【原创】盐湖是怎样形成的?


来源:中国粉体网   长安

[导读]  世界上分布着众多湖泊,这些湖泊按湖水中含盐量,可以分为淡水湖和咸水湖,其中湖水含盐量达35%以上的被称为盐湖。我国是个多盐湖的国家,据资料统计达1500多个。

中国粉体网讯  世界上分布着众多湖泊,这些湖泊按湖水中含盐量,可以分为淡水湖和咸水湖,其中湖水含盐量达35%以上的被称为盐湖。我国是个多盐湖的国家,据资料统计达1500多个。


1、我国盐湖卤水型锂矿床的分布特征


我国盐湖锂矿主要位于柴达木盆地及可可西里众多新生代凹陷内的第四纪盐湖沉积物中,以全新统和上更新统盐层卤水中含锂较高。锂矿除少量呈机械混入物或被黏土质点吸附外,主要以液态形式存在于含盐岩系卤水(晶间卤水和孔隙卤水)及湖表卤水中。



▲我国主要盐湖及镁锂比


西藏的盐湖卤水型锂矿床主要为碳酸盐型,青海的主要为硫酸盐型,前者以西藏扎布耶盐湖为代表,后者以察尔汗盐湖、东西台吉乃尔盐湖、一里坪等盐湖为代表。此外青海盐湖的规模和形成时间上都远大于西藏盐湖,而卤水中的锂含量小于西藏。例如:青海察尔汗盐湖面积达到5836km2,属于第四纪内陆氯化物型盐湖,卤水中锂的浓度为310ppm;而西藏扎布耶盐湖面积只有190km2,卤水中锂的浓度高达632ppm,为全球镁锂比最低的优质的碳酸盐型盐湖。


2、青藏高原盐湖的形成条件


我国青藏高原盐湖多为现代盐湖,盐湖化学组分同周围的地球化学背景密切相关。第四纪以来,本区已属于典型的内陆环境,因此盐湖来源与海水无关。盐湖的形成是气候地理、地质构造和成矿物质来源等多种因素共同作用的结果。


2.1) 气候  


青藏高原的隆升阻挡了来自印度洋的暖湿气流,促使高原气候向干寒方向发展,加上常年多风,蒸发量巨大,使盐分得以在汇水区汇聚和浓缩。通常赋锂盆地的年蒸发量是降雨量的10~200倍。 


2.2) 地质构造


似乎所有的锂矿盆地都经历过断层活动,例如,扎布耶盐湖区发育有大量的断陷盆地和复杂的褶皱和断裂;察尔汗盐湖所在的柴达木盆地地质构造活跃,尤其是盆地西部地区新近纪、古近纪地层中一系列的构造裂隙、孔隙为地下水的储存提供了巨大的空间。


盆地本身只有很薄的孔隙可以供沉积累积,但断层引起的下沉创造了更大的可容空间,较厚的盆地充填沉积提供了足够体积的蓄水层储存可利用的卤水资源。此外,断层还是地下热流上升的良好通道,为盐湖提供了重要的成矿物质的补给。


同时,新生代构造活动活跃是盐湖卤水型锂矿床又一个重要的成矿特征。例如,青藏高原赋锂盐湖群是位于喜马拉雅山造山带挤压断层上盘,在封闭盆地中存在大量深部岩浆热液活动。


2.3)成矿物质来源


高原地区的含锂原岩是盐湖卤水型锂矿床成矿物质的重要来源。高原地区的山系中广泛分布着各个时期的花岗岩、花岗斑岩、长英质凝灰岩、含锂伟晶岩和黏土岩等,在岩石的风化过程中锂被淋滤溶解,随着河流汇聚入成矿盆地。


同时,周边火山系统及地下岩浆体所产生的地热活动带出的成矿物质,随着河流和地下水系统携带进入盆地,构成了盐湖卤水型锂矿床的又一主要物质来源。柴达木盆地内相距较近的发育了一里坪盐湖、东西台吉乃尔盐湖三个大中型赋锂盐湖,其主要成矿物质来源于红水河-那陵格勒河,该河沿昆南断裂分布,断裂带两侧存在一系列新生代火山活动,河水溶解了与火山及断裂活动有关的温泉热水中的成矿物质,使得河水中的Li浓度较盆地中其他河流高出了50~100倍。


另一种重要的锂来源是发生在盆地地质史较早期的湖泊沉积床。例如,柴达木盆地经历了上新世末和中更新世末的两次大规模构造运动,使得古近纪开始沉积形成的柴达木古湖肢解成几个次级盆地,从而形成了察尔汗盐湖,使其继承了古湖的盐类物质;扎布耶盐湖在晚更新统也经历了“泛湖时期”,汇水范围广阔,聚集了大量Li成矿物质,同时在盆地内发现的中新世富Li火山沉积,也是其重要的一个物质来源。


此外,大多地区的新生代地层中及高矿化度的油田水(深部地层水)中均普遍含有锂,也构成了盐湖卤水型锂矿床的物质来源。例如,柴达木盆地内广泛分布油田水,在察尔汗盐湖形成早期,构造活动强烈,油田水通过断层流入盐湖,是成矿物质的重要补给来源之一。 


