莱州湾白浪河河水和河口海水的水化学和氢氧稳定同位素特征

在海水入侵的研究中,通常将海水作为一个重要的混合端元。而一般沿海带的海水,尤其是河口海水相对于标准海水都会受到入海河流以及沿海人为活动的强烈影响,在空间和时间上的分布不断在变化。因此在研究海水入侵之前,研究河口海水、标准海水与河水成分之间的混合关系至关重要。本研究主要是对比海水和地表水的稳定同位素和水文地球化学成分。在莱州湾入海河流白浪河的下游沿岸采集5件河水样品,河口采集7件海水样品,对样品进行了水化学和稳定同位素测试,研究淡水和海水的混合关系。采用惰性示踪剂(δD、δ~(18)O、Cl~-、Br~-)和反应示踪剂(Na~+、Mg~(2+)、SO~(2-)_4、HCO~-_3、Ca~(2+)、NO~-_3)展开分析。在δD-δ~(18)O关系图上,所有的河水样品都位于全球大气水线之下,反映了上游水库水的蒸发,海水样品则位于标准海水与河水样品的混合线上。河水样品δ~(18)O—Cl~-关系表明不同程度的溶解了蒸发盐;河水样品的Ca~(2+)、HCO~-_3、SO~(2-)_4与Cl~-的比值反映了CO_2气体、碳酸盐以及硫酸盐溶解。海水样品的Br~-/Cl~-比值与海水比值基本相同,与其它主要离子与Cl~-的关系都表明海水样品源于标准海水与河水的混合。因此当河水和海水混合时,两种水体的溶剂发生机械混合,溶质中海水占主导的化学成分与Cl~-比值都接近海水比值,包括Na~+、Mg~(2+)、SO~(2-)_4、Br~-和Cl~-的比值,而大陆生成的成分在淡水中与Cl~-的比值都会大于海水比值,主要有HCO~-_3、Ca~(2+)、NO~-_3和Cl~-的比值。这种混合机理也适用于地下水。     

莱州湾沿岸寿光、莱州和龙口地下水的稳定同位素与地球化学

依据地下水咸化机理:蒸发、溶解和混合,海水入侵是地下淡水与较之更咸的海水的混合,海水和淡水的混合包括水分子的混合和溶解盐分的混合。只有溶剂水分子和溶质溶解盐分都发生了相同比例的混合,才能确定二种水体发生了混合。地下淡水变咸并不能都归因于海水入侵,也有可能源于蒸发或溶解。鉴定是否存在海水入侵可运用惰性示踪剂和反应示踪剂来共同识别。惰性示踪剂包括δD、δ~(18)O、Cl~-和Br~-,反应示踪剂包括主要化学成分和微量元素。本研究对莱州湾沿岸寿光、莱州和龙口的地下水进行了化学成分形成过程的对比研究。莱州采集样品6件,龙口10件,寿光9件。莱州和龙口的碎屑沉积物以硅酸盐矿物为主,而寿光的沉积物来源于南部鲁中南山地的碳酸盐岩。根据莱州采样点地理条件和样品的稳定同位素δD-δ~(18)O分布域确定了当地降雨入渗的多年平均值,进而明确龙口样品也源于就地降雨入渗补给,根据高程效应和当地水文情况确定寿光样品补给来自南部山区的降水,经河道排入洼地后入渗地下。Cl~--δ~(18)O关系表明盐分都来源于淡水溶解的蒸发盐,而非与海水混合。Br~-/Cl~-比值证实了蒸发盐溶解,还存在人为污染物和海侵沉积物中有机质分解的影响。从三线图可看出龙口样品经历了离子交换反应。主要成分和微量元素(HCO_3~-,H_2SiO_3,F~-,Li~+,Sr~(2+)和Ba~(2+))的含量与样品所处含水层的矿物组成有关,反映出水岩作用。所有样品都没有淡水和海水混合的现象。惰性示踪剂分析提供了区域地下水补给的框架,明确了大气水源因溶解蒸发盐而咸化,排除了淡水和海水混合的可能性。用反应示踪剂中主要化学成分和微量元素来分析水中化学成分的形成过程,在和海洋盐分输入对比基础上,二者偏差值主要源自水-岩相互作用结果,包括溶解、沉淀、离子交换等,以及局部样品的污染物输入。所以沿海地带研究地下水咸化,先要解决溶剂的混合问题,在此基础上辅以水文地球化学分析,利用水化学的多种示踪剂,主要解决溶质混合以及盐分来源问题。     

