中国铷铯资源、提取技术与开发利用研究

铷、铯具有优异的物理化学性能,不仅在电子器件、催化剂、特种玻璃等传统领域中,在高科技新兴应用领域也有广泛的用途。我国铷、铯资源相对丰富,类型多样,不仅有固体矿,而且还有液体矿。本文介绍了国内铷铯资源、提取技术及特点、资源开发利用现状。国内铷铯资源以固体矿为主,铷、铯的储量分别为116万t(Rb_(2)O)和14万t(C_(s_(2))O)。利用酸法从固体矿提取铷铯已实现工业化,萃取法和离子交换法在液体矿上更具有应用前途。广东天堂山铷矿开发项目在近年来备受关注。指出盐湖及地下卤水中的铷铯资源更具发展潜力,建议加强国内铷铯资源调查、勘查和低品位固体矿、液体矿资源综合提取技术攻关,拓宽铷铯产品新性能和应用领域。

盐类资源环境与开发利用——“庆祝郑绵平院士九十华诞暨从事地质工作70周年”专辑特邀主编寄语

盐湖是一种集无机盐、有机质和嗜盐生物于一体的综合性自然资源,是大自然信息库和天然实验室,其包含的丰富盐类矿产资源以及其他相关资源类型与农业、工业以及人们日常生活的多方面息息相关。我国现代陆相盐湖和古代海/陆相盐盆涉及多个省区,是一个富“盐”的国家:钾、锂、硼等战略紧缺盐类矿产是新一轮找矿突破行动关注的重点和热点;盐类资源开发利用和环境保护是相辅相成的两个方面。以郑绵平院士提出的“盐类学”理论为指导,聚焦盐类资源环境领域的找矿勘查、成因机制、开发利用以及环境预警等问题,在《地球学报》编辑部的大力支持下,本“庆祝郑绵平院士九十华诞暨从事地质工作70周年”专辑共征集相关论文18篇,旨在为后续的盐类资源领域理论研究与实践应用提供参考,并借此向郑绵平院士九十华诞暨从事地质工作70周年献礼。

西藏当雄错盐湖碳酸盐沉积环境及其地质意义

西藏当雄错盐湖是一个碱性的富锂、硼资源盐湖,对其碳酸盐沉积物的研究有助于了解盐湖形成过程中沉积环境的变化以及锂、硼资源的富集过程。为此,本文从当雄错盐湖碳酸盐剖面自上而下采集了31件样品。对这些样品开展了铀系年龄、XRD、主-微量元素、碳-氧同位素测定以及介形类的鉴定分析。铀系年龄结果表明剖面沉积开始于(3788±120)a BP,结束于约2220 a BP。碳酸盐沉积的微量元素和稀土元素特征表明,其沉积水体为缺氧、还原环境下的咸水环境,沉积物形成于干旱、寒冷的气候环境,湖泊水体具有半开放-半封闭性质,但封闭程度较高。约3430 a BP时,当雄错水体盐度发生了较大改变。结合沉积物中介形类Candona gyrongensis的出现和沉积物的碳氧同位素特征,推测有地下淡水注入导致湖泊水体变淡和还原性减弱。当雄错水体的盐度在2220 a BP之前仍相对较低,湖水浓缩达到盐湖阶段的时间在2220 a BP以后。

西藏扎布耶盐湖锂矿开发的环境影响研究

扎布耶盐湖是世界上独一无二的自然结晶碳酸锂的盐湖,是西藏目前规模最大的运用太阳池技术工业生产碳酸锂的盐湖。开展锂矿开发对环境影响的综合研究有利于合理有序开发盐湖资源。利用野外实地调查与遥感卫星技术,对扎布耶盐湖开发的环境影响进行了系统研究。结果表明,环境影响方式主要表现为资源损毁、地质灾害和水土气等方面;影响范围主要分布在道路、生活办公区、盐田、太阳池、采土区、引、排卤渠等地方,影响面积约16 km^(2),仅占矿区面积的5.37%;扎布耶盐湖矿区对环境的破坏是局部的、可控的。提出利用本地植物进行土地复垦、采用土工膜防止渠道渗透和用黏土填补塌陷、修建墙壁隔绝土气的盐碱化、通过增加管道实现南北湖水的有效交换、建立长期监测预警等建议,为扎布耶盐湖的绿色可持续开发提供参考依据。

利用盐生植物发展“盐湖农业”研究进展

由于人口增长和全球气候变暖,次生土壤盐碱化日趋严重,淡水资源缺乏,使得人类粮食和食品供给面临严峻挑战。“盐湖农业”为解决这一问题提供了一种新的思路。本文评述了盐生植物在农业上的应用国内外研究进展,重点综述了盐生植物作为食物、饲料、工业原料等方面的研究。盐生植物生长环境比较恶劣,一些盐生植物为应对逆境环境而合成出丰富的次生代谢物,这些代谢物对预防疾病和促进健康大有益处,因此近年来市场对盐生植物的需求显著增加。我国盐湖资源丰富,利用盐生植物发展盐湖农业有得天独厚的条件,具有广阔的应用前景,本文最后提出了在我国发展盐湖农业的几点建议。

