The Use of Elemental and B & Cl Stable Isotope Geochemistry to Unravel the Formation of Salt Rocks,S

来源 :中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:guizhuyijie
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深入开展蒸发岩、盐湖以及温泉的研究,能够提高我们对盐矿的来源、沉积速率和模式及其形成演化过程中的区域构造条件和古气候的认识。巴基斯坦蒸发盐主要分布在波特瓦尔盆地(PB)的盐岭(SR)和科哈特盆地(KB)中,两者均为欧亚板块和印度板块碰撞所形成。尽管面积较小,但两个盆地都能反映从寒武纪到近现代以来的地质演化过程。大多数年龄较老的岩盐矿床和盐湖位于盐岭,达2000米的盐层厚度、二叠系—三叠系的边界以及区域中多个不整合面,使其闻名于世。科哈特盆地由多个板块组成,这些板块记录了喜马拉雅碰撞的历史。虽然巴基斯坦的热泉流向为自北向南,但大多数温泉和最热的温泉(表面温度达100°C)均位于之间的地幔逆冲区(MMT)和喀拉昆仑逆冲区(MKT)之间的喜马拉雅碰撞带(HCZ)。本次研究以巴基斯坦北部的岩盐、盐泉和温泉为研究对象,采用Cl同位素、B同位素和氢氧同位素与化学分析相结合的方法,揭示巴基斯坦北部盐矿的形成和演化及气候变化对盐湖演化的影响。科哈特盆地和盐岭盆地的岩盐化学特征揭示其为海相成因,但由于水(海相和非海相)多次流入盆地,使盆地中发生了再沉积和重结晶作用。以往的研究表明?37Cl是一个可以较准确的估算盐湖蒸发率的一个指标,可用于表征盐水演化的不同阶段。低?37Cl(±0.7‰)值可反映盐湖蒸发过程中出现了具有商业价值的盐类资源(K、Mg)。KB和SR的石盐中?37Cl组成变化范围为-1.2~1.2‰,大于海相石盐的?37Cl(0±0.5‰)组成。本次研究中低?37Cl组成表明该地区赋存K-Mg盐类矿床沉积,与以往利用地球物理方法得出的研究结论一致。另一方面,高?37Cl则记录了盆地中非海相水的流入以及石盐重结晶的过程。欧亚板块和印度板块的挤压碰撞不仅形成并不断抬升了喜马拉雅山脉,还促进了巴基斯坦温泉的形成。巴基斯坦北部温泉中阴离子主要为SO42-和HCO3-,阳离子以Na+为主。氢氧同位素组成(?D:-88.2‰to-73.3‰、?18O:-12.9to-10.8‰)反映了地热水来源为大气降水,主要为高山融雪。水体的氚浓度在0-60(TU)之间,表明为现代水体。较低的硼含量和极低的硼同位素比值(11B:~-14‰)指示该地区温泉水具有岩浆与变质成因,是不同深度中冷水与热水混合所形成。盐湖作为人类水源、水鸟栖息地,代表着一种特殊的生态系统。由于表层岩石覆盖和气候变化的影响,全球的盐湖面积正在迅速缩减。为了验证这个假说,本文研究了盐岭乌查利(拉姆萨尔遗址)的三个盐湖。通过对其水文地球化学特征的研究表明,盐度的变化是由高蒸发量引起的,但风化作用的影响也不容忽视。?D和?18O组成的高斜率蒸发线表明蒸发作用是造成盐度变化的主要机制,氯同位素的组成特征是由于多种类型水的混合。此外,农业以及家用用水等人类活动,也使得矿化度(TDS)增加。最后,我们将SR中较老地层的元素特征和硼同位素地球化学特征相结合,以此表征古盐度和该区域古气候的演化。结果表明,古代海相岩盐沉积过程中,海水从富钙型(Na-K-Mg-Ca-Cl)卤水向富硫酸盐型(Na-K-Mg-Cl-SO4)卤水转变。离子关系反映这些元素来自多个来源,其相应的端元为海水、粘土中的硼和大气降水。研究区的岩盐显示盆地沉积类型从Na-HCO3型变为Ca-Cl型。结合样品中的B/Cl比与?11B来看,B含量的增加是滑脱带附近粘土矿物中应力驱动机制的结果。此外,B同位素在卤水与岩盐中存在较弱的分馏作用(δ11B~1‰)。离子浓度比值与?11B的关系表明,在新元古代时期SR和邻近地区为干燥的古气候条件且水体盐度较高。本研究对巴基斯坦盐矿首次进行了稳定B、Cl同位素地球化学特征研究,研究结果大大提高了对区域盐湖和盐矿形成条件及其演化过程的认识,为进一步研究该区古气候、地质构造和盆地沉积条件奠定了基础。
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