贵州乌江水系枯水期河水硫同位素组成研究

对枯水期乌江及其主要支流河水的硫同位素组成进行了研究。河水SO42-的δ34S值在-15.7‰～18.9‰之间,干流δ34S值介于-3.7‰～0.0‰之间。主要支流河水的SO42-浓度和δ34S值具有明显的区域性差异:上游碳酸盐岩地区支流河水SO42-浓度较高而δ34S值较低,河水中的SO24-来源于煤中还原态硫的氧化、矿床硫化物氧化和大气降水;下游碳酸盐岩夹碎屑岩地区支流河水则相反,具有较低SO24-浓度和较高δ34S值,河水中的SO24-来源于硫酸盐蒸发岩溶解、大气降水以及煤中还原态硫的氧化。干流的硫同位素组成显示枯水期河水中的硫酸盐主要来源于碳酸盐岩地区。     

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。     

黔东北西溪堡锰矿的沉淀形式与含锰层位中黄铁矿异常高δ34S值的成因

笔者等对黔东北松桃县的西溪堡锰矿床中锰矿石进行了元素含量分析,对含锰层位中黄铁矿进行了S同位素和微量元素分析.锰矿石稀土元素和微量元素特征表明,Mn是以氧化物或氢氧化物的形式沉淀,锰碳酸岩是在成岩过程中转化而成.黄铁矿形态学、微量元素和稀土元素特征指示黄铁矿形成于强还原、偏碱性的成岩环境.黄铁矿异常高的δ34S值反映了新元古代间冰期海洋深部低硫酸盐浓度和高的硫酸盐细菌还原速率,表明南华纪(成冰纪)大塘坡早期阶段深部海洋并没有被完全氧化.含锰层位中黄铁矿异常高的δ34S值存在两种可能的形成机制:①在极低SO42-浓度下,通过BSR即可产生δ34SCDT高达58.7‰的黄铁矿;②海洋深部硫酸盐虽然具有很高的δ34S值,但却并没有高达58.7‰,δ34 SCDT高达58.7‰的黄铁矿的形成是BSR和H2S与Mn02之间发生厌氧歧化氧化反应两个过程综合作用的结果,即在水体中SO42-浓度极低的情况下,硫酸盐和还原产物H2S之间硫同位素分馏达到最小,H2S的δ34S值接近母体硫酸盐,BSR产生的H2S被活性铁矿物固定形成的FeS与Mn02之间发生歧化氧化反应所产生的同位素动力学分馏效应使FeS相对硫酸盐富集34S.     

重庆北温泉地热水碳硫同位素特征研究

重庆市北碚区北温泉景区分布有多处自然出露温泉点,选取其中流量大于2000m3/d的北温泉(BWQ)和水文站(SWZ)两处泉点进行监测,结果显示:泉水水化学类型为SO4-Ca型,pH呈中性,其阳离子主要为Ca2+和Mg2+,阴离子主要为SO42-和HCO3-,阳离子当量变化范围为31.74～40.12 meq/L,阴离子当量变化范围为29.05 ～35.08meq/L.温泉水中δ13CHCO3-的值为-4.84‰ ～-9.73‰,计算得出CO2的δ13CCO2值集中在-11.91‰～-16.81‰之间,其参与水-岩反应的CO2为幔源和土壤混合成因.δ34SSO42-值为30.29‰～32.19‰,与四川盆地下三叠统嘉陵江组石膏中的δ34SSO2-值(28.3‰ ～ 35.4‰)一致.联系温泉水中阴阳离子含量、δ34SSO42-值与δ13CHCO3-的值认为地表雨水补给进入的是下三叠统嘉陵江组碳酸盐岩地层,发生水-岩反应且水-岩反应主要为石膏的溶解,其次是CO2进入储水层与围岩发生水化学作用生成HCO3-.     

湖南白马山-龙山金矿带包裹体-同位素地球化学及成矿流体特征

文章测试了白马山-龙山金矿带中龙山、古台山、高家坳一带金矿床的石英包裹体水的δ(18)D‰、δ(18)O‰值,龙山、古台山一带金矿床石英δ(18)D值具有相似变化范围,变化范围为-59‰～-66‰,极差不大(7‰),分析结果认为本区成矿流体与区域液体主要为大气降水.而高家坳一带金矿中石英δD值变化较大为-57.7‰～-87.7‰,极差达30‰,矿液为封存于地层中的原生水与大气降水混合而成.龙山一带金矿床硫化物的δ(34)S值变化不大,大部分样品集中在-2.O‰～ 2.O‰之间,硫主要来源于深部岩浆,少量来自于地层.产于中泥盆统半山组中的高家坳一带金矿硫化物δ(34)S值变化范围大,集中在6.21‰～22.25‰的,反映其硫主要来自沉积岩层的硫化物.这些同位素特征表明,白马山-龙山金矿带经历了多期成矿作用,早期为成矿流体与大气降水混合成矿;晚期为地下热水为主,有变质水及岩浆水混合的混合型成矿溶液.     

