柴达木盆地西部天青石矿区矿物学与元素地球化学特征研究

柴达木盆地天青石资源量极为丰富,已发现有大风山、碱山、尖顶山等大型天青石矿床。本文通过元素分析、元素相关性分析、矿物组合分析等方法与手段,对柴达木盆地天青石矿区矿物特点及元素地球化学特征进行了研究。得到结论如下：大风山矿区以天青石-方解石-镁方解石矿物组合为主,矿物品位均值为59%,碱山矿区以天青石-文石矿物组合为主,矿物品位均值为39.6%,石膏、白云石在各矿区矿物均有分布,且含量较低。石膏与天青石成正相关关系,白云石的存在对天青石成矿来说是不利因素,铁白云石、文石和镁方解石的普遍存在可说明该区矿物成矿温度较高。Sr与S成正相关关系,证明Sr主要以天青石（硫酸锶）形式存在,锶与镁、钙成非线性关系,锶含量高则钙含量低,钙主要赋存在石膏中,而非方解石中。Sr/Ba比值、Sr/Cu比值分析表明该矿区经历过长期干旱的环境,Mg /Ca比值分析表明该区天青石成矿过程中微生物对其成矿作用起到了非常重要的作用。     

大风山天青石矿深加工路径的机理剖析

在掌握大风山天青石矿特性的基础上,对其深加工路径的选择和机理进行了分析,提出了火法—湿法联合冶金制备氢氧化锶的新工艺,并通过实验进行了验证。实验结果表明,通过集成"转底炉高效还原天青石、高压釜浸取耦合分离单质硫、重结晶提纯氢氧化锶"等技术能够实现天青石至氢氧化锶的高效、高纯、零污染生产,Sr SO4到Sr S的转化率能够达到95%以上,氢氧化锶纯度达99.5%以上,氢氧化锶的综合产率达到90%以上,为合理高效地利用大风山天青石资源生产氢氧化锶奠定了理论基础和技术依据。     

柴达木盆地尖顶山锶矿地质地球化学特征研究

尖顶山锶矿是柴达木盆地内大型的天青石矿床,通过对矿区进行野外考察和取样,对尖顶山锶矿矿石进行了矿物学、元素地球化学以及锶同位素特征的研究。在对尖顶山矿区区域地质构造特征分析对比的基础上,结合尖顶山天青石矿区的Google Earth图像的遥感地质解译,发现尖顶山地区的天青石矿层赋存于第四系七个泉组,而不是第三系的狮子沟组。并且前人所划分的N2S2-1和N2S2-2地层不应该属于上新世的狮子沟组,而应划入第四系七个泉组。     

湖泊无机碳酸盐矿物氧同位素组成差值及其单矿物同位素组成的确定

湖积物中不同无机碳酸盐矿物常常混杂在一起,其氧同位素组成(δ18O)差异会影响碳酸盐δ18O环境信息提取的可靠性。不同矿物之间δ18O差值明显且幅度不一。20~25℃时生成的白云石比共生的方解石富集18O可能为0‰~9‰不等,亦或方解石比白云石可能更富集18O达0‰~12.3‰。常温状态,相同条件下形成的文石δ18O值较方解石高出0‰~1‰,或者方解石较文石δ18O值高出0‰~4.47‰。镁方解石中MgCO3的mol百分含量每增加1%,其δ18O值相对于纯方解石δ18O值增加0.06‰~0.17‰。在利用碳酸盐δ18O进行气候及环境研究时,不能根据某种差值进行校正,而应进行单矿物测试。由此,对不同无机碳酸盐矿物的分离及同位素测试、推算方法进行了归纳和述评。     

青海大浪滩凹地梁中矿区软钾镁矾沉积元素和相化学分析

青海大浪滩凹地梁中矿区是典型的固、液矿共存的钾镁盐矿床。地质勘查显示,梁中矿区埋深8~10m以下沉积有层状的含钾硫酸盐固体钾矿(主要是软钾镁矾,并伴生有钾石盐和光卤石)。在兴元钾肥厂已开挖的矿层断面,选择7.3 m的沉积剖面,采集并分析了73件盐样和7件晶间卤水样离子含量,结合2件样品的软钾镁矾稳定锶同位素比值、矿物组合分布和25℃时Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO2-4–H2O五元体系介稳相图,探讨了研究区软钾镁矾沉积的化学元素组成特征和化学演化过程。结果表明,1)5.3~2.6 m沉积了钾盐矿物,K+含量主要在10%~18%之间变化;2)全新世温度的升高和外来水体的混入,使软钾镁矾沉积时矿物析盐序列呈现逆向析盐过程;3)对比软钾镁矾和研究区盐湖卤水、油田卤水的87Sr/86Sr值,推断大浪滩凹地软钾镁矾的沉积可能与其南侧断裂—小梁山构造气田水渗入有关。     

