鹽湖(salt lake,saline lake)是干旱地區含鹽度很高(以含氯化鈉為主)的一種咸水湖,含鹽量超過24.7%的湖泊,礦化度大于35克/升。其水體由鹵水組成,鹵水湖是鹽湖中常年保持有一層深度不大、礦化度很高呈飽和狀態鹽類溶液的湖水,下面為各種結晶鹽類的湖泊。如察爾汗鹽湖區中的南霍布遜、北霍布遜、團結、協作、達布遜、小別勒、大別勒、東陵和澀聶等9個鹽湖均為鹵水湖。離子含量常是飽和或過飽和的。
鹽湖形成的內因是地球的內外力作用造成湖盆,周圍水系攜帶大量鹽類聚集在湖盆中;外因是氣候長期干燥,湖水蒸發、濃縮,鹽類沉積。鹽湖是重要的無機鹽資源,其膽巴是一個極為復雜的含有鋰(Li),鈉離子(Na+),鉀離子(K+),鈣離子(Ca2+),鎂離子(Mg2+),氫離子/氯離子(H+/Cl-)等的水鹽多組分體系。鹵水的密度通常比淡水大1.2到1.3倍,浮力很大,以致能讓人體浮在湖面。高鹽度的湖水中由于能大量繁殖不同顏色的杜氏藻屬,使得湖水呈現紅、黃等不同顏色。鹽湖一般按鹵水賦存狀態(鹵水湖、干鹽湖、下沙湖)、鹽類沉積礦物(石鹽湖、芒硝湖和天然堿湖等)、化學成分(氯化物、硫酸鹽、碳酸根等類型)等進行分類。全球鹽湖分布,大致分為兩個鹽湖帶和一個鹽湖區,即北半球鹽湖帶、南半球鹽湖帶以及赤道鹽湖區。
鹽湖礦產資源被廣泛開發利用,人類主要提取鹽湖資源中的石鹽鋰、鉀、硼、鎂等用于軍工、化工、醫療、新能源等行業。鹽湖中的嗜鹽藻鹽鹵蟲等特異生物資源也為人類獲取蛋白質、天然食用色素、發展“鹽湖農業”?等待供了良好的條件;鹽湖鹵水的儲熱特點已開始用于“太陽能鹽水池發電;此外,鹽湖旅游資源也已經開發利用。
世界上許多鹽湖正在以驚人的速度萎縮,主要是由于人類用水的增加;人為阻隔河湖連通、開采鹵水、建設人工鹽田、排放老鹵等鹽湖開發行為,對鹽湖空間格局、功能、面積產生了較大影響。這不僅減少了水鳥的棲息地經濟效益同時也威脅著人類的健康。世界上主要鹽湖有美國大鹽湖、玻利維亞烏尤尼鹽湖、中國的察爾汗鹽湖和運城鹽湖等。
形成
成因
鹽湖形成的內因是地球的內外力作用造成湖盆,周圍水系攜帶大量鹽類聚集在湖盆中;外因是氣候長期干燥,湖水蒸發、濃縮,鹽類沉積。
形成過程
鹽湖的形成一般需要滿足以下三個條件:
構造
鹽湖的形成要有一個封閉或半封閉的匯水湖盆地。其中成鹽盆地多數為地臺上的拗陷、山間盆地及褶皺山脈的山前拗陷帶,且規模較大;河谷浸蝕洼地、丘陵間的低地、河床淤塞洼地、?沙壟間的低地及風蝕洼地等類型較少,且規模也較小。?一般成鹽盆地都是非泄流封閉或半封閉的,成為水、鹽的歸宿地。大型的鹽湖盆地及其封閉條件,主要是構造運動造成的。?一個大的成鹽盆地,在成鹽過程中,往往因新構造運動產生的局部隆起和拗陷,或大量碎屑沉積物等而造成分隔,形成許多小的鹽湖盆地。
物源
在這個匯水湖盆中要有豐富的鹽類物質來源。鹽類物質主要來源于風化結晶巖(包括巖漿巖和變質巖)、海相沉積巖和囚鹽,以及火山噴出物、溫泉等。巖石在機械力、化學力的作用下產生破壞,破壞產物中所含成鹽元素,以物理化學方式遷移。物理化學遷移決定于元素同其它元素構成化合物和形成不同價電子的能力,以及被膠體吸著的能力。此外,天然水的酸度、堿度和溫度等,也對成鹽元素的遷移有影響。巖石中化學元素的遷移,是以離子的活動性進行的。活動性強的元素,首先被帶入成鹽盆地,并在那里集聚。
