陕西关中盆地中部地下热水H、O同位素交换 及其影响因素

对关中盆地地下热水δ＆18O和8D数据的研究表明：盆地中部西安、咸阳深部的地压地热流体发生明显的δ^18O同位素交换,并出现^2H同位素交换,表明热储流体发生了强烈的水岩反应,盆地周边及中部的非地压地热流体^18O交换则不明显。根据研究区^18O同位素的交换程度（用^2H过量参数d表征）和水化学资料,可将关中盆地热储流体分为循环型和封闭型热储流体2类。地热水埋深越大、滞留时间越长、TDS和温度越高、地质环境越封闭,18^O交换程度就越大。西安和咸阳地下热水分属于不同的地热系统,具有不同的补给来源。     

关中盆地深层热储流体锶同位素演化及其指示意义

应用Sr含量、87Sr/86Sr比值及热水水化学资料,结合关中盆地地质构造演化对关中盆地腹部深部热储流体的补给起源、路径、成因及混合作用进行研究。结果表明:西北方向为咸礼断阶东南热储流体接受补给的来水方向;咸礼断阶西北水源来水方向为西北部;西安城区补给源有少量来自秦岭北麓,其主要水源来水方向为西部及北部,而长安区热储流体接受来自秦岭北麓正南方向的补给。固市凹陷深层热水封闭性好、水岩反应显著,属残存沉积水;咸礼断阶东南咸阳城区深层热水封闭性较好、水岩反应较为显著,是含残存沉积水的古溶滤水;西安凹陷西安城区热水半封闭,存在一定水岩作用的古溶滤水;长安东大中层-浅层热水开放性好,属混入现代降水的古溶滤水。     

西安城市工业区和咸阳郊区大气降水S同位素地球化学

对2007年度西安城市工业区（主要包括西安市区和咸阳市区）和咸阳郊区永寿县的大气降水SO4^2-含量及S同位素组成（δ^34S值）进行了测定。结果显示,西安城市工业区和咸阳郊区大气降水的SO4^2-含量具有基本相同的年内变化规律,都表现为冬季高、夏季低的特征。而且除9月份外,其他各月份均是西安城市工业区高于咸阳郊区。西安和咸阳所有大气降水样品的δ^34S值都为正值,西安大气降水δ^34S值的变化范围为8．71‰．19．05‰,平均为13．41‰,咸阳永寿大气降水δ^34S值的变化范围为4．67‰—20．59‰,平均为11．23‰。相比国内其他地区大气降水的S同位素组成,西安和咸阳两采样点的大气降水具有相对较高的δ^34S值。在采样年度内,西安大气降水δ^34S值的季节变化规律不明显,而咸阳永寿大气降水δ^34S值则表现为冬季低、夏季高的季节波动规律。海相贡献比例计算结果显示,两地大气降水SO4^2-海相输入比例很小。再结合大气降水δ^34S值特征,推断认为西安城市工业区大气降水SO4^2-主要来自工业生产燃煤释放的SO2的转化,属于燃煤型大气污染,而咸阳郊区永寿县大气SO2则主要来自西安城市工业区大气SO2的扩散。     

华北盆地地下热水的水动力条件及水化学响应

华北盆地地下热水的水文地球化学分带对水文地质动力分带有着积极的响应特征和很好的指示作用,自周边山区至华北盆地内部,自浅部向深部,地下热水的水质逐渐变差,18O漂移程度越来越大,2H过量参数d值越来越小,指示循环交替条件逐步变差。地下热水高矿化度带的分布特征说明西部、北部的太行山、燕山为华北盆地地下热水的主要补给区,鲁西南山区的补给比例相对较小。水化学的分布特征说明,在盆地平面和垂向上,存在砂岩类地下热水的向心流(渗入成因水)与离心流(沉积成因水)的水动力平衡带,反映了向心流与离心流是此消彼长的动态平衡关系。     

