柴达木盆地盐湖硼矿资源的形成和分布特征

柴达木盆地盐湖富含硼矿资源,有沉积型和矿化水两种类型。盐湖卤水硼矿在方向性变化上呈北高南低的态势。固体硼酸盐矿床的成矿时间为晚更新世到全新世,并以全新世为主。固体硼矿主要分布在盆地北缘的大、小柴旦盐湖,马海干盐湖也有零星分布,卤水硼矿床的形成受控于丰富的硼物质来源、闭流汇水盆地和干旱的气候条件;稳定的物理化学环境、低温条件、稀释掺杂作用、生物作用、盐湖水体化学类型及其它相关成盐机制则对固体硼酸盐沉积矿床的形成起着重要的作用。     

大柴旦盐湖硼矿床与国内外硼矿床的对比研究

大柴旦盐湖因蕴藏固体和液体硼矿资源成为柴达木盆地诸多盐湖中最早被关注和开发的盐湖之一;不仅如此,还沉积有全球少有分布的湖底特色柱硼镁石矿床。基于大柴旦盐湖硼矿床的地质特征和硼同位素地球化学特征,与国内外不同硼矿床开展对比研究,旨在探讨主控硼矿床形成的影响因素及其异同点。研究发现,大柴旦盐湖硼矿床与国内外硼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度干旱的气候条件等因素,所有硼矿床均与火山岩或含电气石花岗岩有密切关联,成矿物质特别是硼元素主要来源于火山岩或含电气石花岗岩,经热泉水、温泉水和大气降水的水岩作用后迁移富集。主控因子化学组分或盐湖水化学特性的不同致使硼矿物的种类和矿物共生组合特征等方面表现出一定的差异性。     

硼氢化物是形成硼矿床的重要迁移形式

经对硼氢化物的形成条件、内生硼矿物化学成分、矿物共生组合及盐湖卤水、热泉的有关物质浓度值研究后 ,认为硼氢化物是形成硼矿床的重要活化、迁移形式     

表生作用条件下硼酸盐矿床的形成问题

沉积硼酸盐矿床在自然界分布相当广泛 ,主要见于南、北美和我国青藏高原的盐湖中、美国和土耳其某些第三纪沉积盆地中 ,以及欧洲某些古代海相盐矿床中。为了研究其形成问题 ,从 70年代开始 ,我们利用青藏高原盐湖卤水和泉水进行了许多模拟实验工作。从 40～ 5 0个样品中获得了大量钠硼酸盐、纳钙硼酸盐、镁硼酸盐和含氯化镁的镁硼酸盐复盐。这对于阐明表生作用条件下硼酸盐矿床的形成是非常重要的。实验和研究结果证明 :1)与地热和火山活动有关的水体是硼酸盐矿床形成的物质来源 ;2 )硼酸盐矿床可形成于Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ//Ｃｌ、ＳＯ4 ·Ｈ2 Ｏ和Ｎａ、Ｋ//Ｃｌ、ＳＯ4 、ＨＣＯ3、ＣＯ3·Ｈ2 Ｏ不同水盐平衡体系的不同富硼水体中 (盐度 :1 2 7～ 41 4% ,Ｂ2 Ｏ3含量 :0 0 5～ 2 97% ) ;3 )硼酸盐矿床通常形成于稳定平衡条件下 ,而不是介稳平衡条件下 (蒸发过程中 ) ;4)低温条件有利于硼酸盐自水体中析出 ;5 )硼酸盐矿床的形成与水体的化学类型、ｐＨ值和硼含量有密切关系 ;6)我们实验中所获的硼酸盐反映了天然硼酸盐矿床形成的原始条件。不仅揭示了大陆盐湖硼酸盐矿床的形成 ,也揭示了古代海相盐矿床硼酸盐的成因。     

