鉀（K）作為植物生長(zhǎng)的核心元素，被譽(yù)為“糧食的糧食”與“生命之鹽”，其供給直接關(guān)系國(guó)家糧食安全。中國(guó)作為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，鉀肥年需求量超1200萬(wàn)噸，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)能僅能滿足50%，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。柴達(dá)木盆地—青藏高原北緣的“聚寶盆”，以察爾汗鹽湖為核心的鹽湖群貢獻(xiàn)了全國(guó)80%的鉀鹽產(chǎn)量，其資源成因與可持續(xù)開發(fā)關(guān)乎國(guó)家戰(zhàn)略資源自主可控。針對(duì)柴達(dá)木鹽湖鹵水中K、鋰（Li）、硼（B）等鹽類資源富集成因，學(xué)者們已積累了大量元素-同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù)，但一直缺乏對(duì)成礦元素的直接示蹤研究，難以直接追蹤鹽類元素的來源及遷移路徑，亟需創(chuàng)新技術(shù)破解成礦“黑箱”。非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素（如Li、B、Cl）是示蹤鹽湖系統(tǒng)物質(zhì)來源與富集機(jī)制的有力工具，尤其是K同位素（δ?1K），因3?K與?1K間較大的質(zhì)量差導(dǎo)致的顯著同位素分餾效應(yīng)，在揭示成礦元素來源與成礦過程方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
最近，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所地表過程與化學(xué)風(fēng)化研究團(tuán)隊(duì)，依托高精度分析技術(shù)、多同位素聯(lián)用和過程響應(yīng)解析三大創(chuàng)新，率先將δ?1K引入鹽湖研究，首次系統(tǒng)開展柴達(dá)木盆地鹽湖的δ?1K示蹤研究。柴達(dá)木盆地鹽湖δ?1K空間分異揭示鹽類物質(zhì)的三大物源系統(tǒng)，結(jié)合δ?1K-δ?Li-δ11B同位素，表明了其構(gòu)造控源，并提出柴達(dá)木盆地鹵水系統(tǒng)的“構(gòu)造-流體耦合演化模型“（圖1）。
圖1. 柴達(dá)木盆地鹽湖鉀同位素分區(qū)
同時(shí)，δ?1K還有效示蹤了鹵水演化過程，表明硫酸鹽型和氯化物型鹵水是鹽湖鹵水演化的不同階段，氯化物型鹵水δ?1K變幅窄，指示鉀石鹽沉淀的“封存效應(yīng)”；硫酸鹽型鹵水δ?1K跨度大，反映多階段蒸發(fā)分餾（圖2）。因此，δ?1K可作為鹵水演化階段的“指紋標(biāo)志”，指導(dǎo)鉀鹽靶區(qū)優(yōu)選，并為青藏高原古氣候重建及干旱區(qū)水循環(huán)演化提供新視角。
圖2. 柴達(dá)木盆地鹽湖不同水化學(xué)類型鉀同位素組成特征
這項(xiàng)研究是該團(tuán)隊(duì)積極踐行中國(guó)科學(xué)院面向國(guó)家重大需求的使命型科研實(shí)例，正如《Ore Geology Reviews》審稿人所言：“這項(xiàng)研究重新定義了鹽湖地球化學(xué)的研究范式—它不僅是同位素技術(shù)的勝利，更是資源勘查理論的革新?！?/p>
以上研究成果于2025年4月發(fā)表在國(guó)際礦床學(xué)期刊《Ore Geology Reviews》上。研究工作受深地國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2024ZD1003302）、陜西省杰出青年基金(2022JC-16)、昆侖英才·高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才-領(lǐng)軍人才等資助。
He M Y, Cheng Y Y, Chen J Z, et al., Potassium isotope constraints on brine sources and evolution in Qaidam Basin, Tibetan Plateau. Ore Geology Reviews, 2025, doi: https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2025.106632.
熱門跟貼