环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO₃^-—Ca²⁺·Mg²⁺型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57∶43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87∶13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

环境同位素在识别伊犁河谷地下水补给来源中的指示作用

重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ¹⁸O的分布特征,并对5组水文钻探井地下水样品进行分析.潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰,平均值为-80.34‰;δ¹⁸O为-15.85‰~-10.66‰,平均值为-12.08‰.浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰,平均值为-84.79‰;δ¹⁸O为-16.01‰~-10.52‰,平均值为-12.30‰.泉水δD为-102.06‰~-71.63‰,平均值为-84.10‰;δ¹⁸O为-14.21‰~-9.70‰,平均值为-12.24‰.地表水δD为-90.53‰~-60.99‰,平均值为-72.58‰;δ¹⁸O在-13.20‰~-9.54‰,平均值为-11.21‰.地下水δ¹³C为-9.4‰~-5.6‰,平均值为-8.3‰,极差为3.8‰.结果表明:地下水与地表水均起源于当地大气降水.潜水与浅层承压水水力联系较强,潜水与浅层承压水属于同一含水系统.与浅层承压水相比,深层承压水年龄较大,在20 ka左右,属于沉积埋藏水.深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱.潜水与浅层承压水的δ¹³C值较为接近,且接近大气CO₂的δ¹³C值-7‰.研究区地下水中碳的主要来源为大气CO₂.     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO-3-Ca2+?Mg2+ 型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57：43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87：13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

四川鲜水河-安宁河断裂带温泉氢氧稳定同位素特征

温泉地下水同位素特征对确定断裂带地下水来源、循环过程和断裂带活动性至关重要。为了确定青藏高原东缘温泉的地下水同位素特征和流体来源本研究采集了鲜水河-安宁河断裂带上温泉水、冷泉水、河流和积雪融水等样品,进行了氢氧稳定同位素和水化学组分测定,并进行了同位素特征的对比研究。分析结果表明,温泉水体δ¹⁸O变化范围为-19.04%~-12.71‰,平均值为-16.42‰;δ²H变化范围为-144.07‰~-88.63‰,平均值为-122.37‰。河水的δ¹⁸O变化范围为-15.90‰~-10.85‰,平均值为-13.86‰;δ²H变化范围为-118.21‰~-71.12‰,平均值为-98.99‰。康定冷泉δ¹⁸O和δ²H分别为-13.66‰和-106.74‰。道孚积雪融水的δ¹⁸O和δ²H分别为-10.27‰和-65.41‰。不同类型水体样品氢氧稳定同位素组成主要分布在全球和区域大气降水线上表明了大气降水成因,缺少明显的氧同位素漂移特征。不同类型水体同位素值差异较大显示出温泉与河水、积雪融水之间补给来源的不一致性。温泉同位素值具有明显的同位素高程效应,鲜水河-安宁河断裂带上氧同位素高程效应为-0.23‰/100m,氢同位素高程效应为-1.95‰/100m。温泉氧同位素漂移与相关离子比值、Na-K-Mg三角图、Li和Sr元素等指标表明研究区域大部分温泉的水岩作用强度弱。氢氧稳定同位素特征、水岩作用特征和循环深度揭示出温泉的成因为远距离大气降水运移补给地下水,地下水在地下热储层加热后通过断裂上升到地表形成温泉,这为认识青藏高原东缘地热水循环、断裂带活动性与演化特征提供了依据。     

水化学及硫同位素对大冶矿区地下水硫酸盐污染的指示

铜铁矿区周边地下水硫酸盐污染是生态环境研究关注的热点问题,精确识别硫酸盐来源及迁移途径对于矿区周边地下水污染防控和供水安全至关重要.利用水化学与硫同位素耦合分析,结合矿区水文地质条件和潜在污染源分布,探讨了区内地下水硫酸盐污染特征、来源及迁移途径.区域内地下水包括松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水及岩浆岩风化裂隙水,水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型,水化学组分主要来源于硅酸岩、碳酸盐岩和硫酸盐矿物的溶解以及硫化物氧化;地下水中SO₄^2-含量范围为44.4～2 089.0 mg/L,高值区主要分布在洪山溪尾矿库、矿渣堆存处及矿业生产区附近;地下水中δ³⁴S-SO₄^2-在2.6‰～31.5‰之间,反映其SO₄^2-具有多源性.地下水中SO₄^2-的主要来源包括含水层中石膏矿物的溶解和黄铁矿等含硫矿物氧化输入,高含量的SO₄     

