新疆吐-哈地区硝酸盐巨量堆积机制及氮循环研究

新疆吐-哈地区形成了我国唯一的超大型硝酸盐矿床，但对其成矿作用过程、巨量富集机制、氮的来源以及干旱区氮循环的机理还缺乏深层次的研究。本项目将选择吐鲁番-哈密地区典型的盐滩型矿床（库姆塔格、西戈壁）和盐湖型矿床（裤子山、乌尊布拉克）为研究对象，通过周边赋矿地层、地表水、卤水等元素和稳定同位素地球化学的研究，以及硝酸盐矿床的沉积学、矿物学、矿床学、元素和稳定同位素地球化学的系统研究，查明硝酸盐矿床的成矿背景、成矿特征、物质来源（特别是氮的来源和循环机理）、成矿作用，揭示新疆吐-哈地区超大型硝酸盐矿床的成矿机制和模式。研究成果不仅可以丰富和发展硝酸盐矿床的成矿理论，而且对于揭示干旱区氮的循环机理和气候变化、环境效应具有重要的理论和实际意义。

本项目以吐鲁番-哈密地区典型的盐滩型矿床（库姆塔格、西戈壁、大南湖）和盐湖型矿床（裤子山、乌尊布拉克、大洼地）以及相关盐湖为研究对象，通过系统研究周边地层、硝酸盐矿床的矿物、沉积、元素地球化学和同位素地球化学（N、O、H、S）特征以及周边地表水和地下晶间卤水的水化学和同位素地球化学（O、H）特征，开展硝酸盐矿床的沉积学、矿物学、元素和稳定同位素地球化学的系统研究。研究分析了硝酸盐矿床的成矿地质背景和成矿特征，将新疆硝酸盐矿床划分为盐滩型和盐湖型两种类型，总结了两种类型矿床的特征和成因；归纳了硝酸盐矿床的成矿作用过程包括大气光化学作用、微生物硝化和反硝化作用、蒸发淋滤作用等几个方面。运用地球化学新理论、新方法，对几个典型矿床的N、O、S同位素进行了分析，表明新疆硝酸盐矿床存在明显的氧同位素异常， 通过对硝酸盐Δ17O存在的异常情况分析，新疆盐滩型硝酸盐矿床应有60-80%、盐湖型硝酸盐矿床有50%的硝酸盐是来源于大气光化学反应，并与智利Atacama沙漠硝酸盐矿床和美国加州Mojave沙漠硝酸盐进行了对比研究，结合硝酸盐矿床氮同位素分析，表明该区硝酸盐矿床了氮的来源具有多源性的特点，初步确定了不同硝酸盐矿床了氮的来源及比例。揭示了硝酸盐巨量堆积的主要控制因素为构造环境、极端干旱的气候及光化学作用和风化作用提供大量盐类物质来源，探讨了干旱区大气、大规模的沉积有机质和超大型硝酸盐矿床三个巨大的氮储库之间氮的迁移规律，揭示了新疆吐-哈地区超大型硝酸盐矿床的成矿机制和模式。