晚第四紀(jì)柴達(dá)木盆地鹽湖成鹽期與冰期對比方案的再認(rèn)識*

陳安東，顧佳妮，王學(xué)鋒，韓 光，李洪普，袁文虎

（1中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；2中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；3中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所新生代地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；4青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院青海省柴達(dá)木鹽湖資源勘探研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海格爾木 816099）

柴達(dá)木盆地第四紀(jì)鹽湖中不僅有巨厚的湖相沉積物，而且有豐富的鉀鹽、鋰鹽和芒硝礦等資源（Chen et al.，1986；鄭綿平等，2016）。盆地中部和西部鹽湖區(qū)第四系地層厚度多在500 m以上，盆地東部澀聶湖區(qū)厚度可達(dá)3100 m（朱允鑄等，1994）。柴達(dá)木盆地已探明鉀鹽儲量（以KCl計）為7.06×108t，占中國已探明鉀鹽儲量的65%以上（鄭綿平等，2006a）。鉀鹽礦主要分布在察爾汗、臺吉乃爾、一里坪、昆特依、馬海和大浪灘等鹽湖區(qū)，其中，察爾汗鹽湖區(qū)已建成中國最大的鉀鹽生產(chǎn)基地。中國已探明鋰資源儲量為5.70×106t（以金屬鋰計），柴達(dá)木盆地占比48.5%，主要分布在一里坪、臺吉乃爾和察爾汗鹽湖區(qū)（宋彭生等，2014）。柴達(dá)木盆地芒硝礦資源儲量達(dá)到1.15×1010t（以Na2SO4計），主要分布在察汗斯拉圖、大浪灘和昆特依鹽湖區(qū)?？梢娕璧刂芯藓竦暮喑练e物和豐富的鹽礦資源為成鹽環(huán)境研究提供了良好的研究對象。

氣候是控制鹽沉積的主要因素之一，是成鹽環(huán)境研究的重要內(nèi)容。陳安東等（2017a；2020）和Chen等（2017b）對柴達(dá)木盆地鉆孔和剖面記錄的成鹽數(shù)據(jù)進(jìn)行了總結(jié)，提出晚第四紀(jì)柴達(dá)木盆地蒸發(fā)巖沉積是冰期/間冰期氣候旋回背景下的蒸發(fā)巖沉積。柴達(dá)木盆地西部（以下簡稱柴西）鹽湖在MIS 6和MIS 2的冰期環(huán)境下大多有石鹽（NaCl）和芒硝（Na2SO4·10H2O）沉積（陳安東等，2020）。但是，柴達(dá)木盆地成鹽期與冰期對比方案還存在一些問題，比如未明確MIS 1和MIS 4的鹽沉積情況。此外，柴達(dá)木盆地中更新世MIS 8和MIS 7的鹽沉積資料也較多，該對比方案還可以繼續(xù)擴(kuò)展。

本文以柴西察汗斯拉圖、昆特依和一里坪3個鹽湖共計6個中更新統(tǒng)—全新統(tǒng)含鹽地層剖面為研究對象（圖1a～c），通過多接收電感耦合等離子質(zhì)譜（MC-ICP-MS）鈾系測年和光釋光測年（OSL）測定其成鹽年代，利用X射線粉晶衍射分析（XRD）測定其鹽類礦物種類。結(jié)合前人的成鹽年代數(shù)據(jù)和鹽類沉積資料，筆者對柴達(dá)木盆地成鹽期與冰期的關(guān)系進(jìn)行了探討，進(jìn)一步明確了冰期氣候?qū)}沉積所起的作用。

圖1 柴西察汗斯拉圖、昆特依和一里坪位置圖（據(jù)Chen et al.，2018修改）a.青藏高原；b.柴達(dá)木盆地；c.研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Location of Chahansilatu,Kunteyiand Yiliping in thewestern Qaidam Basin(modified after Chen et al.,2018)a.Qinghai-Tibetan Plateau;b.Qaidam Basin;c.Regional geological map of study area

1 區(qū)域和剖面概況

1.1 區(qū)域概況

柴達(dá)木盆地位于青藏高原東北部（圖1a），盆地內(nèi)部海拔為2675～3350 m。盆地周邊被東昆侖山脈、祁連山脈和阿爾金山脈環(huán)繞（圖1b），是一個封閉的內(nèi)流盆地，水源主要來自東昆侖山脈和祁連山脈的冰川融水和大氣降水（袁見齊等，1983；張彭熹，1987）。在高原大陸性氣候條件下，盆地西部地區(qū)降水量為20～60 mm/a，而蒸發(fā)量可達(dá)2000～3000 mm/a（張彭熹，1987）。盆地西部年均溫度為3℃（張彭熹，1987）。由于其嚴(yán)酷的自然地理?xiàng)l件，盆地西部形成了大面積的高寒荒漠、鹽湖和干鹽灘。