运城盆地地下水同位素年龄特征及其演化过程和可持续利用

通过分析运城盆地地下水的碳同位素组成,结合水化学特征,揭示了盆地深层承压地下水的补给期为22～3 ka BP （现代碳百分比(a¹⁴C) 6~38 pmC）。浅层地下水（71~89 pmC）由现代水或现代水和老水混合组成。深层地下水氢氧同位素组成特征（δ¹⁸O~-10‰; δ²H~-70‰）表明地下老水在气候较冷的环境下受到补给,而浅层地下水的氢氧同位素组成（δ¹⁸O~-8‰; δ²H～-51‰）特征与现代西安降水组成相似。浅层地下水NO^-₃平均含量（31mg/L）比深层地下水（1.8 mg/L）高,硝酸盐的δ¹⁵N－δ¹⁸O_NO3 组成 (0‰～5‰）揭示了硝酸盐的主要来源为综合肥料。此外,浅层地下水的TDS由于蒸散发、矿物溶解,可达8.5 g/L（平均2.0 g/L）,深层地下老水TDS可达1.8 g/L（平均1.1g/L）水质相对较好。研究区目前主要开采深层地下水,受断裂带影响,浅层地下水已经侵入中深层地下水并与之发生混合,严重影响了中深层地下水的水质。如果发生大规模的浅层地下水与中深层地下水混合,会造成中深层地下老水的NO^-₃、TDS等含量越来越高。     

白洋淀渗漏对周边地下水的影响

为查明受污染的白洋淀地表水渗漏范围,对周边地下水主要离子水化学的影响,并评价地下水是否适用于灌溉,在该区域现场测定了地表水及地下水pH、EC(Electric Conductivity)和ORP(Oxidation-Reduction Potential)等参数,采样分析各水体D、¹⁸O和主要离子组成,结合判别分析和钠吸附比R_SA(Sodium Adsorption Ratio)讨论。结果表明,淀水渗漏使浅层地下水电导率升高,氧化还原电位值降低,且更加富集重同位素;唐河污水库周边浅层地下水SO₄^2-和Na⁺含量明显增大。浅层地下水的δ¹⁸O值结合水位埋深有效地标记了淀水渗漏影响地下水的范围。浅层地下水主要受到白洋淀渗漏的影响,唐河污水库附近的浅层地下水受污水库渗漏影响。污染地表水渗漏使得浅层地下水水质普遍下降,白洋淀西部和唐河污水库周边浅层地下水不适宜用于灌溉。     

山东省邹城市东部地下水水化学特征及形成机制

为研究山东省邹城市东部缺水山区地下水水化学特征、水质状况和水化学过程,采集研究区各类型地下水样品32件,检测K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-、NO₃^-、F^-、TH和TDS等化学指标,综合利用图解法、相关性分析和主成分分析等方法探讨其地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:(1)研究区裂隙水、孔隙水与岩溶水具有相似的水化学特征,裂隙水和孔隙水的水化学类型以HCO₃-Ca型为主,而岩溶水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型;(2)孔隙水、裂隙水和岩溶水水化学形成机制主要以水-岩相互作用为主,其次还受到人类活动的影响。孔隙水受水-岩相互作用和人类活动影响的比例分别为77.7%和10.5%,而裂隙水受影响的比例分别为63.9%和11.3%。     

岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及环境意义——以塔河油田奥陶系鹰山组为例

塔河油田奥陶系鹰山组岩溶缝洞是该地区主要的碳酸盐岩储层,弄清岩溶缝洞充填物特征有利于寻找最优储集体,对该区石油地质研究具有重要意义。通过对塔河油田31口钻井岩心观察、描述和充填物类型统计,选取7口典型钻井奥陶系鹰山组岩溶缝洞充填物取样,并对充填物样品δ¹³C和δ¹⁸O进行测试分析。结果表明：(1)充填物碳氧同位素变化范围较大,δ¹³C为0.75‰～-10.14‰,δ¹⁸O为-5.94‰～-14.14‰。(2)奥陶系鹰山组岩溶缝洞充填物存在4中不同类型的形成环境：同生期或早期成岩岩溶环境、风化壳岩溶环境、埋藏岩溶环境、较晚期岩溶环境。该研究成果对古岩溶型油气储层研究及油气勘探具有重要意义。     