扎仓茶卡低品位固体硼矿矿物学与地球化学特征及可选性研究

西藏自治区扎仓茶卡盐湖是我国重要的超大型固体硼镁矿产地,经多年开采,高品位硼矿资源(B_2O_3≥28%)已采掘殆尽,但矿区内仍堆有大量低品位矿石,这不仅是对环境的威胁,也是对资源的浪费。在采集样品的基础上,开展了基于X射线衍射与扫描电镜的矿物组成的鉴定和化学组分分析,为低品位矿石的综合利用提供理论依据。研究结果表明,扎仓茶卡盐湖低品位硼矿的矿物种类有库水硼镁石、柱硼镁石、石英、钠长石、微斜长石、方解石、白云母、文石、水菱镁矿、石膏和锰热臭石共11种,其中仅有库水硼镁石和柱硼镁石两种硼矿物,平均含量分别为21.14%与8.99%,且硼矿样品中B_2O_3平均含量高达13.50%,有巨大的经济利用价值。考虑到扎仓茶卡有着丰富的卤水资源,且低品位硼矿主要为库水硼镁石,可利用卤水及矿物的密度差来进行重选,该库水硼镁石为易选型。这种方法不仅能实现矿区内低品位矿的回收利用,而且生产成本低廉、绿色环保,将进一步促进区域经济发展。     

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。     

湖相沉积物酸溶与酸不溶组分常量元素的地球化学行为及其环境意义

湖泊沉积物元素地球化学是探讨湖泊沉积环境的有效代用指标之一.通过青藏高原北缘柴达木盆地湖相沉积剖面沉积物中酸溶组分(AS)和酸不溶组分(AI)常量元素(K,Ca,Na,Mg,Ti,Fe,Mn和Al)的测试,分析了不同组分中常量元素的分布特征及其元素含量与矿物组成的关系.结果显示:剖面中常量元素的组成与沉积物矿物成分密切相关,酸溶组分与酸不溶组分中元素含量差别较大,揭示出不同组分对湖泊沉积环境的响应模式存在差异.其中,沉积物酸不溶组分中的Al、Fe等元素与石英矿物相对含量变化呈负相关,而与粘土矿物相对含量呈正相关,揭示出酸不溶组分元素变化与湖泊流域物质组成或风化强度等信息有关.沉积物酸溶组分常量元素含量相对较低,Na和Ca等活泼元素在酸溶组分中相对富集,与碳酸盐含量有较好的相关性,主要形成于湖泊自生作用.通过与常规代用指标沉积物粒度和87Sr/86Sr对比分析,贝壳堤剖面酸溶组分Mg/Ca比值部分继承了源区的信号,不能直接响应于湖泊盐度的变化.利用去趋势方法,去趋势后酸溶组分Mg/Ca比值与中值粒径及锶同位素比值呈现较好的正相关性,响应于传统的盐度模式解释,揭示了Mg/Ca比值指示湖泊环境变化的可靠性,综合分析不同组分的地球化学元素信息在提取和解译沉积物元素地球化学的环境代用指标方面具有重要意义.     

青海囊谦盆地始新世石膏层沉积环境研究

囊谦盆地出露有晚始新世贡觉组石膏—红色泥岩沉积旋回,对研究古气候演化和沉积环境提供了良好的素材。以往的研究仅限于膏盐地层海陆相判定,而对其形成过程未有报道。采集囊谦盆地的盐泉水、贡觉组第三段的石膏和碎屑沉积物样品,并分析锶同位素比值和孢粉组合特征。结果表明,囊谦盆地盐泉水和石膏~(87)Sr/~(86)Sr比值分布在0.708 53～0.708 98之间,且位于陆源水的比值范围内;红色碎屑层孢粉组合主要以麻黄—白刺—栎粉为主,其中干旱成分占到45%,主要以麻黄粉(30%)和白刺粉(13%)为主,指示了干旱的气候环境;裸子植物杉粉在红色泥岩中的含量有所波动,最高含量达到36%,平均含量为9%,指示气候干湿交替变化。综合Sr同位素分析和孢粉分析认为,在全球中纬度干旱的大背景下,囊谦盆地石膏层形成于相对干旱和相对湿润的气候环境交替变化的陆相环境。     

