南海海水25℃等温蒸发实验研究

用南海海水在25℃条件下进行等温蒸发实验,获得了海水蒸发残余液相中不断变化的氢、氧同位素比值及蒸发析出的石膏、泻利盐、光卤石等矿物结晶水中的氢、氧同位素比值,获得酸碱度、氧化还原电位及密度等数据。由于南海海水在化学组成及氢、氧同位素组成上都与平均大洋水非常相近,所得数据可作为研究海相盐类沉积及古海盆地卤水成因的依据。     

青藏高原中部水蒸发过程中的氧稳定同位素变化

作为青藏高原稳定同位素水文循环的一个重部分,１９９８年夏首次在青藏高原中部的那曲和安多两地同时进行了水蒸发过程中氧稳定同位素变化观测研究,模拟和实验结果都显示出大气相对湿度对水蒸发过程中氧稳定同位素变化的显著影响,模拟结果不显示剩余水中δ＾１８Ｏ与剩余水比率呈指数关系,但实验分析结果表明,蒸发过程中剩余水中δ＾１８Ｏ与剩余水比率更接近于线性关系,这种关系可以定量地表示出来,从理论上与实验中都可以计     

海水蒸发时的硼同位素分馏

采用立式亚沸石英蒸馏器，在非流动条件下进行了海水蒸发实验，以研究海水一空气界面硼同位素的行为。将具有不同pH值的天然海水在不同温度下平静地蒸发，采用冷水收集海水蒸汽，实现了无流动空气的真实的蒸发过程，共进行了3种类型的实验。 实验1 将不同pH值（(7.71-8.49)的海水在27℃，33℃和40℃下蒸发，蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定。收集海水蒸汽，进行蒸汽的硼同位素组成、硼和氯浓度的测定。 实验2将天然海水在33℃下蒸发，蒸发时不补加高纯水．搏派承药蒸干。分捌收集海水蒸汽和蒸干后的固体盐，进行蒸汽和固体盐的硼同位素组成测定。并同时测定不同蒸发阶段海水的pH值。 实验3 将加人不同硼量的天然海水在40℃下蒸发.蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定，收集海水蒸汽，进行硼同位素和硼浓度的测定。 硼浓度的结果表明：①在实验1中，蒸汽的硼浓度变化范围是1.51-10.7 μg/L，平均值为5.16 μg/L，随海水pH值升高而降低，但与蒸发温度无关；②在实验2和3中蒸汽硼的浓度要远远高于实验1，而且蒸汽硼浓度与海水硼浓度具有线性的正相关关系；③蒸汽相的Cl/B比（摩尔比值：平均23.4)远远低于海水的Cl/B比（摩尔比值：1485)，这表明蒸发时没有将海水喷雾的细珠引人蒸汽中。 硼同位素结果表明： (1)在实验1中，蒸汽的δ11B值除一个以外均低于海水B(OH)3的δ11B值，而高于海水B(OH)4-的δ11B值，而且都比海水的δ11B值高，蒸汽与海水间的平均硼同位素分馏系数为1.0019，这表明在海水蒸发时，11B富集在蒸汽相中。此结果与以前所进行的硼溶液蒸发实验结果一致，但与以前所进行的海水蒸发实验结果完全相反。以前的海水蒸发实验结果表明，10B在蒸汽相富集。这种截然相反的结果要归结于蒸发条件的差异，以前蒸发的海水蒸汽是由流动空气带出，此时非平衡的动力因素将起到重要作用，造成质量轻的10B优先进人蒸汽相。而本次实验在非空气流动条件下进行，B(OH)3和B(OH)-4间的同位素平衡将起主导作用。显然，燕汽的δ11B值与海水的pH值没有明显的关系。 (2)在实验2中，蒸汽与海水间的硼同位素分馏系数要远远高于实验1，特别当海水蒸干前的500 mL蒸汽，分馏系数高达1.0182。而蒸干后的固体盐的δ11B值明显低于原始海水，分馏系数为0.9973。这充分表明，在海水蒸发时，11B优先被蒸发而进人燕汽相。海水蒸发时蒸汽相的δ11B值随蒸发程度呈平方指数形式增加，这与蒸发时残留海水的δ11B值急剧升高有关。 (3）实验3中，蒸汽的δ11B值随海水硼浓度的增加而升高，当硼浓度为19.7 μg/mL和63.5 μg/mL时，硼同位素分馏系数分别为1.0072和1.0107。 海水蒸发时的硼同位素分馏可用于对大气降雨硼来源的研究。在不同时期采集的西宁雨水的δ11B值为12.1‰和9.0‰，受风向的影响甚微，表明西宁地区的大气环境受海洋影响较小，大气中的硼主要来源于陆地。但南海西江石油平台大气降雨的δ11B值明显受风向所控制，高δ11B值（33.2‰）表明其海洋来源，而低δ11B值（8.4‰）表明其陆地来源。以往文献所报道的陆地及其沿海大气降雨的δ11B值变化范围很宽(0.8‰~35‰)，但是它们都低于海水的δ11B值，这表明陆地及其沿海大气中的硼主要来源于陆地。 海水中的硼将因洋壳低温蚀变、沉积物吸附以及生物碳酸盐共沉淀从海洋中迁出，这些过程均造成海水10B的贫化。惟独海水蒸发时会造成海水10B的富集，但由于此时硼同位素分馏小，而且与其他因素相比，被海水蒸汽迁出的硼量低，根据计算，海水燕发对古海洋硼同位素组成的影响完全可以忽略不计。     