济阳坳陷奥陶系碳酸盐岩及缝洞充填方解石C、O同位素特征及其意义

对济阳坳陷奥陶系碳酸盐原岩及孔洞缝中充填方解石进行了C、O同位素测定,结果表明孔洞缝充填方解石的δ¹³C和δ¹⁸O值比原岩偏负。奥陶系三山子组和马家沟组孔缝中充填的方解石C、O同位素演化有很大区别,前者的δ¹³C和δ¹⁸O值均为负值,δ¹³C向较高负值偏移,δ¹⁸O值向较低负值偏移;马家沟组八陡段孔缝充填方解石的δ¹³C和δ¹⁸O值也多为负值,δ¹³C向较正值方向偏移,δ¹⁸O值向较高负值偏移。奥陶系碳酸盐岩孔缝充填方解石形成于大气淡水环境和埋藏成岩环境,次生孔洞可能主要形成于早期表生阶段,裂缝形成于中-新生代的构造运动,方解石主要充填于埋藏环境中。次生孔缝的主要形成时期早于油气大量运移期,对古潜山油藏的形成有利。     

青藏高原西北部班公湖流域夏季主要水体H-O同位素组成及其影响因素

作为高寒内陆区的青藏高原西北部班公湖流域水文数据资料较为匮乏,导致对区域水循环过程和气候环境的认识不够深入,氢氧稳定同位素示踪技术可为解决该问题提供理想途径。本文系统分析班公湖流域夏季含湖水、河水、冰川融水和地下水4种不同类型的水体中氢氧同位素的组成,阐释水体氢氧同位素、氘盈余参数沿程变化的特征及其与水体矿化度、高程、经纬度和全球大气降雨线之间的关系,并进一步剖析同位素组成变化的控制因素。结果显示,水体中δ²H和δ¹⁸O的波动范围分别为-112.37‰～-24.90‰和-14.84‰～2.01‰,平均值及标准差分别为-76.73‰±26.49‰和-8.43‰±5.24‰。湖水δ²H和δ¹⁸O相对其他水体富集,测定结果更偏正值,冰川融水δ²H和δ¹⁸O相对其他水体更为贫化。流域水体氢氧同位素的大陆效应总体不明显,部分水体有一定高程效应体现。水体氢氧同位素演化趋势表明,冰川融水与全球大气水线接近,易受大气降雨影响。同时其他水体线的较小截距和斜率值,表明大气降雨...     

安徽新桥块状硫化物矿床地球化学特征

新桥块状硫化物矿床发育双层结构,地球化学特征也呈现出明显的“二元性”和垂向变化。下部网脉状蚀变矿化岩石SiO₂、Al₂O₃、K₂O和Na₂O等含量较高,上部层状块状矿石和含矿岩石Fe₂O₃、FeO、CaO、MgO及SiO₂等明显富集。稀土含量相对较低,上部层状块状矿层平均值为10.73×10^-6,下部通道相蚀变矿化岩石平均值为126.1×10^-6。重晶石δ³⁴S值为+16.2‰,硬石膏δ³⁴S值为+11.2‰,黄铁矿δ³⁴S值为+1.5‰～+4.7‰。含矿硅质岩δ¹⁸O为+12.0‰～+13.9‰,下部通道相含黄铁矿石英脉δ¹⁸O值为+13.3‰～+18.6‰。自下部网脉状矿化到上部层状块状矿层,从粗晶细晶到变胶状胶状黄铁矿,δ³⁴S、δ¹⁸O和δ30Si值逐渐降低,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb平均值逐渐增高。     

