锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究

2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.     

宿县矿区太原组灰岩水地球化学特征及地质意义

为了解宿县矿区太原组灰岩水化学特征及空间分布规律,采集了矿区7对生产矿井水样及河流水样进行常规元素、微量(稀土)元素及D、18O测试,利用传统图示及统计方法探讨了地下水化学特征及影响因素,分析了太原组灰岩水径流特征及水化学过程,结果表明:灰岩水主要为SO_4·HCO_3—Na·Ca类型,河流水主要为SO_4·Cl—Na型;灰岩水中∑REE在0.031~0.075μg/L之间,稀土总量、Y/Ho及Y*与TDS受到强烈水岩作用的影响;Ce异常主要受氧化还原条件制约;灰岩水与河流水具有一致的δD—δ~(18)O斜率,大气降水及地表水补给痕迹明显。受蒸发作用影响,河流水体D、18O重同位素富集,δD在-52.41‰~-33.36‰之间,平均含量为-39.56‰;δ~(18)O在-6.69‰~-3.01‰之间,平均值为-4.45‰。灰岩水中D、18O相对较低,δD在-71.83‰~-49.09‰之间,平均值为-60.14‰;δ~(18)O在-10.15‰~-6.64‰之间,平均值为-8.15‰;该区灰岩水表现为由东西向中间径流的特征,这种径流作用直接造成矿区不同矿井常规组分、微量元素及同位素特征的差异。     

格尔木河流域平原区地下水同位素及水化学特征

通过对格尔木河流域天然水中H、O同位素的系统分析,根据地球水化学组分循环演化规律所对应流域不同类型水体的同位素组成的研究,结果表明流域地下水化学组分随流程增加溶滤作用增强,地下水中HCO3-逐渐减少,Cl-则增加。运用δD、δ18O和3H值建立了流域大气降水线方程,确定了山区河水非当年降水补给,河水以地下水补给为主、其次是冰雪融水和大气降水补给。山区降水δD、δ18O均值低于平原区,表明平原区降水受蒸发作用影响水中富重同位素。平原区地下水中的δD、δ18O值与河水基本一致,说明平原区地下水主要受河水出山后入渗补给。承压自流水δD和δ18O值与潜水基本一致,根据地下水的3H值确定早于潜水年龄,且随埋深增加δD、δ18O值减少的趋势,其年龄亦由新变老。     

吉林省松原地区地震监测台站水化学特征

根据水化学组分及氢、氧同位素组成,讨论了吉林省松原及其周边地区地下水水化学类型及成因。2014—2015年在松原及其附近的8个水井点采集了4次水样,用离子色谱分析了水的主要离子浓度,用液态水同位素分析仪分析了样品的氢、氧同位素组成。测量结果表明样品的矿化度为125.4~19 350.9 mg/L;δD和δ18O值分别为-71.7‰~-98.1‰和-9.0‰~-12.5‰。地下水的δD,δ18O组成表明该区地下水主要来源于大气降水。4次采样期间,陶赖昭潜水井水化学组成受人为环境影响,变化较大;其余水样采自承压井,水化学组成变化较小。其中东大什等5口井的地下水为低矿化度的HCO3-Na型,该水化学类型的形成受硅酸盐矿物的溶解及石油开采添加活性剂的共同影响,采样期间Na+和SO2-4出现了较为明显的波动,δ18O也出现了一定程度的漂移;扶余井受油田开采注酸影响,为Cl-Na型淡水;前郭井为Cl-Na型咸水,4次采样期间,其氢、氧同位素存在明显的波动,且矿化度存在明显的递增趋势,可能与采样前后发生的中、小地震有关。研究成果为今后震情跟踪和地震水化学异常的落实提供了科学依据。     