本文研究區(qū)為柴西察汗斯拉圖（堿北凹地和拱南凹地）、昆特依（大鹽灘）和一里坪3大鹽湖（現(xiàn)為干鹽灘）。研究區(qū)沒有河流直接注入，水源補(bǔ)給條件較差，地表均為干鹽灘覆蓋。這3個鹽湖的第四系厚度均在500 m以上，中更新統(tǒng)以淺均有多層鹽類化學(xué)沉積。張彭熹（1987）曾依據(jù)地理分區(qū)將柴達(dá)木盆地鹽湖劃分成：祁連山南緣山間小盆地鹽湖和盆地中西部鹽湖2類。本文以后者為研究對象，這類鹽湖經(jīng)歷了湖水遷移、鹵水分異和后期的摻雜作用，進(jìn)入鹽沉積階段的時間也相對較早。

在本文的研究區(qū)中，察汗斯拉圖鹽湖最早進(jìn)入石鹽沉積階段。察汗斯拉圖ZK4613鉆孔顯示其在3.596 Ma開始出現(xiàn)石鹽沉積（黃麒等，2007）。青海省第一水文地質(zhì)大隊（1987）的調(diào)查資料顯示該鹽湖的中更新統(tǒng)賦存有5層芒硝礦，下更新統(tǒng)中還有一些芒硝和石鹽薄層。察汗斯拉圖中央拱起和堿北凹地北部有MIS 6的芒硝沉積，堿北凹地有MIS 2的芒硝和石鹽層（陳安東等，2020）。昆特依ZK3208鉆孔記錄的最早的石鹽沉積年代為1.15 Ma，主要的成鹽期小于0.774 Ma（馬喆等，2020）。一里坪西北部ZK801鉆孔記錄該鹽湖最早在2.88 Ma出現(xiàn)鹽沉積（黃麒等，2007）。一里坪中部15YZK01鉆孔記錄0.746 Ma才開始有石鹽沉積（Chen et al.，2017b），中更新世以來沉積了5段石鹽層（陳安東等，2017a；Chen et al.，2017b）。

本文的研究區(qū)均有企業(yè)從事鹽礦生產(chǎn)和探礦活動，開挖了大量的剖面和露頭。本文主要依托采礦企業(yè)開挖的鹵水渠、礦坑和抽水池等，選擇其中的含鹽地層作為研究對象。各剖面位置、剖面深度和主要鹽類礦物見表1，剖面照片見圖2a～f。

表1 研究區(qū)含鹽剖面概況Table 1 Information of evaporite-bearing profiles in the study area

1.2 剖面概況

察汗斯拉圖D19剖面為芒硝礦坑剖面，位于拱南凹地中更新統(tǒng)化學(xué)沉積和風(fēng)成沉積區(qū)域（Qch+eolp2）。D19剖面頂部為黃褐色風(fēng)成細(xì)砂與石鹽膠結(jié)的鹽殼，中部110～300 cm是以芒硝為主的鹽層，底部為灰綠色灰泥（圖2a）。剖面中既有相對純凈的芒硝層，又有含石鹽和石膏（CaSO4·2H2O）的芒硝層（圖2a、圖3a）。芒硝無色透明，芒硝層外被脫水的無水芒硝（Na2SO4）覆蓋（圖2a）。該剖面250～265 cm的芒硝層中含少量原生石膏晶體，石膏呈板柱狀，無色透明或者含黑色雜質(zhì)，多具有灰綠色粗糙表面，長1～3 cm（圖3b）；芒硝層底部300 cm處也含有原生石膏薄層，晶體形狀與上層石膏相同。

圖2 研究區(qū)含鹽剖面照片a.D19剖面；b.D13剖面；c.KP4剖面；d.KP2剖面；e.YP2剖面；f.YP3剖面Ha—石鹽；Mi—芒硝；Td—無水芒硝；Gyp—石膏；Cn—光鹵石；Sg—鉀石膏；Sv—鉀石鹽Fig.2 Photos of salt-bearing profiles in the study area a.D19 profile;b.D13 profile;c.KP4 profile;d.KP2 profile;e.YP2 profile;f.YP3 profile Ha—Halite;Mi—Mirabilite;Td—Thenardite;Gyp—Gypsum;Cn—Carnallite;Sg—Syngenite;Sv—Sylvite

察汗斯拉圖D13剖面為新開挖的鹵水渠剖面，位于堿北凹地全新統(tǒng)化學(xué)沉積和風(fēng)成沉積區(qū)域（Qch+eolh）。D13剖面35～145 cm細(xì)砂層中含有鉀鹽礦物，以深地層鹽類礦物主要為石鹽（圖2b）。含鉀鹽地層中可見片狀的石膏和鉀石膏（K2Ca（SO4）2·H2O）晶體，晶體表面有白色粉末狀的光鹵石（KMg‐Cl3·6H2O）和鉀石鹽（KCl，圖3c、d），也有一些光鹵石和鉀石鹽呈白色斑點(diǎn)狀分布在細(xì)砂層中（圖3e）。D13剖面的細(xì)砂層中還有一些石鹽，剖面底部有晶間鹵水形成的石鹽晶體（圖3f）。

