九江地震台地下水氢氧稳定同位素变化特征及意义

在地震地下流体研究中,地下水补给及循环过程是重要的研究内容之一,氢氧同位素示踪技术是目前研究该过程的常用手段。通过对九江地震台2井地下水、大气降水及周边天花井水库水、马尾水高山泉水的样品进行氢氧同位素测定分析,结果表明,与降水相比地下水氢氧同位素变化更为稳定。夏半年,大气降水氢氧同位素与降水量呈显著的负相关关系,具有明显的降水量效应;冬半年,与温度成显著的正相关关系,具有明显的温度效应,地下水氢氧同位素并未表现出明显的降水效应和温度效应。氢氧同位素及过量氘揭示地下水在下渗补给前经历了明显的蒸发分馏作用,并与围岩进行~(18)O交换,δ~(18)O与δD计算的补给高程分别约为647m、440m。九江台地下水总体属于大气成因型,循环过程为较稳定的裂隙水补给形成承压自流井。     

地震流体地球化学应用研究概述

综述了近几年国内外有关流体地球化学异常与地震活动、土壤气监测断裂构造活动与火山喷发以及深部流体地球化学研究方面的成果。多项研究表明,地下气体的映震能力较高,研究断层土壤气地球化学特征随时间的变化,可进一步研究地震动力学特征,从而为震情判定提供依据。因此加强断层土壤气测量来监测断裂活动,是探索地震前兆与地震预测的重要途径,是今后地震地下流体的研究方向。深部流体是地球各大圈层相互作用中最活跃因素,对地球深部构造活动起重要作用,可为地震预报提供有力依据。因此对其地球化学特征及运移机制的研究应给予充分重视。     

地震水文地质学

地震水文地质学是地震流体地质学的重要组成部分,地震流体地质学是地震水文地质学的重要推广,因为与地震紧密相关的不只是地下水,还有地下气体、石油等其他地下流体。鉴于流体地质学这一术语还不够普及,姑且用地震水文地质学作为学科名称。 在地震发生的深度内,尤其是在地壳内,固体与流体并存,其间存在着力学和物理化学方面的相互作用和动态平衡。在固体地壳受力、变形、破裂过程中,通过岩、土、水、气间的能量传递、物质交换和信息变换,地下流体的某些物理参数和化学组分会有灵敏的反应。地壳深部信息还能比较迅速地通过地下流体传递到浅部来。     

在某污染的工业废物填埋场环境水文 地质评价中的同位素水文学研究

本文论述了某污染的工业废物填埋场场址的地质、水文地质条件,应用水化学方法、环境同位素技术(地下水中氚及氢、氧稳定同位素)和同位素单孔示踪技术等同位素水文学领域中的新方法对区内地下水的活动条件以及填埋场场址区分布的第四系孔隙潜水和第三纪红层孔隙-裂隙水的成因进行了分析,测量并确定了填埋场下部地下水的流速及流向。研究结果表明场区地下水的运动与地表水无直接水力联系。污染的工业废物填埋后不会通过地下水的迁移造成对地表水的污染,进而证实填埋场的地质、水文地质条件对处置污染的工业废物是安全可靠的。     

Fluid behaviors from the seismogenic region of Longmenshan fault zone,eastern Tibetan PlateauSCIEI北大核心CSCD