水体蒸发过程中稳定同位素分馏的模拟

通过对非平衡条件下水体蒸发中稳定同位素分馏机制的分析, 模拟了蒸发水体中稳定同位素比率的变化及与温度、大气湿度的关系. 在瑞利模式中, 剩余水中的稳定同位素随剩余水比例f的减小不断富集, 富集的速率与温度呈反比. 在动力蒸发条件下, 稳定同位素的分馏不仅与相变温度有关, 而且受大气湿度和液-气相之间物质交换的影响. 在动力蒸发过程中, 相对湿度越小, 剩余水中稳定同位素比率随 f的变化越快. 当相对湿度较大时, 在经历了一段时间蒸发后的剩余水中的δ将不随 f变化. 蒸发水体达到稳定状态的速率主要取决于大气的相对湿度. 当温度约20℃时, 在瑞利平衡条件下模拟的蒸发线与全球大气水线较接近. 在非平衡蒸发条件下, 蒸发线的梯度项和常数项与温度和相对湿度呈正比.     

中国南海沉积物中有孔虫的氧同位素研究

317-82-25和NS86-43孔岩芯分别取自南海北部和南海南部海底表层沉积物,V24-134孔岩芯取自菲律宾东苏禄海。通过对浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloc(?)-late、Globorotalia menardii 和Neogloboquadrina dutertrei 的氧同位素分析,建立了氧同位素阶段,表明约60000年以来南海沉积物中有孔虫的氧同位素变化与世界各大洋相似,但有较大的变化幅度。这种差异可能是南海海水温度在冰期—间冰期较大幅度变化的结果。南海沉积速率明显大于远洋沉积速率,说明南海沉积物主要是陆源的。     

南海西部晚更新世以来表层海水剩余氧同位素及盐度变化

根据南海西部越南岸外MD05-2901岩芯成对的有孔虫壳体氧同位素和U3k7′-SST计算出过去450ka以来南海西部表层海水氧同位素～δ18Owater和盐度Swater变化记录,二者的变化范围在冰期分别为0.2‰～0.6‰和34.2‰～35.1‰,间冰期分别为-0.6‰～0和32.4‰～33.7‰,表现为冰期高、间冰期低的特征。相反扣除冰盖影响后的剩余氧同位素～δ18Oresid和剩余盐度Sresid,呈现冰期低、间冰期高的特征,在冰期分别平均为-0.5‰和32.7‰,间冰期分别平均为-0.3‰和33.1‰。研究认为该现象主要与赤道太平洋海域冰期纵向的ITCZ平均位置偏南导致的降雨增加有关,同时冰期温度低蒸发弱,间冰期温度高蒸发强以及冰期海平面下降,南海地理格局的改变、河流输入增多等因素也有一定影响。     