喀什平原区地下水硫同位素分布特征及其硫酸盐来源研究

喀什平原区是沙漠与戈壁交界的绿洲平原,属于典型的水质型缺水地区,地下水的化学特征主要表现为高硫酸盐、高硬度、高矿化度。本文针对喀什平原区300 m以浅钻孔中完成的地下水样品硫同位素进行测试,结果显示,地下水中δ34S值均为正值,δ34S值范围为2.1‰~13.6‰之间。采用统计、对比分析的方法 ,研究了喀什平原区地下水中硫同位素分布特征及其硫酸盐来源,表明研究区地下水中的硫酸盐主要来自于不同沉积相蒸发岩的溶解以及大气降水的补给。从区域分布看,南部盖孜河地下水流亚系统的地下水中硫酸盐浓度相对较低,北部克孜勒河地下水流亚系统的地下水硫酸盐浓度较高,沿水流方向,SO42-的浓度逐渐增加,而δ34S值变化不大,是蒸发浓缩和沿程累积共同作用的结果。研究结果为喀什平原区水质典型缺水地区的地下水资源开发、利用与保护提供科学依据。     

贵州红枫湖硫酸盐来源及循环过程的硫同位素地球化学研究

红枫湖是云贵高原上一个中等富营养化的季节性厌氧湖泊。对红枫湖流域湖水及其入湖河流河水一年内四个季节的水体硫酸盐硫同位素组成进行了系统研究,结果表明,红枫湖湖水硫酸盐的δ^34S值介于-8．7‰-4．9‰之间,平均-6．8‰,入湖河流的δ^34S值变化范围为-14．7‰-＋0．8‰。湖水的硫同位素组成主要受煤以及大气降水的控制,硫化物和蒸发岩的贡献较小。全年内湖水的δ^34S值季节性变化明显,表现为夏季〉秋季〉冬季、春季的特征,反映了大气降水对湖水硫酸盐贡献的季节性差异。此外,湖水垂直剖面上呈现出明显的季节性差异,冬季、春季湖水的剖面上下δ^34S值几乎没有变化,而夏季、秋季湖水表层和底层相对较高,呈规律性变化,这与湖水冬季混合、夏季分层的特点有关;夏季湖水分层期间雨水在湖泊表层的滞留,以及湖泊底层的硫酸盐细菌还原等相关生物地球化学过程是水体垂直剖面上δ^34S值规律性变化的主要原因。     

新疆霍什布拉克铅锌矿床硫铅同位素地球化学研究

对新疆霍什布拉克铅锌矿床硫化物硫、铅同位素测定,获得成矿早期黄铁矿的δ34S值为-12.1‰～-8.5‰,闪锌矿的δ34S值为-17.6‰,方铅矿的δ34S值为-18.8‰;晚期黄铁矿的δ34S值为+12.8‰～+22.2‰,闪锌矿的δ34S值为+20.0‰～+24.2‰,方铅矿的δ34S值为+14.4‰+22.2‰.成矿从早到晚,硫同位素由大的负值变化到大的正值,方铅矿的206 Pb/204 Pb比值为17.900-18.086,207Pb/204Pb比值为15.586-15.732,208Pb/204Pb比值为37.997-38.381;黄铁矿的206Pb/204Pb比值为17.950,207 pb/204Pb比值为15.633,208 pb/204 Pb比值为38.144.灰岩的206pb/204 Pb比值为18.156-18.875,207Pb/204Pb比值为15.396-15.855,208Pb/204Pb比值为37.631-38.967.硫同位素指示硫来源于海水硫酸盐还原硫.铅同位素指示至少有两上以上来源.     