震间期、同震期和震后期流体对断裂带物质的强度和运动性质起到重要作用。前人已识别出断裂带浅部区域流体对断层的弱化以及矿物沉淀导致的断层愈合,然而对于断裂带深部流体的研究鲜有报道。为深入了解孕震区流体行为以及地震成核过程中流体对断层的影响,本文以龙门山断裂带的映秀-北川断裂南段虹口乡八角庙村附近碎裂岩滑动带中石英和方解石脉为研究对象,通过对断裂带脉体的显微构造、碳氧同位素和主量元素含量等分析,开展地震相关脉体的特征结构、流体来源和矿物沉淀环境的研究。结果表明,碎裂岩主滑移带由颜色结构不同的三层断层泥和细小的方解石条带组成,在主滑动带边部和上盘碎裂岩中则分别发育了指示震间期、同震期和震后期三个阶段断层活动的脉体:(1)沿阶步生长的纤维状方解石脉和拉伸型柱状颗粒方解石脉;(2)断层泥楔入脉;(3)近等粒状方解石脉以及具有横向竞争生长结构的非等粒状方解石脉和石英脉。它们分别代表了震间期封闭的还原环境下的微滑动、同震外源高压流体注入以及震后开放的氧化环境至还原环境下的矿物沉淀。碳氧同位素结果表明主滑动带和碎裂岩方解石脉δ^(18)O V-PDB值为-20.5‰~-20.3‰,低于围岩碳酸钙胶结物,表明方解石脉具有大气水来源特征。方解石沉淀温度结合地温梯度表明方解石脉的形成深度大于4km,与碎裂岩形成深度及龙门山断裂带震源深度一致。该地区方解石脉和石英脉的研究深化了关于龙门山断裂带孕震区流体行为的理解,并且对进一步认识震间期、同震期和震后期断层的强度变化机制具有重要意义。     

同位素在饮马河流域示踪地下水的应用

本文阐述了环境同位素在地下水研究中的作用和饮马河流域水文地质概况。运用稳定同位素D和~(18)O千分偏差值分析了地下水成因、地表水与地下水的补排关系。采用放射性同位素~3H、~(14)C和地下水动力学等方法计算了地下水年龄。通过分析和讨论,对地下水成因和地下水循环周期有了新认识。因此利用环境同位素示踪地下水,对选择供水水源地具有重要意义。     

地下水水质评价与水资源管理：水文地球化学与同位素方法的应用研究进展

地下水系统是包含地质环境、地下水动力、地下水化学等子集的综合系统,早在2000年前的古罗马时代,人们就已应用水文地球化学方法开展地下水的水化学特征、地下水补给、径流与排泄等研究。近现代同位素技术的发展,为开展地下水补给和可更新性、追踪地下水污染等方面的研究,提供了极大帮助。研究者通过分析地下水样品的水文地球化学指标,如K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)等离子,结合δ18 O、δD、δ37 Cl、δ81 Br等稳定同位素指标,在地下水径流特征分析、水岩相互作用过程、地下水咸化、地下水资源管理以及地下水水质问题等研究方面取得了大量成果。本文概述了国内外近年来应用水文地球化学与同位素结合的手段进行地下水系统研究取得的成果及进展,着重回顾了在地下水咸化、地下水硝酸盐及微量有机污染以及地下水资源管理研究中的应用成果。文末讨论了应用水文地球化学与同位素结合的手段研究地下水系统的基本方法,探讨了开展地下水质质量评价与地下水资源管理的科学方法,展望了水文地球化学与同位素方法在地下水有机污染调查研究中的应用前景,认为该方法可以为地下水中新型及持久性有机污染物的来源及污染特征研究提供重要支撑。     

流体出溶和演化过程中的Fe同位素分馏:以铜陵矿集区典型矿床为例

同位素示踪技术是矿床学研究的重要手段。近代成矿理论的许多重大进展都得益于同位素示踪技术(C、O、S、Pb、Sr、Nd等)的应用。新近发展起来的Fe同位素体系为直接示踪成矿物质来源和成矿作用过程提供了可能,但如何运用这些新同位素技术对矿床学中的重大科学问题进行制约仍有待于探索。流体出溶和流体演化是     

俯冲带的锂同位素特征

近年来,由于分析手段的不断改进,锂同位素的精确测试才得以实现。锂以其分馏大、中度不相容、易随流体迁移、地表环境与地幔锂同位素特征差异明显等优势,被认为是极具潜力的示踪元素。目前,锂同位素在壳幔物质循环、风化作用、岩浆作用、流体(热液)活动等方面研究中已得到广泛的应用,其中又以俯冲带锂同位素的研究程度最高。本文主要从锂同位素分馏机理、俯冲带锂的行为特征、岛弧岩浆的锂同位素研究以及深俯冲作用过程中锂的行为等方面总结了当前国内外锂同位素的研究进展。     

铅同位素示踪技术及其在辽宁省矿业环境评价中的应用前景

铅同位素示踪技术是环境地球化学中极具发展前景的研究手段之-.从是否受到污染、污染源示踪、污染程度、污染途径、污染通量、迁移速率、生物可利用性及特定物质运动规律示踪等几个方面对铅同位素示踪技术在环境科学的应用现状进行了简要回顾,并分析了该技术在辽宁省矿业环境中的应用前景.     

