[科普中国]-盐湖沉积

研究背景

沉积学在经历了20世纪50年代的复兴与革命之后，蓬勃发展成为与人类生存直接相关的一门富有生命力的分支学科 。盐湖沉积研究作为沉积学研究的一部分，长期以来并未引起地学界的足够重视 ，但国内外众多研究 表明盐湖沉积研究具有自身的特殊性与地学应用的广泛性、创新性与不可替代性，盐湖沉积研究在湖泊沉积科学研究体 系中占有重要一席，应给予足够重视 。

盐湖作为湖泊 的一个类型 ，由于成因上的复杂性 ，所处大地构造一气候条件上的特殊性 ，盐湖沉积具有不同于一般湖泊的沉积特点。盐湖沉积是特定地理和地质环境条件下的产物 ，盐湖所处地质地理条件的相对封闭性缓冲了过于频繁气候变化事件的效应 ，从而确保了其记录气候变化的长尺度、高精度 以及全息性 ，是大自然的一个完备信息库和良好天然实验室。20世纪90年代以来 ，随着全球变化研究的需要 ，古盐湖和现代盐湖的沉积学研究得到发展并逐渐变得更具价值，成为将今论古的敏感指示体和用于恢复古气候、古环境和地质构造事件及预测未来全球变化的重要研究对象。同时，盐湖沉积研究对于沉积理论与模式研究、成岩作用 、盐类矿床与油气资源勘探开发研究具有至关重要 的作用。

盐湖在全球许多地 区有一定分布，盐湖沉积研究有助于地学理论发展与经济社会可持续增长 ，应当给予 足够重视。1

盐湖盐湖是以沉积蒸发盐矿物为主的湖泊，并以硫酸盐和氯化物盐类矿物为特色。在干旱气候下，当湖水蒸发量大于湖区降雨量、四周地表径流和地下水输入量较小时，湖水逐渐浓缩，盐度增高，达到某种盐类饱和度时便有某种盐类矿物析出。盐类矿物常按阴离子归纳成碳酸盐、硫酸盐和氯化物三大类，这亦大致代表了不同盐类的溶解难易和析出的先后顺序。2

盐湖沉积研究概述20 世纪 70、80年代全球石油工 业蓬勃发展的大背景下 ，盐湖沉积研究得 以发展。在 中国则最早服务于盐类矿床的调查 ，开展了对盐湖盐类矿物学和沉积学的研究 ，并开始利用其水化学和沉积特征以及其 中的代用指标来研充探讨古气候、古环境。3

90年代 以来伴 随着 全球变化深入研究对地球科学的迫切需求 ，盐湖沉积在沉积学理论 、盐湖沉积古气候重建 、盐类矿物与粘土矿物 、盐湖沉积环境微生物 、盐类与油气资源勘查等方 面获得 了极大 的成就。

进入21 世纪，随着新方法新技术 的引人 以及对于高分辨率、多指标综合研究的提倡，盐湖沉积研究进入了一个新时期 ，沉积新发现 、新理论不断涌现 ，古气候研究指标体系趋于完善，研究对象与应用范围更加广泛 ，盐湖沉积研究成为沉积学热门的前沿课题。

对于盐湖沉积学，目前仅有郑绵平提到过“比较盐湖沉积学 ”一词，胡东生提及 “盐湖沉积学” ，而对于盐湖沉积学的研究 内容 ，目前尚未见有充分的说明 ，盐湖沉积学是研究盐湖的沉积环境 、沉积作用 、沉积物质 、沉积规律 、沉积演化的一 门科学。盐湖沉积学不仅研究古盐湖的沉积 ，而且研究现代盐湖沉积 ，并进行 比较沉积 学研究 。同时还进行模拟实验 ，并利用各种环境指标综合深入探讨盐湖沉积 、矿物成因 、全球 变化机理 ，除全面 系统地进行沉积相与岩相古地理分析 ，还研究其演化与大地构造、盐类资源与油气储藏的关系。

目前，盐湖沉积学的研究方法主要基于野外地质勘察、覆盖区地质研究、地球化学与地球物理以及室内实验分析等方法 ，包括野外地质图件的编制 、测井录井与地震资料、遥感 、粒度分析与物性分析、扫描电镜、电子探针与能谱、x 射线衍射 、阴极发 光、显微荧光等分析手段 ，结合粘土矿物、流体包裹体、孢粉、古生物、同位素地球化学等指标进行古环境 、古气候 的恢复 ，并进行成盐分析与生油层和储层的评价。3