沉积硼酸盐矿物硼同位素组成特征及控制因素研究

硼资源主要来自沉积硼酸盐矿床,其硼同位素组成携带着丰富的成矿及蚀变信息。通过室内模拟实验及统计全球沉积硼酸盐矿物δ¹¹B值,分析发现硼酸盐矿物δ¹¹B值主要受硼源、硼酸盐结构、pH值、后期蚀变及瑞利过程影响。不同试剂合成及不同盐湖产出的硼酸盐矿物δ¹¹B值存在显著差异,说明硼源是决定δ¹¹B值的第一要素。同一矿床及全球沉积硼酸盐矿物间δ¹¹B值均表现出钠硼酸盐(硼砂、三方硼砂、贫水硼砂)＞钠—钙硼酸盐(钠硼解石、硼钠钙石)＞镁硼酸盐(多水硼镁石、柱硼镁石、库水硼镁石)＞钙硼酸盐(硬硼钙石、板硼石、白硼钙石、三斜硼钙石)＞钙—镁硼酸盐(砷硼镁钙石、水方硼石),这与硼酸盐矿物中BO₃/BO₄比值及卤水pH值有关。原始沉积硼酸盐后期埋藏过程经历的蚀变反应会改变δ¹¹B值:(1)次生硼酸盐矿物δ¹¹B值比原生硼酸盐矿物低2‰～4‰,这是由于脱水反应中¹¹B倾向进入流体相;(2)次生硼酸盐矿物δ¹¹B值比原生硼酸盐矿物高0‰～1‰,这是因为瑞利过程中¹⁰B优先进入固相造成后期沉积硼酸盐矿物δ¹¹B值升高0.3‰～2.5‰;(3)后期流体作用会显著改变δ¹¹B值,主要表现在硅—锶硼酸盐矿物δ¹¹B值与原生硼酸盐矿物具有显著差异。     

自青藏高原盐湖卤水获得钠硼解石的研究

钠硼解石是一种常见的硼酸盐,主要分布在南美和我国青藏高原盐湖中,以及土耳其西阿纳托里亚（ＷｅｓｔＡｎａｔｏｌｉａ）硼矿和美国西部Ｋｒａｍ ｅｒ硼矿中。它是青海盐湖硼矿的主要矿石类型。由于自然界未发现在水体中析出的钠硼解石,因而,其成因仍是不清楚的。从放置３ 年、８ 年和１４ 年的小柴旦湖矿坑水、湖表卤水和扎仓茶卡湖表卤水获得了钠硼解石,从而查明钠硼解石是在稳定平衡条件下的低浓度、弱碱－ 碱性、富硼的硫酸钠亚型水体中形成的。这对于阐明钠硼解石矿床的成因及其人工控制再生均有重要的意义     

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。     

盐湖沉积改造与地下卤水成因——以库车和渤海湾盆地为例

2015年在新疆库车盆地发现高钾盐泉水，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：库车盆地高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，后期接受水岩反应、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“古凹今隆”决定着钾盐的沉积、分异变形改造和保存，隆起盐体的次级凹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。     

盐湖硼氯同位素地球化学研究进展

对与盐湖硼、氯同位素地球化学研究有关的样品中硼、氯的提取、分离纯化 ,硼、氯同位素质谱测定方法以及盐湖卤水、粘土沉积物和蒸发硼酸盐矿物的硼同位素地球化学和盐湖卤水与盐类矿物的氯同位素地球化学研究进展进行了系统总结。所总结的内容代表了世界范围内此领域研究的最新进展 ,其中很大部分内容是中国科学院青海盐湖研究所 VG35 4课题组的研究成果 ,反映了中国科学院青海盐湖研究所在此研究领域的水平。     

柴达木盆地盐湖卤水硼、氯同位素的水化学特性探讨

通过对柴达木盆地盐湖硼、氯同位素组成和相应的水化学参数关系的讨论,揭示了盐湖卤水中硼、氯同位素组成变化与盐湖卤水演化之间的关系。盐湖卤水的硼同位素组成主要是与盐湖补给水的硼同位素组成和 Ｃａ 离子含量有关,氯同位素组成是受卤水的蒸发程度所控制。硼、氯同位素之间存在负相关关系。     