水分
水作為成鹽元素的搬運介質,是內陸鹽湖形成的必要條件之一。地表水(長年和季節河)、地下水及泉水,在鹽湖形成的年代里,為鹽湖搬運了大量成鹽元素對鹽湖的發展仍起著重要的作用。
鹽湖形成的氣候條件是在有豐富鹽分來源的湖泊地區有持續干旱總趨勢下的波動氣候。氣候在很多情況下決定著鹽湖的形成和演化特征。在干旱氣候下,降水量小、氣溫高、蒸發量大、湖水蒸發濃縮、水相對地為一系列鹽分所飽和,致使鹽晶體析出。
綜上,鹽湖形成主要受控于“構造—物源—氣候”三者的耦合。構造因素是鹽湖形成中最重要的因素,其不僅控制著盆地的形成和發展,為鹽沉積提供存儲空間的同時,也直接影響著盆內的物源和氣候;豐富的物源是形成大型鹽湖所需的必要條件;干旱的氣候對于鹽湖的形成有著重要的促進作用。
特征
主要成分
鹽湖是重要的無機鹽資源,其膽巴是一個極為復雜的含有鋰(Li),鈉離子(Na+),鉀離子(K+),鈣離子(Ca2+),鎂離子(Mg2+),氫離子/氯離子(H+/Cl-),硫酸根離子(SO42-),四硼酸根離子(B4O72-),氫氧根(OH-),碳酸氫根離子(HCO3-),碳酸根(CO32-),水(H2O)的水鹽多組分體系。在大自然里,這些組成中,不是同時含量均等,有時某些離子為主要成分,其他組分可以忽略,這樣就可能在不同組成、氣候和地理條件下形成各種類型鹽湖,沉積出含鈉、鉀、鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽和硼酸鹽及復鹽等。
物理特征
水的密度越高,浮力就越大。溶解在鹽湖中的各種鹽類礦物質增加了水的密度。鹽湖鹵水的密度通常比淡水大1.2到1.3倍,浮力很大,以致能讓人體浮在湖面。其中死海是世界上最深的鹽湖,也是世界上鹽分居第三位的水體,含鹽量超過300g/L,所以其具有很大浮力,人可仰臥其上而不下沉。
鹽湖由于鹽分中離子和結晶等對光線的折射、反射和吸收造成了五彩繽紛的湖水鹽,而高鹽度的湖水中由于大量繁殖不同顏色的杜氏藻屬,使得湖水呈現紅、黃等不同顏色。
分類
按濃度分類
由于湖水的濃度不同,鹽湖有淡水湖、半咸水湖和咸水湖之分:
按鹵水賦存狀態分類
按鹽湖鹵水賦存狀態,鹽湖可分為鹵水湖、干鹽湖和沙下湖三類。
鹵水湖的特征是一年四季湖盆中都有表面鹵水存在,而鹽類沉積僅見于岸邊或湖底某些部位;湖水在一年四季中有漲有落,但湖中總有自由表面鹵水。
干鹽湖的主要特征是在一年內絕大部分時間是干枯的,只有在潮濕季節才有暫時性的表面鹵水。裸露地表的干鹽灘由于日曬和強烈蒸發,地下鹵水析鹽膨脹造成地表龜裂,更由于常年風吹、?雨淋、日曬蒸發,形成了巨大的鹽殼。察爾汗就是一個巨大的干鹽湖。
沙下湖是以全年內均無表面鹵水為特征的一類鹽湖。晶間鹵水的水位遠比干鹽湖的埋藏深度高,并且因鹵水很少跟外界交換,水位較為平穩,只有降水下滲或鹽類自析才稍稍引起水位的微小波動。沙下湖另一個直觀的特點是在其鹽類沉積的頂部往往有或厚或薄的浮土和流沙覆蓋,全年均無地表徑流的補給。
按鹽類沉積礦物分類