新疆萨喀尔得铜矿C-H-O-S同位素特征简

新疆萨喀尔得铜矿属中低温热液型,该矿石英和方解石样品中δ13CPDB值为-17.3‰~-0.7‰,δ18OSMOW为16.2‰~22.4‰,δ18OH2O水值为6.9‰~12.5‰,δD变化于-73.8‰~-52.4‰之间。研究表明,成矿流体主要来源于深部发生循环加热的建造水,并混合变质水和岩浆水;成矿早期流体中的C主要来源于地层水或大气降水,晚期有深部岩浆水的加入。δ34S值变化范围为0.2‰~6.1‰,表明流体中的S主要来自岩浆或上地幔。     

同位素技术解析安阳河与地下水相互作用

河流与地下水相互作用研究是水文学研究的难点和热点。安阳河与地下水相互作用研究,对于安阳市水资源科学开发与管理具有重要意义。安阳河冲洪积扇地表水与地下水转化率为17%～27%。潜水位标高为80 m,向下游逐渐变成多层含水层（水位40 m）。当地降水环境同位素监测数据表明,当地大气降水线与全球大气降水线接近平行,表明该线代表本地区大气降水的氢氧同位素特征。地表水同位素值较集中,2016年8月δ18O值变化范围为-9‰~-8.7‰,δD值变化范围为-65‰~-63‰,2017年1月δ18O值变化范围为-8.5‰~-8.2‰,δD值变化范围为-63‰~-61‰,河水水化学类型为HCO3·SO4—Ca型,表明流域内地表水的同位素值受距离的影响较小。地下水稳定同位素值变化较大,2016年8月δ18O值范围为-10.4‰~-5.5‰,δD值范围为-75‰~-46‰,2017年1月δ18O值范围为-10.2‰~-5.4‰,δD值范围为-75‰~-45‰,即从接近降水值到最大值形成一条“蒸发”线。河流出山口一带地下水同位素值呈现最大蒸发值,表明地表水补给地下水,地下水化学类型为HCO3·SO4·Cl—Ca,存在明显人为污染成分。下游为大气降水补给浅层地下水,中深层地下水主要来源于中游侧向径流,水化学类型主要为HCO3—Ca·Mg型,综合分析表明,安阳河中下游（冲洪积扇）地带“三水”转换积极,并影响其水质、水量。     

湖南柏坊铜矿床稳定同位素地球化学初步研究

对湖南柏坊铜矿床矿石和脉石矿物进行矿物包裹体、碳、氧、氢和硫同位素测定,获得成矿均一温度约为182℃～192℃,盐度为1．2～4．7wt％。方解石的δ^13C为-2．0‰～3．1‰,δ^18Osmow为12．6‰～20．9‰,δD为-67．3‰～-131．6‰,氢、氧和碳同位素数值随矿体浅部到深部由小到大的变化,显示出热液可能是多来源的。硫化物中辉铜矿的δ^34S为-31．8‰～2．9‰,黄铁矿的δ^34S为-2．1‰～＋2．9‰。黄铁矿的硫同位素组成大于辉铜矿的硫同位素组成,表明硫同位素达到平衡,并估算出δ^34S∑s为0‰,δ^34S∑s值小,指示出硫可能是岩浆来源。     

硫同位素技术在北方岩溶水资源调查中的应用实例

从地球化学背景方面看,在以奥陶系碳酸盐岩为含水介质的中国北方多数岩溶地下水浅循环系统中,岩溶水的硫酸根有三个主要来源,分别是水对中奥陶统中石膏的溶解、岩溶含水层上覆煤系地层中黄铁矿氧化溶解并补给岩溶水以及与土层密切相关的地表水中硫酸根的加入。上述三类水的δ34S同位素值的差别很大,中奥陶统中石膏硫同位素最重,δ34S值一般在20‰～32‰;煤系地层中黄铁矿的硫同位素最轻,一般在－10‰～10‰,多数低于4‰;而地表水的硫同位素介于上述二者之间,δ34S值较稳定分布在7‰～12‰之间。利用这一具有示踪意义的特点,我们对一些泉域系统的岩溶地下水补、排关系以及一些水化学成分的来源进行了成功的解释,为进一步认识岩溶水文地质条件提供了有力的佐证。      

贵州乌江水系河水硫同位素组成特征研究

对乌江丰水期河水硫酸盐的硫同位素组成特征进行了研究。SO₄2-平均浓度为0.48 mmol/L,δ34S值为-11.5‰~8.3‰,干流河水δ34S值为-6.7‰~-3.9‰。河水的硫同位素组成主要受岩石风化及大气降水的影响,具有明显的区域性分异特征:上游碳酸盐岩地区河水的SO₄2-浓度高而δ34S值低,SO₄2-主要来源于煤中黄铁矿的氧化、矿床硫化物的氧化和大气降水;下游碳酸盐岩夹碎屑岩地区河水中的SO₄2-浓度低而δ34S值高,SO₄2-主要来源于大气降水和石膏溶解,煤中黄铁矿氧化生成的硫酸盐所占比重较低。乌江河水向贵州省外输出的SO₄2-通量为172×1010g/a,丰水期占全年SO₄2-输出总量的72%。来自煤、硫化物、雨水和蒸发岩的硫对丰水期河水中SO₄2-的平均贡献分别为:50%、25%、20%和5%。H₂SO₄对碳酸盐岩的侵蚀速率为35.1 t/km2/a(17.5 mm/ka),由此降低大气CO₂消耗速率3.66×105mol/km2/a。     

