柴达木盆地是我国极为重要的K、B、Li 盐类资源富集区，承担着建设世界级盐湖产业基地的重任，却存在成矿规律不明确、可采卤水资源找矿效果不显著的瓶颈，盐湖资源面临着严重的可持续发展问题。亟需将柴达木盆地盐湖作为一个地球化学系统进行探讨，重点梳理了盐湖元素富集机制的核心问题，集成分析了盐湖同位素地球化学所面临的机遇与挑战，并总结提出柴达木盆地盐湖K、B、Li 成矿地球化学系统，以服务于盐湖成矿规律研究和资源勘查评价。地球化学作为固体地球科学以及表生地理地质过程的灵敏探针，自上世纪八九十年代就在柴达木盆地盐湖中得到了良好的应用，为研究盐湖资源与环境起到关键作用。目前，已积累了大量的盐湖元素和同位素地球化学数据，但涉及盐湖卤水起源、成因、演化和成盐元素迁移、富集等重大基础科学问题时，仍具有多解性，导致盐湖成矿规律长期存在争议。因此，需要将柴达木盆地盐湖作为一个系统进行探讨，并梳理盐湖元素富集机制的核心问题，集成分析盐湖同位素地球化学所面临的机遇与挑战，总结柴达木盆地盐湖卤水K、B、Li 资源的成矿地球化学系统。
（1）卤水的氢、氧同位素分布及其应用
氢、氧同位素应用在水文学中已有60余年的历史，目前在解决水文生态、水文气候、水循环和水体演化中，起到了显著的作用。卤水作为极端环境下的水体，较之于多数地表水或者地下水，具有时代老、地质过程复杂和水体来源多样性的特点，在应用氢、氧同位素时，需要对各类水文地质过程进行仔细识别。柴达木盆地周围山系错综，海拔效应、温度效应以及干旱环境下二次蒸发作用等导致盆地内大气降水的氢、氧同位素差异较大，但是多数具有低的同位素组成特征且位于全球大气降水线附近，并成为盆地多数水体形成的基础。将盆地内湖表卤水氢、氧同位素数值拟合可得出δD=5.0δ¹⁸O – 25的线性关系方程，这与罗布泊地区天然水体的蒸发线性方程δD=4.7δ¹⁸O – 26极其接近, 体现的是极端干旱环境下封闭湖盆水体经受强蒸发作用演变为卤水的氢、氧同位素地球化学演化规律。盆地咸水湖具有最高的氢、氧同位素值，尤其是对于蒸发作用极为敏感的δD，极易在蒸发过程中富集重同位素。部分低氢、氧同位素值的咸水湖，则代表了相对低的蒸发浓缩程度或者地下水直接补给湖盆的水文过程。比如青海湖，除地表河流汇入外，地下水向湖盆的直接排泄也是其水量收支平衡的重要组成部分。由于基本一致的起源，地下水的氢、氧同位素组成与地表河流水体类似，但是，地下水可以携带大量的盐分和其他物质组成进入湖泊，促进其咸化。
大、小柴旦盐湖和东台、西台、一里坪等富硼、锂盐湖卤水的氢、氧同位素均分布在盆地蒸发线周围，表明这些盐湖是由周围汇入水体蒸发浓缩而成。虽然大柴旦盐湖在B含量和矿化度上均高于小柴旦盐湖，但大柴旦的氢、氧同位素值要低于小柴旦，这是由不同补给河流水系和水循环过程引起的。小柴旦的主要补给河流——塔塔棱河，输运路径长，汇水流域面积大，受到的蒸发作用要强。而大柴旦盐湖为典型的“高山深盆”地质环境，周围多条水系经过较短的输运路径直接汇入湖盆。距离湖盆10km处出露的多处富B、Li热泉水可以直接补给盐湖，这类水体也具有低的氢、氧同位素特征。更为特殊的是，大柴旦盐湖地下水极为发育，可以沿断裂上涌补给湖盆，上涌过程中又可溶滤地层中的B、Li等物质，带入湖盆，形成相对低的氢、氧同位素值富B、Li的卤水。
较之于湖表卤水，盆地西部富K卤水的氢氧同位素分布要复杂的多，既有与大气降水极为类似的低δD、δ¹⁸O值卤水，又有与地表盐湖、咸水湖类似的高δD、δ¹⁸O值卤水，还有低δD、高δ¹⁸O值卤水，这分别代表着卤水的不同成因类型。一般而言，大气降水形成的地下水上涌过程中，发生水岩反应并溶滤一些盐类物质和有益元素出露地表，可以形成低δD、δ¹⁸O值卤水，如昆特依坳陷的钾湖；强蒸发环境下浓缩形成的卤水往往具有高的低δD、δ¹⁸O值，如察汗斯拉图坳陷的碱北洼地；而受到第三纪古卤水补给的现代盐湖晶间卤水则可以具有低δD、高δ¹⁸O值，如大浪滩坳陷的部分盐湖。察尔汗盐湖由于受到十分复杂的水系和多种水体补给，其氢氧同位素分布也具有多样性。需要指出的是，在盐湖体系中，卤水的氢、氧同位素直接代表的是水体的起源、成因和演化过程，作为矿种元素运移的载体，可以在一定程度上间接反映K、B、Li等的水文地质和元素地球化学规律。但在柴达木盆地，这些物质组分的来源渠道是多种多样的，具有多期次、多源叠加的特点，在氢、氧同位素的基础上，还应结合其他同位素进行多指标约束，以精确获取物源及演化信息。
