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本研究旨在为吉兰泰盐湖资源的合理开发利用及其环境效应与全球变化研究提供科学依据。
吉兰泰盐湖位于内蒙古自治区阿拉善高原的东部,处于中国季风带西部边缘区与中国西风带东部边缘区的过渡地带,其湖泊沉积记录成为研究区域环境演变和全球变化响应的重要指示计。吉兰泰盐湖也是我国西部一个大型石盐盐湖,它蕴藏着大量的盐湖矿产资源,合理开发利用和保护这些资源也成为区域经济发展的重要产业链。本文从层序地层学、气候地层学、构造地质学、遥感地质学、第四纪环境学等多学科角度出发,以地质调查资料为基础,结合前人研究的对比分析,系统地对吉兰泰盆地以及吉兰泰盐湖的形成、发展及其演化史进行了综合研究,并通过建立灰色—马尔科夫过程数学模型,对盐湖卤水的变化趋势进行了初步预测。
通过综合研究认为,吉兰泰盐湖是在吉兰泰盆地的演化过程中,受新构造运动和区域气候变化的影响逐步形成的。吉兰泰盆地发育在巨厚的阿拉善地块古老基底之上,阿拉善地块从古生代到中生代初期处于隆起剥蚀阶段。继后受燕山运动的影响,中生代初期阿拉善地块发生不均匀沉降,并在其内部出现多处次级断陷构造,形成了包括吉兰泰盆地在内的多个构造盆地。中生代时期受构造运动影响,伴随着东西两翼的巴彦乌拉山和贺兰山的崛起,吉兰泰盆地开始在白垩纪时期初步形成坳陷及台隆相间的构造格局,到第三纪时期形成次级断陷盆地的基本构型。第四纪以来,受新构造运动影响,吉兰泰盆地南部边缘发生挤压型断裂,其西北部的磴口一带发生间歇性的抬升运动,致使吉兰泰地区的现代盆地格局基本形成;同时,吉兰泰盆地也成为阿拉善高原东部的一个区域性汇水中心,即形成了吉兰泰湖泊盆地。
第四纪晚期以来,在吉兰泰盆地动荡运动和大陆干旱气候因素的叠合影响下,盆地沉积及成矿物质逐渐向盐湖发展方向演化。从晚更新世约22.0ka.B.P以来,区域气候环境干湿冷暖交替变化明显,吉兰泰淡水湖开始逐渐从淡水湖向盐湖转化,其变化过程可划分为六个阶段:22.0ka.B.P~14.0ka.B.P(气候暖湿,淡水湖)、14.0ka.B.P~10.0ka.B.P(气候冷湿,半咸水湖)、10.0ka.B.P~7.0ka.B.P(气候暖湿,咸水湖)、7.0ka.B.P~6.0ka.B.P.(气候偏暖由湿转干,咸水湖)、6.0ka.B.P~4.7ka.B.P(气候暖干,盐湖)、4.7ka.B.P至今(气候凉干,盐湖,成盐旺盛期)。研究发现:吉兰泰盐湖地区在14.0ka.B.P~10.0ka.B.P期间经历了“仙女木”气候颤动事件;吉兰泰盐湖地区近两万年以来的气候转型事件响应了全球变化的基本程式,对亚洲季风驱动及气候变化过程的分析也有相关的启示意义。
吉兰泰盐湖如今正处在干盐湖阶段,并有快速向沙下盐湖发展的趋势。盐湖卤水的演化受气候、风沙等自然因素和人类活动影响,导致盐湖卤水的演化趋势变化莫测,进而干扰了盐湖地区的环境保护和盐湖矿产资源的开发利用。为了更好的掌握盐湖卤水的演化趋势,分析盐湖晶间卤水的动态变化,建立灰色—马尔科夫过程预测模型,对K+、Na+、Mg2+、Cl—和SO42—等化学成分进行了动态变化分析和未来短期内的演化趋势预测。结果发现了K+、Na+、Mg2+、Cl—和SO42—等离子在未来变化趋势为:晶间卤水中的K+和SO42—的浓度将逐年增加,而Na+、Mg2+和Cl—则逐年减少。通过进一步分析,认为在自然环境条件无大幅变化的条件下,吉兰泰盐湖的晶间卤水将沿着钾镁矾→白钠镁矾→钾芒硝的反向演化路线发展。此结果也说明了在湖区进行人工补水的措施是有效的,其在一定程度上可以延缓盐湖向沙下湖发展,对人与自然的和谐关系及社会可持续发展提供参考价值。