鉀（K）作為植物生長的核心元素，被譽為“糧食的糧食”與“生命之鹽”，其供給直接關系國家糧食安全。中國作為全球第二大經濟體，鉀肥年需求量超1200萬噸，但國內產能僅能滿足50%，長期依賴進口。柴達木盆地—青藏高原北緣的“聚寶盆”，以察爾汗鹽湖為核心的鹽湖群貢獻了全國80%的鉀鹽產量，其資源成因與可持續開發關乎國家戰略資源自主可控。針對柴達木鹽湖鹵水中K、鋰（Li）、硼（B）等鹽類資源富集成因，學者們已積累了大量元素-同位素地球化學數據，但一直缺乏對成礦元素的直接示蹤研究，難以直接追蹤鹽類元素的來源及遷移路徑，亟需創新技術破解成礦“黑箱”。非傳統穩定同位素（如Li、B、Cl）是示蹤鹽湖系統物質來源與富集機制的有力工具，尤其是K同位素（δ?1K），因3?K與?1K間較大的質量差導致的顯著同位素分餾效應，在揭示成礦元素來源與成礦過程方面具有獨特優勢。

最近，中國科學院地球環境研究所地表過程與化學風化研究團隊，依托高精度分析技術、多同位素聯用和過程響應解析三大創新，率先將δ?1K引入鹽湖研究，首次系統開展柴達木盆地鹽湖的δ?1K示蹤研究。柴達木盆地鹽湖δ?1K空間分異揭示鹽類物質的三大物源系統，結合δ?1K-δ?Li-δ11B同位素，表明了其構造控源，并提出柴達木盆地鹵水系統的“構造-流體耦合演化模型“（圖1）。

圖1. 柴達木盆地鹽湖鉀同位素分區

同時，δ?1K還有效示蹤了鹵水演化過程，表明硫酸鹽型和氯化物型鹵水是鹽湖鹵水演化的不同階段，氯化物型鹵水δ?1K變幅窄，指示鉀石鹽沉淀的“封存效應”；硫酸鹽型鹵水δ?1K跨度大，反映多階段蒸發分餾（圖2）。因此，δ?1K可作為鹵水演化階段的“指紋標志”，指導鉀鹽靶區優選，并為青藏高原古氣候重建及干旱區水循環演化提供新視角。

圖2. 柴達木盆地鹽湖不同水化學類型鉀同位素組成特征

這項研究是該團隊積極踐行中國科學院面向國家重大需求的使命型科研實例，正如《Ore Geology Reviews》審稿人所言：“這項研究重新定義了鹽湖地球化學的研究范式—它不僅是同位素技術的勝利，更是資源勘查理論的革新?！?/p>

以上研究成果于2025年4月發表在國際礦床學期刊《Ore Geology Reviews》上。研究工作受深地國家科技重大專項（2024ZD1003302）、陜西省杰出青年基金(2022JC-16)、昆侖英才·高端創新創業人才-領軍人才等資助。

He M Y, Cheng Y Y, Chen J Z, et al., Potassium isotope constraints on brine sources and evolution in Qaidam Basin, Tibetan Plateau. Ore Geology Reviews, 2025, doi: https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2025.106632.