西藏北羌塘盆地浩波湖一带盐泉水化学特征及物质来源探讨.pdf
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1、新疆地质XINJIANGGEOLOGY2023年6月Jun.2023第41卷 第2期Vol.41No.2中图分类号:P619.21+1文献标识码:A文章编号:1000-8845(2023)02-178-11项目资助:自然资源部西藏盐湖锂钾资源调查评价(1212011120982)地质调查项目资助收稿日期:2021-11-24;修订日期:2022-02-23;作者E-mail:第一作者简介:屈李华(1987-),男,工程师,河南周口人,2015年毕业于中国地质大学(北京)地质工程专业,主要从事矿产资源勘查工作 成都地质矿产研究所.西藏1 25万黑虎岭幅(I45COO2003)、多格错仁幅(I45
2、C002004)、江爱达日那幅(I45C003003)、吐错幅(I45C003004)区域地质调查报告,2005.西藏北羌塘盆地浩波湖一带盐泉水化学特征及物质来源探讨屈李华,赵芳,伊永国,夏辉,赵同寿(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局物化探大队,新疆 昌吉 831100)摘要:西藏北羌塘盆地是我国侏罗系寻找钾盐的主要目标区域。浩波湖一带发育一系列含钾异常的盐泉水,研究这些盐泉水的水化学特征,探讨盐泉成矿物质来源,对区内进一步寻找钾及科学研究具重要意义。在区域地质背景基础上,研究盐泉水成分及氢氧锶同位素特征。结果表明:盐泉水具富Na+,Mg2+,Cl-,贫K+,SO42-,HCO3-,CO32
3、-特征;Cl-含量与矿化度及Na+呈正相关,Na+,Mg2+,K+,SO42-与矿化度呈正相关。盐泉水钠氯系数和溴氯系数反映其属地层溶滤水。盐泉水氢氧同位素投点落于全球大气降水线附近,反映出盐泉水受大气降水的补给。锶同位素与区域背景值对比反映盐泉水在地下循环过程中可能溶滤了夏里组二段和索瓦组一段中的蒸发岩,区内夏里组和索瓦组有可能蕴含成盐成钾层系。同位素数据指示,不同采样点的盐泉水在地下运移路径和形成过程明显不同。关键词:西藏;盐泉水;水化学特征;稳定同位素;成矿物质来源西藏羌塘盆地是我国现代盐湖主要分布区之一,同时也是世界上最早发现和利用盐湖矿产闻名产地,其远景资源量及潜在经济价值较大,是我
4、国寻找钾盐的主要远景区之一。研究区位于北羌塘盆地中央隆起带以北的浩波湖一带,该区有浩波湖、拖把湖、映天湖等具经济价值的盐湖,盐湖周边发育有一系列盐泉水及河水,这些盐泉水具明显的盐类矿物异常1。该盐类物质易溶于水,当地下水流经含盐地层时溶滤相应的盐类物质,并以盐泉形式出露地表时,携带出有利于盐湖矿床形成的矿物成分,为盐湖成矿物质的主要载体2-3。盐泉水的水化学特征是判别盐类物质来源的方法之一,因其简单实用得到广泛应用4-5。研究本区盐泉水化学组成及氢氧锶同位素特征,有利于判别成盐物质来源及成矿流体来源,对该区找矿及了解羌塘盆地深部地质信息,具重要意义。1 地质背景青藏高原由南至北被雅鲁藏布江缝合
5、带、班公湖-怒江缝合带和可可西里-金沙江缝合带分为特提斯-喜马拉雅、拉萨、羌塘和松潘-甘孜4个板块(图1-a)6-9。羌塘盆地是基于古特提斯洋和中特提斯洋消亡、板块碰撞的基础上发展起来的一个叠合盆地10-12。羌塘盆地被中央隆起带分为南羌塘盆地和北羌塘盆地两个次级构造单元10,13-15。区内新构造运动对现代盐湖的形成具重要意义,引起第四系新生断陷盆地的形成和前第四系继承性断陷盆地的复活。断陷盆地中分布有许多呈串珠状排列的内流汇水湖群,这些EW向延伸的汇水盆地为盐湖发育良好地段,可归为湖盆系列。研究区发育沉积序列主要为第四系、新近系及侏罗系(图1-b),其中侏罗系发育最全、分布最广,是中国陆地
6、侏罗系面积最大的海相沉积盆地13。侏罗系是区域上最主要的成盐层系,向西可与乌兹别克斯坦侏罗系含盐层系对比1。盐湖周边第四系分布很广,已知成因类型有河湖相、湖相、湖相化学沉积、泉化沉积、洪积、冲积及残坡积物等,其中以前两种为主。新近系自下而上出露康托组、唢呐湖组及石坪顶组,岩性为灰-灰白色薄层状砂岩、砂砾岩、灰岩夹少量泥岩等,可见动植物化石。侏罗系自下而上出露布曲组、夏里组和索瓦组。布曲组为一套灰色中-厚层泥质泥晶灰岩、生物灰岩夹少量泥岩、砂岩,含动植物化石;夏里组分为3段,含动植物化石,下段为一套薄-中厚层钙质泥岩、页岩、白云岩及石第41卷第2期屈李华等:西藏北羌塘盆地浩波湖一带盐泉水化学特征