西安 咸阳地下热水氘过量参数研究

通过分析西安、咸阳地区地下热水的δ^18O和δD同位素数据，研究了氘过量参数d的特征及水岩交换程度对d值分布的影响。结果表明：西安、咸阳地区浅层地下热水水岩作用不明显，深层地下热水水岩交换作用显著，发生氧漂移，咸阳部分水点发生较为明显的^2H交换；含水层封闭性越好，地质环境越还原，水岩作用就越强，d值就越小；氧漂移愈偏离大气降水线，d值越小，埋深愈大，滞留时间愈长，矿化度愈大，地下热水温度越高。     

咸阳城区地下热水地球化学演化模拟

应用水文地球化学模拟(PHREEQC软件)对咸阳城区地下热水进行了水文地球化学演化和路径模拟.模拟路径分别为西、西北两个补给方向.模拟结果表明,,地下水流向发生了一系列的水-岩反应,,线R5→SP2,SP2水化学类型由Na-HCO2-Cl转化为Na-Cl型,而西北线R6→SP2水化学类型由Na-Ca-HCO3 -el转化为Na-Cl型,在水流路径上SiO2(玉髓)、方解石、白云石和高岭石发生了沉淀,而岩盐、石膏、天青石、钠长石、云母和萤石发生了溶解作用.对研究区地下热水地球化学反应路径模拟,描述了研究区地下热水补给到排泄的演化特征,表明水-岩作用模拟对于揭示研究区地下水化学演化环境具有重要的指示意义.     

关中盆地地下热水接受补给时温度及热储层温度的估算

通过对关中盆地地热井中地下热水的同位素和水化学成分分析,结合研究区的地热地质和水文地质条件,进行了地下热水补给时的温度研究,结果表明,关中盆地地下热水接受补给时的温度以西安地区最低,咸阳次之。同时应用Na-K-Mg三角图和水化学平衡温度理论的方法,估算在平衡条件下关中盆地最大热储温度为118℃。热储温度计算结果表明,关中盆地腹部应为中低温热储层。     

全安盆地水文地质特征及热水成因分析

在简要分析全安盆地水文地质特征、地下水赋存条件及划分地下水类型基础上,对盆地西部周地—暖水塘地区地下热水形成原因、赋存环境进行研究,认为多期次构造运动形成的断裂、裂隙沟通深部地下热水是盆地热水来源的主要原因;采取地下热水样品并开展氢氧稳定同位素、逸出气体、水化学成份测试,认为地下热水由大气降水补给,长期水动态观测结果也显示大气降水与地下热水关系较密切。     

江苏部分地热水的气体成分和微量元素含量特征及其指示意义

依据地球化学及水文地球化学的基本原理,对江苏地区5个地热异常点的水质检测资料进行了分析。结果表明:地下热水中溶解状N_2、O_2、CO_2等气体含量变化反映了深部构造断裂的开启闭合程度及地下热水水化学环境的特征;不同溶解状气体含量比值、13C同位素等指示了地下热水中不同气源的混合;而微量元素的分布特征则受区域地质背景、元素特性、水-岩相互作用等条件的影响。上述水化学特征的识别对寻找深部地热资源具有一定的指导意义。     

生物成矿和热水成矿中碳来源的同位素示踪

应用修改的Scotchmanδ^13C-δ^18O图解,可以区分沉积盆地中4种不同来源的碳。它们是：海洋碳酸盐岩中的碳、生物碳、热解非生物碳和热卤水流体中的碳（主要来自地壳深部）。以生物碳来源为主的碳酸盐岩是埋藏于低古地温条件下沉积－成岩阶段中有机物质分散的产物,多数以δ^13C＜－8‰和δ^18C值＞－6‰为特征。热水成矿作用形成的碳酸盐岩以δ^13C值－2‰－－8‰和δ^18C＜－7‰为特征,碳主要为地壳深部的非生物成因碳,且可能由沉积物变质释放出CO2沉积而成,也可能来自上地幔流体的去气作用。     

