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δ18O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δ18O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δ18O与水温（T）、总溶解性固体（TDS）及主要离子Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-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（P < 0.05,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。     

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.     

南伊沟水体水化学及氢氧同位素特征分析

南伊沟是林芝地区重要水源涵养区,研究南伊沟水体水化学和氢氧同位素特征,揭示"三水转化"规律,对提高林芝地区水体水文地球化学研究程度,支撑当地林水关系研究,服务高原地区水生态保护具有重要意义。运用水化学和氢氧同位素分析方法,分析了地区水化学特征、水岩作用情况和水循环特征。结果表明: 南伊沟水体为极低矿化度淡水,地表水水化学类型为HCO3-Ca・Mg型和SO4・HCO3-Ca・Mg型,地下水水化学类型为HCO3-Ca・Na型; 地表水和地下水的水化学离子成分主要受岩石风化控制,离子来源主要受碳酸盐岩溶解和硅酸盐岩风化影响,地表水中Na+、K+、Cl-主要来源于盐岩溶解,同时还受降雨影响,地表水和地下水中Ca2+、Mg2+主要来源于碳酸盐岩矿物溶解; 地下水和地表水水岩作用较弱,对比上游雅鲁藏布江和拉萨河地表水,大部分δ18O、δD值具有明显的高度效应和大陆效应; 南伊沟枯水年内强烈的不平衡蒸发作用是导致地区大气降雨线斜率和截距偏小的主要原因之一。     

我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究

降水是干旱区水文循环研究不可缺少的水文要素,为了揭示我国西北地区大气降水的氢氧同位素时空分布特征,合理开展不同尺度水文循环研究和建立对比标准,系统搜集分析了乌鲁木齐、银川、张掖、兰州、平凉、西安和拉萨七个地区多年大气降水的氢氧同位素数据资料。分析结果表明:乌鲁木齐、银川、张掖和兰州四个地区的δ18O值夏半年明显高于冬半年,从全年尺度上来看只是受到了温度效应的影响;而位于关中盆地的西安地区则由于复杂的水汽来源,冬半年表现出受温度效应的控制,夏半年转为雨量效应控制为主。平凉地区δ18O与其它海拔相近地区(如兰州)相比5~9月份均偏负,这与平凉地区较弱的城市热岛效应有关。西北地区大气降水δD和δ18O的变化范围均在全球大气降水的变化范围之内,除平凉和拉萨外,其它几个地区大气降水线方程的斜率和截距均小于全球大气降水线,说明这些地区的降水是在干旱环境下经历较强程度的蒸发条件下进行的,且在降水过程中还可能受到了局地二次蒸发凝结等水汽循环的影响。而该区域大气降水的氘盈余(d值)表现出冬半年高、夏半年低的特点,表明冬半年和夏半年水汽来源不同或者水源地的蒸发条件不同。     

银川盆地水体氢氧稳定同位素特征分析

中国西北部银川盆地干旱少雨,大量的黄河水用于灌溉,灌溉入渗水对地下水循环的参与程度、参与深度研究是进一步解决灌区水环境问题和确定地下水污染来源的关键,需要深入研究。笔者通过氢氧稳定同位素特征分析和氚同位素年龄分析,构建了银川盆地不同水体同位素特征分布关系。结果表明:银川盆地降水和流经的黄河水的氢氧稳定同位素丰度均值都分布在全球雨水线上,降水和黄河水符合全球大气降水来源;深层地下水、浅层地下水及由地下水排泄汇集的排水沟水的氢氧稳定同位素都分布在地下水拟合线上(δD=8.24δ18O+1.08)。这条地下水拟合线与全球雨水线近似平行分布。两线之间的差异指向2种不同水循环的主导过程,即蒸发-混合主导过程和水岩交互-混合主导过程。两种解释对应的灌溉循环量分别占地下水排泄量的44.07%和89.76%,初步认为水岩交互-混合是地下水拟合线分布于全球雨水线下方的主导过程。     

中国北方平原盆地地下水氢氧同位素组成特征

在系统收集整理中国北方河北平原、太原盆地、鄂尔多斯盆地以及银川平原的地下水氢氧同位素资料基础上,依据同位素形成演化相似性原理,对比分析同位素组成得出:深层地下水是在过去更寒冷的气候条件下形成;研究区的大气降水不但在现代气候条件下存在大陆效应和高程效应,而且在 25 kaB.P.以来的古气候条件下也存在大陆效应和高程效应;古气候条件下各盆地平原之间的蒸发强度的差异可能比现代气候条件下各盆地平原之间的蒸发强度的差异大.     