圖3 研究區(qū)剖面中的主要鹽類礦物（圖中鹽類礦物簡寫同圖2）a.D19剖面250～265 cm芒硝、石鹽和石膏；b.D19剖面265 cm石膏鈾系測年樣品D19-5；c.D13剖面85 cm石膏和鉀石膏；d.D13剖面85 cm分離出的石膏和鉀石膏晶體；e.D13剖面35～50 cm石鹽、鉀石鹽和光鹵石；f.D13剖面光釋光樣品D13-4及下方的石鹽晶體；g.KP4剖面160～170 cm櫛狀石鹽；h.KP4剖面350～365 cm石鹽和芒硝；i.KP2剖面240～245 cm次生石膏晶體；j.YP2剖面45～50 cm石鹽和光鹵石；k.YP2剖面166～172 cm柱狀石鹽；l.YP3剖面150～160 cm石鹽立方體晶體Fig.3 Evaporite minerals in the profiles of the study area(the abbreviations of the evaporites are the same as that in Fig.2)a.Mirabilite,halite and gypsum at depth of 250～265 cm in D19 profile;b.Gypsum U-series dating sample D19-5 at depth of 265 cm in D19 profile;c.Gypsum and syngenitecrystalsat depth of 85 cm in D13 profile;d.Gypsum and syngenitecrystalsof D13 profile;e.Halite,sylviteand carnallite of 35～50 cm in D13 profile;f.OSL sample D13-4 and a halitecrystal in D13 profile;g.Pectinatehaliteat depth of 160～170 cm in KP4 profile;h.Haliteand mirabiliteat depth of 350～365 cm in KP4 profile;i.Secondary gypsum crystalsat depth of 240～245 cm in KP2 profile;j.Haliteand carnalliteat depth of 45～50 cm in YP2 profile;k.Columnar halitecrystalsat depth of 166～172 cm in YP2 profile;l.Cubic halite crystals at depth of 150～160 cm in YP3 profile

昆特依KP4剖面為新開挖的抽水池剖面，位于大鹽灘東南部上更新統(tǒng)化學(xué)沉積區(qū)域（Qchp3）。該剖面的鹽類礦物有石鹽、芒硝和石膏（圖2c）。剖面頂部0～106 cm的鹽殼為致密膠結(jié)的石鹽鹽殼，106～120 cm和144～215 cm為干鹽灘近地表環(huán)境下由毛細(xì)蒸發(fā)作用形成的櫛狀石鹽（圖3g）。剖面中部280～447 cm為芒硝和石鹽層（圖3h），其中，280～320 cm的部分芒硝被鹵水溶解，375～447 cm的芒硝保存完好。剖面底部473～483 cm和500～585 cm的灰泥層中有次生的石膏晶體。KP2剖面位于大鹽灘采礦區(qū)內(nèi)部，是濱地鉀肥公司早期開挖的鹵水渠。KP2剖面的鹽類礦物以石鹽和石膏為主（圖2d、圖3i）。250 cm以淺地層中的石鹽致密膠結(jié)，以深地層相對松散多孔隙，多可見次生的石鹽立方體和石膏晶體。

一里坪鹽湖的研究對象為鹵水渠剖面（YP2、YP3），位于一里坪鹽湖的全新統(tǒng)化學(xué)沉積（Qchh）區(qū)域。一里坪鹽湖YP2和YP3剖面的鹽類礦物均以石鹽為主（圖2e、f）。YP2剖面頂部26～95 cm的細(xì)砂層中的石鹽表面有少量光鹵石粉末（圖3j），鹵水渠輸鹵水位以深未見到固體鉀鹽礦物。鹵水渠所在的采礦區(qū)大多可見兩層致密的石鹽鹽殼（圖2e、f），分別位于剖面頂部和埋深2 m左右。2個致密膠結(jié)的石鹽層中間的石鹽松散多孔隙，是由雨水淋濾或毛細(xì)蒸發(fā)作用形成。在松散石鹽層中，YP2剖面166～172 cm以及YP3剖面58～213 cm可見柱狀的石鹽晶體（圖3k），還有較多立方體石鹽（圖3l）。

2 樣品處理和測試

2.1 MC-ICP-MS鈾系測年

D19剖面和KP2剖面的鈾系測年樣品選用地層中的原生石膏晶體。2個剖面各取3個樣，采樣深度見表2。在樣品前處理過程中，先將石膏晶體在超聲波清洗機(jī)中用酒精洗去雜質(zhì)，碾碎后再挑選其中無色透明的石膏碎片研磨成200目以下的粉末。

KP4剖面的鈾系測年樣品為4個原生石鹽樣品KP4-1、KP4-3、KP4-4、KP4-6，采樣深度見表2。其中，KP4-1樣品取自櫛狀石鹽層以深的致密石鹽層；KP4-3、KP4-4和KP4-6樣品取自芒硝和石鹽層。YP2和YP3兩個剖面各取原生石鹽樣品3個，采樣深度見表2。共計10個石鹽樣品，在測試前研磨成10目以下的碎塊。