塔木素铀矿床地下水化学特征研究

塔木素铀矿床地下水具有砂岩型铀矿床中很罕见的高矿化度地下水特征,偏碱性(平均pH=7.52)。水中阳离子主要为Na+,其次为Ca2+、Mg2+,少量K+;阴离子主要为Cl-,并含有HCO-3、SO2-4等。矿化度为17.18~49.65g·L-1,平均为35.39g·L-1。水化学类型为Cl-Na型和Cl·SO4-Na型,随着矿化度的增加,水化学类型变为Cl-Na型。同位素研究显示,地下水δ18 O=-7.2‰~-8.9‰,平均为-8.24‰;δD=-73.9‰~-75.1‰,平均为-74.44‰。与地表水体值(δ18 O=-7.1‰~-7.4‰,δD=-56.5‰~-58.9‰)相比,二者均明显偏低,推测地下水主要为封存水,而与盆地周边地表水没有直接联系。234 U/238 U=1.02~2.16,平均为1.552,应该是受含矿地层α反冲作用影响,导致水中234 U增加所致。地下水中铀含量为0.14~73.1μg·L-1,平均16.35μg·L-1,地下水中铀含量与234 U/238 U值有明显的正相关关系。     

环境同位素在识别伊犁河谷地下水补给来源中的指示作用

重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ¹⁸O的分布特征,并对5组水文钻探井地下水样品进行分析.潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰,平均值为-80.34‰;δ¹⁸O为-15.85‰~-10.66‰,平均值为-12.08‰.浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰,平均值为-84.79‰;δ¹⁸O为-16.01‰~-10.52‰,平均值为-12.30‰.泉水δD为-102.06‰~-71.63‰,平均值为-84.10‰;δ¹⁸O为-14.21‰~-9.70‰,平均值为-12.24‰.地表水δD为-90.53‰~-60.99‰,平均值为-72.58‰;δ¹⁸O在-13.20‰~-9.54‰,平均值为-11.21‰.地下水δ¹³C为-9.4‰~-5.6‰,平均值为-8.3‰,极差为3.8‰.结果表明:地下水与地表水均起源于当地大气降水.潜水与浅层承压水水力联系较强,潜水与浅层承压水属于同一含水系统.与浅层承压水相比,深层承压水年龄较大,在20 ka左右,属于沉积埋藏水.深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱.潜水与浅层承压水的δ¹³C值较为接近,且接近大气CO₂的δ¹³C值-7‰.研究区地下水中碳的主要来源为大气CO₂.     

老挝甘蒙钾盐矿床钾镁盐矿层中裂隙水的地球化学特征及其成因探讨

老挝钾盐矿所属的呵叻盆地是世界上最大的钾盐矿集区之一,矿物组合主要为石盐、光卤石和次生钾石盐等,裂隙水分布于钾镁盐矿层中(深度150m左右)。裂隙水渗漏已严重影响了矿区生产安全,但关于该水体的来源及演化过程仍不明确。本文系统采集矿层中裂隙水及周围各种水体样品12件,并测试其水化学及氢氧(2 H、18 O)同位素组成。结果表明裂隙水矿化度较高(368.1g/L~430.7g/L),裂隙水与盐泉水水化学类型同为氯化物型,分析常微量离子含量特征及水化学特征系数,显示裂隙水受到钾镁盐溶滤掺杂的影响。裂隙水δD=-64.2‰~-55.2‰,δ~(18) O=-7.75‰~-7.1‰,其比值范围显著区别于石盐(δD=-144‰~-78‰,δ~(18) O=-1.1‰~4.2‰)和钾镁盐(δD=-54.75‰~-1.42‰,δ~(18) O=-7.09‰~0.95‰)沉积阶段原始卤水氢氧同位素组成,而位于全球大气降水线附近,表明裂隙水不具有原始残留卤水特征,而主要由大气降水溶滤蒸发岩矿物所形成。裂隙水成因的查明为该区地下水循环和钾盐矿床开发过程中地下水渗漏治理提供了一定依据。     

