~-SO_4~(2-)HCO_3~-CO_3~(2-);而入湖冰川融水的离子含量非常低。根据库尔纳可夫—瓦良什科水化学分类标准,多秀湖湖水属于硫酸盐型—硫酸镁亚型,盐湖湖水属于硫酸盐型—硫酸钠亚型。多秀湖和盐湖湖水Li—Mg—B的相关性均为正相关,说明两个湖泊中这3种元素的物质来源、搬运条件及富集环境具有很强的相似性。由于气候变暖导致大量矿化度低的冰川融水注入盐湖,矿化度较低的卓乃湖和库赛湖决堤湖水泄入盐湖,使得盐湖的面积较1997年扩大了5倍,湖水的矿化度降低了约10倍,而多秀湖近些年湖水矿化度变化较小。多秀湖湖水矿化度以及Li~+、Mg~(2+)和B_2O_3含量均较高,具有较好的资源潜在利用价值。     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水全氮地球化学分布特征

氮是反映盐湖组成及盐湖环境的一个特征元素,全氮对于研究盐湖生物和有机地球化学具有重要意义。通过对察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水全氮含量的分析,发现晶间卤水中全氮的含量相对海水、湖水等水体较高,全氮在不同钻孔不同深度上变化较大、随深度增加出现变大、变小和无变化3种变化趋势。空间上靠近涩聂湖和小别勒湖的钻孔中氮含量较低,可能与湖水补给有关。对比该地区卤水的矿化度、主要离子等指标发现,全氮受主要离子及矿化度的影响不大。同时结合盐湖晶间卤水中氨基酸的测试结果,发现全氮与氨基酸具有一定的相关性,表明在柴达木盆地别勒滩区段,全氮指标具有一定的有机地球化学指示意义。     

基于密度泛函理论研究K对Li2CO3晶体影响规律

以盐湖卤水为原料提取并制备Li2CO3的过程中,共存离子对其结晶过程影响较大,尤其西藏盐湖卤水为原料制备碳酸锂的原料中,K/Li约为0.3左右,所以研究K+对Li2CO3晶体的影响具有重要意义。本研究通过实验和计算模拟相结合研究不同K/Li条件下K+对Li2CO3晶体的影响程度,建立晶体中K+含量与比表面积关联式。实验结果表明,K+的存在对Li2CO3的高品质性影响较大,且随着钾离子含量增加,晶体比表面积增大易于吸附杂质离子,表面粗糙度增强,且K+存在对碳酸锂晶体的收率影响较大,而当K/Li控制在0.1以内时,K+对碳酸锂晶体的影响相对较小;通过第一性原理计算,计算并分析了K掺入碳酸锂晶体中的几何结构、缺陷形成能及态密度,结果表明K原子在碳酸锂晶体中更易替代晶体中的Li原子,且K原子的掺入对碳酸锂晶体的晶格参数以及电子结构性质的影响较小。本文对西藏盐湖高效提锂和制备高附加值碳酸锂晶体提供理论依据。     

柴达木盆地西台吉乃尔盐湖矿区卤水水化学特征

西台吉乃尔盐湖位于柴达木盆地中部,矿区卤水中富含锂、钾、硼、镁等多种元素,极具开发价值。自2003年开始,矿区已开始进行大规模采卤,利用前人1959年和2001年两次勘查资料,从水化学角度分析和探讨了西台吉乃尔盐湖矿区未大规模采卤前卤水中各元素的分布规律和变化特征。研究表明,矿区西北部主要为氯化物型卤水,其余大部分地区基本为硫酸镁亚型卤水,我们推测地下卤水水化学类型的差异很可能与不同区域原始卤水的组成及补给水等因素有关。有益组分中,高含量的Li+、K+主要分布在矿区的西北部;B2O3的高含量区主要在矿区的中东部广大地区。赋存于孔隙卤水中K+、Ca2+、Mg2+、Li+、Cl-等元素的平均含量要高于晶间卤水;B2O3、Na+、SO42-等则低于晶间卤水;卤水矿化度、pH值和密度则相差不多。孔隙卤水在Na+、K+、Mg2+/Cl--H2O四元体系介稳相图中的投影点接近光卤石相区;湖表卤水和晶间卤水在Na+、K+、Mg2+/Cl-,SO42--H2O五元体系介稳相图中位于泻利盐、软钾镁矾和钾石盐的共结点附近,且分布比较集中;湖表卤水在演化阶段上存在较大差别;晶间潜卤水已普遍进入钾石盐析出阶段。研究还表明,西台吉乃尔湖湖水的水化学变化明显受季节变化的影响,而湖表卤水与地下卤水存在着一定程度的水力联系,这种联系的强弱和变化特征尚待进一步研究。     