盐湖沉积研究特点与进展随着盐湖沉积研究在地学中重要性的不断提升 ，众多原有理论得到科学验证和完善。一些新理论不断出现 ，众多新方法得到 了很好 的应用，新理论新方法互为支撑，共同推进了盐湖沉积学发展，为进一步探讨研究盐湖沉积规律、沉积演化、盐湖成盐作用、古气候恢复以及油气储藏奠定了基础 。

1、新模式不断提出，研究更广泛微观更精细深入盐湖沉积模式对学科研究起到支撑和引导的作用

从“沙洲说”到 “沙漠说”、“萨布哈”学说 ，以及袁见齐 于 1961 年和 1983 年分别提 出的“陆相成钾理论 ”和“高山深盆成盐模式 ”，许靖华的“干化深盆 ”，还有基于罗北凹陷研究而提 出的“高山深盆迁移论”、“两段式成钾论”及“含水墙成钾等理论模式 ，一直指导 着盐湖沉积与盐类矿床勘探研究 ，并取得了较好效果 ，也说明了盐湖沉积模式研究的不断进步。

2、环境指标不断完善 ，研究手段方法不断增多

盐湖的沉积演化过程被各种环境指标记录着 ，利用各项环境指标重建古气候、反演盐湖沉积等成为盐湖沉积学研究的核心。随着各种先进仪器手段的不断研发以及对于盐湖研究的深入，新的代用指标不断被发现，多项指标综合分析利用于盐湖的沉积学研究 ，一定程度上弥补了单一指标使用过程 中的不确定性因素。同时各种新的研究方法与手段的利用 ，极大地推动了盐湖沉积学的发展 。

3、高精度、定量化 ，多学科交叉

盐湖沉积学在研究过程 中，无论指标上还是在地质资源赋存上都有解释上的复杂性。因此高精度 、定量化研究 ，加强学科之问的联系积极探索多学科交叉研究 ，已成为盐湖沉积学研究的重要发展趋势。 目前盐湖沉积研究在这方面也有了一定进展。

4、地学应用性更强

盐湖沉积学不仅仅局限于研究盐湖沉积理论 ，也注重解决地学重大科学应用问题 ，如基础地质 、环境灾变事件 、资源勘查等。3

盐湖沉积分类盐湖沉积可出现在湖盆发育的深陷期和衰亡期;许多盐湖发育的某个阶段或晚期，由于湖水干涸或盐度增高均可形成盐湖。从盐类分布环境看，有的盐类沉积于深水湖区，有的盐类属浅水湖甚至干盐湖沉积。

深水盐湖相深水盐湖相在我国东部几个沉积盆地中皆有发育。盐类富集的层位多属盆地的深陷期或其前期，亦即生油期或其前期，如渤海湾盆地的沙三段、沙四段和孔店组，盐类沉积和砂泥沉积在平面分布上有明显的分带性，从湖心向岸，依次出现膏盐沉积区膏盐和泥质沉积区砂泥沉积区。

浅水盐湖相浅水盐湖相多发育在某些盆地演化的坳陷阶段和衰亡阶段。由于受其所在的自然地理环境控制，入流量和降水量较少，一般湖水深度均比较小，例如柴达木盆地的盐湖水深都非常浅，一般只有数十厘米。在这些盐湖中，不同成分盐类的分布状况大多不呈同心环带状。

干盐湖相干盐湖通常分布于盐湖的外围或盐湖发育的晚期，它是盐湖湖水被蒸干或基本蒸干而裸露在地表的干盐滩。Surdam和Wolfbauer ( 1975)通过对Green River组的研究，认为Gosiute湖是一个干盐湖复合体。Gosiute湖内及周围的沉积岩层可划分为三种不同的岩相:

①边缘粉砂和砂岩相;

②碳酸盐泥坪相;

③湖相。

各相都有碳酸盐矿物的组合特征。边缘相以含方解石结核和钙质胶结物为特征;泥坪相以方解石和白云石为特征;湖相则以天然碱(碳酸钠)或油页岩(方解石或白云石质)为特征。岩相的平面分布呈同心带状:中心的湖相被泥坪相所包围，而泥坪相又被边缘相所环绕，油页岩形成于湖泊高水位期，而天然碱则形成于湖泊的低水位期。

刘群等(1987)根据我国大部分中、新生代盐湖的特征，同样划分出三个岩相:

Ⅰ——下碎屑岩带;

