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大柴旦盐湖位于柴达木盆地北部的次级盆地及祁连山系南缘的山间盆地中。由于湖区及其汇水流域受西风带气候主控,其湖底沉积剖面是探讨西风带气候演变的理想环境档案。大柴旦盐湖还以蕴藏硼矿资源闻名。尽管1950s起对大柴旦盐湖硼矿资源的勘探和研究已开始,对其常年水体底部柱硼镁石矿床-全球分布稀少的特色硼矿床的研究工作直到最近几年才逐步展开。鉴于湖底硼矿层形成之前的沉积环境、气候和水文特征至今尚未开展过研究,本文选择常年水体中部位置的DCD03湖底沉积剖面(37°50′26″N,95°15′48″E),通过系统测定剖面沉积物碳酸盐和有机烧失量、矿物组成、粒度分布等各项沉积地层学指标,综合分析并重建了大柴旦盐湖硼矿层形成之前的湖泊水位、水化学特征,以及硼矿层形成时的沉积环境的改变及其与区域气候变化的关联。研究结果对深入探讨和揭示湖底柱硼镁石矿层的成因机理具有重要的科学意义。岩性、矿物组合、烧失量等各项指标的变化清晰指示了DCD03剖面截然不同的3个沉积单元:Ⅰ.灰黄色粉砂质粘土层:423-623 cm(6600-9700 a BP)、Ⅱ.灰黑色淤泥夹结核层:407-423 cm(6300-6600 a BP)、Ⅲ.柱硼镁石矿层:395-407cm(6000-6300 a BP)。研究结果表明:(1)在湖底硼矿层形成之前的较长时期内(6600-9700 a BP),大柴旦盐湖是以碎屑沉积为主的非盐湖相沉积环境,直到单元Ⅰ顶层20cm沉积物中才开始出现少量石膏。此后快速进入硫酸盐型盐湖阶段(Ⅱ)和湖底柱硼镁石矿层形成阶段(Ⅲ);(2)有机质烧失量在Ⅰ1、Ⅰ2和Ⅰ3亚单元中呈阶段性增加预示区域气温稳步上升,并可能由此引发山区降水量增加和湖区蒸发量增强,致使湖泊水量平衡、水化学和沉积环境急剧改变。由此可见,区域水文气候状态的重大变化与湖底柱硼镁石矿层的形成有重要关联。(3)山区温泉水的补给是形成硼矿层的物质来源,湖区气温、湖泊水量平衡和水化学条件等外在因素的改变促成了有利于硼酸盐矿层形成的化学动力学条件,在6300-6000 a BP、4150-3600 a BP时间段内形成了全球分布有限的柱硼镁石矿层。