南海新生代碱性玄武岩中钛闪石的地球化学特征

南海新生代碱性玄武岩中发育有角闪石捕虏晶。本文以南海新生代碱性玄武岩中的钛闪石为研究对象,对钛闪石的地球化学特征以及形成条件进行了研究,并探讨其地质意义。研究表明钛闪石是岩浆早期高压结晶的产物,其高Ti富Al,Mg#平均为0.68,形成于幔源岩浆中,成分相对于寄主岩为捕虏晶,其主微量元素的成分范围以及微量元素的配分形式与碱性玄武岩中的巨晶角闪石以及捕虏体中的脉状角闪石一致。根据其主量元素的含量,我们计算出了钛闪石形成的温压条件以及结晶深度。按结晶深度钛闪石可分为两期,一期结晶深度较大(35.09~43.74 km),位于岩石圈底部,形成压力在1019~1305 MPa,温度在1049~1066℃;另一期结晶深度相对较小(27.20~27.29 km),位于岩石圈中下部,形成压力在759~771MPa,温度在1031~1078℃。钛闪石是岩浆形成早期在不同深度发生分离结晶的结果,可能记录了导致南海新生代玄武岩由拉斑玄武岩向碱性玄武岩转变的岩石圈变厚的趋势。     

蒸发过程中水体稳定同位素富集与空气湿度的关系

通过同位素分馏模型的物理意义分析及实验模拟分析,探讨空气湿度对蒸发过程水体稳定同位素富集过程的影响机理,研究认为：①空气相对湿度决定了扩散系数和自由空气同位素组成对分馏系数的影响比例,空气相对湿度越小,分馏系数受扩散分馏系数影响越大,分馏系数受自由空气水汽同位素组成影响则越小,反之亦然;②空气相对湿度与蒸发残余水体氢氧稳定同位素富集程度具有负相关性,即空气湿度越大越不利于残余水体重同位素富集;③模拟残余水体同位素丰度对空气相对湿度的敏感性呈负指数关系。在无外界气态水介入的蒸发实验中,残余系数为0.194条件下,当相对湿度小于80%时,H、O稳定同位素模拟结果对湿度的敏感性均小于0.0002,即相对湿度变化对模拟残余水体同位素丰度影响很小;当湿度大于80%时,湿度变化对模拟结果的影响呈指数关系急剧增加,湿度大于80%的蒸发实验需要准确观测相对湿度值。     

南海北部沉积盆地油田水水化学特征及其成因分析

油田水是沉积盆地中的重要流体,研究其水文地球化学特征对油气生成、富集等有重要指示意义。为进一步研究南海珠江口盆地珠三拗陷和北部湾盆地涠西南凹陷油田水的特征和成因,分别在珠三坳陷的珠江组和珠海组采集油田水样5个,在涠西南凹陷的涠洲组采集油田水样4个,对研究区油田水进行了常规阴阳离子含量、D和18O同位素组成分析。结果显示:珠江口和北部湾盆地油田水溶解性总固体总体较高,均为Cl—Na型水,油田水各特征离子间关系(钠氯系数、氯镁系数、钙镁系数)和氢氧同位素关系共同显示两处油田水均起源于海水并储存于封闭性较好的地层中,在埋藏过程中可能还经历了较小程度的蒸发和降水补给,并推测其形成受薄膜渗滤作用影响。     

南海新生代玄武岩中单斜辉石地球化学特征 及其地质意义

南海新生代玄武岩中发育有大量的单斜辉石斑晶,与橄榄石、角闪石等斑晶共存,多数被熔蚀,呈浑圆状,部分发育有很窄的反应边。研究表明单斜辉石具有巨晶的特征,是在高压下在与寄主岩同源的岩浆中形成,没有经历长时间的沉淀生长而直接向上运移被带到地表,因而具有巨晶的主量及微量元素的特征却不具有巨晶的形态。单斜辉石稀土元素含量不高,HREE及LREE亏损,而MREE富集;大离子亲石元素Rb、Ba、Sr均出现明显的亏损,高场强元素Nb、Zr出现亏损而Hf略富集。Nb、Ta与Zr、Hf分馏明显。Th较为富集,而Pb强烈亏损,U的变化范围较大。研究发现南海新生代玄武岩中的单斜辉石的来源较为简单,为地幔柱的直接产物,并没有受到洋中脊—地幔柱相互作用的影响,由于岩浆上升速度较快压力迅速下降,橄榄石大量晶出,引起了岩浆成分的变化,致使单斜辉石与寄主岩成分和结构上没有达到平衡。     

