柴达木盆地大柴旦盐湖沉积演化与西风气候演变研究

柴达木盆地是油气藏和盐湖矿产等资源的新兴开发区，对其干旱化历史和脆弱生态环境演变和突变的了解却亟待加强。其北部次级盆地大柴旦盐湖沉积序列为我们提供了研究MIS 3以来西风气候主控下水文气候演变和突变及其主控盐湖成矿过程的理想环境档案。钻取湖底100 m岩芯，开展精细年代学和多重地层学以及其它指示环境变化指标的研究，旨在重建该封闭湖泊60-80 ka以来水位和水化学演变和突变历史，摸清MIS 3、LGM、P/H过渡期以及早、中、晚全新世等时段的有效湿度（P-E），以及区内水文与气候突变的年代和变化幅度。将大柴旦与东亚季风外部边缘区的青海湖和季风区内其它关键研究点上的古气候记录对比，找出异同，进而分析盛行西风区气候与环境演变和突变的动力学机制。同时也为国际过去全球变化的研究贡献高质量的关键研究点气候代理记录。

封闭型湖泊对气候及区域有效湿度变化反应敏感，其湖底沉积序列是重建气候变化的重要环境档案。大柴旦盐湖位于柴达木盆地北部，远离东亚夏季风暖湿气团和冬季风的影响，是深入了解西风环流演化的理想研究点。鉴于过去十多年中针对西风环流演变的研究相对薄弱，本项目在大柴旦盐湖首次实施环境科学钻探，从该盐湖沉积中心钻取了百米岩芯，开展了AMS 14C年代学、多重地层学（岩性、矿物、有机碳、碳酸盐等）、多元素XRF岩芯扫描等多学科研究，对几个关键科学问题做出了解答：青海北部西风带MIS 3气温和降水量远低于全新世，绝非完全间冰期；LGM气候属极端干冷而非湿冷；蒸发盐类沉积始于全新世，是区域温度和降水量急剧改变的结果。与青藏高原东北部记录对比结果显示，青海湖LGM以来的气候演变记录与大柴旦盐湖十分相似。青海湖地处东亚夏季风边缘区，这两地的气候演化记录如此相似的机理有待深入探索。尽管大柴旦盐湖（表卤区）湖底柱硼镁石矿层发现较早，但缺乏矿床成因方面的深度研究。本项目对硼矿层较厚的全新世沉积剖面进行了具较高分辨率的系统采样，在硼矿床成因及成矿卤水化学特征、水文气候条件，以及全新世气候变化等方面取得的重要进展，有望为丰富盐湖硼矿床成因理论做出重要贡献。本项目取得的另一项具国内领先、国际前沿水平的研究成果是：摸清了东、西台吉乃尔等四盐湖硼锂来源、迁移与富集成矿过程、控制Li矿床分布的要素等矿床成因及特征，受到曾经与盐湖所长期合作研究柴达木盆地盐湖的澳洲知名学者Jim Bowler教授的好评。柴达木盆地与钾共生的盐湖Li矿床的前期基础研究严重不足，在提锂工程化之后仍然没有受到应有的重视。由于对锂的来源、迁移富集过程、分布规律及其控制因素等缺乏应有了解，以致在盐湖钾矿床大规模开发过程中Li资源丢失严重。本项研究摸清了四盐湖的锂源于山区热泉区，与昆仑活动大断裂和深部岩浆房热量循环紧密相关，经由洪—那水系远程输入柴达木盆地，在出山口处的锂输入通量高达748.8吨/年，仅需一万多年即可形成四盐湖的Li资源量。年复一年洪水期补给和盐湖区的强烈蒸发是Li富集成矿的主要作用过程。盆地中地貌演变、水系分布、蒸发盐沉积前盐湖基底形态决定锂的分布特征。得益本项目的部分资助，项目组分别与美国匹茨堡大学和兰州大学合作，开展云南高原湖泊气候与环境变化的研究工作取得丰硕成果，在高影响因子SCI期刊上合作发表了7篇研究论文。