环境同位素技术在地下水研究中的应用

简要介绍了环境同位素技术的应用原理,综述了目前国内外常用的稳定同位素与放射性同位素的具体应用。提出稳定同位素主要用于分析地下水的来源组成与循环途径等;放射性同位素主要用于地下水测年与示踪的研究。最后总结了环境同位素在我国地下水研究中应用的主要问题。     

氯代挥发性有机物(VOCs)氯同位素测试技术及其在地下水污染中的应用研究进展

在有机氯污染的研究中,氯同位素（³⁷Cl）的应用能够在原子水平上识别污染源并研究污染机理,为更加有效地研究地下水的有机污染提供了有利的工具。综述了8种氯代VOCs氯同位素的测试方法与技术,论述了氯代VOCs氯同位素在识别地下水污染源、监测有机污染物的降解过程、检验防治措施的修复效果、鉴别氯代VOCs的生产厂商、示踪氯代VOCs在土壤和水体中的迁移和混合过程等方面的应用,认为应尽快在国内研制先进的测试流程,开展有机氯同位素分馏机理的研究,加强应用C和Cl同位素技术对氯代VOCs污染和检测修复效果的研究。     

Environmental isotopes (18O, 2H, and 87Sr/86Sr) as a tool in groundwater investigations in the Keta Basin, Ghana

Analyses of environmental isotopes (¹⁸O, ²H, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) are applied to groundwater studies with emphasis on saline groundwater in aquifers in the Keta Basin, Ghana. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of groundwater and surface water of the Keta Basin primarily reflect the geology and the mineralogical composition of the formations in the catchments and recharge areas. The isotopic compositions of ¹⁸O and ²H of deep groundwater have small variations and plot close to the global meteoric water line. Shallow groundwater and surface water have considerably larger variations in isotopic compositions, which reflect evaporation and preservation of seasonal fluctuations. A significant excess of chloride in shallow groundwater in comparison to the calculated evaporation loss is the result of a combination of evaporation and marine sources. Groundwaters from deep wells and dug wells in near-coastal aquifers are characterized by relatively high chloride contents, and the significance of marine influence is evidenced by well-defined mixing lines for strontium isotopes, and hydrogen and oxygen stable isotopes, with isotopic compositions of seawater as one end member. The results derived from environmental isotopes in this study demonstrate that a multi-isotope approach is a useful tool to identify the origin and sources of saline groundwater. Electronic Publication     

山东文登抽水蓄能电站尾水洞段地下水连通性的环境同位素和水化学研究

基于对分布于山东省文登地区黑豹泉地下水子系统（Ⅰ2）及其相邻的六度寺沟地下水子系统（Ⅰ1）和苇夼沟地下水系统（Ⅱ）内的11个水样品的3H（D,氘）、2H（T,氚）、18O同位素和水化学成分的分析结果,对文登抽水蓄能电站尾水洞段地下水的连同性进行了研究。研究结果表明,黑豹泉地下水子系统（Ⅰ2）及其相邻的六度寺沟地下水子系统（Ⅰ1）和苇夼沟地下水系统（Ⅱ）内的地下水特征在环境同位素和化学成分方面都具有明显的差异,具有各自的补、径、排条件。尤其是在黑豹泉地下水子系统（Ⅰ2）内,以F12断层为边界,其南部和北部两个区域的地下水的特征,不具有相似性,故二者之间的水力联系不密切,表明F12断层为阻水断层。同时,利用数值方法和泉域水均衡方法结果表明探洞的开挖对该区的地下水位变化的影响不太大。但是由于该区是一个四周由隔水边界组成的相对封闭体系,除大气降水外无其他固定的汇水源头。因此,在长时间内,不采取任何措施的情况下,水位将会继续下降。     

