西藏高硼盐湖-当雄错硼同位素物源示踪研究

The present proposal will focus on the Dangqiong Co, a high-boron salt lake in Tibet. By aiming to trace the boron source of the saline brine, and taking boron isotope geochemistry as a key research tool, together with hydrochemistry measurements, we will determine the differential supply from both surface runoff and groundwater (including cold/ warm springs), and study the adsorption process of boron in sediments. Further, we will quantify the boron isotopic fractionation between saline brine and sediment after its entry into the salt lake system. Additionally, we will investigate the pattern of boron migration and enrichment in the Dangqiong Co, and finally our study will provide the basic data for tracing boron ore-forming process of the salt lake system in Tibet.

本申请拟选择西藏高硼盐湖-当穹错为研究对象，以当穹错硼矿物源区示踪为切入点，利用硼同位素地球化学为主要研究手段，并辅以相关水化学和地球化学分析，结合已有相关数据资料，比较地表径流与地下水（含冷/热泉水）对当穹错硼量补给量的相对差异，同时探索硼元素进入盐湖体系后，其在盐湖卤水与湖底沉积物之间的分配和分馏规律，进一步探讨当穹错盐湖区硼元素的迁移富集规律，最终为西藏盐湖体系微量硼元素富集成矿规律研究提供一定的基础资料。

本项目主要以西藏当雄错为研究对象，研究发现湖表卤水（B=276~313mg/L）具有均一的硼同位素特征（-18.5~-17.4‰）。其周缘主要补给为：代表基岩风化的河水（B=0.172~2.08 mg/L，δ11B=-8.6~-0.5‰）、地热水（B=3.31~49.4 mg/L，δ11B=-9.8~-8.5‰）以及冷泉（B=0.434~4.82 mg/L，δ11B=-14.5~-1.2‰）。第四纪沉积物的硼含量较高（47.5~264μg/g），δ11B值却非常低（-37.2~-24.9‰）。硼同位素数据表明现今当雄错主要硼物源只有一个，即碳酸盐粘土；排除了一直以来认为的多元补给（地热水和地表风化）的可能性；碳酸盐粘土由汇到源的转变是现今当雄错硼矿形成的关键。尽管本研究有待补充年代学工作，但从本次成果来看，对当雄错硼矿资源评价及合理开发利用需要着重加强对湖周缘碳酸盐粘土沉积的研究，而不是早期水化学研究或湖链演化模式所以为的地热水或上级湖盆。另外从整个青藏高原来看，高原隆升过程中发育的区域性活动断裂控制着盐湖湖盆的形成和发展，同时复杂的断裂系统也为水热活动提供了良好的通道。种种证据表明，水热循环蚀变围岩是西藏高硼盐湖硼重要的补给源。现今仍有一些温泉水直接流入西藏高硼盐湖区，如依布茶卡、班戈错、洞错等。因此我们认为，西藏热水作为西藏盐湖水文体系最重要的组成部分，本着对西藏盐湖硼矿物源究根溯源的原则，西藏热水的硼物源同样是我们研究的关注点。为此，我们对整个滇藏地热带热水进行了硼同位素示踪研究。研究发现，西藏地热区热水的B含量变化比较大(0.36-472.4ppm)，Cl/B摩尔比值(0.06-13.6)和δ11B值(-16.0‰~+13.1‰)变化较小。在云南腾冲地热区，热水B含量为2.05~13.12ppm，δ11B值为-11.8‰~4.2‰。它们都与海水和典型海相成因热水的地球化学特征形成鲜明对比，反映了滇藏地热带热水的陆相成因。此外，西藏地热区热水δ11B-B二元混合关系表明，海相碳酸盐岩和硅酸岩是西藏热水硼的主要来源，即西藏热水的硼以壳源供给为主。另外，现有世界热田的硼地球化学特征应是海相和陆相两大端元共同作用的结果。上述成果一方面为西藏地热水与盐湖演化关系研究提供基础背景资料，另一方面也是对世界重要地热带热水硼同位素地球化学研究资料的重要补充。