7、及物质来源探讨膏层,中段为中厚层鲕粒灰岩夹白云岩、砾屑灰岩及介屑灰岩,上段为钙质泥岩、钙质粉砂岩夹石膏层;索瓦组为一套灰色薄层-中层状泥晶灰岩、鲕粒灰岩及石膏层,含动植物化石。区内出露新近系浅成相古近纪闪长玢岩、正长斑岩及安山斑岩等中酸性岩。2 样品采集及分析样品按路线地质调查方法进行采集,共计 38件。样品为天然出露的盐泉水,对湖泊有补给作用的河水及远离补给端一侧的湖水。样品采集量为1 000 ml,现场测定温度、pH等参数后密封。样品离子含量由等离子光谱仪(PE8300)和等离子质谱仪(X-series)测定。氢同位素依据热解法测定,氧同位素依据 GasBench 平衡法测定。Sr 同位素
8、据 GB/T17672-1999 岩石中铅、锶、钕同位素测定方法 测定。水化学分析由国家地质实验中心完成,氢氧同位素分析由中国地质科学院矿产资源所完成,锶同位素分析由核工业研究院完成。3 结果及讨论3.1 水化学特征由表1可知,样品主要成分有Na+,K+,Mg2+,Ca+,Cl-,SO42-和HCO3-;B及Li也有相当含量;还发现有Br,I,Rb,Cs,U,As等离子存在。据盐湖水化学分类方案16,样品多属氯化物型,少量属硫酸镁型及硫酸钠型。样品离子含量较广,矿化度为 130149 880 mg/L,平均 25 410 mg/L。主量元素中,Na+,Cl-离子占绝对优势,Ca2+,SO42-
9、,K+,Mg2+,HCO3-含量相对较低,未检出CO32-离子。阳离子Na+=1752 300 mg/L、K+=23 120 mg/L、Mg2+=51 670 mg/L、Ca2+=133 890 mg/L;阴离子 Cl-=2685 900 mg/L、SO42-=183 710mg/L、HCO3-=40360 mg/L。Cl-,Na+,Mg2+,K+,SO42-离子含量与矿化度呈正相关关系(图2ae);Cl-与Na+含量也呈正相关关系,R2=0.993 1(图2-f),反映盐泉水中矿物质可能来源于石盐矿物的溶解17。图1 西藏北羌塘盆地浩波湖一带区域地质简图及盐泉水分布图Fig.1 Region
10、al geological map and salt springs sites of the Haobo Lake Area of North Qiangtang Basin(图a据14)1.第四系洪冲积物;2.新近系石坪顶组;3.新近系唢呐湖组;4.新近系康托组;5.侏罗系索瓦组;6.侏罗系夏里组;7.侏罗系布曲组;8.古近纪闪长玢岩;9.古近纪正长斑岩;10.古近纪安山斑岩;11.断层;12.实测地质界线;13.不整合地质界线;14.河流;15.山峰;16.湖泊;17.泉眼;18.采样位置179新疆地质2023年样号水体类型矿化度K+Na+Ca2+Mg2+SO42-HCO3-CO32-C
11、l-LiRbCsBBrIAsUKn1Kn2Kn3Kn4水化学类型Q1301泉水2 09029560632013036007800.580.1500.0680.60.3600.052147.000.0051.231.800.861.88硫酸钠型Q1302泉水1 10021250421910021003500.420.1500.0690.50.2500.029106.000.0050.941.510.991.64硫酸钠型Q1303泉水2 01030580651913021008300.670.1700.0760.60.3900.058147.000.0050.721.280.831.06硫酸钠型Q
12、1304河水1 96030570671913019008100.630.1600.0730.70.3500.071145.000.0050.631.190.810.93硫酸镁型Q1305泉水1 5202646057191205906500.460.1400.0660.60.2500.051127.000.0050.220.790.880.34氯化物型Q1306泉水13021713518430260.0280.0030.0010.10.0280.0063.420.0010.661.020.581.09硫酸镁型Q1308玉瓶湖1 1201115092695604001900.230.0040.00
