地下水硝酸盐污染源解析及氮同位素分馏效应研究进展

地下水硝酸盐污染已成为世界范围内最严重的环境地质问题之一。全面并准确识别硝酸盐污染源,对地下水的有效管理及污染防治具有重要的指导意义。从地下水硝酸盐来源、同位素检测方法、污染源同位素特征、定量解析模型构建、硝酸盐主要转化过程及同位素分馏效应等方面进行总结,比较不同解析方法在硝酸盐溯源中的应用与发展,建议采用多学科、多方法相结合的方式,提高对硝酸盐污染源的全面理解。同位素富集系数是定量解析硝酸盐污染源的重要参数,在源解析过程中探讨硝酸盐转化及同位素分馏机制,能够更好地诠释地下水硝酸盐来源和迁移转化过程,提高源解析的准确性,为地下水硝酸盐污染的准确溯源与有效防治提供参考。     

高氯酸盐自然衰减的柱实验研究

高氯酸盐( {\mathrm{ClO}}_4^{-})是一种小分子量、有毒的无机络阴离子,普遍存在于环境中。由于其分子大小与碘离子相似,会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛的关注。本文选取污染场地的天然河沙为试验材料,主要通过柱实验对地下水中 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程进行研究,考察了铁氧化物、 {\mathrm{NO}}_3^{-}对 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程产生的影响。结果表明,高氯酸盐自然衰减过程主要由微生物驱动,天然河沙可去除2 mg/L的 {\mathrm{ClO}}_4^{-},但其过程缓慢且还原量有限,长期去除率不超过10%,其限制因素为缺乏电子供体;铁氧化物可以促进 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减,但当溶解性铁的浓度低于5.5 mg/L时,衰减过程开始受到影响;地下水中的 {\mathrm{NO}}_3^{-}会抑制 {\mathrm{ClO}}_4^{-}的降解,当 {\mathrm{NO}}_3^{-}低至10 mg/L或以下时, {\mathrm{ClO}}_4^{-}才开始明显降解。     

压力对淤泥中C-N-S-Fe-H2O体系的影响

C、N、S、Fe是地下水中控制氧化-还原反应的主要元素,淤泥是黏土的演化初期,淤泥演化为黏土过程中会影响含水层水量水质,可能会造成地下水污染;其中的水岩相互作用可以概化为C-N-S-Fe-H₂O体系的相互作用。淤泥演化过程的实质是淤泥在压力的作用下孔隙度不断变小,逐渐固结成岩;淤泥内部不断发生生物地球化学反应,C-N-S-Fe-H₂O体系驱动各种物质的形态结构不断发生改变,其中加压速率和加压模式会影响淤泥里的C、N、S、Fe重要组分固液相的转化。本研究运用自主研发设计的增压装置,探究在3种加压速率(0.04 MPa/12 h、0.04 MPa/24 h、0.04 MPa/36 h)和加压模式(0.040.02 MPa/12 h、0.04 MPa/12 h、0.040.06 MPa/12 h)的情况下,固体介质中C、N、S、Fe向孔隙水释放的规律。结果表明:(1)匀速加压速率越慢,加压初期溶解性有机碳(DOC)、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}释放速率越快, {\mathrm{NO}}_3^{-}和Fe²⁺浓度变化增大;DOC、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Fe²⁺释放总量越多。(2)不同的加压模式,加速加压(0.040.06 MPa/12 h)下 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Fe²⁺的浓度波动较大;DOC、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Fe²⁺的总释放量为加速加压(0.040.06 MPa/12 h)大于匀速加压(0.04 MPa/12 h)。(3)加压过程中,DOC和 {\mathrm{SO}}_4^{2-}呈显著正相关,改变加压速率会改变DOC, {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Fe²⁺的相关性。本研究表明改变加压速率和加压模式会对DOC、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Fe²⁺的释放速率、释放总量和C、N、S、Fe的转化造成影响,其本质为氧化-还原反应和水岩相互作用的强弱发生了变化;本研究为地质演化过程中压力导致的主要元素变化提供了新的认识,认识到了隔水层会影响含水层的水质和水量,为原生劣质地下水的成因和地下水污染防治提供了新思路。     

Review of the Study on the Stable Isotopes of Nitrogen and Oxygen in Atmospheric Nitrate