持续蒸发与补给蒸发过程中水体咸化及同位素分馏的实验研究

蒸发浓缩作用是引起水体咸化的重要原因。利用华北浅层地下水样,设计持续蒸发和补给蒸发两种实验方案,探讨不同蒸发过程中水化学和同位素的演化差异。结果表明,持续蒸发过程中水体盐分浓缩速率明显大于补给蒸发;Ca~(2+)和HCO_3~-在两种蒸发实验下出现分离,主要受方解石沉淀影响,Mg~(2+)、Na~+、K~+、Cl~–和SO_4~(2-)含量随着盐度的升高而增加,在两种蒸发实验中无差异。蒸发过程中,氢氧同位素逐渐富集,与剩余水比例呈指数关系,与阴阳离子呈两段式线性关系。持续蒸发过程中氢氧同位素随着盐分(电导率)的升高逐渐富集,δ~(18)O最大值达20.81‰,蒸发线方程为δD=4.11δ~(18)O–25.23;而补给蒸发过程中,随着盐分(电导率)的增加氢氧同位素富集缓慢,后期相对稳定,δ~(18)O最大值为2.9‰,蒸发线方程为δD=3.41δ~(18)O–28.2。两种实验方案结果说明氢氧同位素在水相的富集不成比例,氢同位素在蒸发过程中富集速率大于氧同位素。     

四川盆地黄卤与黑卤起源的稳定同位素研究

处于盆地外带的盐泉水,地热水和白垩系卤水符合克雷格关系,均属于“循环水”。内带水主要是变质沉积水,具有贫~2H和富含~(18)O的特征。其中,侏罗系黄卤的δD值相似于大气水,其盐分来源于蒸发浓缩作用;Aa亚区的上三叠系黄卤起源于古大气水对下伏岩盐的溶滤。三叠系中下统、二叠系、石炭系等海相地层中的黑卤的δD值(-49至-25.1‰)接近硬石膏化过程中脱出的石膏结晶水的δD值。三叠系黑卤起源于溶液岩盐的石膏结晶水与成盐后残余海水的混合。自贡地区黄卤成分主要为黄卤和黑卤的混合作用所改变。     

新疆阿勒泰地区地表水体氢氧同位素组成及空间分布特征

氢氧同位素可以识别水体来源,示踪水循环,自20世纪50年代以来已被广泛应用于水文地球化学领域。已有学者开展了新疆大气降水及部分河流湖泊的稳定同位素研究,而关于阿勒泰地区大气降水之外的地表水体稳定同位素研究尚需加强。本文采用液体水激光同位素分析法开展了新疆阿勒泰地区地表河水、湖泊、山泉水、雪水、锂矿坑裂隙水五类水体的氢氧同位素组成研究。结果表明:阿勒泰地区各种类型水体氢氧同位素组成差异明显,地表河流的δ~(18)O及δD值变化范围分别为-15.4‰～-11.5‰及-114‰～-100‰,氘过量参数(d值)变化范围为-12.4‰～12.4‰;乌伦古湖湖水的δ~(18)O及δD值均远高于地表河流,平均值分别为-5.95‰及-78.5‰,氘过量参数远低于地表河流,均值为-30.9‰。地表河流与全球及乌鲁木齐大气降水线相比差异很大,河水除了大气降水外还受到冰川融水的补给,且在水循环过程中经历了蒸发分馏作用,地表河流之间的氢氧同位素组成差异主要受水体补给来源及蒸发程度强弱的控制。由于氢氧同位素温度效应、纬度效应等的存在,阿勒泰地区水体δD及δ~(18)O与水温(T)、总溶解性固体(TDS)及主要离子Na~+、K~+、Ca~(2+)、Cl~-、SO■摩尔浓度呈显著正相关关系,而与采样点纬度及溶解氧含量(DO)呈显著负相关关系(P0.05,n=32)。本研究获得的氢氧同位素组成特征为阿勒泰地区各类型水体稳定同位素研究提供了基础数据。     

塔里木盆地河水氢氧同位素与水化学特征分析

塔里木盆地是内陆地区重要的能源战略基地,研究其地表水的氢氧同位素和水化学特征对于区域水资源研究有重要意义.分析了塔里木盆地主要河流的河水样品δD-δ18O之间的关系以及主要离子与C1-之间的变化关系,得出如下认识:天山南麓和盆地西南部河水样品的δD、δ180值之间的差异主要是由同位素的高程效应引起的,昆仑山北坡河水样品的δD、δ180值之间的差异是同位素的高程效应和大陆效应共同作用的结果;渭干河、阿克苏河、喀什噶尔河、和田河中Na+主要来源于河水对蒸发盐石盐的溶解,K+主要来自于矿物的风化过程,喀什噶尔河流域中Ca2和SO42-主要来自于石膏的溶解,渭干河、阿克苏河、和田河流域中的Ca2和SO42-不来源于高溶解度的矿物.     

