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柴达木聚宝盆中的“白金”——盐

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-03-13 13:42

正文


人类唯一食用的“石头”是什么?什么“石头”能撼动世界的历史,引发革命和战争?中国的万里长城,修建费用来自哪里?上述问题的答案只有一个:盐。


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盐是重要的资源


不仅仅是带有咸味的白色调料,也不仅仅像化学书上所描述的由 金属离子 酸根离子 组成的化合物,它更是人类的资源和财富。

英文salary(工资)一词,其词源sal,就是来自salt(盐)。在拉丁语中,工资这个词意味着支付,最早和罗马士兵的报酬有关,据说士兵有时候直接领到的薪水就是盐,而且罗马道路第一条就是盐之路。

产盐的地方往往被称为聚宝盆,而位于青藏高原腹地的柴达木盆地就是这样一个聚宝盆。

盐难道真的贵如白金吗

有人将盐类比作“白金(金属铂)”,虽然在价格上,盐和金属铂简直是云泥之别,但是从对人类的意义上讲,盐甚至超过了金属铂。

首先,盐类是维持身体健康的重要物质,对肌肉的收缩、心脏的搏动、血液的流通、神经信息的传递、碳水化合物和蛋白质的新陈代谢、体液的酸碱平衡等都有重要作用。 其次,在农业生产中,盐类是制作氮磷钾肥的重要原料。最后,盐类也是重要的化工原料,可用于炸药、玻璃、印染、医药等,还可用于钢铁和铝合金的热处理。


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柴达木茫茫盐滩


柴达木盆地 的盐矿资源对于我国来说意义重大。2024年8月8日新华社每日电讯曾给出这样一组数字:目前在柴达木盆地已建成912万吨氯化钾、500万吨纯碱、10万吨金属镁、14.7万吨碳酸锂等产能。仅2023年,钾肥、碳酸锂、纯碱产量分别占全国产量的77%、21%、14%以上,累计培育规模以上盐湖工业企业51家。可以说柴达木盆地的盐为维护国家粮食安全、增强能源资源保障、促进区域协调发展作出了重要贡献。

柴达木盆地为何能成为盐库

青藏高原平均海拔在4000米以上,包括世界之巅——珠穆朗玛峰都位于其上。然而柴达木盆地在这片高地上却像一个另类的存在,海拔却在2600~3000米。这种地势自然是水流的汇集之地,而水中溶解的盐类最终伴随着水的蒸发析出,并富集成矿。柴达木盆地盐湖成盐物质有4种来源: 周围岩石风化淋滤、深循环水、火山热泉水和古盐湖迁聚水

水能溶解岩石中的部分矿物,这是滴水能够穿石的根本原因,这些溶解物会以离子形式运移,并且和其他离子结合成新的化合物,最终随着水的蒸干而析出形成矿层。根据地质调查,柴达木盆地中从始新世至上新世干旱条件下不断形成的山前或下伏盐岩层,浅层晶间孔和深层粒间孔、溶蚀孔、裂缝是主要成矿空间,周围地下水常年溶滤古近纪以来沉积的盐岩层中的盐类物质,渗流至孔隙中,在比较封闭的条件下形成高矿化度卤水,富集成为卤水钾盐矿。此外,通过深大断裂上涌的深部水对盐湖钾的补给至关重要,地质工作者先后在马海、大浪滩、昆特依含盐盆地发现深部上涌油田水补给盐湖成矿的线索。


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盐类结晶形成的盐花


当然,对于柴达木盐类资源贡献最大的是察尔汗盐湖,其总面积为5856平方千米,由广阔的盐滩和卤水湖泊组成,是内陆超大型现代盐湖,也是我国最大的钾盐生产基地,广泛存在氯化物型卤水,伴生镁、钾、硼、碘等多种矿产,钾盐资源极为丰富。

盐湖中的盐类结晶

盐湖中的盐主要有以下4种来源:


一是来自盐湖附近的地面岩石或盐类矿床 ,即含盐的矿石被风、水侵蚀,溶解的盐类物质进入湖泊;


二是来自火山喷发的岩浆和逸散的气体物质 ——火山岩浆中含有钾、钠、钙、镁等易溶硅酸盐,溶于湖水;


三是深层卤水通过地壳深层断裂源源不断地输入湖泊 ,带来大量盐类物质;


四是来自风力的输送 ,即易溶于水的盐分被大风吹送到湖中,为湖泊增盐。


寻宝的一天

或许你会认为察尔汗盐湖中白花花的一片尽是资源,得来全不费工夫。其实对于盐类的勘探和开发有着一套严格的流程和方法,因为盐类不仅仅在出露地表的盐湖里有,还沿着一定的地质构造富集,有的深埋于地下。同时,由于盐的密度和岩层的密度有明显差异,因此通过一些地球物理探测的方法可以将地表以及地下的矿层掌握得一清二楚。物理探测的原理则和我们去医院做B超、核磁检测的方式颇为相似。作为一名物探工作者,一天的工作是怎样的呢?

每天早上天微亮就起来,吃完早饭赶赴工区,满怀信心要干完一天的物探工作量,中午距离营地远,常常是吃自己携带的干粮,在炎炎烈日下丈量大地,时常狂风大作,还有打雷闪电发生。颠簸的盐碱地如同水泥路锥一般让车辆都快不起来,车子坏在路上是常事,工人们一个个都晒得黢黑,嘴唇干裂,但面对困难没有人退缩,大家都齐心协力,为找矿突破行动计划贡献自己的力量。使用物探方法主要有3种:

第一种是 地震勘探法 ,也就是利用地震反射波的形态来探明矿层的位置,了解地下情况,主要包括二维地震法和三维地震法。二维地震法首先在地面布置一系列的测线,然后沿着这些测线进行地震勘探施工。施工过程中,地震仪会产生地震波,这些波会在地下不同地层之间反射、折射和干涉,生成一系列反射、折射波和干涉信号。通过收集和处理这些地震波信息,可以确定地下各岩层的厚度、速度和参数等信息,进而绘制出地震剖面图。这些地震剖面图就像从地面向下切了一刀,展示了地下二维空间(长度和深度方向)的地质构造情况。三维地震勘探是观察一个平面下面的地下情况。与二维地震勘探相比,三维地震勘探中炮点与检波点在同一块面积上,按一定的形状排列(例如十字状、方格状、环状或线束状)接收地下返回地面的地震波。这样不仅能获得一张张地震剖面图,还能获得一个三维空间上的数据体,使地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、断层等均可直接或间接反映出来。



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两台地震车——通过人为制造地震收集地震波

第二种是 大地电磁测深法







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