鹽湖沉積

鹽湖沉積是以沉積蒸發鹽礦物為主，並以硫酸鹽和氯化物鹽類礦物為特色的一種沉積。在乾旱氣候下，鹽湖沉積可出現在湖盆發育的深陷期和衰亡期。

基本介紹

• 中文名：鹽湖沉積
• 外文名：Deposition of Saline Lake
• 出現時間：深陷期和衰亡期
• 學科：沉積學
• 分類：深水、淺水、乾鹽湖相
• 模式：牛眼模式、淚滴模式

研究背景

沉積學在經歷了20世紀50年代的復興與革命之後，蓬勃發展成為與人類生存直接相關的一門富有生命力的分支學科 。鹽湖沉積研究作為沉積學研究的一部分，長期以來並未引起地學界的足夠重視 ，但國內外眾多研究 表明鹽湖沉積研究具有自身的特殊性與地學套用的廣泛性、創新性與不可替代性，鹽湖沉積研究在湖泊沉積科學研究體 系中占有重要一席，應給予足夠重視 。

鹽湖作為湖泊 的一個類型 ，由於成因上的複雜性 ，所處大地構造一氣候條件上的特殊性 ，鹽湖沉積具有不同於一般湖泊的沉積特點。鹽湖沉積是特定地理和地質環境條件下的產物 ，鹽湖所處地質地理條件的相對封閉性緩衝了過於頻繁氣候變化事件的效應 ，從而確保了其記錄氣候變化的長尺度、高精度 以及全息性 ，是大自然的一個完備信息庫和良好天然實驗室。20世紀90年代以來 ，隨著全球變化研究的需要 ，古鹽湖和現代鹽湖的沉積學研究得到發展並逐漸變得更具價值，成為將今論古的敏感指示體和用於恢復古氣候、古環境和地質構造事件及預測未來全球變化的重要研究對象。同時，鹽湖沉積研究對於沉積理論與模式研究、成岩作用 、鹽類礦床與油氣資源勘探開發研究具有至關重要 的作用。

鹽湖在全球許多地 區有一定分布，鹽湖沉積研究有助於地學理論發展與經濟社會可持續增長 ，應當給予 足夠重視。

鹽湖

鹽湖是以沉積蒸發鹽礦物為主的湖泊，並以硫酸鹽和氯化物鹽類礦物為特色。在乾旱氣候下，當湖水蒸發量大於湖區降雨量、四周地表徑流和地下水輸入量較小時，湖水逐漸濃縮，鹽度增高，達到某種鹽類飽和度時便有某種鹽類礦物析出。鹽類礦物常按陰離子歸納成碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物三大類，這亦大致代表了不同鹽類的溶解難易和析出的先後順序。

鹽湖沉積研究概述

20 世紀 70、80年代全球石油工 業蓬勃發展的大背景下 ，鹽湖沉積研究得 以發展。在 中國則最早服務於鹽類礦床的調查 ，開展了對鹽湖鹽類礦物學和沉積學的研究 ，並開始利用其水化學和沉積特徵以及其 中的代用指標來研充探討古氣候、古環境。

90年代 以來伴 隨著 全球變化深入研究對地球科學的迫切需求 ，鹽湖沉積在沉積學理論 、鹽湖沉積古氣候重建 、鹽類礦物與粘土礦物 、鹽湖沉積環境微生物 、鹽類與油氣資源勘查等方 面獲得 了極大 的成就。

進入21 世紀，隨著新方法新技術 的引人 以及對於高解析度、多指標綜合研究的提倡，鹽湖沉積研究進入了一個新時期 ，沉積新發現 、新理論不斷湧現 ，古氣候研究指標體系趨於完善，研究對象與套用範圍更加廣泛 ，鹽湖沉積研究成為沉積學熱門的前沿課題。

對於鹽湖沉積學，目前僅有鄭綿平提到過“比較鹽湖沉積學 ”一詞，胡東生提及 “鹽湖沉積學” ，而對於鹽湖沉積學的研究 內容 ，目前尚未見有充分的說明 ，鹽湖沉積學是研究鹽湖的沉積環境 、沉積作用 、沉積物質 、沉積規律 、沉積演化的一 門科學。鹽湖沉積學不僅研究古鹽湖的沉積 ，而且研究現代鹽湖沉積 ，並進行 比較沉積 學研究 。同時還進行模擬實驗 ，並利用各種環境指標綜合深入探討鹽湖沉積 、礦物成因 、全球 變化機理 ，除全面 系統地進行沉積相與岩相古地理分析 ，還研究其演化與大地構造、鹽類資源與油氣儲藏的關係。

