摘要：摘要:运城盐湖位于汾渭地堑系的核心部位，是中国乃至世界上开发较早的盐湖，但对其基础地质背景的研究却相对薄弱，缺乏统一的认识。文章聚焦新生代地貌巨变过程与汾渭地堑系形成、黄河贯通三门峡峡谷东流入海与三门古湖消亡、汾河改道退出运城盆地与运城盐湖形成以及中条山北缘断

本周继续为大家推荐《地质力学学报》2024年6期的封面文章《运城盐湖形成演化与盐离子来源》。

摘要:运城盐湖位于汾渭地堑系的核心部位，是中国乃至世界上开发较早的盐湖，但对其基础地质背景的研究却相对薄弱，缺乏统一的认识。文章聚焦新生代地貌巨变过程与汾渭地堑系形成、黄河贯通三门峡峡谷东流入海与三门古湖消亡、汾河改道退出运城盆地与运城盐湖形成以及中条山北缘断裂持续活动形成山前凹陷4个主要阶段，探讨运城盐湖的形成演化过程，并结合区域上重点层位的地球化学元素分析，探讨盐湖盐类物质的主要来源。研究结果显示，古近纪至新近纪中新世中期，中国大陆东部的滨太平洋构造域和西部的青藏高原构造域共同开启了运城盐湖演化的序幕；距今约70万年的早—中更新世，黄河贯通三门峡峡谷东流入海，三门古湖消亡，运城盐湖的雏形开始形成；距今约7万年的晚更新世中期，汾河发生改道退出运城盆地，运城盐湖由开放体系进入封闭体系，运城盐湖最终形成；随后在中条山北缘断裂的持续活动作用下，形成了一个大面积的沉积洼地，大量的含盐类矿物质在这里汇集，经过长期的沉淀蒸发，最终形成了天然盐湖；运城盐湖的盐类物质主要来源于深部成矿盐层，控制盐湖的主要断裂提供了盐类物质的主要通道，中条山北缘中元古界蓟县系龙家园组海相高镁白云岩提供了镁离子来源。研究成果将为运城的生态保护与合理开发提供基础地质依据。

关键词：地球化学元素；盐离子；三门古湖；汾河改道；运城盐湖；新生代；湖泊地貌

图件及说明

图 1 运城盐湖区域位置及区域地质图

汾渭地堑系位于华北克拉通中部，主要由近东西向的渭河盆地及近北东—南西向的山西地堑系共同组成。运城盆地地处山西地堑系的最南段，南依中条山，北接临汾盆地，西临渭河盆地，盆地内均被巨厚的第四系沉积所覆盖（图1；Bellier et al.，1988，1991；Xu et al.， 1993； Zhang et al.，1998；邢作云等，2005； Mercier et al.，2013；Shi et al.，2015， 2020；Chen et al.，2021）。

图 2 运城盐湖及邻区地层综合柱状图

运城盐湖南部的中条山因受区域构造隆升剥蚀差异性的影响，山体的南北缘地层出露不一，北缘出露有太古界涑水群、古元古界中条群、中元古界长城系和蓟县系、新元古界震旦系及古生界寒武系（图1b）；南缘地层剥蚀程度相对较弱，还保留有下古生界奥陶系马家沟组、上古生界石炭系本溪组和太原组、二叠系山西组和下石盒子组、新生界古近系平陆群和新近系保德组（图2）。

图 3 中条山地区蓟县系和古近系典型露头照片

根据区域地质资料分析，中条山地区出露的各套地层中蓟县系白云岩可能为潜在的镁离子来源，而古近系厚度较大的干旱湖盆沉积可能富含了丰富的钠离子（图3）。

图 4河西走廊−华北主要新生代盆地地层对比图

图 5鄂尔多斯地块周缘古近纪—新近纪区域构造应力场特征

在青藏高原东北缘的兰州、宁南−银川盆地在该时期地层之间却表现为整合接触，说明在该时期青藏高原的隆升扩展还没有影响到青藏高原东北部，这时期的构造作用力主要来自于华北克拉通东部，与滨太平洋构造域俯冲作用息息相关（冯有良等，2010；董晓朋等，2023；图4）。根据区域地层接触关系推测包括汾渭地堑系在内的一系列盆地，在古近纪时期主要受控于东部的滨太平洋构造域向华北克拉通东部的俯冲后撤作用（图5a）。