上海春季沙尘与非沙尘天气大气颗粒物粒度组成与矿物成分

上海春季典型沙尘天气的湿降尘和非沙尘天气总悬浮颗粒物、自然降尘的粒度分析结果表明,沙尘天气湿降尘几乎全部由<63 μm的颗粒组成（99.45%）,其中10~50 μm、5~10 μm和<5μm的含量分别占49.02%、21.75%和27.14%,平均粒径为13.57 μm,分选差。这一粒度特征与马兰黄土和下蜀黄土很相似。非沙尘天气总悬浮颗粒物的粒度分布范围和均值与湿降尘很接近,自然降尘颗粒则明显较粗。矿物X—衍射物相及半定量分析结果表明,上述三种大气颗粒物都由粘土矿物、石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石、石膏、角闪石等组成,所不同的是湿降尘中含有较多来自西北干旱半干旱区远源输入的矿物颗粒;而非沙尘天气总悬浮颗粒物中石膏含量较高（达14.59%）,推测为溶解在大气中的气态污染物 SO2与方解石作用形成的二次污染颗粒。     

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。     

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。     

柴北缘地区印支期构造背景、岩浆活动及稀有金属成矿作用

柴北缘地区大地构造位置处于古亚洲构造域与特提斯构造域结合部位的多旋回弧盆造山系；岩浆活动强烈,印支期岩浆岩主要分布于新青界山、察汗诺、哈莉哈德山南以及橡皮山等地区,岩浆岩以中酸性岩为主,花岗岩类分异程度高,与稀有金属矿产关系密切,形成于印支期柴北缘活动大陆边缘俯冲碰撞环境。柴北缘地区伟晶岩脉断续出露200余公里,伟晶岩具有集中性、分片性产出特征,其成矿作用与岩浆活动密切相关；印支期是伟晶岩型稀有金属成矿重要时期；厘定出稀有金属主要成矿类型为伟晶岩型、花岗岩型。     

柴达木盆地西部大浪滩梁中矿区软钾镁矾沉积的矿物组合特征

柴达木盆地西部大浪滩梁中矿区是一个以液体钾矿为主、固液并存的大型钾镁盐矿田。通过对梁中矿区大浪滩凹地钾镁盐矿点实地考察,以兴元钾肥厂开挖的固体钾盐(软钾镁矾、钾石盐和杂卤石等矿物)剖面为研究载体,采集73件固体盐样。通过XRD矿物组成分析,发现梁中凹地盐类呈石盐+泻利盐—石盐+泻利盐+软钾镁矾—石盐+泻利盐+钾石盐—石盐+钾石盐+光卤石—石盐+水氯镁石矿物组合变化。其中,在Ⅱ阶段(5.3².6 m)沉积了层状的固体钾盐矿物(包含软钾镁矾、钾石盐和光卤石)。地层中沉积的软钾镁矾,结晶良好。通过对比分析认为,软钾镁矾的形成条件:1)外来水体的混入,溶滤了地表盐滩中可溶性钾;2)(全新世)相对较高的温度条件,芒硝等矿物的溶解,会使湖表卤水中硫酸盐含量明显增加,卤水组成点易落在25℃介稳相图的白钠镁矾相区,有利于软钾镁矾结晶析出;3)干旱的气候条件。     

青藏高原盐湖Li地球化学

青藏高原是我国富 L i盐湖的主要分布区域 ,这些富 L i盐湖主要分布在柴达木盆地中部和西藏的中、西部地区。北部柴达木盆地盐湖 L i的储量大、Mg/ L i比值高、卤水 L i含量较高 ,南部西藏盐湖 L i的储量较大、Mg/L i比值低 ,L i含量很高。青藏高原富 L i盐湖主要分布在氯化物型—硫酸盐型过渡区内 ,其 L i含量在 12 0～ 2 6 0 m g/L之间 ;西藏富 L i盐湖主要分布在碳酸盐型—硫酸盐型过渡区内 ,其 L i含量在 2 5 0～ 6 6 0 m g/ L之间。在西藏各类盐湖中碳酸盐型盐湖含 L i较低 ,这很可能与其参加到早期沉淀的碳酸盐矿物晶格中有关。盐湖卤水中 L i的空间分布与其水源补给方向和蒸发环境紧密相关。Mg/ L i比值研究表明 ,盐湖中 Mg和 L i的含量成反比关系 ,即高 Mg环境不利于 L i的富集     

