世界范围内对于K、B、Li矿产资源均极为重视,我国对这些资源的需求更是日益旺盛,资源开采规模和供给保障程度严重制约着现代农业、先进工业和清洁产业的发展。目前,我国自有的K、B、Li原矿以卤水型为主,可利用资源集中分布在青藏高原的柴达木盆地,其卤水资源在区位开发条件、品位和储量潜力方面均具有极大优势,是我国K、B、Li产业发展的重要支柱。无论盐湖的沉积,还是卤水中矿种资源的富集,柴达木盆地在我国乃至世界范围内均是独具特色的。前人已围绕盐湖成盐规律和卤水成因演化开展了较多的研究并积累了丰富的基础资料。然而,受当时技术条件和研究素材的限制,柴达木盆地部分典型盐湖在成盐机理和卤水成矿理论上还存在较大争议,如作为超大型第四纪钾盐卤水矿床的察尔汗盐湖,在固体盐类沉积和卤水钾盐聚集机制上,就存在西部古大湖迁移、北部断裂带卤水补给以及昆仑山古湖袭夺三种成因学说。与此同时,赋存在盆地西部的第三纪古卤水,有望成为第四纪盐湖的接续性资源,但对其中K、B、Li的成矿机制尚未得到深入揭示。随着卤水资源的大规模开发和国家对K、B、Li矿产保供增储需求力度的加大,柴达木盆地现有成盐理论已不能完全满足资源勘查和开发利用的要求,而需同时从第三纪古卤水和第四纪现代盐湖卤水入手,并分别针对古卤水型钾硼锂矿床、现代盐湖型钾盐矿床和现代盐湖型硼锂矿床成矿规律研究中的薄弱环节,引入多元同位素分析技术,开展精细化研究。本论文将柴达木盆地包括第三纪古卤水和第四纪现代盐湖在内的卤水作为一个有机系统,利用水化学和δD、δ18O、δ11B、δ7Li、δ34S、87Sr/86Sr多元同位素地球化学全面地揭示了卤水K、B、Li资源富集成矿的关键机制。取得的主要成果和认识如下:（1）针对目前柴达木盆地西部大量赋存的第三纪古卤水型K、B、Li矿床研究较为薄弱的现状,全面获取了古卤水型K、B、Li关键矿产元素的分布特征和规律。揭示富K、B、Li的古卤水主要集中在南翼山、大风山、尖顶山等背斜构造区,矿种元素多数达到工业开发品位,低的Mg/Li值以及多矿种元素的协同超常富集的特点使古卤水具有良好的开发利用前景。柴达木盆地古卤水为典型的陆相成因,第三纪古大湖为古卤水的沉积埋藏奠定了物质基础。但在后期构造作用控制下,多种流体来源共同补给古卤水,并决定着古卤水中K、B、Li元素的富集成矿。δD、δ18O同位素组成特征指示:盆地西南部昆北断阶带古卤水为大气降水成因,盆地西中部英雄岭隆起富K、B、Li古卤水为蒸发浓缩程度较高的古盐湖沉积基础上,明显受到活跃构造控制下深部岩浆流体补给。δ11B、δ7Li同位素组成特征进一步表明:岩浆流体补给可能具有区域性和不均衡性的特点,在小梁山背斜存在“点式补给”,导致K、B、Li矿种元素分布的差异性。在同一区域,还可能存在多种不同水体的补给,如狮子沟背斜,古卤水起源包括古盐湖沉积和地热温泉水两种。（2）系统地揭示了察尔汗盐湖超大型钾盐矿床的成盐作用及富钾卤水成因演化规律。首先,查明了察尔汗盐湖北缘CaCl2型喀斯特水这一关键成盐流体的起源和演化模式,认为其起源于昆仑山大气降水,运移至涩北区域,受阻水构造的阻挡而顺层运移至察尔汗盐湖北缘潜出,从而持续补给察尔汗盐湖;其次,基于钻孔原生石盐包体水的δD、δ18O组成和蒸发盐的δ11B组成厘定了察尔汗盐湖三个主要成盐期次的溶质母液起源,提出:第一期次以喀斯特水与柴达木古大湖卤水为主,第二期次以地热流体为主,第三期次以喀斯特水与昆仑古湖水为主;最后,重新认识了察尔汗盐湖富钾卤水成因,提出富钾卤水是盐湖多期次NaCl析出后富K母液在南部和北部分别与河水和喀斯特水混合的结果。（3）基于对柴达木盆地昆特依、察汗斯拉图、大浪滩等富钾盐湖的水化学和部分卤水及钻孔盐类沉积物的氢、氧、硼、硫、锶（δD、δ18O、δ11B、δ34S、87Sr/86Sr）同位素组成研究,深化了对盆地西北部钾盐成矿的认识。提出盆地西北部第四纪盐湖富钾卤水与蒸发浓缩的古湖水体密切相关,且多数曾接受古卤水的补给,从而造成了卤水中Li、Rb等元素的差异及巨量杂卤石钾盐矿床的沉积。（4）对柴达木盆地中部东台、西台、一里坪和大柴旦富B、Li盐湖进行了流域尺度的水化学调查以及水体的氢、氧、锂（δD、δ18O、δ7Li）同位素研究,确认盐湖卤水中B、Li的超常富集与B、Li含量较高的补给水体有直接关联,而与高分异花岗岩有关的地热流体随河流的输入是盐湖B、Li成矿的关键。（5）构建了柴达木盆地卤水型K、B、Li成矿模式,其关键机制是青藏高原陆-陆碰撞造山环境下岩浆热液、高温地热等特殊流体的补给。在加厚地壳中,岩浆深部熔融并发生高度分异作用,产出富K、B、Li等碱金属元素的熔体,岩浆热液流体经射气作用或沿断裂带上涌与深循环地下水混合补给到古卤水地层中,使其中K、B、Li、Rb超常富集。受阿尔金断裂带持续走滑等大规模构造运动的影响,古卤水可以沿断裂进一步补给到盆地西北部第四纪地表盐湖中,在西部古大湖沉积浓缩盐类物质的基础上,促进了现代盐湖的K、B、Li卤水成矿作用。高分异岩浆岩及其熔融热液流体作为B、Li矿种的主要物质来源,随大型河流搬运迁移到封闭湖盆,在干旱气候环境下蒸发成盐,B、Li等矿种元素浓缩在盐湖卤水中,在构造-物源-气候-水文多要素有机耦合的条件下,最终成矿。