本文用來測年的石膏樣品取200 mg粉末，石鹽樣品取2 g碎塊。樣品均利用2 mol/L稀鹽酸溶解。其余的化學(xué)處理步驟包括Fe共沉淀、U和Th元素分離以及上機(jī)樣品制備均參照Edwards等（1986）。采用多接收電感耦合等離子質(zhì)譜法進(jìn)行鈾系定年，使用美國Thermo-Fisher公司的Neptune Plus型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定樣品中U和Th的同位素比值，最后計算出230Th年齡。樣品的質(zhì)譜測量流程參照王立勝等（2016）的實(shí)驗(yàn)方法。在樣品處理和測試過程中，內(nèi)插STD76001和GBW04412鈾系年齡標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)監(jiān)控測試質(zhì)量。鈾系測年實(shí)驗(yàn)在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所鈾系年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。

2.2 光釋光測年

本文僅對D13剖面進(jìn)行了光釋光測年，樣品總數(shù)3個。采樣地層表面挖掉40～60 cm，然后在遮光環(huán)境下取樣。采用直徑5 cm、長25 cm的鋼管垂直打入剖面中，鋼管兩端用黑色塑料袋填充，樣品取出后用鋁箔紙包裹密封。在取樣過程中，在鋼管采樣位置采集200 g散樣密封保存，用于U、Th和K含量測試。

樣品的前處理在暗室紅光下完成。樣品均用10%的鹽酸和30%的雙氧水去除碳酸鹽和有機(jī)質(zhì)，濕篩后提取粗顆粒（90～125μm）組分。利用多鎢酸鈉重液分離出石英顆粒，用40%的HF除去石英顆粒表面受到α射線影響的部分，最后利用10%的HCl除去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氟化物沉淀。低溫（60℃）烘干后用磁鐵除掉樣品中的磁性礦物。用紅外檢測石英的純度，將通過長石污染檢測（IRSL/OSL＜10%）的石英進(jìn)行等效劑量測試與計算。等效劑量的測試采用單片再生劑量法（Single Aliquot Regenerative-dose，SAR）+標(biāo)準(zhǔn)生長曲線法（Stan‐dardised Growth Curve，SGC）（賴忠平等，2013）。等效劑量測試設(shè)備為Ris?-TL/OSL-DA-20釋光測年儀。

樣品的U、Th含量采用高壓密閉酸溶-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測試，K含量采用高壓密閉酸溶-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測試。宇宙射線的貢獻(xiàn)率依據(jù)樣品的海拔高度、埋藏深度及其經(jīng)緯度綜合考慮計算（Prescott et al.，1994）?；谝酝}湖沉積物的光釋光測年經(jīng)驗(yàn)（Zhang et al.，2012；Zeng etal.，2017），將該批樣品含水量估算為（20±5）%。根據(jù)Aitken（1998）提供的公式和參數(shù)計算年劑量率。樣品的前處理和測試在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）完成。

2.3 XRD測試

鹽類礦物樣品采樣后均低溫密封保存，且未烘干。作者在每個含蒸發(fā)巖地層均選擇1～3個鹽類礦物樣品，共計30個樣品用于XRD分析測試。測試前用研缽將樣品研磨至100目粉末。

鹽類礦物的XRD測試儀器和條件與陳安東等（2020）一致：日本理學(xué)Rigaku MiniFlex 600型X射線粉晶衍射儀，CuKɑ靶，電壓/電流為40 kV/15 mA，掃描角度為3°～70°，步長為0.02°。XRD測試在自然資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3 測試結(jié)果

3.1 鈾系和光釋光測年結(jié)果

察汗斯拉圖D19剖面3個石膏樣品的鈾系年齡分別為（231.8±20.6）ka BP（D19-4）、（239.5±40.4）ka BP（D19-5）和（231.5±19.5）ka BP（D19-6），年代相差較小，在誤差范圍內(nèi)基本一致（表2，圖4）。其中，D19-4和D19-6的測年數(shù)據(jù)相差無幾，而D19-5的測年數(shù)據(jù)誤差相對略大。D19-5樣品數(shù)據(jù)誤差略大的原因是該樣品的230Th/232Th原子量比值低于另外2個樣品，因而該樣品經(jīng)過地殼平均值（4.4±2.2）×10-6校正后誤差相對略大。