图 6 青藏高原东北缘和山西地堑系新生代地层年代格架对比图

运城盆地峨眉台地的上郭1井显示新近系直接与寒武系接触，新生代地层底界年龄为9.1 Ma；太原盆地新近系直接与三叠系接触，新生代底界年龄为8.1 Ma（Shi et al.，2020；闫纪元，2021；魏荣珠等，2022；图6）。

图 7 三门古湖与离石黄土接触关系图

图 8 三门古湖与离石黄土接触关系典型露头素描图

为了查明三门古湖消亡的过程，系统建立起三门古湖与黄河贯通演化之间的内在关系，此次研究在晋陕豫黄河三角区吴王古渡一带开展了详细的大比例尺填图工作，搭建了黄河西岸北顺村、南顺村、申西村、申东村与黄河东岸吴王古渡剖面第四纪地层之间的对比格架（图1a，图7）。通过黄河两岸第四纪地层对比格架，可以看出第四纪地层序列主要由下部的三门古湖河湖体系和上部的离石黄土风成体系组成，二者的接触部位界限清晰。离石黄土S8古土壤的出现，说明三门古湖在S8古土壤发育之前就已经彻底消亡，时间大约为70万年前（图8）。

图 9 运城盐湖及邻区晚更新世—全新世地层厚度及地质剖面图

晚更新世时期，受中条山北缘断裂、盐湖南缘断裂和盐湖北缘断裂3条主要断裂的控制，在中条山北缘山前形成了以盐湖和硝湖为中心的沉积凹陷，但当时的运城盐湖远远超过现今的范围，在卿头—运城—陶村一线的西北方向仍存在1个局部的残留凹陷（图9a）。

图 10 运城盐湖形成与演化阶段

运城盐湖的形成演化过程先后经历了汾渭地堑系的形成、黄河贯通三门峡与三门古湖的消亡、汾河改道退出运城盆地，以及中条山北缘断裂持续活动引起局部断陷加剧4个重要的演化阶段（图10）。

图 11 运城盐湖盐离子运聚模式图

运城盐湖100 m以浅含有2套主要的盐类成矿层，呈现层状、似层状和透镜状产出（图11）。运城盐湖深部厚度巨大的古近纪干旱含盐类物质湖盆以及浅部的2个重要成矿层，在中条山北缘断裂、盐湖南缘断裂、盐湖北缘断裂3条活动断裂的控制下，活动断裂的周期性活动，将深部的盐类物质源源不断的向上输送到运城盐湖中，成为盐湖目前盐类物质的主要来源（王怡然等，2015）。同时，中条山蓟县系白云岩中的镁离子在大气降水的作用下，通过地表水不断的进入盐湖，为现代盐湖提供了充足的镁离子来源（图11）。

文章结论

（1）运城盐湖形成演化主要经历了新生代地貌巨变与汾渭地堑系的形成、黄河贯通三门峡峡谷东流入海与三门古湖消亡、汾河改道退出运城盆地以及中条山北缘断裂持续活动形成山前凹陷4个重要的演化阶段。古近纪时期，运城盐湖主要受到东部滨太平洋构造域的控制，新近纪中新世中期以来主要受到青藏高原隆升远程效应的影响。

（2）黄河贯通三门峡峡谷东流入海，三门古湖消亡，奠定了运城盐湖形成的雏形。汾河改道退出运城盆地，运城盐湖由开放体系转变为完全封闭体系，是运城盐湖形成的主要地质控制因素。

（3）运城盐湖盐类物质主要来源于盆地深部的古近纪干旱盐盆以及浅部的2套主要含矿层。中条山北缘断裂、盐湖南缘断裂、盐湖北缘断裂是盐类物质向上运移注入盐湖的主要通道，中条山蓟县系高镁白云岩可以为现代盐湖提供一定的镁离子来源。

引用格式

寇琳琳，李振宏，夏彩香，等，2024. 运城盐湖形成演化与盐离子来源[J]. 地质力学学报，30（6）：933−951 doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024003

KOU L L，LI Z H，XIA C X，et al.，2024. Formation and evolution of the Yuncheng Salt Lake and sources of the saline ions[J]. Journal of Geomechanics，30（6）：933−951 doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024003

来源：地质力学学报