基于水化学及稳定同位素的西藏察雅地下热水成因研究

西藏察雅分布有两处地下热水,其中娘曲热水流量达23 356 m ³/d,温度达36 ℃,掌握其成因以及地下水循环模式对铁路隧道的规划建设具有重要意义。为查明地下热水水化学特征及其成因模式,采用同位素水文地球化学方法进行研究。结果表明:两处地下热水主要阳离子为Ca ²⁺和Mg ²⁺,主要阴离子为SO₄^2-和HCO₃^-,溶解性总固体含量为1 255~2 051 mg/L,水化学类型分别为SO₄·HCO₃-Ca·Mg型和SO₄-Ca·Mg型。氢氧同位素分析结果表明,地下热水补给来源主要为大气降水,并具有 ¹⁸O漂移现象,反映了热水与围岩的氧同位素交换效应。地下热水的补给高程为4 146~4 185 m,热储温度为53.1~61.0 ℃,循环深度为1 409~2 020 m。其成因模式为:地下水在东北部高山区接收大气降水入渗补给,沿岩溶裂隙管道径流,经深循环获得大地热流加热,受构造及岩层阻水影响沿断层上升,在上升过程中与份额达0.79~0.91的浅层地下水混合,于沟谷等地势切割处出露成泉。综合水文地质条件与隧道位置分析,隧道穿越的两处岩溶富水条带,东部岩溶富水区对隧道突涌水威胁较小;西部岩溶富水区对隧道存在构造岩溶水高压突涌水风险,后期应注意防范。     

蓟县早寒武-新元古不整合界面处风化壳碳酸盐碳、氧同位素组成特征

由于土壤中有机质降解产生的CO₂ 和淡水成岩作用的影响,在蓟县早寒武世和晚元古代景儿峪组不整合界面处古风化壳中碳酸盐的δ¹³C值和δ¹⁸O 值明显偏负,从风化壳向下往原岩的方向,δ¹³C和δ¹⁸O 数值逐渐增加;此外,与风化壳上、下碳酸盐岩地层的δ¹³C和δ¹⁸O 数值具有明显的差别。上述同位素组成特征可以用于其它古风化壳剖面及地层不整合界面的判识。     

汾阳地区不同类型地下水SO_4~(2-)、δ~(34)S的特征及影响因素

本文对山西晋中盆地西南汾阳地区北侧裸露岩溶区的岩溶泉和浅井、南侧覆盖岩溶区的深井和第四系孔隙水井及石膏矿水的水化学成分、硫同位素组成进行了测试分析。结果显示:北侧裸露岩溶区的岩溶泉水和浅井δ~(34)S值的范围为4.53%0~6.42%0,SO_4~(2-)含量范围为0.12~0.62mmol/L,表明SO_4~(2-)主要来源于大气降水,受石膏溶解和居民活动影响小;南侧覆盖岩溶区的深井δ~(34)S值的范围为8.73‰~19.35‰,SO_4~(2-)含量范围为0.20~2.35mmol/L,SO_4~(2-)主要来源于石膏夹层的溶解和FeS_2的氧化。第四系孔隙水δ~(34)S值的范围为9.46‰~11.05‰,SO_4~(2-)含量范围为0.19~1.96mmoL/L,SO_4~(2-)主要来源于人为污染;石膏矿水δ~(34)S值为19.28‰,SO_4~(2-)含量为5.62mmol/L,SO_4~(2-)主要来源于石膏层的溶解。因此,应用SO_4~(2-)和δ~(34)S值可以很好的分析地下水中硫酸盐的来源,这为北方岩溶地下水资源的开发与保护研究提供了重要的手段。     

氢氧同位素在岩溶山区地下水循环条件研究上的应用——以贵州省镇宁地区为例

通过对贵州镇宁地区地下水调查取样,测定氢氧同位素组成,计算氘过量参数(d)表明,不同取样点δD、δ⁽¹⁸⁾O、d值差异明显,δD值范围为-77‰～-53‰,平均值-63.7‰;δ(18)O、d值差异明显,δD值范围为-77‰～-53‰,平均值-63.7‰;δ⁽¹⁸⁾O值变化范围为-11.1‰～-7.8‰,平均值-9.3‰;d值变化范围为9.4‰～12.6‰,平均值11‰。对镇宁地区地下水环境同位素特征综合研究,揭示了地下水系统规模及含水介质组合类型对地下水循环的控制规律。     