老挝甘蒙钾盐矿床钾镁盐矿层中裂隙水的地球化学特征及其成因探讨

老挝钾盐矿所属的呵叻盆地是世界上最大的钾盐矿集区之一,矿物组合主要为石盐、光卤石和次生钾石盐等,裂隙水分布于钾镁盐矿层中(深度150m左右)。裂隙水渗漏已严重影响了矿区生产安全,但关于该水体的来源及演化过程仍不明确。本文系统采集矿层中裂隙水及周围各种水体样品12件,并测试其水化学及氢氧(2 H、18 O)同位素组成。结果表明裂隙水矿化度较高(368.1g/L~430.7g/L),裂隙水与盐泉水水化学类型同为氯化物型,分析常微量离子含量特征及水化学特征系数,显示裂隙水受到钾镁盐溶滤掺杂的影响。裂隙水δD=-64.2‰~-55.2‰,δ~(18) O=-7.75‰~-7.1‰,其比值范围显著区别于石盐(δD=-144‰~-78‰,δ~(18) O=-1.1‰~4.2‰)和钾镁盐(δD=-54.75‰~-1.42‰,δ~(18) O=-7.09‰~0.95‰)沉积阶段原始卤水氢氧同位素组成,而位于全球大气降水线附近,表明裂隙水不具有原始残留卤水特征,而主要由大气降水溶滤蒸发岩矿物所形成。裂隙水成因的查明为该区地下水循环和钾盐矿床开发过程中地下水渗漏治理提供了一定依据。     

西藏扎仓茶卡盐湖卤水25℃等温蒸发实验的初步研究

扎仓茶卡盐湖卤水属硫酸钠亚型,这种卤水是大陆盐湖中所特有的。其卤水组成与海水完全不同。海水蒸发实验的研究早在1849年乌齐利奥(J.Usiglio)就已开始。1896年J.H.范特荷夫对海水Na~-、K~ 、Mg~(2 )//Cl~-、SO_4~(2-)、H_2O体系的稳定平衡进行了大量工作。1938年Н.С.库尔纳科夫和В.И.尼古拉耶夫发表了Na~ 、K 、Mg~(2 )//Cl~-、SO_4~(2-)、H_2O体系     

华北平原典型区水体蒸发氢氧同位素分馏特征

为研究华北平原衡水地区水体蒸发氢氧同位素分馏特征,采集不同盐度的深层地下淡水(TDS 为0.61g/L)和浅层地下咸水(TDS为7.97g/L),现场开展室外器皿蒸发实验,获得了当地气象条件下氢氧同位素分馏参数.实验结果显示,淡水及咸水剩余表层水δ18O与剩余水比率f呈指数关系,与瑞利分馏模拟结果一致,δD和δ18O蒸发线斜率分别为4.78和4.69.整个蒸发过程中,淡水及咸水氢氧同位素值增量ΔδD分别为Δδ18O的4.82倍和4.76倍;剩余表层水相对于初始水δD和δ18O的变化量与累积蒸发量之比,淡水分别为2.68‰/cm和0.56‰/cm,咸水分别为2.78‰/cm和0.61‰/cm;而在不同的蒸发时段,剩余表层水δD和δ18O的变化量与蒸发量无明显相关性.受水分子扩散的影响,蒸发皿中氢氧同位素分馏在垂线上分层微弱.由于水体盐度较低,在当地气候条件下进行自由蒸发时,氢氧同位素分馏的盐效应可以忽略.     

陕北盐盆中奥陶统马五段蒸发岩硫同位素特征及其古环境意义

奥陶纪时期陕北盐盆位于华北海与祁连海的连接处,该地区在中奥陶世沉积了巨厚的蒸发岩-碳酸盐岩相,其马家沟组五段岩性以中薄层泥晶-细粉晶白云岩-硬石膏岩、中厚层粗粉晶白云岩与灰岩、中厚层石盐-硬石膏、硬石膏-石盐-泥岩的组合特征。本文对马五段蒸发岩-碳酸盐岩层硬石膏硫同位素特征开展了系统的研究工作,研究表明陕北盐盆奥陶系马五段硬石膏硫同位素值普遍较高,马五段大部分硬石膏硫同位素值其分布范围为25.03‰~29.25‰,落于奥陶纪全球海水δ~(34)S值范围内。硫同位素值的大小与岩性密切相关,硬石膏δ~(34)S值具体表现为灰岩/白云岩段均值为27.28‰(25.77‰~29.25‰)泥岩段均值为26.22‰(25.49‰~28.08‰)石盐段均值为25.41‰(25.03‰~26.04‰)。多种因素影响蒸发岩盆地硬石膏同位素值差异,研究区海侵阶段具有δ~(34)S高值,主要受海相沉积作用、古气候及缺氧状态下MSR作用等因素影响;海退阶段封闭环境具有相对较低δ~(34)S值,卤水形成封闭循环及淡水溶解地层原有硫酸盐矿物形成的混合卤水的加入等因素影响。     

