煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO₄^2-)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4<...     

滇东南洒西钨铍矿床成矿流体来源和演化: 来自流体包裹体和H-O同位素证据

洒西钨铍矿床位于滇东南老君山钨锡多金属成矿区。确定早期似层状矿体和晚期脉状矿体的流体性质、来源和演化过程, 并对其流体地球化学和同位素进行约束, 可以有效探讨洒西钨铍矿床成矿机制, 为老君山矿集区下一步找矿工作提供理论思考。洒西钨铍矿床脉状矿体的形成经历了硅酸盐阶段、氧化物-硫化物阶段和碳酸盐-萤石阶段, 白钨矿和绿柱石主要形成于前两阶段。对洒西钨铍矿床脉状矿体不同阶段石英中的流体包裹体进行了岩相学特征、显微测温、激光拉曼光谱分析等研究, 并对早期似层状矿体和晚期脉状矿体矿石中石英的氢-氧同位素组成进行了测试。结果表明: 该矿床内脉状矿体的流体包裹体主要有富液相包裹体、富气相包裹体和含子矿物多相包裹体3种类型。流体包裹体的气相成分以H₂O主, 含少量还原性气体如C₂H₂等, 液相成分也以H₂O为主。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 包裹体的均一温度和盐度(NaCl_eq)峰值范围分别为240~360℃、2.35%~13.81%;220~310℃、4.03%~9.86%和190~270℃、2.41%~6.88%。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 成矿流体的温度呈现降低趋势, 盐度也呈降低趋势。成矿流体总体上属中-高温度、低盐度、贫CO₂、含部分还原性气体的NaCl-H₂O流体体系。早期似层状矿体石英样品δD_V-SMOW值变化范围小, 为-102.8‰~-99.0‰, δ18O_V-SMOW值为11.7‰~13.0‰, δ18O_H2O值为3.16‰~6.46‰; 晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段石英样品δD_V-SMOW值变化范围较大, 为-99.6‰~-69.5‰, δ18O_V-SMOW值为11.2‰~14.1‰, δ18O_H2O值为3.08‰~6.73‰。综合表明成矿流体主要是岩浆水, 混合有少量大气降水或有机水, 流体可能发生了沸腾作用, 加之温度的降低, 导致晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段主要成矿物质的沉淀。洒西钨铍矿床属于中高温热液矿床。      

豫北林州地区鼓山阶底部碳同位素组成及演化趋势

碳同位素地层学是寒武系地层划分与对比的重要手段。通过对豫北驴驮沟剖面碳酸盐岩地层进行碳同位素分析发现,驴驮沟剖面寒武系鼓山阶(Drumian)底界附近的碳酸盐岩的δ13C值分布于3.1‰~-1.7‰之间,δ18O值分布于-3.9‰~-9.4‰之间。δ13C、δ18O之前的非协变关系指示碳同位素组成比较稳定。鼓山阶底界附近δ13C表现为负漂移演化趋势,漂移幅度为3.0‰,最低值为-1.7‰,出现在三叶虫Proasaphiscus首现位置15 m之下。出现负漂移的位置和负漂移的幅度与华南湘西王村剖面、美国犹他州Drum Mountains等剖面的鼓山阶底部的负漂Drum carbon isotope excursion(DICE)一致,表明DICE负漂移具有洲际对比意义,可作为寒武系鼓山阶划分和对比的工具。负漂移峰值处岩性为位于青灰色页岩之间的薄层灰岩夹层,超覆于鲕粒灰岩之上,因此,寒武系鼓山阶底部附近的DICE负漂移对应于苗岭世早期的海侵时期。      

