北羌塘盆地康如茶卡鹽湖礦床地質特征及成礦模式研究

屈李華，趙芳，周曉穎，趙同壽，孟盛向

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局物化探大隊，新疆 昌吉 831100）

特提斯成礦帶為全球3大成礦帶之一，也是世界上鹽湖礦床富集區域。羌塘盆地位于東特提斯羌北-滇西成礦域，是我國尋找鹽類礦床的主要遠景區之一[1]。研究表明，羌塘盆地發育有一系列現代鹽湖，這些鹽湖大致與NNW向展布的康如茶卡鹽湖平行，如扎布耶茶卡、扎倉茶卡、當雄錯、龍木錯等。2011年地科院礦產資源所及鹽湖與熱水資源研究發展中心對該帶鹽湖礦床成礦地質、成礦物質、礦床類型等進行了研究。該區與新疆南部毗鄰，在地質演化、鹽湖成因、水化學類型等方面均有相似之處，但新疆境內鹽湖礦床勘查程度較低，尤其是昆侖山一帶的高山深盆地區。因此，該鹽湖礦床的研究對新疆同類型鹽湖礦床的勘探具一定指導意義。

1 前第四系地質

研究區位于羌塘盆地中央隆起以北，屬北羌塘盆地。區內出露地層由老至新依次為石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、新近—古近系和第四系（圖1）[2]。

蘭新嶺下部為石炭系，出露面積較小，是一套碎屑巖-碳酸鹽巖建造。巖性為長石石英砂巖、粉砂質泥巖、泥巖及含生物碎屑灰巖。二疊系分布于熱覺茶卡西北部，為灰-深灰色中厚層粗砂巖、粉砂巖、頁巖、泥巖夾薄煤層。三疊系分布面積較大，巖性以粉灰色細礫巖、含礫粗砂巖、長石砂巖、粉砂質泥巖、鈣質泥巖為主，產雙殼類化石。侏羅系分布于湖區東部，為一套雜色碎屑巖，以礫巖、中細礫巖、含礫粗砂巖為主，夾中細粒巖屑砂巖、巖屑長石砂巖及鈣質粉砂巖、粉砂質泥巖。湖區西部見少量超基性侵入巖。區域上變質作用不明顯，變質巖極不發育。

研究區經漫長構造演化過程[3-5]?吉林大學地質調查研究院.中華人民共和國區域地質調查報告(瑪依崗日幅I45C003002)，2003，鹽湖約形成于第四系更新世時期。在新構造運動影響下，湖盆沉降導致古大湖（海相）分解，形成星羅棋布的斷陷盆地，湖盆開始處于封閉環境中，為鹽湖礦物的儲存創造了良好的空間環境。后期青藏高原構造運動的整體降升對湖面升降的影響較小，反之氣候變化對湖泊水量的補給和蒸發作用增大，影響湖面變化。隨著湖水的大量蒸發，同時缺乏外界水源充分補給，其逐漸濃縮為鹽湖，形成高階地和明顯的湖蝕地形及大量湖岸堤。受喜山運動-新構造運動影響，區內斷裂帶發育，斷裂帶附近形成規模巨大的地熱異常區，潛伏的巨大熱源導致水巖反應，沿裂隙處形成一定規模的古鈣華堆積。

2 第四系地質

與康如茶卡鹽湖關系密切的第四紀地層為：①上更新統沖洪積+湖積。分布于原始湖盆四周山區溝谷口附近二級階地面上，形態為環湖分布的沖洪積扇并高出現代湖面，該層多為含水層。上部被沖洪積-堆積物覆蓋，巖性為砂礫石，礫石含量約占30%，成分為砂巖、粉砂巖、礫巖等，磨圓度較差，砂含量約75%，為中粗粒巖屑、石英和長石，粘土含量較少，呈土黃色；②全新統沖洪積物。分布于湖盆四周二級階地下部，為河床相、河漫灘相堆積。沖積物粒度較粗，以礫石和砂礫石為主，少量砂及粘土堆積。堆積物受控于河流兩側及河流流域的基巖，成分較雜。此層在支流谷地中也有分布，厚度不等，分選性、磨圓度遠不如主干河流中的沖積物；③全新統湖泊沉積。多沉積在沖洪積扇底以下至鹽湖濱岸間的環湖平原地帶。以湖成灘地形式發育，寬370 m至數千米，上部多覆蓋有退縮的沙丘、沙垅，構成湖盆的一級階地，高出現代湖面約25 m。巖性以灰色細砂礫、粉砂粘土為主。④化學沉積。呈不規則環狀環湖分布，寬度不等，一般靠近湖水區域逐漸尖滅，沉積厚度約8 cm（圖2）。

圖1 康如茶卡區域地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of the Kangruchaka area

