張彭熹(1931-2014),中國科學(xué)院院士,鹽湖地球化學(xué)家。1984-1991年任中國科學(xué)院青海鹽湖研究所所長,國家級有突出貢獻(xiàn)中青年專家。主要從事鹽湖地球化學(xué)研究,多次組織開展全國鹽湖資源調(diào)查,證實(shí)了我國鹽湖具有多大富全的特色,查清了青海鹽湖中蘊(yùn)藏大量鉀資源,為建設(shè)青海鉀肥生產(chǎn)基地提供了依據(jù)。在長期的科研實(shí)踐中,開拓了鹽湖年代學(xué)、鹽湖古氣候古環(huán)境、鹽鹵穩(wěn)定同位素和低溫地球化學(xué)等研究內(nèi)容,解決異常鉀鹽蒸發(fā)巖成因問題,形成了較完整的鹽湖成鹽演化、成礦規(guī)律理論體系。
張彭熹先生曾多次帶隊(duì)參加我國鹽湖科學(xué)考察,足跡遍布青海、西藏、內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、寧夏、吉林、黑龍江等省區(qū)的數(shù)百個(gè)鹽湖,積累大量鹽湖基本資料,摸清了我國鹽湖的分布、類型和鹽湖資源特點(diǎn),證實(shí)了我國現(xiàn)代鹽湖是一種多組分的非金屬固、液并存礦床。在20世紀(jì)50年代末期首次編制了柴達(dá)木盆地1∶500000的鹽湖水化學(xué)圖,預(yù)測了鹽湖鉀、鎂、硼、鋰等資源的分布及遠(yuǎn)景,指出盆地內(nèi)鉀鹽的找礦方向。隨后與海西地質(zhì)大隊(duì)一起考察了察爾汗大型鉀鎂鹽鹽湖礦床,臺吉乃爾、一里坪大型鋰、硼礦床,為結(jié)束我國沒有可溶性鉀鹽礦床的歷史付出了艱辛的努力,為我國鉀肥生產(chǎn)基地的建設(shè)做出了貢獻(xiàn),也為我國未來鋰、硼等大型生產(chǎn)企業(yè)的建立提供了資源依據(jù)。在20世紀(jì)60年代中期承擔(dān)國家科委鹽湖專業(yè)組下達(dá)的“達(dá)布遜鹽湖現(xiàn)代沉積光鹵石的形成及其再生”研究課題,制定了該湖東北灣光鹵石沉積帶處挖掘溝槽利用晶間鹵水再生光鹵石方案,經(jīng)過一個(gè)水文年的擴(kuò)大試驗(yàn)獲得成功,為其后的鉀肥生產(chǎn)廠廣泛采用,為解決這一時(shí)期我國鉀肥生產(chǎn)的礦物原料做出了一定貢獻(xiàn)。
作為鹽湖地球化學(xué)的學(xué)術(shù)帶頭人,開拓了鹽湖年代學(xué)研究,針對鹽湖沉積物的特點(diǎn),組織建立了14C斷代,以及鹽類礦物鈾系、36C測年,開拓了鹽和鹵水穩(wěn)定同位素地球化學(xué)研究新領(lǐng)域;帶動(dòng)了鹽湖沉積學(xué)、鹵水水化學(xué)和鹽類礦物學(xué)的發(fā)展。
《柴達(dá)木盆地鹽湖》一書集中反映了張彭熹先生早期在鹽湖研究中的成就。該書從一個(gè)構(gòu)造單元入手,系統(tǒng)地研究了柴達(dá)木盆地的形成演化歷程,揭示了自新生代以來柴達(dá)木鹽湖的發(fā)生、發(fā)展、遷移及其衰亡的全過程,從而建立了內(nèi)陸盆地成鹽、成鉀模式。根據(jù)盆地內(nèi)各主要鹽湖的沉積特征和初始水同位素組成等特點(diǎn)研究,獲得了現(xiàn)在分布于柴達(dá)木盆地內(nèi)的眾多鹽湖不是殘留湖,而是冰后期在更新世干鹽湖基礎(chǔ)上發(fā)育的新生溶蝕湖的結(jié)論,從而解決了柴達(dá)木盆地中部現(xiàn)代鹽湖為富鉀、鎂鹵水湖的理論問題,提出了新生代存在兩個(gè)成鹽期觀點(diǎn),開創(chuàng)了成鹽盆地區(qū)域地球化學(xué)研究、含鹽巖系淋濾風(fēng)化實(shí)驗(yàn),結(jié)合盆地新生代以來的構(gòu)造沉降中心的轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)地闡述了鹽湖資源鉀、鎂、硼、鋰、鍶等的形成及分布規(guī)律。該書是國內(nèi)第一部較全面系統(tǒng)的鹽湖專著,該項(xiàng)研究曾獲得青海省科技大會(huì)獎(jiǎng)。在《中國鹽湖自然資源及其開發(fā)利用》一書中,更為系統(tǒng)地研究了我國特別是青藏高原新生代以來板塊匯聚邊界大陸內(nèi)側(cè)鹽盆的構(gòu)造形成與演化,利用水的穩(wěn)定同位素示蹤,深入研究了鹽湖成礦溶液的物質(zhì)來源,重建了成鹽區(qū)古氣候波動(dòng)干化的演變歷程,利用鹽類礦物流質(zhì)包裹體穩(wěn)定同位素組成和低溫?zé)崃W(xué)模型研究了不同時(shí)期湖泊發(fā)展過程中補(bǔ)給水的來源,以及湖水的化學(xué)組成,恢復(fù)了各成鹽階段基本的水鹽體系物理化學(xué)平衡條件,深入地研究了成鹽及至成礦的全過程,形成了較完整的鹽湖成鹽演化的理論體系。