13、11.00.0720.0054.890.0020.061.202.540.14硫酸镁型Q1309托把湖149 8802 61052 3003 8401 6703 230120085 900106.007.6701.34053.025.0000.50020.200.5000.010.210.350.01氯化物型Q1310映天湖138 1102 45047 8003 8601 4503 710140078 50095.808.0701.71051.031.9000.50013.700.5000.010.250.40.01氯化物型Q1311泉水21 4004007 38055027051014001
14、2 10018.100.9600.1308.125.0000.5000.290.5000.050.260.390.08氯化物型Q1312泉水22 0303907 630580270520210012 40019.101.0300.1207.65.0000.12000.010.1000.070.280.370.12氯化物型Q1313泉水21 3303907 360540270510130012 10018.000.9700.1207.65.0000.1000.010.1000.040.260.390.08氯化物型Q1314泉水20 3704007 080560260440200011 40018
15、.800.9200.1206.35.0000.1000.010.1000.070.250.330.12氯化物型Q1315泉水20 9703806 730510250390180012 50015.500.8400.1006.75.0000.1000.010.1000.060.240.320.12氯化物型Q1316泉水21 3204107 420560270470160012 00017.200.8800.1107.15.0000.1000.190.1000.050.250.350.09氯化物型Q1317泉水21 2604207 410580270460190011 90016.901.0200
16、.1106.95.0000.1100.010.1000.060.250.330.11氯化物型Q1318泉水23 0504507 990620290490180013 00018.001.0000.1107.95.0000.1000.010.1000.050.240.330.10氯化物型Q1319泉水23 1604508 130610290500150013 00019.401.030.1207.85.0000.1100.010.1000.050.240.340.08氯化物型Q1320泉水23 1104608 150600290550130012 90018.200.960.1107.95.00
17、00.1000.010.1000.040.250.380.07氯化物型表1 西藏北羌塘盆地浩波湖一带盐泉水水化学组成Table 1 Chemical composition of salt springs water in Haobo Lake Area of North Qiangtang Basin,Tibet单位:mg/L180第41卷第2期屈李华等:西藏北羌塘盆地浩波湖一带盐泉水化学特征及物质来源探讨样号水体类型矿化度K+Na+Ca2+Mg2+SO42-HCO3-CO32-Cl-LiRbCsBBrIAsUKn1Kn2Kn3Kn4水化学类型Q1321河水3 190731 08021323
18、8026001 3402.15.0000.0620.0102.00.5000.0150.010.0101.163.317.554.07硫酸钠型Q1322咸水泉140 4903 12048 9003 8901 5203 440130079 300101.0008.4401.78042.025.0000.50014.900.5000.010.230.370.01氯化物型Q1323泉水30 64068010 400930410670210017 30023.7001.4000.2608.25.0000.1000.010.1000.040.220.300.07氯化物型Q1324泉水42 0309101
19、4 4001 240540820170023 90031.8001.9400.36011.06.6900.2000.010.1000.030.190.280.05氯化物型Q1325泉水41 27085013 8001 190520790170023 90030.6001.8800.35011.06.4000.1200.010.1000.030.190.280.05氯化物型Q1326泉水2 86061980132537033001 0801.9900.0520.0103.30.5000.0810.010.0102.004.8511.888.34硫酸钠型Q1327浩波湖107 650226037