南伊沟水体水化学及氢氧同位素特征分析

南伊沟是林芝地区重要水源涵养区,研究南伊沟水体水化学和氢氧同位素特征,揭示“三水转化”规律,对提高林芝地区水体水文地球化学研究程度,支撑当地林水关系研究,服务高原地区水生态保护具有重要意义。运用水化学和氢氧同位素分析方法,分析了地区水化学特征、水岩作用情况和水循环特征。结果表明: 南伊沟水体为极低矿化度淡水,地表水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃-Ca·Mg型,地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Na型; 地表水和地下水的水化学离子成分主要受岩石风化控制,离子来源主要受碳酸盐岩溶解和硅酸盐岩风化影响,地表水中Na⁺、K⁺、Cl^-主要来源于盐岩溶解,同时还受降雨影响,地表水和地下水中Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩矿物溶解; 地下水和地表水水岩作用较弱,对比上游雅鲁藏布江和拉萨河地表水,大部分δ¹⁸O、δD值具有明显的高度效应和大陆效应; 南伊沟枯水年内强烈的不平衡蒸发作用是导致地区大气降雨线斜率和截距偏小的主要原因之一。     

滇东老厂地区地热水成因：来自水化学和碳氢氧硫同位素的约束

滇东弥勒-师宗断裂带地热资源丰富,但是由于研究程度较低,成因机制不明,制约了区内地热资源的可持续开发利用。本文以弥勒-师宗断裂带北段老厂地区天然温泉水和地热钻孔水为研究对象,综合应用野外调查、水文地球化学和环境同位素方法,对区内地热水的地球化学特征和成因机制进行了研究。结果显示,区内地热水pH值介于7.30～8.12之间,TDS在224～382 mg/L之间,属于弱碱性淡水。地热水水化学类型为HCO₃·SO₄^Ca型和HCO₃·SO₄-Ca·Na型,且含有较高含量的Fe、As、Sb等微量组分,不宜饮用。地热水中HCO₃^-的δ¹³C值为-3.31‰～-7.79‰,计算得出参与水岩作用的CO₂的δ¹³C值为-9.50‰～-15.68‰,具有明显的沉积有机质来源特征。离子比值分析及硫同位素特征表明碳酸盐岩矿物和石膏的溶解是区内地热水主要离子来源的控制因素,此外赋存于浅部断裂带内...     

小昌马河流域地表水地下水同位素与水化学特征及转化关系

利用小昌马河流域上游大雪山老虎沟冰雪融水及下游昌马洪积扇区地下水的稳定同位素和水化学资料, 对流域稳定同位素和水化学的组分特征和季节变化进行了分析. 结果表明: 小昌马河流域内从上游冰雪融水区到下游昌马洪积扇地下水排泄区矿化度不断增高, 水化学类型由HCO₃-Mg-Ca过渡到HCO₃-SO₄-Ca-Mg; 上游冰雪融水与下游地下水δ¹⁸O的季节变化基本一致, 洪积扇区地下水来源于冰雪融水的补给. 水文地球化学模型模拟显示地下水形成过程中水岩作用以析出方解石, 吸收二氧化碳, 溶解石膏、 岩盐和绿泥石等为主要特征, 溶蚀的含盐矿物使地下水中氯化物、 硫酸根和钠离子含量升高, 地下水水质恶化. 同位素和水化学证据均揭示了小昌马河流域地表水-地下水的化学环境转化关系.     

数理统计方法在区域浅层地下水水文地球化学研究中的应用

通过对四川盆地大量浅层风化带裂隙水水化学数据的描述性分析、相关分析、因子分析,结合盆地地质-水文地质条件,分析和研究了浅层风化带裂隙水化学成分分布特征及形成作用。结果表明:区内浅层风化带裂隙水中主要阴阳离子为HCO₃^-和Ca²⁺,HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺在地下水中含量相对稳定,尤其是HCO₃^-绝对含量较大,相对含量差别不大;Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-在地下水中含量变化较大,是随环境因素变化的敏感因子;水化学成分特征的形成受大气降水和含水系统中岩石矿物成分的影响;总溶解固体值TDS＜1 g/L的淡水在区内大面积分布,TDS值总体呈现出由盆地边缘向盆地中心的递增关系,表明溶滤作用由盆地周围向盆地中心的递增特点,但局部地区TDS值受大气降雨的影响。