南海华南陆缘中生界层序地层模式与海平面变化

华南陆缘中生界地层以广东省出露最广,这套地层为陆源碎屑沉积岩,局部为火山岩。上三叠统—上白垩统划分为2个巨层序、7个超层序和15个层序。沉积充填序列展示出本地区经历了海侵-海退过程,沉积环境由海相转化为陆相环境。3个级别的海平面变化控制了层序、超层序和巨层序的发育。粤中--粤东地区中生界发育的Ⅲ级层序可归纳出3种类型:浅水型、深水型和湖盆型;浅水型层序又可以分为浅水Ⅰ型和浅水Ⅱ型。     

干旱区高盐度潜水蒸发规律初步分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发规律,于2012年4月1日~2014年3月31日在新疆昌吉地下水均衡试验站开展了不同总溶解固体 (0.8 g/L、30 g/L和100 g/L)、不同包气带岩性(细砂和粉质黏土)和不同潜水埋深(0 m、0.5 m、1.0 m、2.0 m和3.0 m)潜水蒸发量的监测工作。结果表明:当潜水埋深大于0.5 m时,包气带岩性对高总溶解固体(Total Dissolved Solids, TDS)潜水蒸发量的影响与淡水基本一致;潜水埋深0.5 m、TDS为30 g/L时,包气带岩性的差异对潜水蒸发量的影响远小于由于潜水的TDS和外界大气蒸发能力对潜水蒸发共同造成的影响;潜水位埋深为0 m、TDS为100 g/L、包气带为粉质黏土时,年内潜水蒸发趋势与大气蒸发能力E_Φ20的趋势相反;潜水埋深0.5~1.0 m时,在非冻结期随着TDS的升高,潜水蒸发量逐渐减小;当潜水埋深为3.0 m时,TDS的变化对潜水蒸发抑制作用存在滞后性。     

南海南北缘的构造特征对比

南海南北缘具有不同地球物理特征和地质构造特征。南海北缘新生代盆地为断陷型盆地；南海南缘则发育周缘前陆盆地、板缘拉张盆地。北缘盆地的沉降以两幕发展为特征，南缘的盆地的沉降以三幕发展为特征。南海北缘盆地经历了古新世一始新世盆地形成时期、渐新世一中中新世盆地发展期、晚中新世一第四纪盆地成熟期三个阶段；南海南缘盆地经历了古新世一中始新世初始盆地形成、晚始新世一中中新世盆地发展、中中新世末盆地遭受压扭改造、晚中新世一第四纪盆地定型期四个阶段。造成南北缘差异的原因是边缘性质不同：北缘为拉张型边缘；南缘北侧是拉张型边缘，南缘南侧是挤压型边缘。     

蒸发皿中水面蒸发氢氧同位素分馏的实验研究

气象要素与蒸发密切相关,通过室内外不同气象条件下的器皿水蒸发实验,获得了水面蒸发氢氧稳定同位素分馏因子与气象要素的关系。实验结果表明,随着蒸发的进行,剩余水体中逐渐富集重同位素;自由水体蒸发同位素分馏在垂线上有分层现象,表层水体同位素值比垂线平均的同位素值略富集;不同温度条件下的室内蒸发实验中,温度越高,液-气间分馏系数越小,相应于同一剩余水体体积比,剩余水体稳定同位素值则越低。室外器皿水自由蒸发实验中得出的蒸发线方程斜率较大地偏离了当地降水线,表明实验期间水体蒸发分馏作用较明显。该研究为进一步揭示水体蒸发分馏规律提供了可靠的实验依据。     

南海北部边缘东部海域中生界及油气勘探意义

华南大陆南缘和台湾地区发育的中生代海相地层揭示,该区晚三叠世—白垩纪时曾遭受2次海侵。从海水入侵方向分析,南海北缘东部的海区也相应地发育2套中生代海相沉积岩系。地震资料和钻井资料证实,本区珠江口盆地潮汕坳陷和台西南盆地发育巨厚的中生界,上三叠统—下侏罗统以暗色页岩为主,代表水体宽阔、环境稳定的深海相沉积;下白垩统岩性以砂页岩为主,代表环境变化较大的浅海相和海陆过渡相沉积。上三叠统—下侏罗统与下白垩统之间为角度不整合接触。该区中生代地层具有优越的生、储、盖组合和构造圈闭条件以及油气生成、聚集和保存条件,油气资源前景良好。     