20、0003 3701 1603 380330060 00074.1006.5601.55030.025.0000.5009.040.5000.020.290.420.03氯化物型Q1328泉水18 4004105 960730170840120010 10012.9001.4800.5406.02.6700.26049.500.0500.040.390.480.05氯化物型Q1329泉水18 9804206 200780180890180010 30014.0001.6200.6106.02.7400.1900.010.0500.050.400.480.08氯化物型Q1330泉水7 220120
21、211041015088013003 4004.6300.2900.0812.41.6200.1109.980.0200.060.620.900.10氯化物型Q1331泉水8 1601402 41044017098013003 8705.1600.3000.0852.81.6200.09810.400.0200.060.630.930.10氯化物型Q1333泉水2 5203155022035116012003800.4600.0670.0050.90.2500.01721.400.0050.141.882.200.18硫酸钠型Q1334泉水2 78039890533836017001 1800
22、.8500.0890.0391.20.4900.06643.800.0050.481.782.831.05硫酸钠型Q1335河水700517034920012001600.0960.0220.0080.30.0440.0132.510.0010.812.522.451.16硫酸钠型Q1339河水1 77042410965348014005300.8000.1700.0501.10.2500.01212.400.0050.251.342.090.48硫酸钠型Q1340河水2 070484801106356017006201.0100.2100.0621.40.2600.01517.100.005
23、0.261.352.120.51硫酸钠型Q1343莱阳湖9 4001502 5904003601 48016004 2504.0900.0810.0203.81.0000.0260.010.0200.050.671.540.13硫酸镁型Q1344汾兴湖8 9601402 4203803401410150041103.9900.0610.0203.61.0000.0270.010.0200.050.681.550.13硫酸镁型Q1346泉水580412041191901100950.0930.0020.0010.30.1900.0760.010.0020.501.601.930.88硫酸钠型续表
24、1注:Kn1=(CO32-+HCO3-)/(Ca2+Mg2+);Kn2=(CO32-+HCO3-+SO42-)/(Ca2+Mg2+);Kn3=(SO42-)/(Ca2+);Kn4=(CO32-+HCO3-)/(Ca2+);以上数值用离子当量计算据文献22。181新疆地质2023年盐泉水中B,Br含量反映地下水溶滤岩层信息2。样品中B和Br含量普遍较低,变化范围较大,变化基本一致,具一定正相关关系,R2=0.904 5(图2-g)。研究表明,原始海水蒸发经历的几个沉积阶段,每阶段B和Br含量不同。原始海水B,Br含量为4.3 mg/L和61 mg/L。石盐开始沉淀时,B,Br含量为46.87 m
25、g/L和651.80 mg/L。石膏沉积阶段,B,Br 含量为 17.08 mg/L和 281.79 mg/L18。资 料 显示,羌塘盆地普遍见石膏发育2,19-21,由于样品的 B 和 Br含量变化较大,初步判断盐泉水经历较复杂的地下演化。盐泉水的 Li,Rb 含量随海水浓缩阶段不断增高呈正相关性22,样品Li,Rb含量具正相关关系,R2=0.873 9(图2-h)。Li,Rb 含量对盐泉水浓缩阶段具一定指示作用,原始海水的 Li 为 0.17 mg/L、Rb 为0.11 mg/L18。除Q1306、Q1335和Q1346样品外,其余样品的Li,Rb 含量均高于原始海水含量,既反映盐泉水处于
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