新疆焉耆盆地水环境氢氧同位素特征及其指示作用

根据焉耆盆地开都河水及其两岸地下水中的氢氧稳定同位素资料及氘过量参数(d)值,分析了焉耆盆地内不同水体的δ(D)、δ(18O)和d值的分布规律,并得到地下水的主要补给来源及其与开都河水的相互作用关系;地下水的δ(D)在-87.60‰～-61.82‰间,δ(18O)在-10.90‰～-9.73‰间;开都河水的δ(D)在-71.95‰～-58.58‰间,δ(18O)在-9.57‰～-8.64‰间。结果表明:焉耆盆地内地下水和地表水同源于山区的降水和冰雪融水,且经历了较强的蒸发作用;地下水与地表水之间的直接水力联系较弱,深层地下水主要接受开都河水在洪积扇区的入渗补给,浅层地下水主要接受河流引水灌溉入渗;不同深度地下水之间的水力联系较为密切,为统一的地下水系统。     

桂林地区大气降水（大雨、暴雨）的δ18O特征与水汽来源的关系

现代大气降水中的稳定同位素组成是全球或地区性水循环研究的重要载体,同时也是冰芯、湖泊沉积物、石笋等研究领域中,运用稳定同位素来重建古气候的重要依据。本文研究了桂林地区2012年大气降水氢氧同位素组成的逐日变化,根据得到的132组氢氧稳定同位素组成建立了桂林局地大气降水线方程为δD = 8.8δ18O +17.96,大气降水的δ18O波动范围在-13.56‰～+1.07‰,平均为-5.78‰;δD在-101.52‰～+16.02‰,δD平均为-41.03‰。利用降水稳定同位素资料,结合后向轨迹法( Backwards Trajectory) 对桂林水汽来源进行追踪,发现夏季(5-10月)大气降水的水汽来源主要受来自孟加拉湾、南海海洋气团的水汽源的控制,降水的δ18O值偏负,平均为-8.02‰(共64组);冬季(11月至次年4月)大气降水的水汽来源主要受来自西太平洋暖湿气团、冬季风冷气团或西风环流所携带的大陆性气团的影响,不同程度地叠加了局地环流气团、蒸发水汽的补给的影响,降水的δ18O值偏正,平均为-2.86‰(共68组)。研究结果表明,桂林大气降水的稳定同位素组成与降水的水汽来源、季风类型、降水云团来源和性质有关,来自远距离输送夏季风海洋性水汽团形成的降水δ18O值较低(或偏负), 而大陆性气团或局地蒸发水汽循环形成的降水δ18O值较高（或偏正）。不同的水汽来源是决定降水中δ18O值变化的主要因素,因此,通过降水中的δ18O值,特别是其季节变化的特征分析,可以反过来揭示当地降水的水汽来源。      

辽宁小佟家堡子金矿床成矿流体特征及来源讨论

小佟家堡子金矿床地处辽宁青城子矿田东南部,为一大型蚀变岩型矿床。矿床产于辽河群大石桥组三段白云石大理岩中,矿体呈层状、似层状产出。矿床由热液叠加改造作用形成,历经石英-黄铁矿、石英-碳酸盐两个阶段。流体包裹体研究表明,该矿床成矿流体属中低温、低盐Na Cl-H2O型体系热液。碳氢氧同位素地球化学的研究表明,石英-黄铁矿阶段成矿流体氧同位素δ18O组成在15.2‰~18.4‰,碳同位素δ13CV-PDB组成在-7.4‰~-13.2‰,氢同位素δD组成为-89.3‰~-92.2‰,反应该阶段成矿流体主要来自岩浆水并伴有少量的大气降水。石英-碳酸盐阶段成矿流体氧同位素δ18O组成在17‰~17.8‰,碳同位素δ13CV-PDB组成在-12.3‰~-13.5‰,氢同位素组成δD为-87.7‰~-90.4‰,表明该阶段成矿流体主要来自大气降水。     

Tracing stable isotope values from meteoric water to groundwater in the southwestern part of the Chad basin