3 水文、氣候條件

圖2 康如茶卡地質圖及柱狀圖Fig.2 Geological map and Stratigraphic column of the Kangruchaka

研究區地處青藏高原腹地，屬山原丘陵湖盆地貌景觀，山體總體呈NS向展布，湖盆兩側山嶺平均海拔高度4 766 m，西側最高峰為瑪依崗日。地形切割較大，山頂、山脊多呈棱角狀。區內水系不發育，多為季節性沖溝。湖水來源于河水、大氣降水、泉水等。區內特殊的氣候條件，為鹽湖的形成提供了必要條件。

3.1 水文特征

地表水是該湖的主要補給水源，它匯聚區域上的大氣降水和冰雪融水，通過地表及地下徑流匯入湖中，在強蒸發作用下進行排泄。研究區西部為瑪依崗日峰，海拔較高，常年積雪，冰雪融水形成常年性河流源源不斷的對該鹽湖進行成礦物質補給，河水流量年均0.10 m3/s。其它多為短小的受季節性影響變化較大的間歇河流。湖盆及外圍地下水以地下徑流形式運移補給湖盆區；局部因構造和地形切割作用以泉水形式排泄。泉水流量較穩定，可能溶濾了區內夏里組二段和索瓦組一段中的蒸發巖，為鹽湖鹵水礦的形成提供了一定的成礦物質。湖區第四系沖洪積物、湖積松散堆積物構成的孔隙含水層中的沉積水對鹽湖起到一定的補給作用。

3.2 氣候條件

區內屬高原亞寒帶干旱季風氣候區，干旱、多風，空氣稀薄，四季不分明，冬長夏短，晝夜溫差懸殊，日照時間長，多風雪天氣[6]。年日照時數在2 500 h以上，年平均降水量僅150 mm，年均蒸發量約 2 745 mm，年平均相對濕度35%，年平均氣溫在0℃以下，7—8月為雨季，頭年10月至下年4月為冰凍期，僅5—9月份氣候相對溫暖。從氣候特征反映，蒸發是湖水排泄的唯一途徑，但湖水的蒸發量遠遠大于補給量，極有利于鹽湖的形成。

4 成礦特征

康如茶卡鹽湖為地表鹵水型礦床（圖2），湖泊呈北大南小的不規則狀，湖水面積約16 km2，湖面海拔約4 766 m，湖表鹵水深度0.8～2.5 m，湖水礦化度平均311.48 g/1，pH值8.8，鹽湖水化學類型為硫酸鈉型。鹽湖化學沉積物較薄，約2～11 cm，一般為碳酸鹽粘土、芒硝等，還有一定數量的有機質，鹽湖內未發現生物。

4.1 礦石礦物成分

康如茶卡鹽湖鹵水中的主要成分有K+、Na+、Cl-、Mg2+、SO42-等，次為 B4O7、HCO3-、Li+，據化學分析結果，按庫爾納科夫-瓦良什科分類法[7-8]，鹽湖類型屬硫酸鈉亞型（表1）。

4.2 礦石礦物組合

受該湖工作程度及資料收集限制，礦區未收集到鹵水蒸發實驗的相關資料。鹽類礦物的析出規律可通過Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O硫酸鹽型鹵水五元體系25℃介位相圖進行分析（圖3）[9]，判斷湖水蒸發過程的相化學行為及可能的析鹽規律。鹵水水化學分析結果表明,原鹵水組成點在氯化鉀相區，氯化鈉和芒硝均未飽和。相圖分析反映鹵水蒸發過程中析鹽階段可分為以下階段：氯化鈉、鉀石鹽、光鹵石（鉀鎂混鹽）和老鹵階段。該湖礦石礦物組合按析鹽順序大致為石鹽、芒硝、白鈉鎂礬、鉀芒硝、光鹵石，最后析出鉀石鹽。據鹽類礦物配礦原則[10]，康如茶卡鹵水進行配礦所得的鹽類礦物與等溫蒸發實驗中結晶析出的基本一致，其中石鹽246.52～278.02 g/l、芒硝8.73～17.38 g/l、瀉利鹽18.92～20.51 g/l、鉀石鹽較少，約2.08～7.25 g/l。與該湖有關的鹽類礦物見圖4，表2。

4.3 鹽類礦床的形成條件

圖3 康如茶卡鹵水25℃等溫蒸發結晶路線圖Fig.3 Crystallization path of the brine in Kangruchaka salt lake at 25℃

圖4 康如茶卡鹽湖結晶礦物Fig.4 Crystallized minerals of the Kangruchaka salt lake

鹽類礦床的形成主要與地質構造作用、成礦物質來源、干旱的氣候環境有關。

表1 康如茶卡鹽湖水化學分類計算表Table 1 Hydrochemistry classified counting table of the Kangruchaka salt lake

