喜马拉雅河流Sr同位素异常源岩研究现状及研究进展

海洋Sr同位素的变化主要是由陆地河流注入的Sr同位素的变化所引起。在全球河流中,流经喜马拉雅山地河流（恒河—布拉马普特拉河）表现出与世界上其它河流明显不同的特点,具有高87Sr/86Sr、高\[Sr\]的特征。恒河—布拉马普特拉河是世界上第四大河流,是当今世界海洋Sr的重要来源。国际上,目前人们对造成喜马拉雅河流Sr异常的原因（来源）的认识,仍存较大分歧。归纳起来,主要有3种认识：一是认为来源于硅酸盐岩;二是认为来源于碳酸盐岩的风化;三是认为来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化。近年来,作者对高喜马拉雅中央结晶岩系河流Sr同位素异常及其源岩进行的研究表明,高喜马拉雅河流Sr同位素受流域地质作用的强烈影响,呈现出高87Sr/86Sr、低\[Sr\]的特点。对岩石和单矿物的研究表明,中央结晶岩系变质岩（片岩、片麻岩）和花岗岩黑云母中的87Sr/86Sr与\[Rb\]成正比并具有高87Sr/86Sr、低\[Sr\]的特征。黑云母矿物具有的易风化性,为高喜马拉雅河流放射性87Sr提供了主要来源。恒河—布拉马普特拉河的Sr异常（高87Sr/86Sr和高\[Sr\]）则可能是反映了流经整个喜马拉雅造山带河流Sr混合平衡后的特征。     

西藏搭格架地热区天然水的水化学组成与稳定碳同位素特征

为探究青藏高原搭格架地热区地热水、湖水、河水、冰雪融水等天然水体的水化学组成及物质来源控制因子,于2014年8月对该地区进行了考察和取样。利用紫外-可见光分光光度计和ICP-OES测定了水样中各阴、阳离子含量,利用Gas Bench连接同位素质谱仪测定了水样中溶解无机碳（DIC）同位素比值。结果表明,地热水中总溶解固体（TDS）含量为977.13~1 279.50 mg/L,阳离子以K+和Na+为主,阴离子以HCO3-和Cl-为主,湖水的TDS含量为77.81~810.94 mg/L,阳离子以Na+和Ca2+为主,阴离子以HCO3-(CO32-)和SO42-为主,地热水和湖水的水化学类型为HCO3-Na型;河水和冰雪融水的各离子含量较低,水化学类型为HCO3-Ca型;地热水的DIC浓度范围为9.2~15.4 mmol/L,δ13CDIC值为-9.09‰~-0.95‰;湖水的DIC浓度为1.1~9.7 mmol/L,δ13CDIC值为-8.84‰~-0.27‰。根据水化学Gibbs分布模式图判断出区域水化学特征主要受硅酸盐岩风化控制,以钠长石和钾长石风化为主,但是地热水的水化学组分受到硅酸盐岩和蒸发盐岩共同控制。通过碳同位素比值分析对区域主要风化过程中CO2的来源示踪表明,湖区周围的硅酸盐风化其碳源主要为土壤CO2,热泉区硅酸盐水解其碳源为地球深部CO2输入。      