海进体系域碳氧同位素地球化学响应——以黔西南地区三叠系为例

层序地层研究表明，位于扬子地块西南缘的黔西南地区在中三叠世末期（相当于Ladinian-Carnian期）出现了一次与全球同步的大规模海侵，形成了一个向上变深的碳酸盐岩台地淹没沉积层序。垄头组顶部和竹竿坡组分别是海进体系域（TST）的下、上部分。碳、氧同位素研究表明，垄头组顶部自下而上δ（^18O）持续增大，而δ（^13 C）先逐渐增大，后在顶部界面附近快速下降，反映了垄头组顶部在暴露环境下氧化作用的结果。竹竿坡组δ（^13 C）自下而上逐渐增大，δ（^13 C）总体呈现逐渐减小趋势，反映了海平面变化特征。研究认为，海进体系域的δ（^13 C）和δ（^18 O）演化不但反映了海平面和沉积环境变化，同时对密集段（CS）、层序界面和古暴露面等也有很好的识别作用，在层序地层研究中具有重要的意义。     

湖北神农架石笋年纹层与氧碳同位素关系

基于湖北神农架青天洞石笋U 系测年和年纹层统计结果,分别建立了末次盛冰期( 17 474± 174～ 16 105± 151 aB. P. )和全新世大暖期( 6 935. 4± 33. 8～6 137± 48 aB. P. )长达1 000余年的两个石笋年纹层生长序列。全新世大暖期年纹层平均厚度( 265μm) 约为末次盛冰期( 102μm)的2. 5倍,说明在间冰期东亚季风增强时石笋沉积速率较大,冰期时则相反。两支分辨率为4～ 8年的石笋年纹层厚度与δ13 C变化曲线对比显示: 在百年尺度上,石笋年纹层厚度与δ13 C变化曲线均呈良好的相关性(相关系数分别为- 0. 53和- 0.60) ,说明两指标可能受洞穴上覆土壤带CO2 产率这一主控因素的影响。当上覆土壤层生物活动增强, CO2 分压较高时,导致石笋δ13 C值偏负、生长速率增大。然而,在相同尺度上,两支石笋δ18O变化与对应的δ13 C及年纹层厚度之间的相关性较弱,反映研究地点上覆土壤层CO2产率对东亚夏季风强弱变化响应关系比较复杂。      

辽河盆地东部凹陷早第三纪火山岩地球化学及形成环境

中新生代频繁的岩浆活动是辽河盆地重要特征之一,东部凹陷作为各时期岩浆活动的中心,下第三系火山岩基本覆盖了整个凹陷。受构造运动差异影响,东部凹陷各地区不同时期岩浆活动强度不同,房身泡组火山岩分布最广,从沙三段到东营组沉积时期岩浆活动具有自中部向南、北转移的特征。岩石学和地球化学研究表明,主要火山熔岩类型为碱性玄武岩、粗面岩和辉绿玢岩;岩石化学组成上具有高碱、高铝和镁,较富集轻稀土元素,Eu异常不明显（δEu为0．70～1．05）,弱亏损Ti、P、Sr、Ta元素的特征。岩石εNd（t）和（N（^87Sr）／N（^86Sr））．组成分别为-2．8～2．8和0．7046～0．7067。综合研究表明,玄武质岩浆来源于岩石圈地幔,而粗面岩和辉绿玢岩可能源于幔源玄武质岩浆的分异,但辉绿岩受地壳物质污染较重;该火山岩形成于大陆裂谷环境,反映出早第三纪辽河盆地处于拉张构造背景。     

太原东山含煤地层中腕足动物与氧碳同位素组成

通过对太原东山晚古生代含煤地层中腕足动物壳体的δ13C、δ18O值研究,揭示了腕足动物δ13C值和Z(相对古盐度)值的关系,δ13C值和Z值作为环境参数与相应腕足动物群落定性解释的生存介质条件相吻合,从而大大提高了腕足动物群落分析的重要性。进一步研究大区域内腕足动物群落生态,对聚煤盆地演化史的分析有重要的价值。      