（2）卤水的硼同位素分布及其应用
B对于水-岩作用很敏感，质量较轻的¹⁰B 往往优先吸附在黏土矿物上，残留的流体中富集¹¹B，导致流体δ¹¹B升高。负的δ¹¹B值多见于非海相蒸发硼酸盐矿物和沉积物，而海相蒸发岩矿物的δ¹¹B值普遍较高。各类地质体的δ¹¹B差异较大，盐湖卤水以及沉积盆地中的地层水也由于不同来源卤水的混合、水岩作用和大气降水的加入，使得B同位素组成差异较大。
目前对于柴达木盆地盐湖沉积物和卤水的B同位素组成的研究工作开展的较为详细且深入，察尔汗盐湖钻孔碳酸盐δ¹¹B值具有非均质性的显著特征(−2.74‰ ~ +7.64‰)，被认为是与古湖水的盐度有关，从而反映古气候条件。虽然对于B在石盐、碳酸盐中的存在形式的认识有所加深，但作为卤水—蒸发盐体系的B同位素分馏的认识及其应用还需要仔细甄别，尤其是在多类型水体掺杂的复杂盐湖系统下形成的不同水化学环境下，除气候影响因素外，δ¹¹B值的剧烈变化可能与水体的来源有关。
相对于富K的察尔汗盐湖，典型富B、Li盐湖的钻孔沉积物的δ¹¹B值要低得多，大柴旦盐湖沉积物δ¹¹B值分布在−7.54‰ ~ −1.06‰，平均为−5.59‰；东台盐湖沉积物δ¹¹B值分布在−14.78‰ ~ −0.21‰，平均为−8.83‰。这与B的物质来源直接关联，虽然汇入柴达木盆地的河流多数具有相对高的δ¹¹B值，但B的富集主要依靠活跃构造环境下产出的地热水，而地热水往往具有低的δ¹¹B值，如可可西里富B、Li热泉的δ¹¹B值为−3.22‰，大柴旦热泉的δ¹¹B值为1.01‰，这些流体补给到盐湖中，就会使盐湖卤水具有低的δ¹¹B值。因此，盆地富B、Li盐湖的δ¹¹B值低于盆地的部分河水和湖表卤水，也低于盆地西部的富K晶间卤水。
较为特殊的是，在盆地同一坳陷带，也会出现迥异的δ¹¹B值，如马海盆地内相邻的巴仑马海和德宗马海卤水的δ¹¹B值分别为31.4‰和−4.0‰，分馏的差异会导致B同位素的变化，但高达35.4‰的差异，还是由水体补给来源决定的。盆地西部广泛发育第三系古卤水，位于地下数百至数千米，且可具有极高的δ¹¹B值，甚至可远超过古海水，在活跃的构造活动下，沿裂隙出露地表或补给到浅部含盐地层中，断裂带和深部古卤水的耦合就可能发育高δ¹¹B值的盐湖卤水。在盆地西部，古卤水及部分浅表盐湖卤水共同构成“硼同位素异常带”，其形成机制还有待进一步从同位素分馏、物源属性和卤水演化及沉积方面深入探究。
（3）卤水的锂同位素分布及其应用
Li具有较强的流体活动性，在有流体参与的地表化学风化、海底低温蚀变和俯冲带变质作用过程中，Li倾向于富集在流体中，在这些过程中可发生强烈的同位素分馏，使得⁶Li富集在固相中，⁷Li 富集在液相中，与B具有类似的地球化学性质。各类地质体的δ⁷Li同样差异较大，使得其在盐湖卤水演化和物质来源方面，有突出的示踪优势。
柴达木盆地盐湖卤水的δ⁷Li值分布在9.21‰ ~ 40.66‰，高值位于茶卡、柴凯以及察尔汗盐湖，这些盐湖都具有贫Li的特点，这从低的Li/Na值可以反映出来，一方面其补给河流水体具有低的Li含量，另一方面由于黏土矿物的强吸附作用，这些盐湖发生了严重的Li贫化现象。富B、Li盐湖卤水则明显具有低的δ⁷Li值和高的Li/Na值，而与盆地内地热流体的Li/Na值类似。显然，单纯依靠河流水体的汇聚补给，由于黏土矿物的吸附作用，盐湖卤水不可能保持低的δ⁷Li值，也难以达到Li的高度富集。这再次证明了地热流体的输入是柴达木盆地盐湖B、Li成矿的重要控制机制。
 

同位素；盐湖地球化学；K、B、Li、Rb矿种