按鹽類沉積物(礦床)種類劃分,鹽湖可分為最為常見的石鹽湖、芒硝湖和天然堿湖,也有石膏湖、鉀鎂鹽湖、硼湖、鋰湖,以及世界罕見的硝酸(鉀)鹽湖。
按化學成分分類
按照元素周期表中元素電負性規律和天然鹽湖鹵水中大量存在的酸根離子或配陰離子與陽離子之間的物理化學成鹽作用,可以把鹽湖分成五大類型,即氯化物類型、硫酸鹽類型、碳酸鹽類型、硝酸鹽類型和硼酸鹽類型。
氯化物類型
鹵水中主要含有各種陽離子的氯化物,如Na+、K+、Mg2+/Cl-—H?O體系。中國青海查爾汗鹽湖屬于此類型,湖區鹽類沉積有氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(氯化鉀)、光鹵石(KCl·MgCl?·6H?O)、一水氯化鎂(MgCl?·H?O)等。
硫酸鹽類型
硫酸鹽類型鹽湖膽巴中,一般含有鈉、鉀、鎂的氯化物和硫酸鹽。屬于Na+、K+、Mg2+/C1-、SO2-—H?O體系。硫酸鹽類型又可以分成以下兩個亞型。
中國青海大、小柴旦鹽湖屬于此類型,湖區鹽湖沉積有鈣芒硝、芒硝和氯化鉀鹽等。
中國山西運城鹽湖和青海茶卡鹽湖屬此類型,湖區鹽類沉積有氯化鈉、芒硝、白鈉鎂礬和七水硫酸鎂鉀鹽等。
碳酸鹽類型
碳酸根類型鹽湖屬于Na+、K+/Cl-/CO23-/SO42-—H2O體系。中國內蒙古自治區、運城市屬碳酸鹽和硫酸鹽類型。鹽湖沉積中已找到以下鹽類:十水碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、一水碳酸鈉(Na2CO3·H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)和氯化鈉(NaCl)等。
硝酸鹽類型
該種類型是中國新疆獨有的,含Na+、K+?、Mg2+/Cl-、NO3、SO42-—H?O體系的鹽湖。如羅布泊地區、烏尊布克湖區已找到沉積型硝酸鹽礦物:硝酸鈉(NaNO3)、硝石(KNO3)、鈉硝礬?[(NaNO3)(Na2SO4)·H2O]、鉀硝礬[K3NO3(SO4)?·H2O]?、水硝堿鎂石[Na2KMg2(SO4)2(NO3)3·6H2O]。
硼酸鹽類型
硼酸鹽類型鹽湖可分為碳酸鹽硼酸鹽鹽湖和硫酸鹽硼酸鹽鹽湖。由于這些鹽湖區都沉積有大量硼砂,又可稱之為硼砂湖。鹵水屬Na+、K+/Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、B4O72-—H2O體系。
按盆地成因分類
按盆地成因可將鹽湖劃分為海成鹽湖(即海湖)、陸成鹽湖(即大陸湖)、混合型鹽湖(即大陸-海湖)。
海湖
海湖按其盆地成因可以分為以下亞類:
陸湖
大陸盆地中的鹽湖,稱為大陸鹽湖,大陸鹽湖可能位于離海很遠的地方,也可能在離海很近的地方。大陸礦化湖的盆地大多是由使蝕、風觸、沉陷、塌陷等作用造成的洼地。按盆地成因大陸鹽湖可以分成以下基本類型:
大陸-海湖
大陸-海湖(混合型鹽湖)很少見到。克里木的淺湖可以作為這類鹽湖的例子。
其他
按底部鹽類沉積的分類。湖中的鹽類沉積按其形成的條件和地點可以分成三類:新沉積鹽、老沉積鹽、根鹽。根據湖中存在上列某一種鹽沉積,分出以下各種湖:淤泥湖、自析湖、根湖。