昆特依KP4剖面的4個石鹽樣品的鈾系年齡分別為（53.7±6.5）ka BP（KP4-1）、（63.0±13.0）ka BP（KP4-3）、（63.7±18.9）ka BP（KP4-4）和（76.8±19.7）ka BP（KP4-6），具有良好的年代序列（表2，圖4）。但是KP4剖面的測年數(shù)據(jù)誤差為12.1%（KP4-1）至29.7%（KP4-4），數(shù)據(jù)誤差均相對較大。KP2剖面的3個石膏樣品均未得到有效的年齡數(shù)據(jù)，原因是該剖面樣品的230Th/232Th原子量比值過低，介于（2.3±0.1）×10-6～（4.7±0.1）×10-6（表2），經(jīng)過地殼平均值（4.4±2.2）×10-6校正后無法得到有效年齡數(shù)據(jù)，或者相對誤差接近甚至超過100%。

一里坪YP3剖面3個石鹽樣品的鈾系年齡為（6.2±2.7）ka BP（YP3U2）、（2.7±0.8）ka BP（YP3U3）和（2.7±1.1）ka BP（YP3U4），誤差都比較大（表2，圖4）。YP2剖面的3個石鹽樣品鈾系年齡分別為（52.5±23.0）ka BP（YP2U2），（25.8±19.2）ka BP（YP2U3）和（37.2±24.3）ka BP（YP2U4）。YP2剖面的測年數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差過大，沒有明確的年代序列，且與該區(qū)域地層資料明顯不符的情況。造成這一現(xiàn)象的原因是YP2剖面的樣品不僅230Th/232Th原子量比值均低于10×10-6，而且238U含量均較低（介于（1.2～3.9）×10-9），無法計算得到有效的年齡數(shù)據(jù)。

察汗斯拉圖D13剖面的光釋光測年數(shù)據(jù)為（2.6±0.4）ka BP（D13-1）、（3.7±0.5）ka BP（D13-2）和（4.3±0.5）ka BP（D13-4），具有良好的年代序列（表3，圖4）。但是，在鹽湖沉積物的光釋光測年工作中，需要計算沉積物中的U、Th和K含量決定的年劑量，而這些元素在鹽湖沉積物中可能會出現(xiàn)富集的情況。D13-1樣品就出現(xiàn)這種問題，散樣中的w(K)達(dá)到（5.64±0.56）%，高于其他樣品。此外，晶間鹵水中K的富集也是不能忽略的。由此造成某些樣品的年劑量異常，測年數(shù)據(jù)有待以后進(jìn)一步檢驗(yàn)。

圖4 研究區(qū)剖面柱狀圖及其成鹽時代（柱狀圖中的顏色代表新鮮剖面的地層顏色）Fig.4 Lithology and dating results of the profiles in the study area(the colour shown in the histogram indicates the stratum colour of the fresh profile)

表3 察汗斯拉圖D13剖面光釋光測年結(jié)果Table 3 Optically stimulated luminescence dating results of D13 profile

3.2 鹽類礦物鑒定結(jié)果

XRD分析鑒定出D19和KP4剖面的鹽類礦物主要為芒硝（Na2SO4·10H2O）、石鹽（NaCl）和石膏（CaSO4·2H2O）；D13剖面的細(xì)砂層中的鹽類礦物主要為鉀石膏（K2Ca（SO4）2·H2O）、光鹵石（KMgCl3·6H2O）、鉀石鹽（KCl）和石膏。KP2、YP2和YP3剖面的鹽類礦物主要為石鹽，YP2剖面頂部樣品檢出光鹵石。此外，XRD還檢出D19和KP4剖面存在無水芒硝（Na2SO4）。

筆者認(rèn)為D19和KP4剖面中檢出的無水芒硝可能是在采樣和測試芒硝過程中脫水形成的。因?yàn)樵撁⑾踉趧偛蓸訒r是無色透明的晶體，而暴露在柴達(dá)木盆地干燥多風(fēng)的環(huán)境下，迅速脫水形成白色粉末狀的無水芒硝。D19剖面的芒硝層表面就有松散的無水芒硝層覆蓋，清理干凈后暴露出無色或者白色的芒硝晶體。因此，芒硝層中檢出的無水芒硝不宜用于提取古環(huán)境信息。

4 分析與討論

4.1 數(shù)據(jù)分析

察汗斯拉圖D19剖面的測年數(shù)據(jù)顯示其鹽層形成于中更新世晚期，對應(yīng)于MIS 7早期，符合該區(qū)域的地質(zhì)資料。柴西鹽湖在MIS 7芒硝沉積的同位素測年數(shù)據(jù)并不多，但是石鹽同位素測年數(shù)據(jù)較多。尕斯庫勒鉆孔ZK2605的石鹽36Cl測年數(shù)據(jù)為（241.9±55.7）ka BP；大浪灘鉆孔ZK402的石鹽230Th的測年數(shù)據(jù)為（229.0±29.0）ka BP，鉆孔ZK312的230Th的測年數(shù)據(jù)為（230.0±32.5）ka BP；馬海鉆孔ZK4012的230Th的測年數(shù)據(jù)為（203.0±16.1）ka BP（沈振樞等，1993；黃麒等，2007），以上數(shù)據(jù)表明柴西鹽湖在MIS 7有石鹽沉積。此外，察汗斯拉圖熊西干溝的雅丹剖面有白鈉鎂礬沉積，其230Th的測年數(shù)據(jù)為（182.1±2.5）ka BP～（206.7±7.0）ka BP，對應(yīng)于MIS 7晚期（Gu et al.，2022）。另外，本文研究表明柴西鹽湖在MIS 7早期還有芒硝沉積。