Thermal Ionization Mass Spectrometry （TIMS）－U－Series Ages of Corals from the South China Sea and Holocene High Sea Level

1IntroductionTostudyglobalchangesinthepast (PAGES) ,i.e.,paleo climaticandpaleoenvironmentalchanges,itisnecessarytoestablishahigh resolutionandhigh precisiontimescale .Lateinthe1 980s,Edwardsetal.( 1 987,1 987)developedthethermalionizationmassspectrometry U seriesdatingmethod (TIMS)andtheyusedthismethodtoconducttheprecisedatingofthecharacteristicclimateeventssincethelastinterglacialperiod .Theirscientificpracticearousedgreatinterestofsci entificworkersengagedinQuaternaryenvironment (Peng…     

南海西部浮游有孔虫含量与水深关系定量研究

南海西部4°～18°N,1085～115°E海域表层沉积物中有孔虫定量分析表明,从陆架至深海盆区,随着水深增加,底栖有孔虫丰度总体呈下降趋势;而浮游有孔虫在上陆坡区水深200～2 000 m处最丰富,向浅水和深水方向,其丰度均下降,浮游有孔虫百分含量（P）与水深（D）有明显的相关关系。但在陆架区和陆坡－深海盆区,两者关系完全不同：在陆架区随水深增加浮游有孔虫百分含量明显增大,而在陆坡－深海盆区,两者呈负相关关系。经定量拟合水深小于200 m的陆架区,浮游有孔虫含量与水深满足关系式：lnD＝0.021P＋3.208;而在水深大于200 m的陆坡－深海盆区,两者满足D＝－5263P＋52 105.2。这主要是由于陆架区随水深增加,浮游有孔虫增加,但水深大于200 m后,碳酸盐的溶解起主要作用,浮游有孔虫比底栖有孔虫更易于溶解,造成其含量随水深增加而下降。     

Analysis of evaporation of high-salinity phreatic water at a burial depth of 0 m in an arid area

High-salinity phreatic water refers to which with total dissolved solids(TDS)30 g/L. Previous studies have shown that high salinity phreatic water evaporation is different at different depths. High salinity phreatic water evaporation under 0 m depth is the basis of the high salinity phreatic water evaporation studies. In this study, evaporation of high-salinity phreatic water at a burial depth of 0 m in arid area was investigated. New insights were gained on evaporation mechanisms via experiments conducted on high-salinity phreatic water with TDS of 100 g/L at 0 m at the study site at Changji Groundwater Balance Experiment Site, Xinjiang Uygur Autonomous Region in China, where the lithology of the vadose(unsaturated zone) was silty clay. Comparison was made on the data of high-salinity phreatic water evaporation, water surface evaporation(E_(Φ20)) and meteorological data obtained in two complete hydrological years from April 1, 2012 to March 31, 2014. The experiments demonstrated that when the lithology of the vadose zone is silty clay, the burial depth is 0 m and the TDS is 100 g/L, intra-annual variation of phreatic water evaporation is the opposite to the variation of atmospheric evaporation E_(Φ20) and air temperature. The salt crust formed by the evaporation of high-salinity phreatic water has a strong inhibitory effect on phreatic water evaporation. Large volumes of precipitation can reduce such an inhibitory effect. During freezing periods, surface snow cover can promote the evaporation of high-salinity phreatic water at 0 m; the thicker the snow cover, the more apparent this effect is.     

都思兔河氢氧稳定同位素沿流程的变化及其对河水蒸发的指示

本文在对都思兔河流域水文地质条件进行介绍的基础上,根据实测结果对河流量及δ18O和δD沿流程的变化进行了讨论,分析了其变化机理。结果表明都思兔河流量沿流程的变化与地下水等水位线及河水与地下水的补排关系吻合很好。把河水的氢氧稳定同位素成分与流域内其他水体的成分进行比较发现,河水明显受蒸发作用的影响。河水同位素成分的变化主要由地下水的补给及河水的蒸发两种作用共同引起,地下水的补给使河水的1δ8O和δD减小,河水的蒸发则使其同位素成分增大。文章使用Rayleigh平衡分馏方程对河水的蒸发比例进行了计算,结果表明,河水的累计蒸发比例可达20%~48%。