分布
全球鹽湖分布
全球鹽湖分布,大致分為兩個鹽湖帶和一個鹽湖區,即北半球鹽湖帶、南半球鹽湖帶以及赤道鹽湖區。
北半球鹽湖帶分布于北緯30°—40°之間,包括北美、北非、亞洲干旱地區,如北非的吉利特鹽湖、中國的察爾汗鹽湖和美國的大鹽湖。
南半球鹽湖帶分布于南緯20°—30°之間,包括南非、大洋洲和南美部分地區。南非境內只有一些小的碳酸鹽型鹽湖。大洋洲鹽湖分布較多,主要的鹽湖有澳大利亞穆克里奧托鹽湖、卡蒂坦達—艾爾湖等。南美洲鹽湖位于南美西部的安第斯高原上,如智利阿塔卡瑪鹽湖、玻利維亞烏尤尼鹽湖和秘魯薩林那斯鹽湖等。
赤道鹽湖區是由于大陸裂谷的特殊環境而造成的赤道附近唯一的鹽湖集中分布區,主要分布于東非裂谷帶的埃塞俄比亞、烏干達、肯尼亞和坦桑尼亞境內,代表性的鹽湖有烏干達卡特威鹽湖、坦桑尼亞納特龍湖和肯尼亞馬加迪湖等。
中國鹽湖分布
至21世紀初,中原地區已發現的鹽湖達1800多個,是世界上鹽湖最多的國家之一,中國鹽湖的分布幾乎全部集中在廣大的內陸區域。就地理位置而言,中國的鹽湖大致處于北緯30°—50°之間,屬于北半球鹽湖帶,大致包括青海省、西藏自治區、新疆、內蒙古地區,這4省區鹽湖面積近40000平方千米,占中國鹽湖總面積的93%,另有少量鹽湖分布在中國東北三省和山西省。
開發利用
鹽湖礦產資源具有裸露地表便于開采、加工工藝較為簡單、消耗能源較低、利于環境保護等開發優勢,因此被廣泛開發利用。鹽湖里不但有鈉元素和氯元素,還有鉀、鋰、鎂、硼、溴、等多種珍貴或稀有的元素。這些元素,每一種都有不可替代的重要作用。
人類主要提取鹽湖資源中的石鹽、鋰、鉀、硼、鎂等用于軍工、化工、醫療、新能源等行業。如鉀肥可以使莊稼生長得更粗壯、更高產;鋰產品廣泛用于鋰電池、玻璃、陶瓷、核工業、鋰潤滑脂、藥物和聚合物、鋼鐵工業塑造熔劑、原鋁及鋁鋰合金、光學材料和功能材料等生產領域。正是有了鋰,電池的蓄電量和耐用性才有了革命性的提升,使得用電池替代燃油讓汽車飛馳成為現實。鋰電池作為一種新能源,已被高度重視。相關研究已經查明,世界上的鋰資源大部分藏于鹽湖里,而中國的鹽湖鋰資源在世界上有一定的優勢。硼產品主要用于輕工紡織和日用化工、玻璃搪瓷陶瓷工業、冶金工業、機電工業、電子工業、核工業等領域。鎂在鹽湖中數量巨大,它可以用來生產氯氧化鎂水泥,用于建筑,制備金屬鎂,制造輕合金材料。鎂砂可大量用于鋼鐵冶煉。氫氧化鎂既可以作為化工材料和中間體,也是一種綠色環保的阻燃劑和添加劑。
鹽湖中還發育大量具有重要經濟價值與科學意義的嗜鹽藻、鹽鹵蟲等特異生物資源,為人類獲取蛋白質、天然食用色素、能源,凈化環境,變鹽湖為“良田”,發展“鹽湖農業”?提供了良好的條件;鹽湖鹵水的儲熱特點已開始用于“太陽能鹽水池”發電;此外,鹽湖旅游資源也已經開發利用。
鹽湖減少的原因及危害
鹽湖減少的原因
鹽湖減少主要是因為人類活動和氣候因素。
人為因素
人類用水的增加;人為阻隔河湖連通、開采鹵水、建設人工鹽田、排放老鹵等鹽湖開發行為,對鹽湖的空間格局、功能、面積產生了較大影響。
氣候因素
隨著氣候變得越來越熱和干燥,鹽湖的補給水量減少,蒸發加強,水中含鹽量不斷濃縮,礦化度增加,最終演變為干鹽湖。