表2 康如茶卡鹽湖礦物一覽表Table 2 The Mineral list of the Kangruchaka salt lake

4.3.1地質構造作用

羌塘盆地獨特的地質構造背景、頻繁的構造演化、復雜的地塊組合形成的封閉式斷陷盆地是良好的高山深盆成鹽環境。因喜馬拉雅構造運動影響，導致高原整體隆起并產生差異性的局部上升和下降運動。因此，研究區鹽湖凹地是由構造運動控制的成鹽凹地。康如茶卡鹽湖就是受區域上龍木錯-拜惹布錯深大斷裂影響形成的封閉構造斷陷湖盆。

4.3.2鹽類物質來源

羌塘盆地鹽湖成鹽元素的來源和富集與青藏高原的隆起及隆起后的演化息息相關[11]。研究表明，本湖成鹽元素來源主要有兩種途徑：①蝕源區及湖盆邊緣巖石或巖層的風化淋濾作用，是古湖盆和鹽湖成鹽物質最原始的補給來源。湖區周圍大面積三疊系及侏羅系中含有豐富的易溶元素和膏鹽層。地層經長期風化作用、大氣降水的淋濾及河流沖刷，使這些易溶元素和膏鹽層中的鹽類礦物質通過地表水和地下水匯入湖盆，為盆地內鹽湖提供了充足的鹽分來源；②地下水循環或潛水所攜帶地層中的成礦物質是鹽湖主要的成礦物質來源。本區屬地熱異常分布區，區域內發育有較多的中低溫泉水及泥火山水，說明盆內含鹽礦物的地下水在承壓作用下，沿邊緣斷裂帶以泉水形式溢出，對鹽湖成礦物質起了特殊的補給作用。

4.3.3高原性干旱氣候環境

研究區位于羌北地區，具特定的干旱氣候環境，降雨少、蒸發量大、空氣濕度小、植被不發育，為干旱地區氣候環境的重要特征，對鹽湖的形成及鹽類礦物的蒸發結晶成鹽具重要作用。

5 成礦模式探討

成礦模式的建立是對鹽湖的沉積特征、成因機理、成礦條件及蒸發-濃縮-結晶成鹽過程的高度綜合和理論概括。該過程既可以恢復古地理環境、揭示成礦規律、追溯構造演化，又為尋找鹽類礦床起一定指導作用。據康如茶卡鹽湖成礦建造特征、構造演化及性質提出的成礦模式，不僅表明成礦成鹽物質來源于周邊巖石風化地區，還與來自深源和深部循環水攜帶的物質有關。反映了獨特的高原地貌特征下干冷的氣候環境對鹽湖的蒸發濃縮、咸化成鹽的控制作用。

通過上述研究，結合前人對西藏鹽湖的研究成果，認為康如茶卡鹽湖是由早、中更新世以來的古大湖逐步演化而成，隨著第四紀古氣候由早中更新世潮濕向晚更新世末期干冷氣候的變化，熱覺茶卡和康如茶卡由原來的大湖逐漸分離。據湖相沉積層序，康如茶卡鹽湖演化階段分為兩個成鹽期：碳酸鹽和硫酸鹽。距今15 000—8 000年，形成碳酸鹽沉積的第一成鹽期，開始有芒硝沉積；距今4 000年至今為第二成鹽期，鹽湖逐漸演化至硫酸鹽沉積階段，形成淤泥（局部含硼鎂石）沉積階段。隨著含鹽巖石風化、破碎、溶解，通過地表和地下流水攜帶進入湖中，在干冷-溫暖交替環境下，湖水大量蒸發濃縮。同時，在重力場、磁力場等作用下，豐水時期高階湖泊水（熱覺茶卡）中成礦物質由高向低處遷移聚集，導致康如茶卡鹽湖進一步高度濃縮，石鹽開始大量析出，同時伴有石膏、芒硝等鹽類礦物析出。全新世以來，氣候總的趨向干冷變化，湖水進一步蒸發濃縮，鹵水礦化度也逐漸達到飽和，大量的芒硝、白鈉鎂礬、鉀芒硝、光鹵石、石鹽等鹽類礦物沉積，形成本湖固液相共存的鹽類礦產資源。成礦模式見圖5。

6 結論

康如茶卡鹽湖形成于早—中更新世，具碳酸鹽和硫酸鹽兩個成鹽演化期，水化學類型為硫酸鈉型；礦石礦物組合為石鹽、鉀石鹽、芒硝、石膏等；新構造運動為礦床的形成提供了富集盆地；成礦物質主要來源于大氣降水的淋濾作用、溫泉水溶濾含鹽地層；干旱寒冷的氣候是鹽湖形成必要條件。

圖5 康如茶卡鹽湖成礦模式示意圖Fig.5 The diagram of metallogenic model of Kangruchaka Salt Lake