柴达木盆地小柴旦湖硼酸盐的形成

本文探讨了小柴旦湖第四纪沉积物中的钠硼解石和柱硼镁石的特征和成因,并进行了盐湖卤水的模拟实验,认为硼酸盐矿物在卤水浓缩的早期到晚期均可形成。     

库水硼镁石和柱硼镁石形成过程的实验研究

通常认为库水硼镁石难以形成,柱硼镁石在室温附近难以得到。通过从浓缩盐湖卤水中得到的复盐2MgO·2B2O3·MgCl2·14H2O在H3BO3或MgCl2水溶液中的溶解相转化实验,在室温附近获得了这两种镁硼酸盐。在此实验基础上,推测了青藏高原盐湖中库水硼镁石和柱硼镁石矿物可能的形成过程及反应机制,并指出复盐相转化成盐为青藏高原盐湖所有镁硼酸盐沉积矿物的形成提供了一种实验解释。     

柴达木盆地大柴旦硼矿床地质特征及成矿机理

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,大柴旦盐湖还沉积有全球少有分布的特色柱硼镁石矿床。此种特色硼矿床的成矿环境和形成机理目前尚未得到应有的关注和研究。本研究基于大柴旦盐湖因开采硼矿而揭露出来的湖中高分辨率的天然沉积剖面DCD-2和DCD03,利用岩性地层学、沉积学、矿物学、地球化学以及AMS 14 C年代学等多指标研究方法,深入探讨了更具特色的湖底柱硼镁石矿层以及其他硼矿层的成矿环境和成矿机理,丰富和完善了盐湖硼矿床成因理论。研究结果显示,大柴旦湖底柱硼镁石矿层(第一硼矿层)形成年代始于BC 1790a左右。湖底柱硼镁石含量为35%,B2O3含量约为3%~16%,属于中低品位硼矿层;而湖滨钠硼解石和水方硼石含量分别为82%和35%,B2O3平均含量约为3%~9%,属于低品位硼矿层。硼矿形成前的较长时期内,大柴旦盐湖是以碎屑沉积为主的非盐湖相沉积环境,此后快速进入硫酸盐型盐湖阶段和湖底柱硼镁石矿层形成阶段。湖底柱硼镁石以及湖滨钠硼解石和水方硼石是在特定水文地球化学条件和湖泊环境下形成,在湖区的不同地带,由于不同的成矿作用和成矿机理形成了不同的硼酸盐矿物或硼矿床。大柴旦盐湖硼酸盐矿床的形成受控于硼自身内在地球化学特性及其外在控制条件,是内外条件耦合的结果。在固体硼酸盐整个形成过程中,盐湖卤水都呈现弱碱性—碱性,这是盐湖硼酸盐沉积形成的先决条件。文章提出了盐湖固体硼酸盐的具体形成机理并确定大柴旦盐湖硼矿床为高山-深盆-浅水成矿模式。     

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。     

大柴旦盐湖地表卤水底部沉积中硼酸盐的发现

１９５７年中国科学院盐湖科学调查队在大柴旦盐湖地表卤水区内进行钻探。结果表明，在地表下３．６─５．１米处有一层由碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和淤泥形成的坚硬胶结层。该层岩芯样经系统的全化学分析、Ｘ─射线粉末衍射和结晶光学测定。确定该湖底硼酸盐是柱硼镁石（ＭｇＯ·Ｂ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ），这是除硼土之外，最早在该湖区发现的第一个天然硼酸盐矿物。