同位素示踪揭秘柴达木深层卤水锂差异化富集机制
近日，中国科学院地球环境研究所盐类战略资源研究团队联合多家科研单位，以柴达木盆地中部鸭湖背斜裂隙—孔隙型深层卤水和北缘马海砂砾型深层孔隙卤水为研究对象，开展了锂—硫稳定同位素联合示踪研究。研究利用锂同位素识别锂的物质来源及迁移转化过程，利用硫同位素约束卤水形成环境及储层封闭性，并结合水化学分析、矿物饱和指数计算和水化学特征参数，系统揭示了两类深层卤水锂资源差异富集的控制机制。相关成果发表于《美国地质学会会刊》。
锂是支撑我国新能源产业发展和能源结构转型的重要战略性矿产资源。盐湖卤水锂资源是目前开发成本最低的锂资源类型之一，在全球锂资源供应中占据重要地位。柴达木盆地是我国盐湖锂资源最为集中的地区之一，目前已建成年产规模超过8万吨的锂盐生产线，产业发展对锂资源持续、稳定供应提出了迫切需求。加强后备锂资源调查与成矿机制研究，对于保障盐湖锂产业可持续发展、提升我国战略性矿产资源保障能力具有重要意义。
柴达木盆地的卤水资源按赋存条件主要可分为三类：一是浅层盐湖卤水，是目前盐湖提锂产业主要利用的资源；二是砂砾型深层孔隙卤水，主要赋存于山前冲洪积砂砾层中，以富钾为主要资源特征；三是背斜构造裂隙—孔隙型深层卤水，主要赋存于盆地中西部背斜构造区，富含锂、硼、溴、碘等有用组分，是未来深层卤水锂资源勘查的主要对象和重要战略后备资源。然而，同为深层卤水，为何有的富锂、有的富钾却相对贫锂？不同储层条件下，锂的来源、迁移与富集过程有何差异？这些问题制约着深层卤水资源的精准勘查与科学评价。
研究发现，两类深层卤水具有鲜明的元素与同位素差异。鸭湖背斜深层卤水锂浓度为14.04—41.73毫克/升，表现出“锂含量高、锂同位素值低、硫同位素值高”的特征；马海砂砾型深层卤水锂浓度仅为2.45—4.45毫克/升，表现出“锂含量低、锂同位素值高、硫同位素值低”的特征。这一对比表明，深层卤水中的锂能否有效富集，不仅取决于卤水浓缩程度，更受到深部物质补给、流体运移及储层水—岩作用的共同控制。
该研究通过锂—硫同位素联合示踪，厘清了两类深层卤水中“深部补给促富锂”与“黏土吸附致液相贫锂”的不同演化路径，强调了物质来源、储层岩性和水文地质条件对锂资源赋存形式的共同控制。研究成果为柴达木盆地后备资源勘查提供了科学依据：鸭湖等背斜构造区应重点关注富锂裂隙—孔隙型深层卤水，马海等砂砾型深层卤水分布区则应加强富钾卤水与黏土型锂资源的协同勘查评价，为区域盐湖产业资源接续和多资源综合利用提供支撑。
相关论文信息：https://doi.org/10.1130/B39228.1