科研进展
青海盐湖所在青藏高原中部扎仓古湖系统演化历史及硼锂富集机制研究取得进展
青藏高原是全球硼(B)和锂(Li)盐湖卤水资源最为富集的地区之一,区域内有200多个盐湖都在不同程度上富集硼和锂。然而,除柴达木盆地、扎布耶盐湖等研究较充分的区域外,高原中部和北部多数富集硼,锂的盐湖缺乏系统年代学约束,其时空演化历史并不清晰,制约了对盐湖富硼、锂卤水形成机制的认识。针对这一关键科学问题,中国科学院青海盐湖研究所水文地质与资源探采课题组联合荷兰瓦赫宁根大学,整合遥感解译、野外地貌调查、光释光(OSL)测年与X射线衍射(XRD)矿物分析等手段,系统重建了扎仓古湖系统晚更新世以来的湖面演化历史,定量恢复了不同时期古湖的空间范围,进一步探讨了湖面波动的气候驱动机制,并揭示了子湖间硼、锂差异富集的关键控制因素。

图1. (a)扎仓古湖系统高湖面范围(黑色实线)、扎仓古湖核心区域(灰蓝色区域)、各子盆地溢流高程(黄色图标)、古水文径流方向(渐变箭头)及图2所示区域的位置;(b)扎仓古湖系统各子湖硼(B)和锂(Li)浓度的对数尺度分布。红色和蓝色柱分别表示硼、锂相对富集组和低富集组。

图2 (a)卫星影像中那屋错与扎仓茶卡之间的古河道(红线)及溢流高程位置(黄色图标);(b)响曲同时补给扎仓茶卡和聂尔错;(c)水文通道中的典型湖相沉积(白色箭头所指);(d、e)分别为扎仓茶卡和聂尔错湖岸周缘发育的钙华丘与钙华台地(白色箭头所指)。
研究取得以下发现:
1. 在高湖面时期,扎仓茶卡、别若则错、达绕错、聂尔错和那屋错彼此连通,形成统一的扎仓古湖系统。古湖最高湖面高程达到4454 m a.s.l.,最大湖面面积约为2392 km²。研究识别出两个主要高湖面期,分别为晚更新世12.62 ± 0.93—12.20 ± 1.03 ka和中全新世7.33 ± 0.69 ka。此后,自中全新世至晚全新世,古湖系统持续收缩,并最终于1.25 ± 0.24 ka之后使扎仓茶卡进一步分隔为三个子湖。
2. 晚更新世高湖面(12.62 ± 0.93—12.20 ± 1.03 ka)与Bølling–Allerød暖期冰川融水增强及冻土融化加剧有关;中全新世高湖面(7.33 ± 0.69 ka)则主要受增强的印度夏季风(ISM)降水维持。此后,随着ISM逐渐减弱,以及冰川融水和冻土融水补给同步减少,湖面持续下降,最终导致古湖系统解体。在这一长期下降趋势之上,9.11 ± 1.06 ka、4.24 ± 0.38 ka、2.01 ± 0.40 ka和0.80 ± 0.07 ka还发现了数次湖面的快速波动,体现了青藏高原古湖系统对百年至千年尺度的突发气候事件的敏感响应。
3. 在相似的区域干旱化背景下,仅扎仓茶卡与聂尔错卤水硼锂高度富集(硼375—788 mg/L、锂268—800 mg/L),其余子湖硼锂浓度很低(硼4—120 mg/L、锂1—24 mg/L)。研究表明,单纯气候驱动的蒸发浓缩不足以解释这一空间分异,持续的近源热液补给是控制扎仓茶卡与聂尔错硼、锂差异化富集的首要因素。同时,两湖共同补给河流响曲上游的雄巴盆地发育富硼、锂岩浆岩,其化学风化为湖盆提供了额外的硼、锂物质来源。此外,扎仓茶卡作为区域汇水终端,可汇集并浓缩整个古湖流域输入的溶质,而卤水密度分层又限制了富硼、锂卤水向邻近子湖的扩散。上述物质来源与水动力过程的共同作用,最终造成了古湖系统内部子湖间显著的硼、锂资源禀赋差异。
该研究成果近日以“Spatiotemporal evolution of the Zhacang paleolake system at Central Qinghai–Xizang Plateau and its implication for boron and lithium enrichment”为题发表在国际知名学术期刊Catena上,全文链接:https://doi.org/10.1016/j.catena.2026.110628。青海盐湖所博士研究生赵辉斌为第一作者,苗卫良副研究员为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(U22A20573、42502091、42402257)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA0430104)和青海省昆仑精英科技领军人才计划的支持。




