柴达木盆地热泉-河流-盐湖系统中硼富集的定量化研究：来自硼同位素与地球化学指标的启示

针对柴达木盆地热泉-河流-盐湖系统中溶解硼来源争议及定量化研究不足的问题，研究人员通过系统分析那棱格勒河流域水体和岩石的硼同位素（δ11B）与地球化学组成，揭示了化学风化对低硼河流（<1 mg/L）形成的关键作用，并量化了热泉输入对高硼河流（>10 mg/L）的贡献率达90%以上。该研究为干旱区硼成矿机制提供了新的地球化学证据，并验证了硼同位素在源-汇追踪中的定量应用潜力。

　　

在青藏高原北缘的柴达木盆地，隐藏着一个关乎现代工业命脉的科学谜题——这里的超常富硼热泉-河流-盐湖系统，其硼浓度可达全球河流平均值的数百倍。硼作为欧盟和日本列管的战略资源，在300余种工业应用中具有不可替代性，但关于这片"硼矿宝库"的形成机制，学界长期存在源头之争：究竟是深部热液活动主导，还是地表化学风化唱主角？更棘手的是，低温环境下硼同位素（δ¹¹B）可能因吸附分馏而"失真"，这给传统地球化学示踪方法打上了问号。

中国地质科学院的研究团队选择那棱格勒河（NR）与格尔木河（GR）这对"孪生流域"作为天然实验场——它们共享相似岩性和气候条件，却呈现极端差异的硼含量（NR达2.82 mg/L vs GR仅0.62 mg/L）。通过2008-2014年间系统采集流域水岩样品，结合硼同位素质谱和主微量元素分析，研究人员首次实现了对该系统硼循环的定量化解构。

关键技术包括：1）流域尺度水化学指纹识别（Cl^-/(Cl^-+HCO₃^-比值法）；2）硼同位素组成测定（MC-ICP-MS）；3）端元混合模型计算；4）岩石风化贡献率评估（Mg-Ca-Sr三元图解）。

化学风化
研究发现低硼支流CLR的δ¹¹B值（+4.76‰）与围岩（石英闪长岩+5.2‰）高度吻合，证实硅酸盐风化是其主要硼源。而高硼支流HSR的异常低δ¹¹B（+0.60‰）则指向深部热液输入，混合模型显示热泉贡献率超90%。

硼同位素行为
对比吸附实验数据，河流沉积物的δ¹¹B偏移<1‰，证实低温分馏效应在流域尺度可忽略。这为硼同位素示踪技术的可靠性提供了关键实证。

成矿机制
盐湖富集硼的"三级接力"模型被提出：深部热液（δ¹¹B≈-5‰）→河流迁移（分馏<1‰）→盐湖蒸发浓缩。该模型解释了为何柴达木盐湖能富集较海相蒸发岩更轻的硼同位素特征。

这项发表于《Applied Geochemistry》的研究，不仅破解了"同域不同源"的地球化学悖论，更建立了干旱区硼资源勘探的定量化指标。其揭示的热泉主导供给机制（贡献率>90%），为青藏高原盐湖矿产预测提供了新的理论框架，而验证的硼同位素示踪稳定性，则推动了该技术在矿床学领域的标准化应用。正如评审专家所言："这项工作让柴达木的硼矿不再只是地质奇迹，更成为可计算、可预测的科学样本。"