贵州喀斯特地区河流的研究--碳酸盐岩溶解控制的水文地球化学特征

测量了喀斯特地区乌江、沅江两大水系的河流枯水期的主元素、Sr2+离子浓度和Sr同位素比值。这些河流的化学组成代表了流经碳酸盐岩地层的河水的化学组成。这些河流及其支流有高的溶解盐,TZ+变化范围为：2.1～6.3 meq/L,高于全球河流的平均值(TZ+=0.725 meq/L)。河水含有较高的溶质浓度,河水水化学组成以Ca2+和HCO-3为主,其次为Mg2+和SO2-4,Na++K+和Cl-+Si分别只占阳离子和阴离子组成的5%～10%。 这些河流的化学和同位素组成主要受其自流盆地的地质特征控制。流经碳酸盐岩地层的乌江水系河流具有较高的Sr浓度（1.1～9.70 mol/L）和较低的87Sr/86Sr比值（0.7077～0.7110）,与流经碎屑岩地层的沅江水系的清水江河流中较高的87Sr/86Sr比值（0.7090～0.7145）及较低的Sr浓度（0.28～1.32 mol/L）形成鲜明的对比。 流域盆地的地理岩性控制了河水的化学组成和同位素组成。对河水的化学计量分析表明河水化学组成受碳酸盐岩溶解控制,而碳酸盐岩主要受碳酸和硫酸作用而溶解。乌江流域受硫酸作用特别明显,表明硫酸主要来源于燃煤或流域盆地硫化物矿物氧化而形成的大气输入。化学元素和同位素比值之间的相互关系表明3个主要来源为：石灰岩、白云岩和硅酸盐岩的风化。同时估计了碳酸盐岩和硅酸盐岩的化学风化速率,结果表明流域盆地的碳酸盐岩风化速率远远高于许多世界大河。岩石风化过程中硫酸的出现或土地的过度使用或土壤植被的退化等都可能是导致流域的碳酸盐岩风化速率如此高的原因。      

西江干流河水主要离子及锶同位素地球化学组成特征

水环境中锶（Sr）含量及其同位素组成特征的研究有助于认识区域水文地球化学特征及流域盆地岩石风化速率等地球化学行为,因此河流环境中Sr的地球化学行为是地球化学研究的重要课题之一。对中国南方西江干流及其支流河水主要阴阳离子及sr同位素组成进行了分析,发现其水化学组成主要以Ca^2＋、Mg^2＋、HCO3^-和SO4^2-离子为主,分别占阴阳离子组成的80％以上。郁江河水具有较高的Sr同位素比值（^87St／^86Sr=0．71049）和较低的Sr含量（0．0263mg／L）,而西江河水具有较低的Sr同位素比值以及较高的Sr含量,其Sr含量变化范围在0．0667．0．187mg／L之间,平均含量为0．136mg／L;Sr同位素比值变化范围在0．70856．0．70936之间,平均比值为0．70894。与世界主要河流水体中Sr含量平均值（0．078mg／L）及Sr同位素比值（^87Sr／^86Sr=0．7119）相比,西江干流水体具有较高的Sr含量及较低的Sr同位素比值。两条河流河水中主要离子及Sr的来源存在显著差异,西江干流河水中的主要溶解离子及Sr同位素主要源于碳酸盐岩（石灰岩和白云岩）的风化作用,主要受黔江及其上游红水河等化学组成所控制,而郁江则主要受碎屑岩风化作用的影响;同时,中上游地区的酸沉降及人类活动的输入可能导致西江干流水体受到一定程度的污染,而郁江受污染程度则相对较小。     

南水北调中线水源地河水地球化学特征与流域侵蚀

丹江口水库及其上游流域是南水北调中线工程的水源地,本文讨论了水源地河流水化学与锶同位素(87Sr/86Sr)组成变化特征,目的在于了解水源地流域河流地表水溶质的物质来源以及岩石风化侵蚀过程和人为活动的影响。流域内河流水化学组成以Ca2+、HCO3-为主,Mg2+和SO42-次之,反映了碳酸盐岩风化溶解起控制作用的典型特征。水化学分析表明水源地河水受到工农业活动等人为因素的影响;河流87Sr/86Sr同位素地球化学研究表明,流域岩石风化输入至少存在三个不同端员(硅酸岩、石灰岩和白云岩)之间的混合。水源地流域内硅酸岩和碳酸岩的风化侵蚀速率分别为38.6和4.4 t/km2.a,总岩石风化侵蚀速率高于全球河流平均值。     