目前，鹽湖沉積學的研究方法主要基於野外地質勘察、覆蓋區地質研究、地球化學與地球物理以及室內實驗分析等方法 ，包括野外地質圖件的編制 、測井錄井與地震資料、遙感 、粒度分析與物性分析、掃描電鏡、電子探針與能譜、x 射線衍射 、陰極發 光、顯微螢光等分析手段 ，結合粘土礦物、流體包裹體、孢粉、古生物、同位素地球化學等指標進行古環境 、古氣候 的恢復 ，並進行成鹽分析與生油層和儲層的評價。

鹽湖沉積研究特點與進展

隨著鹽湖沉積研究在地學中重要性的不斷提升 ，眾多原有理論得到科學驗證和完善。一些新理論不斷出現 ，眾多新方法得到 了很好 的套用，新理論新方法互為支撐，共同推進了鹽湖沉積學發展，為進一步探討研究鹽湖沉積規律、沉積演化、鹽湖成鹽作用、古氣候恢復以及油氣儲藏奠定了基礎 。

1、新模式不斷提出，研究更廣泛微觀更精細深入鹽湖沉積模式對學科研究起到支撐和引導的作用

從“沙洲說”到 “沙漠說”、“薩布哈”學說 ，以及袁見齊 於 1961 年和 1983 年分別提 出的“陸相成鉀理論 ”和“高山深盆成鹽模式 ”，許靖華的“乾化深盆 ”，還有基於羅北凹陷研究而提 出的“高山深盆遷移論”、“兩段式成鉀論”及“含水牆成鉀等理論模式 ，一直指導 著鹽湖沉積與鹽類礦床勘探研究 ，並取得了較好效果 ，也說明了鹽湖沉積模式研究的不斷進步。

2、環境指標不斷完善 ，研究手段方法不斷增多

鹽湖的沉積演化過程被各種環境指標記錄著 ，利用各項環境指標重建古氣候、反演鹽湖沉積等成為鹽湖沉積學研究的核心。隨著各種先進儀器手段的不斷研發以及對於鹽湖研究的深入，新的代用指標不斷被發現，多項指標綜合分析利用於鹽湖的沉積學研究 ，一定程度上彌補了單一指標使用過程 中的不確定性因素。同時各種新的研究方法與手段的利用 ，極大地推動了鹽湖沉積學的發展 。

3、高精度、定量化 ，多學科交叉

鹽湖沉積學在研究過程 中，無論指標上還是在地質資源賦存上都有解釋上的複雜性。因此高精度 、定量化研究 ，加強學科之問的聯繫積極探索多學科交叉研究 ，已成為鹽湖沉積學研究的重要發展趨勢。 目前鹽湖沉積研究在這方面也有了一定進展。

4、地學套用性更強

鹽湖沉積學不僅僅局限於研究鹽湖沉積理論 ，也注重解決地學重大科學套用問題 ，如基礎地質 、環境災變事件 、資源勘查等。

鹽湖沉積分類

鹽湖沉積可出現在湖盆發育的深陷期和衰亡期;許多鹽湖發育的某個階段或晚期，由於湖水乾涸或鹽度增高均可形成鹽湖。從鹽類分布環境看，有的鹽類沉積於深水湖區，有的鹽類屬淺水湖甚至乾鹽湖沉積。

深水鹽湖相

深水鹽湖相在我國東部幾個沉積盆地中皆有發育。鹽類富集的層位多屬盆地的深陷期或其前期，亦即生油期或其前期，如渤海灣盆地的沙三段、沙四段和孔店組，鹽類沉積和砂泥沉積在平面分布上有明顯的分帶性，從湖心向岸，依次出現膏鹽沉積區膏鹽和泥質沉積區砂泥沉積區。

淺水鹽湖相

淺水鹽湖相多發育在某些盆地演化的坳陷階段和衰亡階段。由於受其所在的自然地理環境控制，入流量和降水量較少，一般湖水深度均比較小，例如柴達木盆地的鹽湖水深都非常淺，一般只有數十厘米。在這些鹽湖中，不同成分鹽類的分布狀況大多不呈同心環帶狀。

乾鹽湖相

乾鹽湖通常分布於鹽湖的外圍或鹽湖發育的晚期，它是鹽湖湖水被蒸乾或基本蒸乾而裸露在地表的乾鹽灘。Surdam和Wolfbauer ( 1975)通過對Green River組的研究，認為Gosiute湖是一個乾鹽湖複合體。Gosiute湖內及周圍的沉積岩層可劃分為三種不同的岩相:

①邊緣粉砂和砂岩相;

②碳酸鹽泥坪相;

③湖相。

各相都有碳酸鹽礦物的組合特徵。邊緣相以含方解石結核和鈣質膠結物為特徵;泥坪相以方解石和白雲石為特徵;湖相則以天然鹼(碳酸鈉)或油頁岩(方解石或白雲石質)為特徵。岩相的平面分布呈同心帶狀:中心的湖相被泥坪相所包圍，而泥坪相又被邊緣相所環繞，油頁岩形成於湖泊高水位期，而天然鹼則形成於湖泊的低水位期。