青藏高原中部班戈错富锂盐湖水位月际变化与驱动因素分析

锂在新能源领域的独特优势使其需求规模呈爆发式增长,世界各主要经济体将其列为关键矿产。西藏盐湖锂资源丰富,水位变化是锂资源动态评价的重要环节,班戈错是典型富锂盐湖,极具代表性。本文以2016—2023年班戈错现场实测水文及气象观测资料为基础,分析了水位月际变化特征及驱动因素。主要结论如下:(1)以2018年6月、2021年12月为界,2016年1月至2023年7月,班戈错水位月际变化剧烈,经历下降—上升—下降波动变化过程,且水位上升速度远大于水位下降速度。(2)蒸发量增大是班戈错两次水位波动下降的主要原因;而蒸发量降低和温度升高是驱动水位波动上升的动力。(3)温度及降水是控制湖泊年内变化的主导因子,且温度主要通过控制蒸发来实现影响。研究结果为青藏高原月际尺度气候变化的盐湖区域响应和班戈错将来开采过程中锂资源保障程度研究提供数据基础。

青藏高原盐湖反风化作用与关键元素循环

盐湖环境中的反风化(reverse weathering,又称逆风化)是指逆向的化学风化作用,通常指盐湖内部自生黏土矿物或碳酸盐矿物的形成过程,是控制盐湖关键元素地球化学循环的重要机制。青藏高原是地球上关键的盐湖区,既是内陆生态系统重要的碳库,又富含锂、钾、铷、铯等关键矿产资源。青藏高原盐湖的水化学类型多样,包括碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型,不同的水化学特征决定了盐类和黏土矿物的种类及其形成机制的差异。本文综述了盐湖环境中硅酸盐和碳酸盐反风化作用的研究进展,并探讨青藏高原盐湖反风化作用对关键元素地球化学循环的影响。青藏高原盐湖中自生黏土矿物的形成(如伊利石)是对盐湖卤水锂、钾、铷、铯等关键元素最重要的消耗机制;而碳酸盐的形成对关键金属元素消耗影响很小,除非形成含关键金属元素的独立矿物,如扎布耶石。自生黏土矿物和碳酸盐的形成均会显著影响湖泊的无机碳循环。目前,盐湖反风化作用程度的量化、控制因素解析和对关键元素损耗的影响程度是盐湖矿产资源研究的关键问题。当前非传统稳定同位素技术的快速发展为盐湖反风化研究提供了新机遇。青藏高原盐湖是反风化研究的天然实验室,开展盐湖反风化研究不仅可以深入理解青藏高原盐湖的关键金属元素成矿作用及碳循环过程,而且有助于丰富反风化理论。

西藏阿里地区发现高品位富锂钾硼晶间卤水

根据中国地质调查二级项目“钾锂硼等紧缺盐类矿产综合调查”部署和郑绵平院士1960年资料(叉茶卡钻孔卤水LiCl平均含量为2800 mg/L),2024年7月,中国地质科学院矿产资源研究所郑院士团队在西藏阿里地区的叉茶卡、阿翁错开展卤水锂钾硼资源调查(图1)。

北羌塘坳陷中侏罗统夏里组蒸发岩硫同位素特征及其钾盐成矿意义

羌塘盆地是一个资源丰富的含蒸发岩盆地。为进一步探讨盆地内蒸发岩原始物源、沉积环境以及钾盐资源的成矿潜力,文章分析了北羌塘坳陷QY-1井37件中侏罗统夏里组硬石膏岩样品的硫同位素特征。结果表明:(1)QY-1井硬石膏岩的硫同位素值介于11.76‰~15.96‰,主峰值区间为15.0‰~16.0‰,平均值为15.16‰,与中侏罗世海水相比偏小,相对较低的硫同位素值指示存在陆源淡水补给蒸发盆地;(2)硫同位素值分布范围非常集中,98%的样品硫同位素值介于14.0‰~16.0‰。稳定的硫同位素值指示硬石膏沉积期及成岩后未遭受微生物的改造,沉积和成岩环境的氧化还原电位较高;(3)北羌塘坳陷地表盐泉水具有与夏里组硬石膏岩相一致的硫同位素特征,这表明盐泉水在地下运移时可能溶解了地层中的石膏沉积。再结合沉积学、矿物学、古地磁学等研究成果,笔者综合判断北羌塘坳陷具有良好的钾盐成矿条件和远景。