长江河水~(87)Sr/~(86)Sr值的季节性变化及其指示意义:以长江大通站为例

在长江下游大通水文站进行了为期1年的每2周1次的水样采样,分析测试其Sr含量及其同位素组成。结果表明,长江溶解Sr浓度在1.74~2.92μmol/L之间变化,87Sr/86Sr值的范围为0.710125~0.710965,河水Sr含量及同位素组成出现明显的季节性差异,表现为从洪水季节开始87Sr/86Sr值逐步升高,至12月达到最高值后缓慢下降并在下一个洪水季节到来时升高。研究认为,下游河水87Sr/86Sr值的季节性变化主要受流域降雨的时空变化所导致的物源相对贡献比例变化控制。受季风气候影响,当洪水期短期强降雨集中在上游地区时,强烈的风化使得上游贡献增多,致使下游河水Sr同位素组成迅速降低。采样期间(2011年1~5月)中下游的持久干旱致使中下游硅酸盐岩风化对河水Sr贡献减少从而造成河水同位素组成持续降低。同时,基于全年样品数据计算得出长江溶解Sr同位素组成的入海特征值为0.710628,Sr通量为1.9×109mol/a。研究结果表明河水Sr同位素组对流域极端气候的响应较好,可为今后使用历史时期物质Sr同位素研究解释极端气候变化奠定基础。     

珠江流域碳酸盐岩与硅酸盐岩风化对大气CO_2汇的效应

对珠江流域11个测站的河水1个水文年4次取样进行水化学和同位素测试分析,揭示无论是碳酸盐岩区还是硅酸盐岩区,岩石风化均使河流的离子成分以HCO3-、Ca2+、Mg2+为主,碳酸盐岩风化溶蚀速率和由碳酸盐岩风化溶蚀引起的大气CO2消耗量分别为27.60 mm/ka和540.21x103mol/(km2·a-1),是硅酸盐岩风化速率和由硅酸盐岩风化引起的大气CO2消耗量的10.8倍和6.7倍,说明碳酸盐岩风化是流域碳汇过程及效应的主体。由于有利的水热条件和高的碳酸盐岩面积比例,珠江流域平均岩石风化速率和由岩石风化作用引起的大气CO2消耗量分别为30.15mm/ka和620.36×103mol/(km2·a-1),为全球60条河流平均值的2.6倍。     

青藏高原化学风化和对大气CO2的消耗通量

为了评估青藏高原化学风化对全球气候的影响,笔者等对中国境内源自青藏高原的七条主要河流（金沙江、澜沧江、怒江、黄河、雅砻江、岷江和大渡河）进行了采样和地球化学分析,估算了硅酸盐、碳酸盐风化对河水中主量离子的贡献,以及硅酸盐风化和碳酸盐风化所消耗的大气CO2。研究显示,七条河流流域中硅酸盐风化引起的大气CO2消耗约为0.7×10^5～3.7×10^5mol/（km^2·a）。结合国外学者对于喜马拉雅山南缘三条河流（恒河、布拉马普特拉河和印度河）的研究结果可以得出,发源于喜马拉雅山-青藏高原的主要十条河流流域硅酸盐风化平均共消耗大气CO2328×10^9mol/a,仅占全球大陆硅酸盐岩风化所消耗大气CO28700×10^9mol/a的3.8%,并仅为全球通过河流向海洋输送有机碳（来自陆地上生物的消耗）通量的2.5%。     

赤水河流域岩石化学风化及其对大气CO_2的消耗

岩石风化碳汇是全球碳汇的重要组成部分,通过对赤水河流域水体主要离子组成进行测定,分析赤水河流域河水水化学特征及其岩石风化过程对大气CO_2的消耗。结果表明:赤水河流域离子组成以Ca~(2+),Mg~(2+),HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,河水总溶解性固体(TDS)含量均值为317.88 mg/L,高于全球流域均值(65 mg/L)。元素比值分析表明赤水河流域离子组成主要受岩石风化控制,其中碳酸盐岩风化为主导控制因素,碳酸盐岩、硅酸盐岩对河水溶质贡献率分别为70.77%和5.03%。人类活动和大气降水对流域河水溶质的贡献很小。流域岩石化学风化速率为126.716 t/(km~2·a),高于黄河、长江、乌江及世界河流均值。流域岩石化学风化对大气CO_2的消耗量为10.96×10~9mol/a,岩石风化对大气CO_2消耗速率为5.79×10~5mol/(km~2·a),与长江流域接近,高于黄河流域。     