西南背景区冬、夏季黑碳稳定碳同位素组成及来源

为确定中国西南背景区不同季节细颗粒物中黑碳的浓度水平和来源特征,分别于2018年冬季(1月)和夏季(7月)在贵州普定喀斯特生态系统观测研究站采集细颗粒物样品,测定其水溶性离子成分、黑碳浓度及稳定碳同位素组成(δ¹³CBC),结合贝叶斯模型探讨黑碳来源贡献。结果表明,采样期间黑碳冬季平均浓度为(1.2±0.6)μg/m3,夏季为(1.9±0.6)μg/m³,接近于其他区域背景点浓度水平。δ¹³CBC平均值冬季为(?23.4±0.9)‰,夏季为(?24.3±0.8)‰,处于煤燃烧及机动车排放来源的δ13C值范围。贝叶斯模型结果表明,机动车尾气在冬、夏季节对黑碳贡献较高,分别为(45.1±14.2)%和(69.5±8.6)%,煤燃烧贡献分别为(41.7±9.8)%和(24.1±7.2)%。结合后向轨迹分析结果可知,西南背景区冬季黑碳来源受燃煤、机动车尾气排放及生物质燃烧共同影响;夏季黑碳污染源主要为机动车尾气和煤燃烧,生物质燃烧较少。     

喀斯特坡地石灰土硫形态分布及其同位素组成特征

土壤中S形态及各形态硫化物的稳定S同位素组成的分布特征对于土壤S循环研究具有重要意义。利用S形态连续提取方法测定了喀斯特坡地石灰土总S、SO4^2- -S、S^0-S、FeS—S、FeS2-S和有机S含量及其δ^34S值。有机S是石灰土主要的S形态,占总S的76．5％～93．6％。总S和有机S含量随土壤深度加深而降低,这与有机S矿化有关,对应有机S的δ^34S值逐渐增大。总体来看,FeS2是石灰土主要的无机S形态,其次为SO4^2-、FeS和S^0。石灰土表层以下深度FeS2-S增加与SO4^2-异化还原反应速率增大有关,对应SO4^2-和FeS2的δ^34S值平行增大。深层土壤FeS2-S降低则主要与SO4^2-异化还原反应速率减小及无机S厌氧氧化有关。土壤各形态S含量及其δ^34S值的分布特征,可以记录与深度相关的S形态转化过程。值得注意的是,受石灰土类型、植被状况及地形特征等因素的影响,喀斯特坡地石灰土中SO4^2-、FeS2和有机S组分容易迁移,这也是石灰土中各形态S分布变异的主要原因。     

黄河小浪底水库水沙调控与流域硫循环

陆地风化的硫酸盐(SO42?)通过河流体系输入海洋,其通量以及硫酸盐同位素组成(δ34SSO4和 δ18OSO4)对全球硫循环及海洋SO42?同位素组成至关重要.河流体系SO42?含量及δ34SSO4和δ18OSO4组成不但受SO42?来源控制,而且受河流内部硫酸盐细菌还原及氧化过程影响,但其影响程度仍不明确,特别是拦...     

贵州洪家渡盆地泉水水化学和碳同位素特征及成因

泉水是洪家渡盆地居民的重要饮用水源,近些年随着人类活动的增强,泉水水质呈恶化趋势。为查明泉水中污染物来源及其地球化学过程,采集15组具有代表性的水样分析水化学、溶解无机碳（dissolved inorganic carbon,DIC）碳同位素(δ13CDIC)特征。结果显示泉水组分以Ca2+、Mg2+和HCO-3为主,富集SO2-4,硫酸、硝酸与碳酸共同参与了研究区碳酸盐岩风化。泉水Na+、Cl-、K+和NO-3主要来源于肥料（如化肥、粪肥）和污水,SO2-4主要来源于煤层中硫化物氧化、雨水和污水。S01和S09泉因NO-3超标已不可直接饮用。泉水δ13CDIC值主要受碳酸盐岩溶解和土壤CO2的控制,但硫酸、硝酸参与碳酸盐岩风化使泉水δ13CDIC值偏正,且SO2-4、NO-3浓度上升;而硫酸盐细菌还原作用和反硝化作用及人为输入污染物中有机质的降解导致泉水δ13CDIC值偏负。诸多因素导致泉水δ13CDIC值在-17.72‰~-8.74‰之间,平均值为-11.58‰。研究证实δ13CDIC与水化学相结合是探讨碳的生物地球化学过程及示踪岩溶区地下水污染物来源行之有效的方法。     

