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鹽湖沉積
來源:互聯網

鹽湖沉積是一種以沉積蒸發鹽礦物為主要特征的沉積現象,尤其以硫酸鹽氯化物鹽類礦物為特色。這種沉積現象通常發生在干旱氣候條件下,特別是在湖盆發育的深陷期和衰亡期。

形成機制

在干旱氣候下,當湖水蒸發量超過湖區降雨量、周圍地表徑流和地下水輸入量時,湖水逐漸濃縮,鹽度升高,直至達到某一鹽類的飽和度時,該鹽類礦物便會沉淀出來。鹽類礦物通常按照陰離子可分為碳酸根、硫酸鹽和氯化物三大類別,這也大致反映了不同鹽類的溶解難度和沉淀的先后順序。

分類

鹽湖沉積可以出現在湖盆發育的不同階段,包括深陷期和衰亡期。有些鹽湖在其生命周期的某個階段或晚期,由于湖水干涸或鹽度升高,也可能形成鹽湖。從鹽類分布環境來看,有些鹽類沉積在深水湖區,而另一些則屬于淺水湖甚至是干鹽湖沉積。

深水鹽湖相

在中國東部的一些沉積盆地中,深水鹽湖相均有發育。鹽類豐富的層位多數位于盆地的深陷期或前期,也就是生油期或前期。例如,渤海灣盆地的沙三段、沙四段和孔店組等地,鹽類沉積和砂泥沉積在平面分布上呈現出明顯的分帶性,從湖心向外依次出現膏鹽沉積區、膏鹽和泥質沉積區以及砂泥沉積區。

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。由于受到其所處的自然地理環境影響,入流量和降水量較少,一般湖水深度較小。例如,柴達木盆地的鹽湖水深通常只有數厘米。在這些鹽湖中,不同成分鹽類的分布狀況大多不呈現同心環帶狀。

干鹽湖相

干鹽湖通常分布于鹽湖的外圍或鹽湖發育的晚期,它是鹽湖湖水被蒸干或基本蒸干而暴露在地表的干鹽灘。Surdam和Wolfbauer (1975)通過研究Green River組,認為Gosiute湖是一個干鹽湖復合體。Gosiute湖內的沉積巖層可分為三種不同的巖相:邊緣粉砂砂巖相、碳酸根泥坪相以及湖相。各相都有文石的組合特征。邊緣相以含方解石結核和鈣質膠結物為特征;泥坪相以方解石和白云石為特征;湖相則以堿石(碳酸鈉)或油母頁巖(方解石或白云石質)為特征。巖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,油頁巖形成于湖泊高水位期,而天然堿則形成于湖泊的低水位期。劉群等(1987)根據我國大部分中、新生代鹽湖的特征,同樣劃分出三個巖相:I-下碎屑巖帶;II-邊緣初始成鹽洼帶(含膏泥巖);III-濃縮鹵水汁中心成鹽帶(石鹽)。

模式

在鹽湖蒸發形成沉積的過程中,有兩種常見的成礦模式:牛眼模式和淚滴模式。

牛眼模式

在缺乏外界河流補給的情況下,隨著湖水的蒸發,溶解度較低的碳酸根類最先析出并沉積到湖底。由于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,于是乎,整個湖底都鋪滿了一層碳酸鹽礦物。由于湖水不斷蒸發,湖面范圍逐漸向心縮減,之前沉積在湖底邊緣地帶的文石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,在碳酸根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后階段,湖水進一步蒸發后,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。

淚滴模式

淚滴模式是與牛眼式相對應的一種沉積模式。由于受河流補給的影響,湖水的含鹽度并不均勻——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里析出,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)。

研究現狀

自20世紀50年代沉積學復興以來,鹽湖沉積研究作為沉積學的一部分,雖然未受到足夠的關注,但國內外研究表明,鹽湖沉積研究具有獨特的特性和廣泛的地球科學應用價值。鹽湖作為一種特殊的湖泊類型,因其復雜的成因和特殊的大地構造-氣候條件,其沉積物具有與其他湖泊不同的特點。鹽湖沉積是特定地理和地質環境條件下的產物,其相對封閉的地理位置緩沖了頻繁氣候變化的影響,使其能夠記錄長時間跨度、高精度且全息的氣候變化信息,是大自然的信息寶庫和良好的天然實驗室。自20世紀90年代起,隨著全球變化研究的需求,古鹽湖和現代鹽湖的沉積學研究得到了發展,并逐漸變得更加有價值,成為了研究古氣候、古環境和地質構造事件以及預測未來全球變化的重要研究對象。此外,鹽湖沉積研究對于沉積理論與模式研究、成巖作用、鹽類礦床與油氣資源勘探開發研究具有至關重要的作用。鹽湖在全球多個地區有所分布,鹽湖沉積研究有助于地球科學理論發展與經濟社會可持續增長,應給予足夠的重視。

研究特點與進展

隨著鹽湖沉積研究在地學中的重要性日益提升,原有的理論得到了科學驗證和完善,新的理論不斷出現,新的方法得到了很好的應用。新模式的不斷提出,使得研究更為廣泛和微觀,深入鹽湖沉積模式對學科研究起到了支撐和引導的作用。環境指標的不斷完善,研究手段方法的不斷增加,使得鹽湖的沉積演化過程被多種環境指標記錄,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。高精度、定量化研究,加強學科之間的聯系,探索多學科交叉研究,已經成為鹽湖沉積學研究的重要發展趨勢。鹽湖沉積學不僅僅是研究鹽湖沉積理論,也注重解決地球科學的重大科學應用問題,如基礎地質、環境災變事件、資源勘查等。

研究展望

鹽湖沉積學的基礎理論研究將繼續受到重視,朝著精細化、定量化方向發展。室內外分析與野外長期觀測相結合,加強鹽湖沉積動力學研究,建立國際鹽湖數據庫,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。加強多學科交叉,重視人才隊伍建設,深入國際合作,將是鹽湖沉積學發展的關鍵。面向重大科學問題,致力于人類社會可持續發展,鹽湖沉積學將繼續服務人類社會發展。

參考資料 >

江漢鹽湖盆地沉積特征.豆丁網.2024-10-30

鹽湖沉積巖特征與鹽礦形成機制.原創力文檔.2024-10-30

鹽湖沉積物的礦物組成與演化分析.人人文庫.2024-10-30

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