昆特依KP4剖面的測年數(shù)據(jù)顯示其芒硝和石鹽層形成于晚更新世中期，歸屬于MIS 4，符合該區(qū)域的地質(zhì)資料。雖然有數(shù)據(jù)表明昆特依鹽湖在末次冰盛期（Last Glacial Maximum，LGM）出現(xiàn)鹽湖干涸和干鹽灘面積擴(kuò)張的情況（黃麒等，2007），但KP4剖面的鈾系測年數(shù)據(jù)顯示該區(qū)域干涸的時間略早于之前的研究。大鹽灘在MIS 4有冷相礦物芒硝沉積，對末次冰期早冰階有明確的響應(yīng)。該區(qū)域在MIS 3之后處于干鹽灘環(huán)境下，并在毛細(xì)蒸發(fā)作用下形成櫛狀石鹽鹽殼。KP4剖面的鹽沉積特征表明在MIS4之后大鹽灘東南部逐漸干涸，對MIS 3的冷濕氣候和“泛湖期”沒有明確的響應(yīng)。

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察汗斯拉圖D13剖面的測年和鹽類礦物鑒定數(shù)據(jù)顯示其固體鉀鹽礦物賦存于全新統(tǒng)地層，符合該區(qū)域的地質(zhì)資料，對應(yīng)于MIS 1。XRD分析確認(rèn)35～145 cm的細(xì)砂層中有鉀石膏、鉀石鹽和光鹵石等鉀鹽礦物。這些鉀鹽礦物的存在可能會影響到D13剖面的光釋光測年數(shù)據(jù)。D13剖面位于堿北凹地的核心部位，是察汗斯拉圖鹽湖最后干涸的區(qū)域。堿北凹地礦區(qū)內(nèi)部D18剖面的鈾系年代數(shù)據(jù)顯示其干涸時間為晚更新世末期至全新世初期（陳安東等，2020），而D13剖面所在的區(qū)域干涸的時間更晚。光釋光測年數(shù)據(jù)表明該鹽湖在全新世完全干涸，固體鉀鎂鹽在3～2 ka BP伴隨風(fēng)成沉積在湖中心低洼處沉積。

一里坪YP3剖面的測年數(shù)據(jù)顯示其石鹽形成于全新世，符合該區(qū)域的地質(zhì)資料，對應(yīng)于MIS 1。該剖面160～213 cm的致密石鹽層與最頂部的石鹽鹽殼的特征相似，推斷應(yīng)為該鹽湖上一次干涸后形成的古鹽殼。本文測年數(shù)據(jù)顯示該層鹽殼的形成時代為（2.7±1.1）ka BP（YP3U4），剖面下部210 cm處的石鹽測年數(shù)據(jù)為（2.7±0.8）ka BP（YP3U3），雖然測年誤差較大，但可以表明該鹽湖在3～2 ka BP干涸。黃麒等（2007）采用14C測年獲得一里坪中部82CK1鉆孔頂部6.72 m石鹽層的年代為（2.1±0.3）ka BP，與本文的測年數(shù)據(jù)基本可以對比。

4.2 采礦對淺地層測年材料和鹽礦物的影響

一里坪YP2剖面和大鹽灘KP2剖面的測年結(jié)果表明對于238U含量低于10×10-9且230Th/232Th原子量比值低于10×10-6的鹽湖鈾系測年材料，MCICP-MS鈾系測年往往不能得出良好的測試數(shù)據(jù)。本文認(rèn)為造成這種結(jié)果的原因主要是因?yàn)樵擕u水渠已經(jīng)用來輸鹵，工業(yè)鹵水對測年材料造成影響。在鹵水渠的輸鹵過程中，造成鹵水渠剖面地層中的鹽礦物溶解和重結(jié)晶，鹽礦物中的U和Th元素會和外界發(fā)生交換；此外，地質(zhì)層中的鈾礦物可溶于水，長期的鹵水沖刷會降低鹽礦物中的w(U)。所以一里坪YP2剖面和大鹽灘KP2剖面樣品的238U含量明顯低于未受到鹵水采礦影響的其他剖面（表2）。除了輸鹵之外，在采礦過程中隨著鉀鹽礦物品位下降，采礦企業(yè)向礦區(qū)漫灌溶采或者向地層中注水溶礦，這種溶采活動也會對礦區(qū)的測年樣品造成影響。一里坪YP2剖面和大鹽灘KP2剖面鹽礦物鈾系測年的失敗表明在深度開發(fā)的礦區(qū)和長期使用的鹵水渠，淺地層的鹽礦測年樣品不適合用于鈾系測年。并且，可以預(yù)見的是，今后隨著鋰、鉀鹽的開采和溶采活動的加強(qiáng)，鹽湖礦區(qū)淺地層的測年材料也會受到更大的影響。