喀斯特与非喀斯特区土壤含水量与植物叶片δ13C关系的对比研究—— 以贵州清镇市王家寨小流域为例

通过测定贵州省清镇市王家寨小流域内不同背景区(喀斯特与非喀斯特)土壤的含水量以及16种植物叶片的δ13 C值,比较了不同背景区从退化生态到非退化生态过程中各样地之间,以及石漠化和土山样地不同坡位之间土壤含水量与植物叶片δ13 C值的相关关系。研究结果表明,不管是喀斯特背景区还是非喀斯特背景区从退化到非退化的过程中,随着土壤含水量的逐渐增大,植物叶片的δ13 C值与土壤含水量呈现显著的负相关关系,即土壤含水量越大,植物的水分利用效率就越低;而从不同坡位土壤含水量与植物叶片δ13 C值的相关关系分析表明,石漠化样地植物叶片δ13 C值并不随坡位土壤含水量的不同呈现出规律性的变化,而坡位自上而下土山样地植物叶片的δ13 C值则表现出随土壤含水量的增大而逐渐趋负。这些研究结果均反映了植物叶片的δ13 C值对不同生境土壤水分条件的适应机制,其中石漠化样地上的植物对土壤含水量变化的响应最迅速和最敏感。      

利用氮氧同位素研究桂林寨底地下河硝酸盐来源

工农业生产的迅速发展使地下水硝酸盐氮(NO3-—N)污染成为世界性的环境问题。地下水中硝酸盐的来源研究在水文地质结构特殊的西南岩溶地区就显得尤为重要。稳定氮同位素和氧同位素在地下水硝酸盐的来源示踪研究中有着广泛的应用。本研究选取岩溶地区典型地下河——广西桂林寨底地下河为研究对象,通过氮氧同位素数据,判断寨底地下河硝酸盐来源是以动物粪便为主的农家肥,为该区地下水的保护和利用提供科学依据。     

渣尔泰山群及宝音图群大理岩古沉积环境研究

内蒙古霍各乞位于华北地台北缘西段,区内出露的渣尔泰山群和宝音图群对于揭示中—新元古代时期华北地台北缘的古沉积环境具有重要的科学意义,且这两个岩群均含有大理岩为其研究提供了可能。在对该地区渣尔泰山群和宝音图群大理岩进行详细的野外地质工作的基础上,进一步选取有代表性的大理岩样品做C、O同位素分析。结果显示,内蒙古霍各乞渣尔泰山群大理岩δ13C_V-PDB值为-2.4‰~4.3‰,δ18O_V-PDB值为-39.0‰~-15.3‰,δ18O_V-SMOW值为-8.2‰~15.2‰,宝音图群大理岩δ13C_V-PDB值为-1.1‰~5.9‰,δ18O_V-PDB值为-18.5‰~-7.8‰,δ18O_V-SMOW值为12.0‰~22.7‰,两者的C同位素均具有显著的正漂移特征,O同位素均发生了强烈的亏损。结合地质、地球化学特征综合分析认为:1）霍各乞渣尔泰山群大理岩原岩的古沉积环境为缺氧的浅海相环境,沉积期接受了丰富的陆源碎屑物质的混染,沉积期后发生了明显的碳酸盐溶解作用,大理岩C同位素正漂移与华北克拉通北缘裂解作用关系密切。2）霍各乞宝音图群大理岩原岩形成于相对闭塞的浅海相环境,沉积期受陆源碎屑物质的混染程度相对较小,沉积期后发生了明显的碳酸盐溶解作用,大理岩C同位素正漂移可能与沉积盆地的闭塞性有一定的关系。3）霍各乞渣尔泰山群和宝音图群大理岩原岩具有类似的古沉积环境。