粤北石灰岩化学风化过程中的Sr-Nd同位素

石灰岩化学风化显著控制着其所在流域盆地的河水Sr同位素组成,进而制约全球Sr循环。然而,石灰岩化学风化过程中Sr同位素组成的变化特征及其控制机制的研究报道依旧很少。本文通过报道粤北地区一个典型石灰岩风化剖面的Sr同位素组成变化特征,试图探讨石灰岩化学风化过程中Sr同位素变化的控制机制。结果显示:该剖面上,~(87)Sr/~(86)Sr比值介于0.70979~0.72216之间;自剖面底部到顶部,~(87)Sr/~(86)Sr比值呈现出逐渐增大的趋势;Nd同位素组成比较均一(εNd(t)=–15.0±0.5)。研究区的潜在源区(如大气降水、地表水),其~(87)Sr/~(86)Sr比值明显低于该剖面上部的最大值,加之,该剖面的风化产物与典型的中国黄土剖面具有截然不同的Sr-Nd同位素组成,暗示了这些潜在源区的输入不大可能造成该剖面上Sr同位素组成发生显著的变化。该剖面上~(87)Sr/~(86)Sr比值与Sr含量之间呈现显著的负相关性(r=–0.95),暗示粤北石灰岩化学风化过程中Sr同位素的演化受控于碳酸盐矿物与硅酸盐矿物在抗风化强度以及Sr同位素组成方面的显著差异:相对硅酸盐矿物,碳酸盐矿物(如方解石)抗风化强度较弱,于是随着风化作用的进行,原岩中具有较低~(87)Sr/~(86)Sr比值的方解石中的Sr大量迁出剖面,而具有较高~(87)Sr/~(86)Sr比值的硅酸盐矿物中的Sr残留在风化产物中,因此,随着风化强度的增加,风化产物中的~(87)Sr/~(86)Sr比值呈现出逐渐增大的趋势。     

Weathering processes in the Indus River Basin: implications from riverine carbon, sulfur, oxygen, and strontium isotopes

This study deals with the major ions and isotope systematics for C, O, S, and Sr in the Indus River Basin (IRB). Major ion chemistry of the Indus, and most of its headwater tributaries, follow the order Ca²⁺>Mg²⁺>(Na⁺+K⁺) and HCO₃⁻>(SO₄²⁻+Cl⁻)>Si. In the lowland tributaries and in some of the Punjab rivers, however, (Na⁺+K⁺) and (SO₄²⁻+Cl⁻) predominate. Cyclic salts, important locally for Na⁺ in dilute headwater tributaries, constitute about 5% of the annual solutes transported by the Indus. Weathering of two lithologies, sedimentary carbonates and crystalline rocks, controls the dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations and its carbon isotope systematics throughout the Indus, but turbulent flow and lower temperatures in the headwaters, and storage in reservoirs in the middle and lower Indus promote some equlibration with atmospheric carbon dioxide. Combined evidence from sulfur and oxygen isotopic composition of sulfates refutes the proposition that dissolution of these minerals plays a significant role in the IRB hydrochemistry and suggests that any dissolved sulfates were derived by oxidation of sulfide minerals.

In the upper Indus, silicate weathering contributes as much as 75% (or even higher in some tributaries) of the total Na⁺ and K⁺, declining to less than 40% as the Indus exits the orogen. In contrast, about two-thirds of Ca²⁺ and Mg²⁺ in the upper Indus (over 70% in some tributaries) and three-fourth in the lower Indus, are derived from sedimentary carbonates. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios tend to rise with increasing proportions of silicate derived cations in the headwater tributaries and in the upper and middle Indus, but are out of phase or reversed in the lower Indus. Finally, close to the river mouth, the discharge weighted average contribution of silicate derived Ca²⁺+Mg²⁺ and silicate derived Na⁺+K⁺ are, respectively, about one-fourth and two-thirds of their total concentrations.     