此外，前人研究表明一里坪礦區(qū)全新統(tǒng)地層中有鉀石鹽固體礦（青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，2011），大鹽灘礦區(qū)早期的鉆孔記錄淺地層中富含雜鹵石（宣之強(qiáng)，1995；張星等，2020；李俊等，2021）。但是筆者對一里坪YP2剖面和大鹽灘KP2剖面的固體鹽類礦物進(jìn)行XRD分析，發(fā)現(xiàn)以上2個剖面的輸鹵水位以深地層的主要鹽類礦物是石鹽，沒有發(fā)現(xiàn)固體鉀鹽礦物晶體。當(dāng)然，本文研究的大鹽灘KP2剖面可能未達(dá)到雜鹵石賦存地層，或者存在沉積區(qū)域分異。如果排除以上2種情況，本文認(rèn)為，在這種深度開發(fā)的礦區(qū)，淺剖面地層中的鹽類礦物可能受到了工業(yè)開采和溶采活動的影響。

總體來說，察汗斯拉圖是柴達(dá)木盆地西部鹽湖中鹽類礦物保存相對較好的鹽湖之一。因?yàn)樵擕}湖沒有大規(guī)模的鉀鹽生產(chǎn)和溶礦活動，所以淺地層的鈾系測年材料和鹽類礦物都沒有受到太大的影響。察汗斯拉圖鹽湖淺地層樣品的鈾系測年數(shù)據(jù)相對較好，鹽類礦物也得到了較好的保存。而昆特依和一里坪鹽湖礦區(qū)歷經(jīng)多年的鹵水采礦活動，鹵水渠淺地層中的鹽類礦物已經(jīng)受到影響，所以樣品鈾系測年數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳，鹽類礦物數(shù)據(jù)也與早期的研究不完全一致。

4.3 柴西鹽湖晚第四紀(jì)成鹽期與冰期對比

陳安東等（2020）對晚第四紀(jì)MIS 6以來柴達(dá)木盆地鹽沉積資料和測年數(shù)據(jù)進(jìn)行了總結(jié)，并與青藏高原冰期序列進(jìn)行了對比，初步提出了成鹽期與冰期對比方案。本文不擬重復(fù)以往的工作，但希望根據(jù)新的研究將該方案的深海氧同位素階段由MIS 6擴(kuò)展到MIS 8，并對MIS 4和MIS 1的鹽沉積情況進(jìn)行補(bǔ)充，最終提出MIS 8以來柴達(dá)木盆地成鹽期與青藏高原冰期對比方案。

MIS 8以來是柴達(dá)木盆地鹽湖重要的鹽沉積期，有較多的測年數(shù)據(jù)（沈振樞等，1993；黃麒等，2007；馬妮娜等，2011；陳安東等，2017a；2020；Gu et al.，2022），并且已經(jīng)有清晰的冰期序列可以與之對比（施雅風(fēng)，2002；易朝路等，2005；崔之久等，2011；趙井東等，2011）。察汗斯拉圖ZK5025進(jìn)尺83.0 m處含石鹽芒硝的230Th年齡為（256.0±27.1）ka BP；昆特依ZK3208鉆孔進(jìn)尺114.95 m處石鹽的230Th年代為（292±32）ka BP；大浪灘ZK402鉆孔進(jìn)尺71.0 m處石鹽的230Th年代為（247.0±34.9）ka BP；尕斯庫勒ZK2605鉆孔進(jìn)尺67.27 m處石鹽的230Th年代為（271.0±57.0）ka BP（沈振樞等，1993；黃麒等，2007）。如果不考慮測年誤差，以上鉆孔的鹽沉積年代均可歸屬于MIS 8。因此，綜合研究表明柴西鹽湖的鹽沉積不僅限于寒冷的MIS 6，而是在MIS 8～MIS 6均有鹽沉積（表4）。

芒硝作為冷相鹽類礦物，對柴達(dá)木盆地晚第四紀(jì)冰期冷環(huán)境有明確的響應(yīng)，其沉積與MIS偶數(shù)階段（MIS8、MIS6、MIS4、MIS2）有對應(yīng)關(guān)系。深海氧同位素偶數(shù)階段指示冷期，奇數(shù)階段對應(yīng)于暖期（趙井東等，2011）。陳安東等（2020）提出柴達(dá)木盆地西部鹽湖在MIS 6和MIS 2的冰期環(huán)境下均有石鹽沉積，多個鹽湖出現(xiàn)芒硝沉積。結(jié)合本文對柴西鹽湖在MIS 8鹽沉積的總結(jié)，以及昆特依MIS 4芒硝和石鹽沉積的研究，筆者認(rèn)為柴達(dá)木盆地的芒硝沉積是冰期環(huán)境的良好指示礦物，盆地西部鹽湖在MIS 8、MIS 6、MIS 4和MIS 2的冰期冷環(huán)境下大多有芒硝沉積（表4）。但也有與MIS偶數(shù)階段不完全對應(yīng)的情況出現(xiàn)，比如察汗斯拉圖拱南凹地在MIS 7早期有芒硝沉積。此外，察汗斯拉圖堿北凹地在MIS 1早期有芒硝沉積，與MIS 2沉積的芒硝沒有明顯的分界線（Gu et al.，2022）。