柴达木盆地西北部长垄状雅丹沉积物地球化学元素组成及指示意义

雅丹沉积物蕴含丰富的区域环境变化和物源演变信息。以柴达木盆地西北部的长垄状雅丹为研究对象,通过对地球化学元素的研究,探讨沉积物的化学风化特征及其对物质输移的指示意义。结果表明：（1）雅丹沉积物的常量元素以SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO和Na₂O为主,微量元素Cl、Sr、Ba和Zr含量较高。相较于上陆壳平均化学元素组成,雅丹沉积物常量元素CaO和MgO富集程度较高,微量元素中Cl和As富集程度较高。（2）雅丹沉积物的CIA值平均为39.03,且在A-CN-K三角图上准平行于A-CN连线,主体在斜长石与钾长石连线的下方,因此雅丹沉积物的化学风化程度较低,处于初期的脱Na、Ca阶段。（3）特征元素比值表明雅丹体内赋存的大量细颗粒物质为廊道流沙的源区。细颗粒物质经过外营力的风化、剥蚀等过程而出露,在雅丹廊道内堆积并向下风向输移,遇阻堆积而形成沙丘。雅丹是否为下风向黄土的物源区,尚需进一步验证。     

重庆新崖洞4.5ka以来气候变化的石笋微量元素记录及环境意义

根据重庆新崖洞石笋XY6已有的碳氧同位素成果,进一步探讨微量元素指标(Mg/Ca,Sr/Ca,Ba/Ca及Mg/Sr)的气候及环境意义。认为Mg/Ca比值可以作为古降水的气候指标,极好地记录这4 500 a来的气候干湿变化,尤其对4 000 a B.P.左右的季风降水减少有明显的响应。此外,Mg/Ca与碳氧同位素记录反映的气候信息也基本一致。Sr/Ca和Ba/Ca与Mg/Ca比值的变化也有相似性,但其作为气候指标的稳定性较差,易受到地表植被、土壤微生物活动等众多因素的干扰。     

火星和地球雅丹形态学类比分析——以埃律西昂平原和柴达木盆地为例

作为一种风蚀地貌,雅丹地貌是对环境长期适应的一种表现,其形态特征可以反映所受内外营力的作用。对火星埃律西昂平原和地球柴达木盆地雅丹体的形态参数进行对比分析。结果显示：（1）埃律西昂平原雅丹体的长宽比（3.49）与柴达木盆地雅丹体的长宽比（3.57）较为接近,同时也与理想状态下的长宽比（4）接近,它们都具有流线型的形态,且处于雅丹体发育的成熟期。（2）柴达木盆地雅丹体是鲸背状,埃律西昂平原雅丹体是椭圆状,原因是柴达木盆地雅丹体常年受盛行风的影响,埃律西昂平原雅丹体受两种反向风的影响。柴达木盆地雅丹体表面崩裂的痕迹不明显,埃律西昂平原雅丹体表面崩裂的痕迹比较明显,原因是形成雅丹体的物质基础和温差环境不同：柴达木盆地雅丹体的物质基础是湖相沉积物,雅丹体表面有减弱风化的盐壳;埃律西昂平原雅丹体的物质基础是火山熔岩流,而且火星的昼夜温差大于地球。     

5 000 a来柴达木盆地东南缘风成沉积记录的冬季风演化

 通过柴达木盆地东南缘下西台剖面风成沉积粒度组成、元素含量等指标的分析,重建了该区5 000 a来冬季风的演化历史。其可划分为4个阶段：5 300~4 300 a BP和2 900~930 a BP时期冬季风较弱;4 300~2 900 a BP和930 a BP以来冬季风较强。同时,该记录揭示了两次气候突变事件： 3 960~3 720 a BP,冬季风急剧减弱;而1 700~1 400 a BP冬季风增强。重建结果与其他记录具有很好的可比性。在千年尺度上,下西台剖面所记录的冬季风演化与格陵兰冰芯的粉尘记录存在一定的联系,意味着源区近地面风场的变化在全球粉尘循环过程中起着重要的作用。柴达木盆地可能为东亚粉尘远程输送的主要源区之一。