Définition d'une limite multicritère ; stratigraphie du passage Campanien–Maastrichtien du site géologique de Tercis (Landes,SW France)Definition of a multi-criteria boundary; stratigraphy of the Campanian–Maastrichtian interval of the geological site at Tercis (Landes,SW France)

Lithostratigraphy, physicochemical stratigraphy, biostratigraphy, and geochronology of the 77–70 Ma old series bracketing the Campanian–Maastrichtian boundary have been investigated by 70 experts. For the first time, direct relationships between macro- and microfossils have been established, as well as direct and indirect relationships between chemo-physical and biostratigraphical tools. A combination of criteria for selecting the boundary level, duration estimates, uncertainties on durations and on the location of biohorizons have been considered; new chronostratigraphic units are proposed. The geological site at Tercis is accepted by the Commission on Stratigraphy as the international reference for the stratigraphy of the studied interval. To cite this article: G.S. Odin, C. R. Geoscience 334 (2002) 409–414.     

Quaternary stresses revealed by calcite twinning inversion: insights from observations in the Savonnières underground quarry (eastern France)

Calcite samples were extracted both from the rock matrix and the superficial coating of a karstified fault plane of an underground quarry, located in the eastern border of the Paris basin. The karstification is dated as Quaternary. Analysis of mechanical calcite twinning reveals that only the calcite matrix has also undergone a compression trending WNW that can be attributed to the Mio-Pliocene alpine collision. Both coating and matrix have undergone a strike-slip regime with σ₁ roughly trending north–south, that could correspond to the regional present-day state of stress, a strike-slip compression rather trending NNW, modified by local phenomena. To cite this article: M. Rocher et al., C. R. Geoscience 335 (2003).     

HYDROGEOLOGY

正20141756 Chen Ruige(Mathematical College,China University of Geosciences,Beijing100083,China);Zhou Xun Numerical Simulation of Groundwater Level Fluctuation in a Coastal Confined Aquifer with Sloping Initial Groundwater Level Induced by the Tide(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(7),2013,p.1099-1104,6 illus.,16 refs.) Key words:confined water,groundwater level     

METAMORPHIC PETROLOGY

正20141408 Cai Jia(Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China);Liu Fulai Petrogenesis and Metamorphic P-T Conditions of Garnet-Spinel-Biotitebearing Paragneiss in Danangou Area,Daqingshan-Wulashan Metamorphic Complex Belt(Acta Petrologica Sinica,ISSN1000-0569,CN11-1922/P,29(7),     

SERIALS

正~~     

GEOPHYSICAL EXPLORATION

正20142386An Guoying(China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources,Beijing 100083,China)Application of Satellite Remote Sensing in Regional Hydrogeological Investigation:Taking Cenozoic Strata in Wenquan Sheet(1∶250 000)of Karakoram Range as an Example(Geosci-     

QUATERNARY GEOLOGY & GEOMORPHOLOGY

正20141016An Chengbang(Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems,Ministry of Education,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China);Zhao Yongtao Lake Records during the Last Glacial Maximum from Xinjiang,NW China and Their Climatic Impli-     

PETROLEUM GEOLOGY

正20141538 Cao Qing(School of Earth Sciences and Engineering,Xi’an Petroleum University,Xi’an 710065,China);Zhao Jingzhou Characteristics and Significance of Fluid Inclusions from Majiagou Formation,Yichuan Huangling Area,Ordos Basin(Advances in Earth Science,ISSN1001-8166,CN62-1091/P,28(7),2013,p.819-828,7 illus.,3 tables,43 refs.)     

GEOCHEMISTRY

正20142002 Wei Hualing(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang065000,China);Zhou Guohua Element Content and Mineral Compositions in Different Sizes of Soil in Tongling Area,Anhui Province(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(11),2013,p.1861     

ENGINEERING GEOLOGY

正20141768 An Shaopeng(Institute of Rock and Soil Mechannics,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China);Wei Lide Experimental Study on Mechanical Behavior of Xigeda Formation Siltstone and Structure Interface(Journal of Engineering Geology,ISSN1004-9665,CN11-3249/P,21(5),2013,p.702-708,9illus.,1 table,16 refs.)