就卤水含量特征而言,锂有很高的溶解度,不像钠、钾、钙在蒸发浓缩时会形成蒸发盐矿物,取而代之的是,锂在浅层(一般不超过50m)地下存在于蒸发剩余的卤水中,有经济价值的卤水含锂浓度通常为200~4000mg/L的范围。盐壳中锂含量与深度、密度、孔隙度有关,深层锂含量与蒸发岩、沉积岩排列有关。水岩反应也被认为增加了卤水组分,例如,扎布耶盐湖地区的地层中Li、B等成矿元素相对其他矿区含量较低,但经历了长期风化淋滤及浸泡等水岩交互作用,成矿元素较容易被浸出,并随河流不断向湖中迁移,形成了盐湖成矿物质的来源之一。


3、青藏高原盐湖的水量补给


3.1)柴达木盆地


洪水河—那陵格勒河(洪—那河)含锂河水除了小部分通过地表和地下径流汇入乌图美仁河(乌图河),流入涩聂湖和别勒滩盐湖(同属察尔汗大盐湖),大部分径流量汇入台吉乃尔河,并沿着台吉乃尔II级冲积扇,经由东台吉乃尔河(东台河)和西台吉乃尔河(西台河)以及它们不断游移的支流分别流入东西台吉乃尔盐湖。东西台吉乃尔盐湖面积、水深等参数随着洪—那河的季/年/十年/百年等不同尺度流量的变化而变化,地表卤水锂离子含量也相应地随之波动变化。以东台盐湖为例,在1959年4月至1960年4月间,湖水面积在116~173km2的范围内变化,湖水锂离子含量发生的相应变化范围为353.6~150mg /L。在洪—那河流量剧增的春夏两季汛期,部分湖水沿着苦水沟溢流,汇入一里坪盐湖,其汇流量受洪—那河系径流量的控制。径流量低的年份,一里坪盐湖成为几乎完全干涸的干盐滩;丰水年份中,一里坪盐湖可连续多年被湖水覆盖。一里坪盐湖的这种水文特性,决定了其含盐地层和地下卤水的特征:含盐地层比区内其它盐湖的厚度小且横向岩相变化大;含盐地层中地下卤水锂含量相对较高,达到 212.8~491.1mg /L,但锂矿储量相对较小。


▲洪-那河水系


格尔木河是径流量仅次于洪—那河的第二大河流,是汇入达布逊和察尔汗(同属察尔汗大盐湖)两个盐湖区的主要地表和地下径流。从格尔木河出山口至盐湖一带形成巨大的山前冲积扇。东、西格尔木河等多条长年河流和许多季节性河流呈扇型注入察尔汗盐湖,在其南部边缘形成区内最大的地表卤水湖—达布逊盐湖。格尔木河在昆仑山区河水锂离子平均含量为0.35mg /L,仅为洪—那河水系锂离子含量的1/20。其终端盐湖—达布逊盐湖1958~1966年间实测锂离子平均含量33.4mg /L,按1980年6月实测数据,达布逊和察尔汗盐湖晶间卤水锂含量分别为26mg /L和15. 6 mg /L,低于达布逊盐湖永久性地表卤水的锂含量。这里地表和地下卤水的锂浓度远没有达到100mg /L工业级卤水锂矿床的浓度标准。


▲察尔汗大盐湖4个区段盐湖和汇入河流


总之,洪—那河是流入柴达木盆地流量最大的河流,洪—那河系锂离子含量高达0.7mg /L以上,凡是受其常年补给的终端盐湖,其地表卤水和晶间卤水的锂离子含量皆较高,都已经达到卤水锂矿的工业品位浓度。其它河流,包括径流量第二大河格尔木河,因其河水锂离子平均含量低至0.035mg /L,仅为洪—那河的1/20,其终端盐湖的锂离子含量皆较低,远不能达到卤水锂矿床100mg /L工业浓度标准。


3.2)可可西里


扎布耶湖区有东部脚步曲和东北部罗具藏布2条主要的间歇性河流,另外在湖滨沼泽带有地下浅层潜水形成许多细流,但流量很小,仅在北湖西北角有两条由下降泉形成的较大溪流。河流补给的特点是季节性强,补给集中于雨季及其后的一段时间。罗具藏布河水主要源于东北部的雪山融水,仅在雨季及其后的7-11月有水,其它月份下游表流基本完全干涸。


此外本区还有地下水补给,主要有南湖扎布耶岛泉水群25个泉、北湖秋里南木泉群4个泉。在北湖和南湖东部尚有数百个小型钙华岛,大多数有泉水涌出。


4、结语


目前,盐湖提锂风头正劲,除了要尽快解决提锂的关键技术问题,在保证卤水充分提锂的基础上尽快提高产能,还必须立即转变(钾锂共生)卤水的钾肥生产模式。在实施大规模抽卤及生产钾肥后如何依据研究区锂的分布规律和矿床特征,有效避免锂的流失,确保珍贵盐湖锂矿资源的有效保护,在过去和现在,以及将来都是十分紧迫的任务。


参考资料:

余俊清等.柴达木盆地盐湖锂矿床成矿过程及分布规律

郑绵平.论中国盐湖

王秋舒等.全球盐湖卤水型锂矿床成矿特征与资源潜力分析

李建康等.中国锂矿成矿规律概要

郑绵平等.西藏高原盐湖的构造地球化学和生物学研究

董涛等.西藏地区盐湖锂的地球化学分布规律

姜旭.西藏扎布耶盐湖水盐均衡研究


(中国粉体网编辑整理/长安)

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作者:长安

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