鹽湖減少的危害
世界上許多鹽湖正在以驚人的速度萎縮,這不僅減少了水鳥的棲息地和經濟效益,同時也威脅著人類的健康。
鹽湖水分過量蒸發后,其鹽度超過了魚蝦等無脊椎動物的耐受性,從而使其大量減少,以魚蝦類為食得水鳥類物種也隨之減少。
湖床的快速干涸暴露出可能危害人類健康的有害灰塵。末端湖泊,如大鹽湖,是水可以流入但不能流出盆地的湖泊。當強風吹過干燥的湖床時,它們會揚起可吸入的微小顆粒,損害肺部并加劇其他呼吸道疾病。
由于鹽湖的主要經濟效益是礦物開采,其面積減少也會造成嚴重的經濟損失。此外,也影響人們各種娛樂活動(鹽湖與淡水系統類似,也有游泳、劃船等娛樂活動)。
主要鹽湖
大鹽湖
大鹽湖是北美洲最大的內陸鹽湖,西半球最大的咸水湖。位于猶他州西北部,東面是落基山脈支脈沃薩奇嶺,西面是大鹽湖沙漠。為史前時代本內維爾湖的殘跡。冰期后,氣候變干,蒸發加強,邦納維爾湖水位降低,與斯內克河、哥倫比亞河等外流河隔絕,形成內陸湖。因降水量、蒸發量和入湖河流流量的變動,湖泊面積在6200-2460平方公里之間頻繁變動。70年代初為4000平方公里,一般水深4.5米,最深達10米。湖水鹽度151-288%,為海水的4-8倍。
烏尤尼鹽沼
烏尤尼鹽沼位于玻利維亞西南的阿爾蒂普拉諾高原上,是世界上海拔(3656米)最高的鹽湖之一。其沼蘊含著豐富的鋰儲量,有仙人掌科、火烈鳥等獨特景觀。烏尤尼鹽沼呈月牙形狀,其長150千米,寬130千米,面積約10582平方千米,比中國的茶卡鹽湖大了近100倍。烏尤尼鹽沼是冰河時代的產物,是地球上最空曠平整的土地。因為面積巨大且極其平整,非常有利于地質測量,航天專家常利用它來測試和校準衛星上的高度表,“天空之鏡”因此而得名。
察爾汗鹽湖
察爾汗鹽湖位于中海西蒙古族藏族自治州格爾木市察爾汗鎮,是中國最大的鹽湖,號稱鹽湖之王。其東西長168千米,南北寬20~40千米,有10個現代鹽湖分布,總面積5856平方千米。由于氣候干燥炎熱,日照時間長,由多條河流注入而形成的察爾汗鹽湖水分蒸發量遠遠高于降水量,經過數年的風吹日曬,湖內便形成了高濃度的鹵水,鹵水又結晶而成鹽。察爾汗鹽湖的各類鹽礦物儲量高達600億噸,其中固體氯化鉀儲量占中國總儲量的97%。同時,鹽湖中蘊含500億噸以上的氯化鈉,占整個鹽湖成分的五分之一,可供全世界人們食用1000年。
運城鹽湖
運城市鹽湖位于中國的汾渭裂谷系中,是開采硫酸鈉歷史最久遠的礦床之一,也是世界上硫酸鈉型的三大鹽湖之一。湖水的含鹽度可以媲美鹽湖死海,因此也被人稱為“運城鹽湖”。鹽湖生成于5000萬年前,因地質的不斷運動,大量的海水聚集凝結成為天然的鹽湖。鹽湖海拔320多米,三面環山,西部與黃河古渡相連,地勢較為封閉,是中國東部第四紀鹽湖帶最南端的一個鹽湖,呈北東-南西向帶狀延伸,長約23千米,寬約4千米,面積約90平方千米。
參考資料 >
鹽湖.術語在線.2024-04-11
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大鹽湖.中國大百科全書.2024-04-26
烏尤尼鹽沼.中國大百科全書.2024-04-26
察爾汗鹽湖.中國大百科全書.2024-04-26