Snowmelt runoff prediction under changing climate in the Himalayan cryosphere: A case of Gilgit River Basin

There are serious concerns of rise in temperatures over snowy and glacierized Himalayan region that may eventually affect future river flows of Indus river system. It is therefore necessary to predict snow and glacier melt runoff to manage future water resource of Upper Indus Basin(UIB). The snowmelt runoff model(SRM) coupled with MODIS remote sensing data was employed in this study to predict daily discharges of Gilgit River in the Karakoram Range. The SRM was calibrated successfully and then simulation was made over four years i.e. 2007, 2008, 2009 and 2010 achieving coefficient of model efficiency of 0.96, 0.86, 0.9 and 0.94 respectively. The scenarios of precipitation and mean temperature developed from regional climate model PRECIS were used in SRM model to predict future flows of Gilgit River. The increase of 3 C in mean annual temperature by the end of 21 th century may result in increase of 35-40% in Gilgit River flows. The expected increase in the surface runoff from the snow and glacier melt demands better water conservation and management for irrigation and hydel-power generation in the Indus basin in future.     

Metamorphic evolution of the High Himalayan Crystallines in SE Zanskar, India

ABSTRACT The High Himalayan Crystallines (HHC) of SE Zanskar consist of biotite paragneisses, of orthogneisses that derive from early-Palaeozoic granitoids, of minor metabasics and of post-metamorphic leucogranites of Miocene age. Two main metamorphic events have been documented in the HHC. The first event occurred at P= 12.0 ± 0.5 kbar and T= 750 ± 50° C in rare metabasics intruded by early-Palaeozoic granitoids. In the biotite paragneisses, thermobarometric estimates of the first event point to comparable T at P 4–5 kbar lower. The first event is followed by a pervasive syn-tectonic crystallization characterized by lower P and T. On the basis of the cooling ages of the metamorphic minerals and on the geological evidence, the second event is referred to the Tertiary Himalayan crystallization. Further petrological and geochronological studies are necessary to prove whether a few mineral relics ascribed to the first event define a polyphase Himalayan evolution or if they record the incomplete obliteration of an older history during the Himalayan event. The HHC of SE Zanskar show a decrease in metamorphic grade from the middle structural levels upward, close to the Kade unit, and downward, close to the Lesser Himalaya (from sillimanite-K-feldspar-biotite-bearing assemblages to kyanite-staurolite-muscovite-bearing assemblages). This metamorphic zonation is probably a consequence of the polyphase history of intracontinental thrusts and of the tectonic emplacement of hot crustal slabs within shallower and colder thrust sheets at relatively late stages of the continental collision between India and Eurasia.     

东喜马拉雅构造结大陆碰撞以来构造年代学框架及其与哀牢山-红河构造带的对比

东喜马拉雅构造结经历了前期楔入和后期垮塌变形.楔入事件发生于～60Ma、～23Ma和～13 Ma,垮塌开始于6～7Ma.哀牢山红河构造带同样经历早期走滑和后期正断,走滑年代分别为58～56Ma、23Ma和13Ma,后期正断开始于5.5 Ma.上述年龄的意义在于～60Ma的变形代表印度与欧亚大陆的初期碰撞;2 Ma为青藏高原及邻区的主变形期;13Ma的变形也代表一次汇聚事件,并形成青藏高原的东西向伸展.6～7Ma以后的垮塌作用代表了青藏高原的快速隆升.     

Geology and tectono‐metamorphic evolution of the Himalayan metamorphic core: insights from the Mugu Karnali transect,Western Nepal (Central Himalaya)