The southwestern Chad basin is a semi-arid region with annual rainfall that is generally less than 500 mm and over 2,000 mm of evapotranspiration. Surface water in rivers is seasonal, and therefore groundwater is the perennial source of water supply for domestic and other purposes. Stable isotope has been measured for rainwater, surface water and groundwater samples in this region. The stable isotope data have been used to understand the inter-relationships between the rainwater, surface water, shallow and deep groundwater of this region. This is being used in a qualitative sense to demonstrate present day recharge to the groundwater. Stable isotope in rainwater for the region has an average value of –4‰ δ¹⁸O and –20‰ δ²H. Surface water samples from rivers and Lake Chad fall on the evaporation line of this average value. The Upper Zone aquifer water samples show stable isotope signal with a wide range of values indicating the complex character of the aquifer Zone with three distinguishable units. The wide range of values is attributable to waters from individual unit and/or mixture of waters of different units. The Middle and Lower aquifers Zones’ waters show similar stable isotopes values, probably indicating similarity in timing and/or mechanism of recharge. These are palaeowaters probably recharged under a climate that is different from today. The Upper Zone aquifer is presently being recharged as some of its waters show stable isotope compositions similar to those of average rainfall waters of the region.     

Stable chlorine isotopic signatures and fractionation mechanism of groundwater in Anyang,China

The present work provides an online Bench II-IRMS technique for the measurement of stable chlorine isotope ratio, which is used to measure the δ³⁷Cl of 38 groundwater samples from the Karst and Quaternary aquifers in Anyang area. The regional distribution and signature of δ³⁷Cl value are characterized on the base of isotopic data. The results suggest that the δ³⁷Cl value of Quaternary groundwater decreases with increasing Cl^? concentration, and has no correlation with δ¹⁸O and δD values, but closely correlates with the depth to water table. The fractionation mechanism of the chlorine isotope is expounded according to the type of groundwater. The δ³⁷Cl value of karst water is generally positive, which is relevant to the dissolution of evaporite (gypsum mine), and may be caused by the mixing of groundwater and precipitation. The groundwater of Quaternary unconfined aquifer is mainly recharged by precipitation, and the δ³⁷Cl value of groundwater is generally negative. The δ³⁷Cl value of groundwater in Quaternary confined aquifer is more negative with increasing the depth to water level and elevated Cl^? concentration, which is possible to result from the isotope fractionation of ion filtration. The groundwater with inorganic pollutants in Quaternary unconfined aquifer has generally a positive δ³⁷Cl value.     

衡水地区咸水层沉积物粒度及氘氧同位素的古气候指示

衡水地区的咸水层特征一直备受关注.为了探讨咸水层分布区的沉积环境与咸水形成期的古气候特征,利用钻孔(深度130 m)采集了衡水地区咸水层沉积物,进行了沉积物粒度和粘性土孔隙水氘氧同位素测试.沉积物粒度标准偏差显示,剖面上由深至浅,沉积时期水动力呈由弱到强再到弱的变化趋势,其中水动力强段为90~65 m,为厚层砂砾层.孔隙水TDS和δ18O特征显示在6 m以上受到大气降水和人类活动的影响,并且主要是以淡水灌溉影响为主.剖面上粘性土孔隙水的δ18O在130~90 m平均值为-11.5‰,65~29 m平均值为-12.1‰,23~0 m为-10.6‰,而下部淡水含水层地下水δ18O为-9.8‰,上部咸水含水层地下水δ18O为-8.2‰,粘性土孔隙水δ18O明显偏负于含水层的地下水,反映保存记录了古气候信息.130~90 m,δ18O先增大后减小反映温度先升高后降低;65~29 m,δ18O反映温度偏低的气候特征;23~0 m,δ18O相对比较稳定,总体偏正,反映了全新世为一个相对较为稳定但较高的温度.      