四川拉拉铁氧化物铜金矿床硫同位素地球化学

硫的来源对于了解铁氧化物铜金矿床的形成过程和成因具有重要的意义。文中统计了拉拉铁氧化物铜金矿硫化物的 硫同位素数据,并结合地质特征和矿相学研究,分析和讨论了硫的同位素组成特征和硫的来源。结果表明,拉拉铜金矿硫 同位素组成变化较大(不考虑一个异常样品,δ34S 值极差达到 14.9‰),表明成矿硫来源的多样性;其中,黄铁矿 δ34S 值范 围为 -1.4‰ ~4.9‰(平均 1.8‰),黄铜矿的 δ34S 值范围为 -5.9‰ ~9‰(平均 1.5‰)。结合硫化物的生成机制分析,并与其 他典型矿床硫同位素数据对比,表明海水沉淀的蒸发岩是黄铁矿和黄铜矿的重要硫来源,但也不能排除岩浆硫的贡献。目 前没有证据支持变质作用减少拉拉矿区硫化物的硫同位素组成差异。     

Using dual isotopic data to track the sources and behaviors of dissolved sulfate in the western North China Plain

This paper investigated the sources and behaviors of sulfate in groundwater of the western North China Plain using sulfur and oxygen isotopic ratios. The groundwaters can be categorized into karst groundwater (KGW), coal mine drainage (CMD) and pore water (subsurface saturated water in interstices of unconsolidated sediment). Pore water in alluvial plain sediments could be further classified into unconfined groundwater (UGW) with depth of less than 30 m and confined groundwater (CGW) with depth of more than 60 m. The isotopic compositions of KGW varied from 9.3‰ to 11.3‰ for δ³⁴S_SO4 with the median value of 10.3‰ (n = 4) and 7.9‰ to 15.6‰ for δ¹⁸O_SO4 with the median value of 14.3‰ (n = 4) respectively, indicating gypsum dissolution in karst aquifers. δ³⁴S_SO4 and δ¹⁸O_SO4 values of sulfate in CMD ranged from 10.8‰ to 12.4‰ and 4.8‰ to 8.7‰ respectively. On the basis of groundwater flow path and geomorphological setting, the pore water samples were divided as three groups: (1) alluvial–proluvial fan (II₁) group with high sulfate concentration (median values of 2.37 mM and 1.95 mM for UGW and CGW, respectively) and positive δ³⁴S_SO4 and δ¹⁸O_SO4 values (median values of 8.8‰ and 6.9‰ for UGW, 12.0‰ and 8.0‰ for CGW); (2) proluvial slope (II₂) group with low sulfate concentration (median values of 1.56 mM and 0.84 mM for UGW and CGW, respectively) and similar δ³⁴S_SO4 and δ¹⁸O_SO4 values (median values of 9.0‰ and 7.4‰ for UGW, 10.2‰ and 7.7‰ for CGW); and (3) low-lying zone (II₃) group with moderate sulfate concentration (median values of 2.13 mM and 1.17 mM for UGW and CGW, respectively) and more positive δ³⁴S_SO4 and δ¹⁸O_SO4 values (median values of 10.7‰ and 7.7‰ for UGW, 20.1‰ and 8.8‰ for CGW). In the present study, three major sources of sulfate could be differentiated as following: sulfate dissolved from Ordovician to Permian rocks (δ³⁴S_SO4 = 10–35‰ and δ¹⁸O_SO4 = 7–20‰), soil sulfate (δ³⁴S_SO4 = 5.9‰ and δ¹⁸O_SO4 = 5.8‰) and sewage water (δ³⁴S_SO4 = 10.0‰ and δ¹⁸O_SO4 = 7.6‰). Kinetic fractionations of sulfur and oxygen isotopes as a result of bacterial sulfate reduction (BSR) were found to be evident in the confined aquifer in stagnant zone (II₃), and enrichment factors of sulfate–sulfur and sulfate–oxygen isotopes calculated by Rayleigh equation were −12.1‰ and −4.7‰ respectively along the flow direction of groundwater at depths of 60–100 m. The results obtained in this study confirm that detailed hydrogeological settings and identification of anthropogenic sources are critical for elucidating evolution of δ³⁴S_SO4 and δ¹⁸O_SO4 values along with groundwater flow path, and this work also provides a useful framework for understanding sulfur cycling in alluvial plain aquifers.