Ⅱ——边缘初始成盐洼带(含膏泥岩);

Ⅲ浓缩卤水中心成盐带(石盐)。2

盐湖沉积模式在盐湖蒸发形成沉积的过程中，有两种比较典型的成矿模式：牛眼模式和泪滴模式。
1、牛眼模式

在缺乏外界河流补给的情况下，随着湖水的蒸发，溶解度较低的碳酸盐类最先析出并沉积到湖底。由于湖中湖水的含盐度比较平均，因此这些沉积物会均匀地分布在湖底各处，于是乎，整个湖底都铺满了一层碳酸盐矿物。由于湖水不断蒸发，湖面范围逐渐向心缩减，之前沉积在湖底边缘地带的碳酸盐矿物就露出了水面形成了一个包围圈。如果湖水继续蒸发，比碳酸盐溶解度再高一些的硫酸盐也会析出，形成石膏和芒硝等矿物（不过也不一定哈），沉积在湖底的碳酸盐层之上。随着湖面的继续缩小，硫酸盐层的外圈也露出了水面，在碳酸盐圈内部形成了第二道包围圈。此刻的盐湖已经走到了它生命的最后阶段，湖水进一步蒸发后，就会析出常温下溶解度较高的氯化钠，形成第三层包围圈。从空中俯瞰，这一环套一环的盐类沉积就像一个巨大的牛眼。

2、泪滴模式

滴模式是与牛眼式相对应的一种沉积模式。由于受河流补给的影响，湖水的含盐度并不均匀——盐湖入口处的湖水浓度往往较低，只有溶解度最低的碳酸盐能在这里析出，溶解度较高的氯化钠会在距离补给水源较远的一侧沉积下来，而溶解度最高的钾、镁盐类则会沉积在更远的位置，形成光卤石等矿物，从湖泊入口的方向看去，就像是一颗泪滴（但前提是一定要有外界水源补给）。

研究展望1、继续重视盐湖沉积学基础理论研究 。朝向精细化、定量化发展

近年来研究进展表明对盐湖科学问题的深入探讨与微观化 、精细化、定量化研究成为必然趋势。尽管目前有先进 的方法与技术 、多指标综合利用 ，一定程度上提高了研究精度与准确性 ，但仍有极多不确定性因素亟待研 究改进 。比如孢粉 、古生物与沉积过程 的模型建立 ，盐类矿物沉积的定量分析 ，力求建立短一 中一长期尺度的高分辨率盐湖沉积记录等。同时 ，室内分析与野外长期观测相结合 ，加强盐湖沉积动力学研究 ，建立国际盐湖数据库 ，客观掌握盐湖沉积学信息数据等 ，都将成为未来盐湖沉积学发展的重点。

从国内外研究对比得 出，中国盐湖沉 积研究在国际盐湖研究中占重要地位。国内对于盐湖沉积的研究起步并不晚于国外 ，但进入21世纪，研究队伍没有明显扩大 ，对过程和理论的研究偏弱 ，在先进性 、精 细度 、研究深度 上甚至落后 于国际水平 ，不过国内研究辐射性强 ，在研究广度上要优于国外 。面对盐湖沉积学的大发展 ，若积极发挥自身优势 ，突破薄弱环节 ，一定有能力走在世界前列。

2、加强多学科交叉，重视人才队伍建设 ，深入国际合作

盐湖沉积发生于大气 圈、生物圈、水圈和地表岩石圈密切相互作用的部位 引，因此盐湖沉积学的发展离不开多学科交叉，多学科交叉能打开研究思路 ，产生新的学科生长点。要加强国际合作 ，重视国际新观点 ，把握前沿科学命题 ，增加原创性 ，积极参加到国际综合重大计划中去。人才队伍是学科发展之本 ，加强大学盐湖人才的培养，注重设置重大科学计划 ，吸引优秀人才投人到盐湖沉积学中。

3、面向重大科学问题 。致力于人类社会可持续发展

盐湖沉积学从来都是服务于人类社会发展的。继续面向重大科学问题 ，注重创新性的发现并解决问题，提高盐湖沉积学在全球变化、资源 、环境 、灾害研究领域 的地位，为人类社会可持续发展做出应有的贡献。由于盐湖的特殊地理地质条件，可进人性差，因此极多盐湖区的调查研究工作程度很低，若取得这些盐湖的第一手资料 ，深入研究 ，一定能原创性地解决一些科学问题 ，盐湖沉积研究大有可为。3