隔档式构造区岩溶地下水流系统多级次嵌套结构的水化学识别

川东隔档式构造区岩溶地下水流系统表现出多级次嵌套结构的特征, 之前主要是定性的水文地质条件分析, 缺乏来自水化学方面的量化依据。利用41个浅层和19个深层岩溶水样的水化学资料开展分析, 发现浅层岩溶水为HCO₃-Ca·Mg型,ρ(Mg2+)较低, 深层岩溶水为SO₄-Ca·Mg型且ρ(Mg2+)明显偏高, 说明地下水在岩溶含水层中的滞留时间与ρ(Mg2+)具有正变关系。对典型剖面地下水流系统的分析表明, 优先采用ρ(Mg2+)来评价地下水滞留时间, 将地下水排泄点ρ(Mg2+)小于20, 50 mg/L分别作为划分局部-中间、中间-区域水流系统的依据。浅层岩溶水受地貌作用控制明显, 其中浅切沟谷泉点为局部地下水流系统的排泄点, 深切沟谷泉点一般属于中间或区域流动系统的排泄点。ρ(Mg2+)反映了泉水循环的滞留时间, 也能够反映钻孔所揭露的深循环特征。这种水化学识别方法可为相似岩溶区识别地下水流系统的多级次嵌套结构提供参考。      

地下水中高氯酸盐来源的同位素示踪研究进展

高氯酸盐(ClO- ₄ )是一种新型的持久性污染物,痕量的ClO- 4 即可危害人体的健康。中国地下水中ClO- ₄ 的污染防治
研究迫在眉睫,污染来源解析是其首要解决的关键问题。现阶段的研究表明,ClO- _4? 的氯(δ37Cl、36Cl/Cl)和氧(δ18O、Δ17O)多元
同位素的综合信息为地下水中ClO- ₄ 来源及其迁移转化规律的示踪提供了一种重要的工具。ClO- _4? 的氯、氧同位素的测试技术、
分馏机理及其对地下水中ClO- _4? 的溯源应用等方面取得了创新性的成果,为我国有效开展地下水中ClO- _4? 来源的定性识别与定
量评价研究提供了技术支撑和科学依据。然而,现有的研究成果具有明显的地域局限性,不同区域ClO- ₄ 来源的氯、氧同位素特
征值的丰富与端元模型的完善,特别是人工合成的ClO- _4? 来源的有效解析,具有重要的理论意义和应用价值。      

东亚季风区石笋δ18O解译:基于夏季风与夏季风降雨的思考

近些年,对于东亚季风区石笋δ18O的气候环境指示意义的争论较多,主要在东亚季风区石笋δ18O代表夏季和风强度、夏季风降水还是水汽源变化。基于中国东部华北地区降水与长江中下游地区降水反相变化和长江中下游地区降水与菲律宾海降水反相变化(遥相关),从年际-年代际到千年-轨道尺度对石笋δ18O与夏季风降水、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的相互关系进行了探讨分析。通过对比石笋δ18O记录与华北和梅雨区降水,发现石笋δ18O偏负对应华北降水增加,梅雨区降水减少;石笋δ18O偏正对应华北降水减少,梅雨区降水增加。这种对应关系不仅存在年际-年代际尺度,而且在千年-轨道尺度同样存在,石笋δ18O不仅反映夏季风强弱变化,同时与中国东部区域降水关系是明确对应的。通过降水的空间相互关系,发现ENSO活动主要通过影响中国东部降水的空间分布格局而作用于石笋δ18O。La Ni?a态导致南海及菲律宾海对流加强,西太副高位置偏北,长江中下游地区梅雨期缩短,华北夏季降水增加,东亚季风区石笋δ18O偏负。El Ni?o态,南海和菲律宾海对流受到抑制,西太副高位置南移,长江中下游地区梅雨期延长,华北夏季降水减少,东亚季风区石笋δ18O偏正。另外,水汽源分析发现,菲律宾海水汽输送对东亚季风区降水及降水δ18O贡献相对较小。因此,综合分析认为,东亚季风区石笋δ18O主要反映了亚洲夏季风的强弱变化。      