The deuterium and oxygen-18 isotopic composition of the groundwater in Khan Younis City,southern Gaza Strip (Palestine)

The environmental isotopes such as deuterium and oxygen-18 and the deuterium excess values have been used to assess groundwater recharge sources and their dynamics in Khan Younis City in the Gaza Strip in Palestine. Three isotopic lines for the relationship between δ²H and δ¹⁸O were used in the assessment. These lines are the global meteoric water line, the local meteoric water line and the groundwater evaporation line. The δ²H, δ¹⁸O and D-excess values indicate that deuterium and oxygen-18 isotopes originated in the groundwater from groundwater mixing with rainfall and other water sources; the groundwater in the area recharged from rainfall from a distant source that came from the Mediterranean Sea and from other sources such as wastewater, irrigation return flow and saline water.     

氮、氧同位素在地下水硝酸盐污染研究中的应用

硝酸盐是地下水中难以去除的稳定污染物之一,是地下水氮(N)污染的主要形式.不同氮来源的硝酸盐氮、氧(O)同位素组成不同,可利用N、O同位素并结合其他同位素技术示踪硝酸盐污染源,识别反硝化过程,对于有效控制污染源和评估地下水对硝酸盐污染的恢复自净能力有重要意义.本文介绍了N、O同位素技术在地下水硝酸盐污染源追踪和反硝化过程的识别方面的原理和应用以及目前发展状况.     

窟野河流域中游煤矿区地下水质量及补给来源研究

为查明神东矿区地下水质量状况和补给来源,分析测试了不同含水层(第四系松散层、白垩系洛河组、侏罗系直罗组和延安组含水层)的一般化学指标、毒理学指标和环境同位素(D、18O、3H)的值,利用环境同位素(D、18O、3H)分析该区地下水的补给来源和更新能力,利用单指标综合评价和影响因素识别相结合的方法研究了区内地下水的质量现状和影响因素,采用四步法计算出毒理学指标的饮水途径健康风险值。结果表明:(1)第四系松散层地下水、白垩系洛河组地下水和侏罗系风化带水主要为现代大气降水补给,更新快。侏罗系深层基岩裂隙水主要为晚更新世冰期降水补给,与现代降水基本无水力联系;(2)侏罗系延安组地下水水质较差,Ⅳ-Ⅴ类水所占比例较高,达到47.9%,其他含水层地下水水质较好。总体上,对Ⅳ-Ⅴ类水单指标贡献率较大的指标为钠氟化物TDS氯化物硫酸盐;(3)毒理学指标中氟化物的健康风险值最大,其他毒理学指标健康风险基本都在可接受范围内。因此,氟化物应作为水污染监测和防治中的优先控制物。本次研究成果将为矿区水源地的选择和污染物防控提供科学依据。     

页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例

页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值（包括水化学、同位素及溶解气）;通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146~402 mg·L-1之间,属于HCO₃-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水（含3 H、14C接近100 pmC）,地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L-1,水中溶解气的甲烷（CH₄）体积比低于0.006 4%,δ13C-CH₄总体小于-50‰,为生物成因甲烷（显著区别于热成因页岩气）。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的（蒸发）海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标（7项）。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。     

同位素水化学指示的新疆孔雀河流域地下水与地表水关系

地下水是孔雀河流域农业灌溉的主要水源之一,其对本地区经济发展的支撑作用日益增强.为实现孔雀河流域水资源合理开发和生态保护,采用环境同位素和水化学方法,研究了孔雀河流域地下水与地表水关系.结果表明:地下水的主要补给来源为河水.含水层成因类型和现代河道分布共同控制着孔雀河流域地下咸淡水的空间分布格局;氢氧稳定同位素对不同水...