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全球钾矿床分布极不均匀,主要分布在欧洲、北美、中亚和东南亚等地。中国境内目前已探明的钾盐储量较少,主要局限在特提斯域的盆地。塔里木盆地位于特提斯东部,发育着巨厚层蒸发岩(包括石膏、石盐等),一直是我国钾矿床勘探的重点研究区域。库车盆地位于塔里木盆地北部,是该区域最具找钾潜力的地区。库车盆地盐泉水十分发育,然而前人对库车盆地盐泉水的起源和成因尚未开展系统和深入的研究;此外,对盐泉水在库车盆地循环和演化的过程也没有进行过精细刻画;同时,中新世吉迪克组蒸发岩的物质来源仍然存在着一定争议。因此,2015-2019年期间,本研究在新疆库车盆地盐泉水出露较多的、自西向东的却勒构造带、西秋构造带、东秋构造带三个次级构造带上采集了30件盐泉水样品及11件木扎尔特河河水样品,分析其水化学及(18O、D、T、Sr)同位素和地球物理特征,同时结合前人已报道的水化学和氢氧数据,对库车盆地盐泉水的成因及循环过程进行了系统的研究。得出以下结论:(1)通过对样品进行化学成分测试发现,库车盆地盐泉水按舒卡列夫水化学分类,盐泉水均为Na-Cl型。按瓦里亚什科水化学分类法,盐泉水主要以氯化物型为主。库车盆地盐泉水溶质来源主要以石盐溶解为主。从空间分布上来看,各个构造带上的溶质来源略有不同:却勒构造带盐泉水溶质主要为石盐溶解,其次还包括部分碳酸盐矿物和石膏/硬石膏矿物的溶解;西秋构造带和东秋构造带盐泉水溶质来源中碳酸盐矿物已饱和,溶质来源主要为石盐矿物其次为石膏/硬石膏。(2)通过水化学特征及δ18O、δD值分析,发现库车盆地盐泉水主要源于大气降水或南天山高山区冰雪融水的补给。同时,盐泉水氧同位素分布特征不仅与补给水淋滤石盐有关,并且还与盐泉水在近地表排泄过程又经历强烈蒸发作用有关。研究发现,δ18O、δD值存在着明显的高程及温度效应,并估测出研究区盐泉水的循环深度:却勒构造带、西秋构造带、东秋构造带盐泉水平均循环深度分别为5.65km、4.82km、5.38km。(3)研究发现库车盆地盐泉水的87Sr/86Sr值介于海相与典型陆源石盐之间,说明盐泉水的成因可能为海陆相的混合物。同时库车盆地盐泉水87Sr/86Sr比值从西(却勒构造带)向东(东秋构造带)逐渐增大,也说明陆源水的混合从西向东逐渐增加。却勒构造带具有较低的87Sr/86Sr比值和高矿化度的组成特征,这说明却勒构造带盐泉水更多比例是海水或海相蒸发源的混合物;西秋构造带盐泉水为海水和陆相水的混合物;东秋构造带盐泉水则主要为陆相水的混合物。(4)将库车盆地盐泉水元素浓度、H-O-Sr同位素、放射性T同位素与地层岩性及大地电磁法探测结果相结合),综合分析表明盐泉水补给来源主要为大气降水(河水)和南天山高山区冰雪融水、其次还接受了部分地下深部热液Ca-Cl型水的补给。盆地内异常发育褶皱、裂隙、断层和以砾岩为主的岩性特征为盐泉水的补给、排泄提供了良好的介质和通道,导致盐泉水快速下渗并沿断裂带进行深部循环,流经易溶性的盐类矿物(例如石盐、石膏),然后在构造及静态压力驱使下,沿断裂上升并出露于地表(排泄区)。本研究为库车盆地盐泉水的成因和循环提供了科学依据。