New structural and tectono‐metamorphic data are presented from a geological transect along the Mugu Karnali valley, in Western Nepal (Central Himalaya), where an almost continuous cross‐section from the Lesser Himalaya Sequence to the Everest Series through the medium‐high‐grade Greater Himalayan Sequence (GHS) is exposed. Detailed meso‐ and micro‐structural analyses were carried out along the transect. Pressure (P)–temperature (T) conditions and P–T–deformation paths for samples from different structural units were derived by calculating pseudosections in the MnNKCFMASHT system. Systematic increase of P–T conditions, from ~0.75 GPa to 560 °C up to ≥1.0 GPa–750 °C, has been detected starting from the garnet zone up to the K‐feldspar + aluminosilicate zone. Our investigation reveals how these units are characterized by different P–T evolutions and well‐developed tectonic boundaries. Integrating our meso‐ and micro‐structural data with those of metamorphism and geochronology, a diachronism in deformation and metamorphism can be highlighted along the transect, where different crustal slices were underthrust, metamorphosed and exhumed at different times. The GHS is not a single tectonic unit, but it is composed of (at least) three different crustal slices, in agreement with a model of in‐sequence shearing by accretion of material from the Indian plate, where coeval activity of basal thrusting at the bottom with normal shearing at the top of the GHS is not strictly required for its exhumation.     

伊洛瓦底江上游水系形成时代研究——以滇西龙川江为例

研究伊洛瓦底江水系的发育历史对理解青藏高原东南缘的生长具有重要意义,但是长期以来对其形成时代的研究一直比较薄弱。通过研究伊洛瓦底江上游支流的演化可为认识其水系的发育提供重要线索。龙川江是伊洛瓦底江的一级支流,发源于高黎贡山,流经腾冲芒棒盆地。研究表明在上新世时期芒棒盆地曾被一中型湖泊所占据,现代意义上的龙川江并不存在。龙川江在芒棒盆地内同时切割了上新世中晚期和早更新世的火山岩,腾冲地区早更新世火山岩的K-Ar年龄为0.84~1.4 Ma,说明现代龙川江的出现可能不会早于0.80 Ma,由此推测伊洛瓦底江上游水系可能也是0.80 Ma以来形成的。晚新生代以来东喜马拉雅构造结的强烈构造活动可能是其水系形成与演化的动力来源。     

北喜马拉雅变质作用和花岗岩研究及其与高喜马拉雅结晶岩系的对比

沿北喜马拉雅(拉轨岗日山脉)分布一条变质-花岗岩带,其变质级别沿垂直于走向方向呈高低起伏变化,而不是单调递增或递减。花岗岩与围岩以和谐过渡为主,岩体不同部位的矿物、岩石成分均有相当程度的变化,熔融程度较低;而高喜马拉雅花岗岩是低共熔的结果。北喜马拉雅变质-花岗岩带与高喜马拉雅结晶岩相比,从变质作用到岩浆活动均有很大的相似性。本文认为,二者形成的构造环境相似,但时间上又有一定的差异。     

喜马拉雅造山带东段错那地区高喜马拉雅结晶岩系的变质作用与构造意义

位于造山带核部的高喜马拉雅结晶岩系是由印度大陆俯冲到亚洲大陆之下经历变质作用的产物,是研究喜马拉雅造山带形成与演化过程的理想载体。本文对造山带东段错那地区高喜马拉雅结晶岩系上部构造层位的正片麻岩进行了岩石学、相平衡模拟,锆石与独居石U-Pb年代学研究。研究结果表明这些岩石的峰期矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+黑云母+白云母+石英+钛铁矿,保留有深熔作用的结构特征。岩石中的石榴石具有生长成分环带。相平衡模拟表明,岩石的峰期变质条件为710~750℃和9.0~10.5kbar,具有一个顺时针型变质作用P-T轨迹,其进变质过程以升温、升压和部分熔融为特征,退变质作用为降温、降压过程。锆石与独居石U-Pb定年表明,这些正片麻岩具有510~490Ma的原岩年龄,和27~11Ma的退变质时间。本研究表明高喜马拉雅结晶岩系的上部构造层位经历了高角闪岩相变质作用与部分熔融,为造山带的构造演化提供了重要信息。     

喜马拉雅造山带西构造结研究的启示

本文重点介绍了喜马拉雅造山带西构造结的地质概况、变质作用、隆升速率及边界断层的性质等几方面的研究进展，在东构造结的现有研究基础上，将两构造结进行了对比，为进一步探讨构造结在陆-陆碰撞圾碰撞垢的会聚过程中所起的作用提供素材。