在鹽類礦物序列中缺乏硫酸鎂鹽的古代“異?!扁淃}蒸發(fā)巖的成因理論研究是世界上長期以來爭論的焦點(diǎn)。我國達(dá)布遜鹽湖正在形成鉀鹽,其礦物序列正是“異?!扁淃}蒸發(fā)巖。張彭熹先生與美、加科學(xué)家一起深入研究了該鹽湖鹽類沉積基本特征,通過鹽類礦物流質(zhì)包裹體研究,以及礦相學(xué)和湖區(qū)補(bǔ)給水的地球化學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)該湖區(qū)深大斷裂帶補(bǔ)給水是一種CaCl2型鹵水,它與近些年發(fā)現(xiàn)的深海熱鹵水是同一類型,也與美國二疊紀(jì)再溶鹽水是同一類型,通過補(bǔ)給湖區(qū)的河水與CaCl2型水不同配比析鹽礦物序列預(yù)示,證實(shí)該湖鉀鹽鹵水的形成是由一份深部CaCl2型水和40份河水配比混合演化的結(jié)果。當(dāng)河水與CaCl2型水配比為83∶1時(shí)則可形成類似于海水蒸發(fā)(含有大量MgSO4鹽的)正常鉀鹽蒸發(fā)巖礦物序列,研究結(jié)果表明,大陸水只要有深部CaCl2型水參加,既可形成正常海水型的鉀鹽蒸發(fā)巖(如柴達(dá)木盆地大浪灘鹽湖鉀鹽礦床),也可形成缺失MgSO4鹽的“異?!扁淃}蒸發(fā)巖(如柴達(dá)木中部的察爾汗鹽湖)。解決了鉀鹽成因理論界長期爭論的問題,發(fā)展了大陸成鉀理論,并提出了現(xiàn)代鉀鹽形成模型。該研究論文在美國《SCIENCE》和中國《地球化學(xué)》期刊上發(fā)表后立即引起俄國和日本同行學(xué)者的關(guān)注,并廣為國內(nèi)外學(xué)者引用。該項(xiàng)研究成果系統(tǒng)地體現(xiàn)在《古代鉀鹽蒸發(fā)巖的成因》一書中。
在從湖泊沉積物中提取古氣候、古環(huán)境信息研究方面,十分重視信息提取方法的實(shí)驗(yàn)室研究,先后開展并建立了微量生物碳酸鹽穩(wěn)定同位素分析,分析精度的置信水平達(dá)到2δ,樣品用量減至微克級;單個(gè)介形蟲殼體(0.05-0.10微克)微量元素分析;鹽類礦物質(zhì)包裹體和水合礦物結(jié)晶水穩(wěn)定同位素及物質(zhì)成分分析。由于原生鹽類礦物包裹體十分細(xì)小,不能采用一般的氟化溴和二氧化碳平衡法,張彭熹先生等改進(jìn)由J.A.Viglino和J.P.Dugan等人提出的鹽酸胍法,提高了分析精度,降低了分析樣品的需要量,引進(jìn)了低溫地球化學(xué)模型測定包裹體流質(zhì)中的主要化學(xué)組成。上述研究方法的建立使我國在微生物殼穩(wěn)定同位素分析和鹽類礦物流質(zhì)包裹體分析方面趕上世界先進(jìn)水平,也為古環(huán)境的高分辨研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
在完成中外合作研究項(xiàng)目的同時(shí),開展了青藏高原數(shù)個(gè)湖區(qū)的古環(huán)境研究,先后完成了距今300萬年、5萬年和全新世的古氣候環(huán)境波動(dòng)的研究,其中青海湖湖區(qū)冰后期以來古氣候波動(dòng)模式的研究,得到前國際第四紀(jì)研究委員會(huì)副主席J.M.鮑勒教授的贊揚(yáng)。編制了青海湖湖區(qū)全新世氣候年表,確定了青藏高原末次冰期盛冰期冰階的時(shí)限和平均溫度,提出了青藏高原晚更新世以來的古氣候波動(dòng)模式:冷期先濕后干、暖期先干后濕的模式,通過對同一巖芯碳酸鹽、孢粉和介形蟲穩(wěn)定同位素三種古環(huán)境信息的提取對比研究發(fā)現(xiàn),碳酸鹽所反映的古氣候波動(dòng)在時(shí)間上超前于介形蟲所反映的古氣候波動(dòng),而孢粉所反映的古氣候波動(dòng)又滯后于介形類,但是介形類δ18O曲線又與磁化率氣候曲線基本吻合,指出了在綜合討論古環(huán)境問題時(shí)應(yīng)注意的方向,在青藏高原古氣候、古環(huán)境研究中做出了一定貢獻(xiàn)。在獲得大量介形蟲δ18O和殼體Ca、Mg、Sr數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,開展了數(shù)理統(tǒng)計(jì)古環(huán)境轉(zhuǎn)換函數(shù)的研究,使古湖鹽度、水溫、水位等幾個(gè)重要參數(shù)定量化,在古環(huán)境從定性到定量研究中成績顯著。
在張彭熹先生任鹽湖所常務(wù)副所長和所長期間,根據(jù)我國鹽湖資源特點(diǎn)、開發(fā)條件、加工工藝技術(shù)儲備現(xiàn)狀和市場分析,提出了鹽湖資源在我國西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位及開發(fā)遠(yuǎn)景設(shè)想,精心組織了多項(xiàng)鹽湖資源的應(yīng)用、開發(fā)研究,組織全所有關(guān)人員圓滿地完成了“七五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“青海鹽湖提鉀和綜合利用”研究,取得十一項(xiàng)具有國際先進(jìn)水平的研究成果,為我國鉀肥生產(chǎn)和鹽湖資源的開發(fā)做出了一定貢獻(xiàn)。