柴达木西部钻孔盐类矿物及环境意义初步研究

柴达木盆地位于青藏高原北部,沉积和储存了巨量的蒸发岩。其独特的地理位置、构造特征、盐类沉积和其它资源优势,成为地学领域各方向学者关注的焦点。2008年,中德合作在盆地西部取得千米深的钻孔,上部400m表现为碳酸盐粘土层与盐层的交替,盐层的矿物种类是石盐(NaCl),石膏(CaSO4·2H2O),芒硝(Na2SO4·10H2O),无水芒硝(Na2SO4),钙芒硝(Na2Ca(SO4)2),杂卤石(K2MgCa2(SO4)4·2H2O),尤钠钙矾(Na4Ca(SO4)3·2H2O)和白钠镁矾(Na2Mg(SO4)2·4H2O),以石盐和石膏为主。碳酸盐粘土层中还出现了少量重晶石(BaSO4)、碳酸钠钙石(Ca2Na2(CO3)3)、钠钙矾(Ca2Na3(SO4)3(OH))、苏打石(NaHCO3)、斜碳钠钙石(Na2Ca(CO3)2·5H2O)、一水碳酸钠(Na2CO3·H2O)和水硼镁石(CaMg(B3O3(OH)5)2·6H2O)。碳酸盐粘土层中不同形态的石膏单晶、双晶和集合体,形成于次生浓卤水溶液,晶体形状与生长速度、溶液性质和环境条件有关。单盐矿物石盐、石膏和无水芒硝从卤水中直接结晶,复盐钙芒硝、白钠镁矾和尤钠钙矾则由单盐反应形成。尤钠钙矾为罕见的亚稳定矿物,柴达木盆地和青藏高原其它地区的研究中尚未见报道,该矿物形成温度远高于室温,可能是由石膏或无水芒硝在富Na-SO4卤水溶液中反应形成。根据矿物种类、组合和阳离子含量推断,古卤水类型主要为Na-Cl型,其次为Na-Ca-SO4、Na-SO4、Na-SO4-Cl、Na-Ca-SO4-Cl,少数层位为Ca-SO4和Na-Mg-SO4型卤水。盐层和碳酸盐粘土层的交替说明,1Ma以来钻孔所在区域为干湿交替气候,18个成盐阶段或气候干旱阶段出现在0.97～0.03Ma,最早的两个蒸发阶段为0.96～0.97Ma和0.87Ma,其它蒸发阶段出现在0.78～0.03Ma,厚盐层集中出现在0.5～0.03Ma。