黔西北普宜地区富关键金属元素硫铁矿地质、地球化学和S同位素特征及其对成因的约束

探讨黔西北普宜地区富关键金属元素硫铁矿的同位素地球化学特征、元素地球化学特征及成因, 可以为硫铁矿资源开发、伴生有益元素综合利用与评价及理解富关键金属元素硫铁矿聚集机制提供更为丰富的信息。在全面收集已有地质、矿产资料的基础上, 结合野外实地调查, 应用元素地球化学及硫同位素分析等方法, 对该区硫铁矿地球化学特征及成因做了较为深入研究, 并初步建立成矿模式。结果表明: 富关键金属元素硫铁矿主要赋存于中二叠统龙潭组(P₂l)底部的晶屑凝灰岩中, 矿体形态简单, 呈层状分布, 硫铁矿中共(伴)生的稀土, Li, Nb, Zr, Ga等有益元素均可综合利用。w(ΣREE)平均为431.24×10-6, 最大值为1 634.57×10-6, 一般在180×10-6~1 630×10-6之间; w(Ga)平均为32.51×10-6, 一般为25×10-6~120×10-6, 最大为120.00×10-6; w(Nd)平均为103.29×10-6, 一般为40×10-6~380×10-6, 最大为380.00×10-6; w(Li)最大值为1 366.00×10-6; w(Al₂O₃)最大值为42.17%。硫铁矿稀土元素配分模式表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的右倾型。矿石中成矿元素Ga, Li, Zr, Ti, Se, Cd, Nb, V, Hg等元素相对富集, Ba, Sr, Zn, Te等元素相对贫化。硫铁矿石中黄铁矿硫同位素δ34S变化范围主要在-33.90‰~-18.60‰之间, 平均值-16.04‰, 为轻硫富集型, 富关键金属元素硫铁矿的硫源受生物细菌还原作用影响较大。硫铁矿主要是在沉积阶段通过微生物铁还原、微生物硫酸盐还原和化学铁还原驱动下形成的。初步认为赋存于硫铁矿中的稀土主要以类质同象替代形式赋存于黏土矿物中, 形成过程可分为风化搬运阶段、沉积成矿阶段和成岩后生作用阶段。      

大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素分析

为查明大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征和离子来源, 基于2018年枯、丰两期采集的岩溶地下水样品水化学数据, 综合运用数理统计、相关性分析、Piper图、Gibbs图以及离子比值等方法, 对大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素进行了分析。结果表明,大汶河流域中上游地区枯、丰水期岩溶地下水的pH均值分别为7.6和7.5, 整体表现为弱碱性。岩溶地下水中Ca2+为占优势的阳离子, HCO₃-和SO₄2-为主要阴离子。枯、丰期岩溶地下水中ρ(TDS)均值分别为645.4, 648.4 mg/L。按照TDS划分, 大汶河流域中上游地区岩溶地下水均属于淡水或微咸水;枯、丰水期岩溶地下水水化学类型均以HCO₃·SO₄-Ca为主。岩石风化作用是控制区内岩溶地下水水化学特征的主要控制因素, 碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物的溶解是地下水主要离子的重要来源。同时, 大汶河流域中上游地区岩溶地下水还受到了比较明显的人为输入影响, 地下水中NO₃-主要来自于农业生产活动。该研究成果为水资源利用提供了指导作用。      

下侏罗统辛涅缪尔阶—普林斯巴阶界线地质事件研究进展

早侏罗世经历了赫塘期、辛涅缪尔期、普林斯巴期和土阿辛期, 其中土阿辛期大洋缺氧事件(T-OAE)被广泛研究。但在辛涅缪尔阶-普林斯巴阶界线处, δ13C_org及δ13C_carb曲线均发生负偏, 局部伴随黑色页岩沉积。其在英国、法国、意大利、葡萄牙以及中国等地区都有记录, 碳同位素的变化伴随着环境、气候的变化, 研究显示该事件可能是全球性的, 被称为“S-P界线事件”(SPBE)。此次地质事件与T-OAE事件类似, 也显示了一次大洋缺氧事件, 其发生时有轻碳同位素被排入了大气系统中, 但是轻碳同位素的来源尚不明确, 部分学者认为是大火成岩省喷发时排放的轻碳物质注入了海洋-大气系统所致。目前对该事件的研究主要集中于欧洲海相地层, 其对陆地生态系统的影响还知之甚少。我国四川盆地下侏罗统湖相沉积发育良好, 下侏罗统自流井组东岳庙段沉积有与大安寨段(T-OAE发生层段)类似的黑色页岩及介壳灰岩, 其有机碳同位素负偏, 显示了S-P界线事件的影响, 其与T-OAE类似也对四川盆地早侏罗世古湖泊产生了影响。      