Stable Isotope Composition of Rainfall,Surface Water and Groundwater along the Yellow River

The intention of this work is to consider the stable isotopic compositions of oxygen and deuterium in rainfall, surface water and groundwater along the Yellow River in the North China Plain (NCP). This demonstrated that the δ18O values in groundwater varied from –10.17 to –6.85‰, with mean value of –8.76‰, and that the δD ranged from –68.7 to –58.0‰, with mean value of –63.4‰, respectively. The δ18O values in surface water varied from –8.36 to 1.32‰, with mean value of –6.8‰, and δD ranged from –64.4 to –35.1‰, with mean value of –57.6‰, respectively. Further, The range of Cl- values of groundwater varied from 5.9 to 340.5 mg/L and that values ranged from 30.1 to 81.9 mg/L in surface water samples and Na+ value changed from 27.4 to 321 mg/L in groundwater, while that in surface water varied from 24.8 to 50.5 mg/L. Most of the points fall below the GMWL?, but are close to the LMWL.? Therefore the results indicated that the groundwaters along the Yellow River were influenced by rainfall in heavy events and surface water.     

Different isotopic evolutionary trends of δ34S and δ18O compositions of dissolved sulfate in an anaerobic deltaic aquifer system

Concentration and isotope ratios (δ³⁴S_SO4 and δ¹⁸O_SO4) of dissolved sulfate of groundwater were analyzed in a very large anaerobic aquifer system under the Lower Central Plain (LCP) (25,000 km²) in Thailand. Groundwater samples were collected in two different kinds of aquifers; type 1 with a saline water contribution and type 2 lateritic aquifers with no saline water contribution. Two different isotopic compositional trends were observed: in type 1 aquifers sulfate isotope ratios range from low values (+2.2‰ for δ³⁴S_SO4 and +8.0‰ for δ¹⁸O_SO4) to high values (+49.9‰ for δ³⁴S_SO4 and +17.9‰ for δ¹⁸O_SO4); in type 2 aquifers sulfate isotope ratios range from low values (−0.1‰ for δ³⁴S_SO4 and +12.2‰ for δ¹⁸O_SO4) to high δ¹⁸O_SO4 ratios (+18.4‰) but with low δ³⁴S_SO4 ratios (<+12.9‰). Isotopic comparison with possible source materials and theoretical geochemical models suggests that the sulfate isotope variation for type 1 aquifer groundwater can be explained by two main processes. One is the contribution of remnant seawater, which has experienced dissimilatory sulfate reduction in the marine clay, into recharge water of freshwater origin. This process accounts for the high salinity groundwater. The other process, explaining for the modest salinity groundwater, is the bacterial sulfate reduction of the mixture water between high salinity water and fresh groundwater. Isotopic variation of type 2 aquifer groundwater may also be explained by bacterial sulfate reduction, with slower reduction rate than that of the groundwater with saline water effect. The origin of groundwater sulfate with low δ³⁴S_SO4 but high δ¹⁸O_SO4 is recognized as an important topic to be examined in a future investigation.     

断陷盆地高原面典型岩溶洼地旱季土壤水氢氧同位素时空差异特征

以云南省蒙自断陷盆地东山山区典型岩溶洼地为研究区,通过野外采集土壤样品与实验室测试分析相结合的方法,运用稳定同位素技术研究旱季不同深度土壤水氢氧同位素组成,揭示区内土壤水氢氧同位素时空变化特征,为进一步研究云南断陷盆地山区土壤水分运移机制和当地农业合理利用和管理水资源提供科学依据。结果表明:(1)土壤水δD、δ18O同位素值的变化范围分别为-128.3‰~-27.6‰和-17.5‰~2.5‰,平均值分别为-96.1‰±20.7‰和-12.3‰±3.7‰,降雨转化为土壤水和水分在土壤中重新分布时发生一定程度的氢氧同位素分馏。(2)旱季两个月份土壤水氢氧同位素组成发生变化,4月份土壤水δD、δ18O同位素平均值分别为-86.3‰±23.83‰和-10.6‰±4.3‰,显著高于2月份(δD:-106.1‰±9.5‰;δ18O:-14.1‰±1.6‰)(p<0.05),主要和4月份土壤水的蒸发作用强烈有关。(3)在空间上,坡地与洼地之间土壤水氢氧同位素组成存在差异,2月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异显著(p<0.05),洼地土壤水δD、δ18O比坡地偏轻;4月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异不显著(p>0.05)。(4)土壤垂直剖面方向上土壤水δD、δ18O值随着土壤深度的增加而减小,浅层土壤水δ18O和深层土壤水δ18O存在显著差异,2月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正2.8‰,4月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正10.5‰。      