表4 柴達(dá)木盆地MIS 8以來成鹽期與青藏高原冰期對比Table 4 Comparison between evaporite-deposition period in the Qaidam Basin and Quaternary glacial period in the Qinghai-Tibetan Plateau since MIS 8

MIS 1是柴達(dá)木盆地鹽湖鉀鎂鹽沉積的重要時間段。柴達(dá)木盆地多個鹽湖在MIS 1已經(jīng)進(jìn)入干涸和消亡階段，鹽湖演化末期的鹵水伴隨著風(fēng)成沉積在低洼處沉積成礦。雖然有研究表明在全新世大暖期（施雅風(fēng)等，1992）察爾汗鹽湖出現(xiàn)洪泛期（袁見齊等，1995），但是本文認(rèn)為洪泛期對距離補(bǔ)給源比較近的柴東鹽湖影響可能較大，而對于昆特依和察汗斯拉圖這種補(bǔ)給條件較差的鹽湖影響有限。陳安東等（2020）總結(jié)得出，在MIS 1柴達(dá)木盆地鹽湖中沉積鉀鎂鹽，但未將其明確為“成鹽期”。筆者認(rèn)為從MIS 2開始，隨著干旱化程度的加劇，柴達(dá)木盆地瀕臨干涸的鹽湖已經(jīng)進(jìn)入持續(xù)有利于蒸發(fā)巖沉積的環(huán)境，MIS 1應(yīng)該被明確為成鹽期（表4）。

5 結(jié)論

察汗斯拉圖D19剖面芒硝沉積的鈾系年代為（231.5±19.5）ka BP～（239.5±40.4）ka BP，對應(yīng)于MIS 7早期；昆特依KP4剖面的鈾系年代為（76.8±19.7）ka BP～（53.7±6.5）ka BP，其中，芒硝沉積的年代可以對應(yīng)于末次冰期早冰階MIS 4；察汗斯拉圖D13剖面的光釋光年代為（6.6±1.0）～（2.6±0.4）ka BP，對應(yīng)于MIS 1；一里坪YP3剖面的鈾系年代為（6.2±2.7）ka BP～（2.7±1.1）ka BP，對應(yīng)于MIS 1，但測年誤差較大。通過XRD分析確認(rèn)，D19和KP4剖面的鹽類礦物主要為芒硝和石鹽；D13剖面的鹽類礦物為鉀石膏、光鹵石和鉀石鹽；YP3和YP2剖面主要為石鹽，且YP2剖面可見光鹵石。

在深度開發(fā)的礦區(qū)和長期使用的鹵水渠，淺地層的鹽類礦物不適合作為MC-ICP-MS鈾系測年材料，易溶鹽類礦物的種類也會受到工業(yè)鹵水開采影響。一里坪YP2剖面鈾系測年數(shù)據(jù)誤差過大，昆特依KP2剖面未能得到有效的測年數(shù)據(jù)。YP2和KP2剖面鈾系測年數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳的原因是這兩個剖面樣品的238U含量過低且230Th/232Th原子量比值過低，本文認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的原因是剖面地層受到鹵水開采、輸鹵和溶礦的影響。

柴西鹽湖在MIS 8～MIS 6大多有鹽沉積，是柴西鹽湖重要的石鹽和芒硝成鹽期。昆特依大鹽灘東南部在MIS 4有芒硝和石鹽沉積，隨后在MIS 3進(jìn)入干鹽灘環(huán)境。本文結(jié)合前人研究表明芒硝沉積與深海氧同位素偶數(shù)階段有對應(yīng)關(guān)系，柴西鹽湖在MIS 8、MIS 6、MIS 4和MIS 2有芒硝沉積。芒硝作為冷相鹽類礦物，其沉積對柴達(dá)木盆地晚第四紀(jì)冰期冷環(huán)境有明確的響應(yīng)。隨著干旱化程度的加劇，柴達(dá)木盆地瀕臨干涸的鹽湖自MIS 2開始進(jìn)入有利于蒸發(fā)巖持續(xù)沉積的環(huán)境，因此，筆者建議，MIS 1為成鹽期。

致謝在野外地質(zhì)調(diào)查和采樣過程中，得到了冷湖濱地鉀肥有限責(zé)任公司、五礦鹽湖有限公司和森盛礦業(yè)有限公司的大力支持。MC-ICP-MS鈾系測年工作得到了中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所馬志邦研究員的指導(dǎo)。審稿專家為本文提供了寶貴的修改意見。筆者在此一并致謝！