江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征及其指示意义

溶解性有机碳（DOC）是地下水中砷释放过程的关键因素,为查明江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征,识别有机质的降解过程对砷富集的影响,采用稳定碳同位素分析测试技术并结合地下水化学特征,对江汉平原典型砷中毒病区的浅层地下水进行了区域采样分析。结果表明:浅层承压水的砷质量浓度为0.23~2 621 μg/L。地表水较地下水具有更负的δ13C_DOC、δ13C_DIC值。地下水中溶解性无机碳（DIC）的δ13C_DIC值在-11.9‰~-3.99‰之间,溶解性有机碳的δ13C_DOC值在-28.5‰~-19.6‰之间。地下水的δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与ρ（As）呈一定负相关关系,表明微生物作用下有机质的降解促进了As的富集。δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与δ13C_DIC和ρ（DOC）均具有较显著的正相关关系,表明地下水中有机质的氧化分解是导致δ13C_DIC贫化的重要过程,微生物作用下溶解性有机质的降解是地下水中无机碳的重要来源。此外,江汉平原少数高砷地下水呈现较大的δ13C_DIC值,推断江汉平原高砷含水层强还原环境下可能存在的产甲烷过程导致了明显的碳同位素分馏。      

Diverse transformations of sulfur in seabird-affected sediments revealed by microbial and stable isotope analyses

Journal of Oceanology and Limnology - Microbial communities, sulfur isotope of sulfides (δ34SAVS and δ34SCRS), and sulfur and oxygen isotopes of sulfate ( $${\delta...     

中国北方农牧交错带土地沙化区典型植物的雨季水分来源

中国北方农牧交错带是中东部地区重要的生态安全屏障, 由于其系统结构脆弱、生态环境问题多发、土地沙化严重, 开展生态修复工作显得十分重要。植物-土壤水分关系作为土地沙化区生态水文过程的重要组成部分, 研究二者的转化过程对于了解植物吸水模式、确定生态修复的首选植物种非常关键。以河北省张家口市康保县北部为例, 基于雨季的大气降水、地下水、土壤水和植物水的氢氧同位素特征, 分析了主要植物的吸水层位、生态位宽度和水分竞争关系。结果表明, 柠条以吸收80~100 cm深度土壤水为主, 吸水比例最大可达87.7%, 油菜花以吸收0~20 cm深度土壤水为主, 吸水比例最大可达82.3%, 狼针的吸水层位与土壤含水率有关, 在含水率较高的深度吸水比例更大, 栉叶蒿的吸水深度较为均衡, 各植物种的生态位宽度均较大, 但部分植物间存在较强的水分竞争关系。本研究为中国北方农牧交错带土地沙化区的植物水源来源识别和生态修复提供了科学依据。      

娘子关泉域径流-排泄区岩溶水污染特征及成因分析

娘子关泉域径流-排泄区主要分布于山西省阳泉市,泉域内岩溶水是阳泉市重要的供水水源。分析评价了泉域径流-排泄区水质变化,结果显示岩溶水污染严重,主要污染物为SO2-₄、总硬度、TDS。岩溶水中SO2-₄的浓度来源对判别总硬度和TDS的污染源具有指示性意义,应用硫同位素(34S)计算表明采煤是岩溶水水质污染的重要原因。与2003年水质对比,地表水和岩溶水中SO2-₄来自煤系硫的比重都有所增加,尤其以岩溶水排泄区的增长速率最大。      

永城市浅层地下水污染分布特征及来源识别

为有效管理和保护永城市浅层地下水资源，维系水资源可续利用，必须查明其污染物的分布特征和来源。在对永城市浅层地下水采样分析的基础上，结合分析城市发展带来产业布局改变及土地利用类型分布对其造成的影响，研究其主要污染组分的来源及分布特征。结果表明:城市第二产业（工矿业）发展，GDP的增长与浅层地下水中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）上升存在相关性，城市工业及人口密集区与污染严重区位置趋于一致。浅层地下水污染的最主要来源是SO₄2-含量的上升，除了直接导致水质变差外，还会间接改变水文地球化学作用的强度，造成原本难溶的碳酸盐和硅酸盐的溶解量增大，使得ρ（TDS）进一步上升而改变水质。其次，NO₃-、COD也是浅层地下水主要的污染来源，其部分来源工业废水，部分来源于农业上农药和化肥的过量使用。