刘桥矿区地下水环境同位素特征研究

通过对刘桥矿区主要含水层的环境同位素测试分析,表明研究区内各含水层δ18O值为-5.5 1‰~-10.87‰,平均-9.34‰;δD值为-5 6.3‰~83.4‰,平均-71.4 8‰,且δD与δ18O值自浅到深依次降低。还分析了该矿区地表水、新生界松散层一含水和二含水、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征,研究了矿区主要含水层水的补给环境及奥灰水与其他含水层之间的联系。      

涞源北盆地地下水氢氧同位素特征及北海泉形成模式

拒马源泉群作为拒马河的源头,受到了较多专家和学者的关注。但这些研究多集中在地下水的水化学、水位动态、泉流量等特征上,对地下水氢氧同位素特征的分析几乎没有,且对北海泉的成因解释多为粗略的定性概述。为了说明涞源北盆地地下水的氢氧同位素特征,详细揭示北海泉的形成模式,首次系统地采集了不同含水岩组的地下水样品,测定了水样的氢氧同位素组分。结果表明:样品点δD和δ18O值均落在区域大气降水线上或附近,大气降水是研究区地下水的主要补给来源;白云岩、灰岩含水岩组高程效应较明显,径流途径长,松散含水层径流途径短,受蒸发作用较强;白云岩、灰岩含水岩组和松散含水层氘盈余d值分别为6.0‰～11.6‰、4.2‰～11.2‰、3.8‰～8.0‰,较大气降水大部分偏小,表明岩溶水和松散孔隙水经历了不同的流动过程;白云岩、灰岩含水岩组从补给区向排泄区各自流动过程中,在小西庄、香炉屯村附近断裂带发生沟通混合,然后在向盆地中心径流过程中受断层阻水上升,上升过程中又接受了松散孔隙水的补给,最后在松散岩层中出露成泉,形成北海泉。在孔隙水混入前,两者的平均补给比例大约为48.4%～57.6%和42.4%～51.6%。     

不同立地条件下胡杨叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化

研究了黑河流域下游额济纳荒漠河岸不同立地条件下胡杨(Populus euphratica Olivier)叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化特征. 结果表明: 5个典型样地中, 胡杨叶片δ¹³C值在(-25.80～±0.05)‰～(-29.19～±0.05)‰间变化, 均值为(-27.70～±0.13)‰; 就生长季胡杨叶片δ¹³C均值而言, 沙丘样地具有最高的δ¹³C值, 其次为戈壁样地, 最低值出现在河岸低地. 样地间δ¹³C值的差异主要是由样地间土壤含水量和地下水埋深的不同导致的; 整个生长季胡杨叶片δ¹³C值在样地间表现为2种变化趋势. 5个典型样地生长季胡杨水分利用效率在(60.41±0.47)～(95.46±0.47) μmolCO₂·(mmolH₂O)^-1间波动变化, 其平均值为(75.69±1.37) μmolCO₂·(mmol H₂O)^-1, 从水分利用效率波动范围和平均值可以看出, 胡杨是个具有高水分利用效率的物种. 从河岸低地到河岸沙堆再到戈壁、沙丘, 随着土壤含水量逐渐下降, 地下水埋深逐渐加深, 胡杨逐渐提高了其水分利用效率.