微量水氢氧同位素在线同时测试技术——热转换元素分析同位素比质谱法

水中氢氧同位素组成的时空差异性,为水循环、古气候环境反演、水源识别等研究提供了一种非常有效的技术手段。文章采用热转换元素分析同位素比质谱法(TC/EA-IRMS),实现了在线单次分析过程中同时测定微量水的δD和1δ8O,用样量仅需0.2μL;δD和1δ8O的分析精度分别为0.81‰和0.06‰。通过分类测试(δD值相差小于50‰的水样和标准水列为同一类进行测试)等措施可消除记忆效应,同时实现对测试结果的精确校正,而无需准确标定参考气和测定H3+因子。     

滇东黔西地下水氢氧同位素特征

通过大气降雨氢氧同位素进行分析,得出了滇东黔西的大气降水线为δ(D)=7.848δ(~(18)O)+11.00,地下水氢氧同位素组成落在滇东黔西大气降雨线附近,说明研究区地下水是由大气降雨补给。从贵州中部向西云南昆明,地下水中越来越贫重同位素,显示夏季滇东黔西地区大气自东向西运移的特点。研究区自东向西地下水中氧漂移越来越明显,说明自黔西到滇东水岩作用越来越强烈。研究区氘过量系数d为9.9,显示了滇东黔西地区不平衡蒸发强烈。滇东黔西地区地下水出露高程和δ~(18)O值的关系为δ~(18)O(‰)=-0.00259H-5.657,地下水出露高程与δD值得关系为δD(‰)=-0.0236H-31.08。即在滇东黔西地区海拔每上升100m,地下水中δ~(18)O值下降0.259‰,δD值下降2.36‰。     

哈尼梯田麻栗寨河流域泉水氢氧同位素的海拔效应

氢氧同位素是示踪流域水循环过程的有效方法,水是维系哈尼梯田景观稳定性的关键.以哈尼梯田文化景观遗产核心区的麻栗寨河流域泉水为研究对象,通过采集不同海拔的33个样品分析泉水氢氧同位素的海拔效应.结果表明：总体上看,泉水氢氧同位素随海拔的上升而下降,其递减率随海拔增加而变大,并具有高、中、低三段海拔分异的特征;低海拔段（1 060 m以下）和高海拔段（1 510 m以上）均具有明显的海拔效应,但中海拔段（1 060~1 510 m）相关关系不显著;泉水氢氧同位素关系方程与全国大气降水线相比斜率略小,说明在泉水形成之前曾受雨量效应、蒸发作用和补给等因素影响;在氘盈余方面,低海拔段的d值与全国大气降水线相当,中海拔段明显低于全国大气降水线,高海拔段明显高于全国大气降水线,说明研究区泉水存在强烈的混合作用,且其海拔效应是在补给水源多次循环和利用过程中形成.     

珠江流域大气降水稳定性氢氧同位素特征

大气降水稳定同位素的特征对于明确流域水循环过程、水汽来源和气候变化等方面都有重要指示作用。选取珠江流域的广州、桂林、柳州和香港4个站点的IAEA大气降水氢氧同位素数据,对其时空分布特点及影响因素进行了研究。结果显示:该地区降水中氧同位素的变化呈现出旱季高、雨季低的特点。全年尺度下,4个站点主要受温度效应影响,只在旱季有着较为微弱的降水量效应;得到的珠江流域大气降水线方程:δD=8.084δ~(18)O+10.998,R=0.965,对比全球及中国大气降水线方程,都较为接近,证明该地区降水主要遵循瑞利分馏过程;d盈余值的变化呈现出雨季低、旱季高的特征,表明珠江流域水汽主要源于海洋,在旱季受到北方空气南下及局地水循环的影响。     

渝东南断裂型碳酸盐岩地热水的形成特征

通过水化学法和同位素示踪法对渝东南断裂型碳酸盐岩地热水的地球化学特征及其水资源的形成进行研究。结果表明:郁山断裂以西地热水的水化学类型为Cl-Na型,断裂以东地热水以SO4-Ca?Mg型为主。根据Gibbs图,郁山断裂以西、以东的地热水分别受到蒸发浓缩和岩石风化作用的影响;断裂以西地热水的γNa+/γCl-接近1,表明地热水中高浓度的Cl-和Na+主要是源于地层中岩盐的溶解;断裂以东地热水的γ（Ca2++Mg2+）/γ（HCO_3^-+ SO〖_4^(2-)〗）接近1,表明地热水中高浓度的Ca2+和SO〖_4^(2-)〗主要来源于地层中膏岩的溶解。地热水的δD和δ18O值分别为-64.7‰~-50‰和-9.17‰~-7.89‰,分布在当地大气降水线两侧,表明补给来源主要为大气降水。地热水水源平均补给高程为1 278 m,这很可能来自附近岩溶中山地区。其热储温度为41~90 ℃,平均热储温度为66℃;循环深度为1 000~3 500 m,平均值为2 300 m。大气降水到达地表后,在重力（地形）作用下向深部径流,接受地球内部的热传导形成地热水,由西北向东南流动,沿着断裂带上涌,并接受冷水的混入。      