巴丹吉林沙漠湖泊及地下水化学特征

通过对巴丹吉林沙漠丘间湖泊和古日乃、雅布赖、阿拉善右旗等地及其周围浅层地下水离子化学成分分析,探讨了沙漠地区湖水与地下水化学成分特点、水化学类型、空间变化和湖水补给来源。结果显示,巴丹吉林沙漠湖泊水的pH、盐度、TDS和电导率均远远大于地下水。湖水样品中Na⁺和Cl^-含量占绝对优势,大多数盐度较高的湖泊属于Na(K)-Cl-(SO₄) 型,个别盐度较低的微咸湖属于Na-(Mg)-(Ca)-Cl-(SO₄)-(HCO₃) 型。地下水的化学类型多数为Na-(Ca)-(Mg)-Cl-(SO₄)-(HCO₃)型,属微咸水,个别为Na-Cl-SO4型的咸水。沙漠东南部湖群水的pH值、盐度、TDS和电导率比较低,呈微碱性,属微咸湖;而北部湖群水的pH、盐度、TDS和电导率远远大于东南部湖群,呈中等碱性,为盐水湖。湖水离子化学特征显示沙漠东南部湖群自南向北的演化趋势为：微咸湖→咸水湖→盐水湖。湖水离子化学成分短时间序列变化指示,近9 年宝日陶勒盖、巴丹东湖、巴丹西湖、诺尔图、呼和吉林湖水中的大多数离子的含量有所降低,表明其近9 年来淡水补给量增多。湖水化学成分与湖水位高度显示,巴丹吉林沙漠湖群湖水流向是由东南流向西北。水化学成分和水位分布高度表明,该区沙漠湖水主要来自当地降水补给和来自沙漠东南缘雅布赖山和南缘的黑山头山地降水的补给,而来自祁连山区来水补给的可能性很小。     

柴达木盆地中部高Mg/Li盐湖卤水富镁物源探讨

为了查清那棱格勒河尾闾盐湖—一里坪、西台、东台和察尔汗盐湖别勒滩区段高Mg/Li卤水富镁的主控因素及成因,系统采集了柴达木盆地那棱格勒河水、流域围岩和尾闾盐湖卤水样品,进行水样、岩样元素含量及矿物组合分析。结果表明,河水阴阳离子含量特征为Na~+>Ca~(2+)>Mg~(2+)和Cl~->HCO~-_3>SO■;与河水相比,卤水Ca~(2+)和HCO~-_3含量降低,Na~+、K~+、Cl~-和SO■明显富集,二者具有相似的Mg~(2+)离子含量所占阳离子总量的百分比(～25%);与南海海水和青海湖湖水蒸发曲线对比,卤水的镁含量落在曲线上,说明卤水富镁是由河水输入、蒸发浓缩控制的,而非盆地古湖自西向东浓缩迁移的结果;通过那陵格勒河流域围岩矿物和镁含量分析,发现河水流经的围岩中沉积有含镁矿物(白云石、含镁方解石和阳起石),且镁含量高达0.6%～11.5%,说明高镁的岩石风化溶滤是引起尾闾盐湖卤水富镁的主因。     

贺兰山至吉兰泰盐湖的水化学特征及演化规律

在对吉兰泰盐湖南部地下水化学组分特征分析的基础上,利用PHREEQC软件对水文地球化学演化规律进行模拟研究。结果表明,从贺兰山西侧山前到吉兰泰盐湖,水化学类型由HCO-3型过渡到Cl-—SO2-4型、最后变为Cl-型;Ca2+、Mg2+与SO2-4相关分析表明发生石膏溶解出的Ca2+置换了MgCO3中Mg2+,从而产生了CaCO3沉淀的水岩反应,而白云石、石膏、岩盐、CO2(g)的溶解是常量离子增加的物质来源,同时伴有强烈的蒸发浓缩作用及阳离子交换作用。特别是深层地下水具有较高的mNa/Cl值与较低的mCa/Na值,表明发生强烈的阳离子交换作用,这对认识吉兰泰盐湖地区及干旱区沙漠地区水体发生的水岩相互作用与演化机制具有借鉴作用。     

东昆仑山南、北两侧富锂盐湖成因的氢、氧和锶同位素指示

青海省富锂盐湖主要分布在东昆仑山南、北两侧,目前对于其水体来源和锂元素的富集规律存在较大争议。通过可可西里盆地富锂盐湖与周边淡水湖或咸水湖湖水中氢、氧同位素组成的对比,揭示富锂盐湖成因与特殊的物源补给有关;可可西里盆地和柴达木盆地中富锂盐湖的水体来源具有相似性,在锂的物源上可能与布喀达坂峰热泉水有关。锶同位素组成表明,那仁郭勒河河水是由100份昆仑山冰川融水与1份深部热泉水混合形成,而柴达木盆地富锂盐湖晶间卤水是由258份那仁郭勒河水与1份盆地西北部迁移卤水混合、蒸发和浓缩形成。总之,可可西里盆地富锂盐湖与沿断裂带以潜流形式或湖盆底部直接补给的热泉水有关,而接受热泉水补给的那仁郭勒河则提供了柴达木盆地东台吉乃尔湖、西台吉乃尔湖和一里坪盐湖近95%的锂元素。     

季风期前后西藏纳木错湖水及入湖河流水化学特征变化

2011年季风期前和季风期后,分别对纳木错湖中两个站点的湖水和周边16条入湖河流进行水样采集,水化学分析结果表明:湖水中各离子含量在季风期后都比季风期前有明显的增加,其中Mg2+在两个站点分别增加46.84%和46.95%,Ca2+分别增加67.02%和75.11%,HCO3-分别增加27.61%和25.02%。河水中大部分离子含量也都表现为季风期后的增加,而F-、Cl-和NO3-则表现为降低趋势。离子含量的动态变化主要受流域内风化作用影响,即风化产物是造成大部分离子含量升高的主要来源,而蒸发作用对湖水离子含量的升高也起一定作用。     

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。