钾（K）作为植物生长的核心元素，被誉为“粮食的粮食”与“生命之盐”，其供给直接关系国家粮食安全。中国作为全球第二大经济体，钾肥年需求量超1200万吨，但国内产能仅能满足50%，长期依赖进口。柴达木盆地—青藏高原北缘的“聚宝盆”，以察尔汗盐湖为核心的盐湖群贡献了全国80%的钾盐产量，其资源成因与可持续开发关乎国家战略资源自主可控。针对柴达木盐湖卤水中K、锂（Li）、硼（B）等盐类资源富集成因，学者们已积累了大量元素-同位素地球化学数据，但一直缺乏对成矿元素的直接示踪研究，难以直接追踪盐类元素的来源及迁移路径，亟需创新技术破解成矿“黑箱”。非传统稳定同位素（如Li、B、Cl）是示踪盐湖系统物质来源与富集机制的有力工具，尤其是K同位素（δ⁴¹K），因³⁹K与⁴¹K间较大的质量差导致的显著同位素分馏效应，在揭示成矿元素来源与成矿过程方面具有独特优势。
最近，中国科学院地球环境研究所地表过程与化学风化研究团队，依托高精度分析技术、多同位素联用和过程响应解析三大创新，率先将δ⁴¹K引入盐湖研究，首次系统开展柴达木盆地盐湖的δ⁴¹K示踪研究。柴达木盆地盐湖δ⁴¹K空间分异揭示盐类物质的三大物源系统，结合δ⁴¹K-δ⁷Li-δ¹¹B同位素，表明了其构造控源，并提出柴达木盆地卤水系统的“构造-流体耦合演化模型“（图1）。
图1. 柴达木盆地盐湖钾同位素分区
同时，δ⁴¹K还有效示踪了卤水演化过程，表明硫酸盐型和氯化物型卤水是盐湖卤水演化的不同阶段，氯化物型卤水δ⁴¹K变幅窄，指示钾石盐沉淀的“封存效应”；硫酸盐型卤水δ⁴¹K跨度大，反映多阶段蒸发分馏（图2）。因此，δ⁴¹K可作为卤水演化阶段的“指纹标志”，指导钾盐靶区优选，并为青藏高原古气候重建及干旱区水循环演化提供新视角。
图2. 柴达木盆地盐湖不同水化学类型钾同位素组成特征
这项研究是该团队积极践行中国科学院面向国家重大需求的使命型科研实例，正如《Ore Geology Reviews》审稿人所言：“这项研究重新定义了盐湖地球化学的研究范式—它不仅是同位素技术的胜利，更是资源勘查理论的革新。”
以上研究成果于2025年4月发表在国际矿床学期刊《Ore Geology Reviews》上。研究工作受深地国家科技重大专项（2024ZD1003302）、陕西省杰出青年基金(2022JC-16)、昆仑英才·高端创新创业人才-领军人才等资助。
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.