劉群等(1987)根據我國大部分中、新生代鹽湖的特徵，同樣劃分出三個岩相:

Ⅰ——下碎屑岩帶;

Ⅱ——邊緣初始成鹽窪帶(含膏泥岩);

Ⅲ濃縮滷水中心成鹽帶(石鹽)。

鹽湖沉積模式

在鹽湖蒸發形成沉積的過程中，有兩種比較典型的成礦模式：牛眼模式和淚滴模式。
1、牛眼模式

在缺乏外界河流補給的情況下，隨著湖水的蒸發，溶解度較低的碳酸鹽類最先析出並沉積到湖底。由於湖中湖水的含鹽度比較平均，因此這些沉積物會均勻地分布在湖底各處，於是乎，整個湖底都鋪滿了一層碳酸鹽礦物。由於湖水不斷蒸發，湖面範圍逐漸向心縮減，之前沉積在湖底邊緣地帶的碳酸鹽礦物就露出了水面形成了一個包圍圈。如果湖水繼續蒸發，比碳酸鹽溶解度再高一些的硫酸鹽也會析出，形成石膏和芒硝等礦物（不過也不一定哈），沉積在湖底的碳酸鹽層之上。隨著湖面的繼續縮小，硫酸鹽層的外圈也露出了水面，在碳酸鹽圈內部形成了第二道包圍圈。此刻的鹽湖已經走到了它生命的最後階段，湖水進一步蒸發後，就會析出常溫下溶解度較高的氯化鈉，形成第三層包圍圈。從空中俯瞰，這一環套一環的鹽類沉積就像一個巨大的牛眼。

2、淚滴模式

滴模式是與牛眼式相對應的一種沉積模式。由於受河流補給的影響，湖水的含鹽度並不均勻——鹽湖入口處的湖水濃度往往較低，只有溶解度最低的碳酸鹽能在這裡析出，溶解度較高的氯化鈉會在距離補給水源較遠的一側沉積下來，而溶解度最高的鉀、鎂鹽類則會沉積在更遠的位置，形成光鹵石等礦物，從湖泊入口的方向看去，就像是一顆淚滴（但前提是一定要有外界水源補給）。

研究展望

1、繼續重視鹽湖沉積學基礎理論研究 。朝向精細化、定量化發展

近年來研究進展表明對鹽湖科學問題的深入探討與微觀化 、精細化、定量化研究成為必然趨勢。儘管目前有先進 的方法與技術 、多指標綜合利用 ，一定程度上提高了研究精度與準確性 ，但仍有極多不確定性因素亟待研 究改進 。比如孢粉 、古生物與沉積過程 的模型建立 ，鹽類礦物沉積的定量分析 ，力求建立短一 中一長期尺度的高解析度鹽湖沉積記錄等。同時 ，室內分析與野外長期觀測相結合 ，加強鹽湖沉積動力學研究 ，建立國際鹽湖資料庫 ，客觀掌握鹽湖沉積學信息數據等 ，都將成為未來鹽湖沉積學發展的重點。

從國內外研究對比得 出，中國鹽湖沉 積研究在國際鹽湖研究中占重要地位。國內對於鹽湖沉積的研究起步並不晚於國外 ，但進入21世紀，研究隊伍沒有明顯擴大 ，對過程和理論的研究偏弱 ，在先進性 、精 細度 、研究深度 上甚至落後 於國際水平 ，不過國內研究輻射性強 ，在研究廣度上要優於國外 。面對鹽湖沉積學的大發展 ，若積極發揮自身優勢 ，突破薄弱環節 ，一定有能力走在世界前列。

2、加強多學科交叉，重視人才隊伍建設 ，深入國際合作

鹽湖沉積發生於大氣 圈、生物圈、水圈和地表岩石圈密切相互作用的部位 引，因此鹽湖沉積學的發展離不開多學科交叉，多學科交叉能打開研究思路 ，產生新的學科生長點。要加強國際合作 ，重視國際新觀點 ，把握前沿科學命題 ，增加原創性 ，積極參加到國際綜合重大計畫中去。人才隊伍是學科發展之本 ，加強大學鹽湖人才的培養，注重設定重大科學計畫 ，吸引優秀人才投人到鹽湖沉積學中。

3、面向重大科學問題 。致力於人類社會可持續發展

鹽湖沉積學從來都是服務於人類社會發展的。繼續面向重大科學問題 ，注重創新性的發現並解決問題，提高鹽湖沉積學在全球變化、資源 、環境 、災害研究領域 的地位，為人類社會可持續發展做出應有的貢獻。由於鹽湖的特殊地理地質條件，可進人性差，因此極多鹽湖區的調查研究工作程度很低，若取得這些鹽湖的第一手資料 ，深入研究 ，一定能原創性地解決一些科學問題 ，鹽湖沉積研究大有可為。