青藏高原典型盐湖硼矿床成矿条件对比与矿床模式研究

选取青藏高原扎仓茶卡和大柴旦典型盐湖硼酸盐矿床,分别从区域地质背景、气候条件、区域水文地球化学、同位素地球化学以及硼地球化学特征等方面开展研究。结果表明,扎仓茶卡和大柴旦盐湖固体硼酸盐矿床的形成受控于硼自身内在地球化学特性以及外在控制条件,特别是构造运动、第四纪以来的干旱气候条件以及丰富的物源等控制因素,青藏高原盐湖硼酸盐矿床的形成是内外条件耦合的结果。基于扎仓茶卡和大柴旦盐湖硼酸盐矿床的成矿条件和成矿模式的研究,确立青藏高原高寒干旱盐湖区盐湖硼酸盐矿床成矿模式为高山—深盆—浅水成矿模式。     

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。     

大柴旦盐湖夏季组成卤水的天然蒸发（含硼海水型盐湖卤水的天然蒸发）

在进行大集里盐湖夏季组成卤水的天然蒸发实验中确定，该卤水的蒸发结晶路线不是按照Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ（２＋）／／Ｃ１－、ＳＯ４（２－）──Ｈ２Ｏ体系２５℃平衡溶解度相图，而是按照该体系的介稳相图预示的亚稳过程进行。从天然蒸发过程中盐卤的浓缩倍数与浓缩卤水中硼富集倍数的一致性认为，盐卤在天然蒸发浓缩业折过程中硼酸盐一般地并不以固体业形式析出，而是赋存于浓缩卤水中。     

中国盐湖沉积年代学研究进展

盐湖沉积记录了区域的气候和水文变化,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,是后续几乎所有工作的基础。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的局限性以及盐湖沉积特有的沉积特征,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,一定程度制约了盐湖古气候研究的发展。由于盐湖沉积有机质含量低,易受现代碳的污染,其₁₄C年代老于30 cal ka BP时,测出的年龄可能已饱和,需要谨慎对待。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。     

聚焦变化中的盐湖：二次科考盐湖专题总体方案设计与实现

青藏高原的隆升过程是一个长期的大地构造运动演化过程，是多个陆块从冈瓦纳裂解向北漂移在不同时间与欧亚碰撞的结果，羌塘盆地是我国重要的中生代成盐盆地，具有良好的成盐成钾条件，通过前期研究中依据室内海水蒸发实验模拟结果提出的多级盆地海水迁移变质成盐成钾模式，对羌塘地区开展找钾工作具有重要的指导意义。同时摸清盐湖资源中钾、锂、镁、硼关键元素的成矿、迁移和富集规律，对后端盐湖资源的科学保护与合理开发具有重要意义。并且尝试阐明水-岩-盐系统的资源关联性和资源元素迁移的“源-汇”地球化学过程。在盐湖的探索和开放同时做好重点盐湖开发地区的生态环境影响评价是构筑青藏高原生态安全屏障的重要组成内容和刚性需求，为生态环境保护前提下的盐湖资源开发提供了重要科学依据。通过该盐湖科学数据库功能的深度开发，构建科学数据共享平台。对青藏高原盐湖科学数据进行有效的梳理和科学管理。青藏高原是我国重要的生态屏障，也是重要的盐湖分布区。本次盐湖专题科考聚焦青藏高原盐湖，经过近三年的科考工作，获得了大量一手科考数据，将继续推动二次科考成果转化，探索盐湖的绿色高质量发展途径，为建设世界级盐湖产业基地助力。     

西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水钾、镁、锂、硼的时空变化特征

分析了西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水中K、Mg、B2O3、Li等4种组分的时空变化特征。结果表明,它们在矿区西北部表现出明显的高值且基本不随时间而变化,这很可能与该区域原始卤水成分有关。由于地表水对地下卤水的淡化作用,这些组分在南部或西南部表现为低值。观测时段的中后期,四种组分的变化较显著,显示出采卤活动对其变化产生了影响。B2O3的高值区主要呈N-W-SE向带状分布,这似乎与该地区的构造背景密切相关。