赣南崇义淘锡坑钨矿床氢、氧、硫同位素地球化学研究

赣南崇义县淘锡坑钨矿位于南岭东西向构造带东段与武夷山NE-NNE向构造带南段的复合部位,属于以石英脉型黑钨矿为主的钨多金属矿床.文章通过氧、氧、硫同位素地球化学特征的研究,探讨了淘锡坑钨矿成矿流体的来源及演化.研究结果显示:δD值介于-77‰～-45‰之间;石英矿物的δ18O值介于+7.3‰～+12.2‰之间,计算给出...     

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征。结果显示δ^13C值在-2．11‰～2．71‰之间，底、顶部表现为负异常，主体部分比较平稳，变化频率不大。呈微弱的降低趋势；δ^18O值在-3．52‰～-8．76‰之间变化，整体比较平稳，从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似，具有全球可对比性，反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降，随后海洋环境相对稳定，直到灯影末期，与全球古环境发生强烈变化一样，本区海洋环境也发生了强烈变化。     

中国西南地区降水氢氧同位素研究进展与展望

中国西南地区属典型的季风气候, 降水的水汽来源及其影响因素非常复杂. 通过检索西南地区有关降水氢氧同位素的文献, 对西南三省一市降水氢氧同位素研究进行了综述. 从已开展研究的区域和站点、 主要采用的样品采集与分析方法、 主要的研究内容(同位素组成、 大气降水线、 氘盈余)和水汽来源、 影响因素以及区内的空间差异等几方面进行总结, 并对今后西南地区降水氢氧同位素的研究进行展望, 为研究区域降水氢氧同位素的进一步研究提供科学指导.     

新疆伊犁河流域河水同位素与水化学特征及成因

本文以新疆伊犁河流域（伊犁河、特克斯河、巩乃斯河及喀什河）河水为研究对象,对其氢氧稳定同位素与水化学特征及成因进行了分析探讨。研究结果表明：伊犁河干流水化学类型以SO4·HCO3-Ca·Na型为主,长期农业生产致使其矿化度最高;特克斯河、喀什河次之,以低矿化度HCO3·SO4-Ca型水为主;巩乃斯河沿程由HCO3·SO4-Ca型水逐渐转变为SO4·Cl-Na·Ca型水,受地形、地下水补给影响,矿化度沿程变化幅度流域内同比较大。伊犁河水离子主要来源于蒸发岩的风化溶解,支流（特克斯河、巩乃斯河、喀什河）河水离子主要来源于蒸发岩和碳酸盐岩的风化溶解。伊犁河流域河水δD、δ18O值偏负,具有明显的内陆特征,空间表现出由南向北逐渐贫化、由东向西逐渐富集的特征。本文建立流域河水线（RWL）为：δD=7.14δ18O+6.16（R2=0.93）,表明河水氢氧同位素组成受到一定程度蒸发作用影响。值得注意的是,伊犁河和特克斯河水体中δD、δ18O组成表现出反高程效应,当高程增加100m时,δD和δ18O值分别增加0.6‰和5.2‰,其主要原因是纬度效应掩盖了高程效应。氘盈余值d-excess（d-excess=δD-8δ18O）与δ18O关系指示出,喀什河补给来源异于其他河流,可能接受氢氧同位素较贫化的冰雪融水补给。     

海南福基田幔源辉石结构OH与氢氧同位素

采用IR光谱和质谱技术分析了海南福基田幔源巨晶和包体中辉石的结构羟基红外光谱和氢氧同位素。测试的所有巨晶普通辉石和包体中透辉石及顽火辉石均含结构OH,对比印证了国内外同类矿物的红外光谱特征。结构水质量分数分别是:普通辉石87×10-6~389×10-6;透辉石127×10-6~273×10-6;顽火辉石69×10-6~207×10-6。包体中结构水质量分数为1 811×10-6~5 377×10-6,平均为3 133×10-6。包体中辉石的氢氧同位素特征如下:透辉石的δ(D)为-123.17‰,顽火辉石的δ(D)为-132.04‰;透辉石的δ(18O)为5.96‰,顽火辉石的δ(18O)为5.60‰。实验和对比表明,辉石是海南福基田上地幔重要的"水储库",包体未受地壳成分污染,继承和保持了上地幔"富水贫氘"的特征。上述结果为该地区上地幔研究提供了结构水和氢氧同位素的基础资料。