青海南部含盐盆地卤水水化学及其地质意义研究

经过长期的地质历史演化,青藏高原内部产生了极其丰富的矿产资源。位于青海南部的可可西里腹地、沱沱河盆地、囊谦盆地新生代广泛发育一套陆相红色碎屑岩系和含膏盐岩层,同时分布有数量众多的大中小型盐湖、咸水湖、盐泉和盐河,且各盆地卤水表现形式各异,沱沱河盆地以盐湖资源分布面积广、湖水面积小、矿化度高为特点,囊谦盆地以分布高矿化度盐泉为特点,勒斜武担湖以演化程度高、湖水面积大为特点。青海南部地区卤水资源的形成条件、物质来源、演化趋势及成矿前景的研究在以往的工作中涉及较少,尤其是自然界首次发现的囊谦高浓度盐泉（矿化度≥150g/L）资料仅限于地质普查。本论文对青海南部含盐盆地的众多卤水资源进行系统研究,采用水化学特征、B、Cl、H-O同位素示踪等手段对该区卤水演化和物质来源进行详细分析,并通过离子含量、特征系数以及与柴达木盆地和藏北高原卤水资源进行对比的手段,对研究区成盐条件进行分析,并预测有利的成盐成矿区域。主要结论如下:1.勒斜武担湖水化学研究表明该湖属于为氯化物型盐湖。成矿元素B、Li、K含量方面,B2O3含量通常在36.00～255.0ppm,Li+含量在47.00～103.1ppm,K+含量在0.82～1.67g/L。湖水中的离子具有水平和垂直分异现象,水平方向上,受湖西部和西北部流沙河、勒斜武担河以及一些泉水和冰雪融水补给的影响,湖水矿化度体现出东高西低的不均衡特征;垂直向上,卤水矿化度随着深度变化明显,比重大的可溶性盐趋向于在深部聚集,另外,冰层引起的稀释效应也是湖水矿化度在垂直向上变化的主要因素。2.通过对沱沱河盆地卤水水化学研究可知,沱沱河盆地的盐湖、盐泉以及咸水湖等卤水中K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子是该区盐湖卤水的主要化学成分,微量元素B、Li相对富集。钠氯系数(n（Na）/n（Cl）)、硼氯系数(n（B）/n（Cl）)、溴氯系数（Br×10～3/Cl）等特征系数以及氯同位素的证据表明,本区各种卤水资源均为地下水或者大气降水溶滤了沱沱河盆地中新生代含盐地层所形成的。通过聚类分析、硼锂相关性以及B同位素的分析表明,该区B、Li具有同源性,且均是由于溶解了该区广泛分布的火山岩造成的B、Li含量异常升高,且根据B同位素的证据,该区广泛分布的海相碳酸盐溶解,是其体现出高B同位素特征值的主因。3.囊谦盆地盐泉水化学研究表明,该区7个盐泉流量差别较大,流量最大的泉为1.7L/S,最小的泉为0.01L/S,并且,盐泉均分布在断层或者断裂带周围。盐泉的矿化度均非常高,平均值达到了228.30g/L,微量元素如Li+,B2O3和Br-在各盐泉中等都有不同程度的富集。通过钠氯系数(n（Na）/n（Cl）)、硼氯系数(n（B）/n（Cl）)、溴氯系数（Br×10～3/Cl）系数和H-O同位素以及氯同位素所体现出来的特征值,推测囊谦盆地盐泉是有大气降水或地下水上涌过程中溶滤了地下盐层,而后通过地下断层出露地表所形成的,即该区盐泉属于溶滤卤水成因。盐泉浓度随季节变化较小,可说明盐泉水来源于地下承压水,盐泉类型属于上升泉中的断层泉。通过B同位素的分析表明,该区B的来源有两个主要来源,其一是溶解了海相碳酸盐层,造成B同位素值较高,其二是多伦多盐泉体现出高B含量异常值,推测其周边的火山岩是多伦多盐泉B的主要来源。4.通过对卤水特征和水化学类型的分析对比得到结论如下a)沱沱河盆地卤水矿化度变化趋势是由南向北显著升高,由沱沱河南部的当曲泉、雅西措等碳酸盐型咸水湖向中部布查盐湖、盐河等硫酸钠亚型盐湖,再到北部苟鲁错、茶错、多秀等硫酸镁亚型盐湖,显示了该盆地北部卤水已演化到卤水自析阶段;b)囊谦盆地盐泉资源矿化度变化趋势是从西到东逐渐升高,最低的为尕羊盐泉150.28g/L,最高的是多伦多盐泉332.39g/L,所有盐泉水化学类型均属于硫酸钠亚型;c)勒斜武担湖矿化度61.08g/L,该湖已经演化到氯化物型盐湖;d)青南地区所有卤水的水化学类型在空间分布上体现出自东南至西北由演化历史较短的碳酸盐型和硫酸钠亚型逐渐转变至演化历史较长、变质程度较深的硫酸镁亚型和氯化物型卤水的特征;e)与柴达木盆地以及藏北地区盐湖区相比,青南地区地理位置上处于两个盐湖区的中间。卤水演化阶段上,卤水水化学类型由柴达木盆地演化程度较高的氯化物型、硫酸镁亚型为主,到青南地区硫酸镁亚型、硫酸钠亚型为主,再到藏北高原以演化程度较低的碳酸盐型盐湖为主。反映出藏北地区的盐湖卤水演化历史较短,柴达木盆地盐湖卤水演化历史较长,大部分盐湖已经演化到自析阶段,而青南地区的囊谦盆地、沱沱河盆地卤水演化历史介于两者之间。5.通过钾含量、钾盐系数（K×10～3/∑盐）、钾氯系数（K×10～3/Cl）、溴氯系数（Br×10～3/Cl）、钾溴系数（K/Br）以及氯同位素等成钾特征系数的研究发现,苍错和大桥湖均有2个异常特征系数值,可作为有利的钾盐成矿靶区。沱沱河盆地的果木错玛德日、东湖、西湖以及囊谦盆地的多伦多盐泉B含量和Li含量显现出异常高值,可作为有利的B、Li成矿区域。