Due to the emissions from intensive human activities and rapid development of industry and agriculture, atmospheric nitrate (NO {}_3^{-} ) contamination is becoming more serious and now is a worldwide environmental problem. The isotopic compositions of NO {}_3^{-} (δ¹⁵N, δ¹⁸O and Δ¹⁷O) can deliver more information than the concentration alone, i.e., the nitrogen and oxygen isotopes can suggest the sources of NO {}_3^{-} and oxidation capability of the atmosphere, providing a powerful tool for investigating atmospheric nitrogen cycling and atmospheric NO {}_3^{-} pollution control. The δ¹⁵N of different sourced NO {}_3^{-} in the atmosphere, as well as the seasonal variation of δ¹⁵N (NO {}_3^{-} ) and the associated mechanisms were reviewed. In addition, the oxygen isotopes of various oxidants and NO {}_3^{-} (δ¹⁸O and Δ¹⁷O) in the atmosphere were summarized, and the global distribution patterns of the oxygen isotopes of NO {}_3^{-} were discussed. Lastly, the available analysis techniques of isotopic compositions of NO {}_3^{-} were reviewed. Based on the research progress of NO {}_3^{-} isotopes in the atmosphere, it was suggested that further investigations should focus on measuring the isotopic compositions of oxidants and NOx from different sources, characterizing the production mechanisms of NO {}_3^{-} , as well as investigating chemical recycling between NOx and NO {}_3^{-} with the aid of atmospheric chemical models.     

火山渣吸附地下水中大肠杆菌噬菌体特性研究

为了分析火山渣吸附去除地下水中大肠杆菌噬菌体作用特性,通过室内实验,考察火山渣吸附地下水中vB_EcoM-ep3大肠杆菌噬菌体效果,同时用等量沸石与石英砂做对照,进一步分析地下水中水化学因素(Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}、 {\mathrm{NH}}_4^{+}、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{NO}}_2^{-}、Ca²⁺、Mg²⁺、 {\mathrm{CO}}_3^{2-}、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}和pH值)对其吸附效果影响;通过微观检测技术,分析大肠杆菌噬菌体生物学特性和火山渣吸附前后微观结构变化。研究结果表明:火山渣吸附效率优于沸石和石英砂,最大饱和吸附量达到2.245×10⁵ pfu/g;水化学因素对火山渣吸附效果影响存在差异性,其中Fe²⁺、Fe³⁺起到促进作用, {\mathrm{SO}}_4^{2-}、三氮和碱度起到抑制作用,低浓度Mn²⁺( C_{\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}}<10 mg/L)和Ca²⁺( C_{\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}}<100 mg/L)起到轻微促进作用,超过该浓度则表现为抑制作用;pH值对火山渣吸附效果影响较大,pH值越大,吸附效果越差。vB_EcoM-ep3大肠杆菌噬菌体头部为等边六角形,全身直径约为(53±2) nm,尾部长约为(107±3) nm,由尾管和尾丝组成,可伸缩。具有蜂窝状结构的火山渣吸附大肠杆菌噬菌体后表面孔隙大部分被填充。     

天津平原区加油站地下水石油烃污染特征及其生物降解机理研究

加油站地下水中石油烃污染是较为普遍的现象,本文对研究区位于不同水文地质条件的加油站地下水进行取样分析,分析加油站地下水中石油烃的污染特征和地下水化学类型特征,并运用因子分析、相关性分析和多元回归分析揭示加油站地下水中石油烃潜在的生物降解机制。研究结果表明,地下水化学类型主要可划分为Cl-Na型、HCO₃-Na型、HCO₃-Ca型和SO₄-Na型4类。加油站地下水中石油烃的检出率为85.71%,检出浓度为0.020.35 mg/L。因子分析结果表明影响地下水化学组成的因素主要以水-岩相互作用和石油烃的生物降解为主。TPH与地下水化学指标间的相关关系表明:TPH与K⁺、Na⁺、Cl^-、Mn、Mg²⁺、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}呈现负相关的关系,与pH值、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{NO}}_2^{-}、Ca²⁺、Fe不存在显著的相关关系。加油站地下水环境中可能存在嗜盐或耐盐微生物,导致随着盐度的升高,总石油烃(total petroleum hydrocarbon,TPH)生物降解率加快,TPH浓度呈现出降低的趋势。微生物利用电子受体( {\mathrm{SO}}_4^{2-}、Mn、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Fe)降解TPH的过程中,电子受体的贡献率为:铁还原(64.88%)>锰还原(24.86%)>硫酸根还原(5.78%)>硝酸盐还原(4.46%),即加油站地下水中铁锰还原菌的石油烃生物降解为优势反应。     

古物源体系多方法表征

古物源体系是深时“源—汇”系统研究的重要环节。随着沉积学理论和技术的发展,物源示踪的表征方法已从单一迈向综合、由定性走向定量,这将有助于更全面地揭示母岩发育特征、物源区构造背景、沉积物路径系统等,进而建立更可靠的古物源体系发育模式。碎屑锆石U-Pb定年等多方法物源体系表征研究表明,沾化凹陷渤南洼陷沙四下亚段（Es4x）砂岩样品主要发育岩浆成因的锆石,这些锆石颗粒自形程度较好,具有清晰的岩浆环带,其Th/U>0.4,稀土元素普遍具有“Ce正异常、Eu负异常”特征。微量/稀土元素地球化学指标和砂岩岩石学特征揭示了研究区沙四下亚段陆源碎屑具有岩浆岛弧/活动大陆边缘酸性花岗质源岩的属性。母岩的发育与华北克拉通在新太古代—古元古代及晚古生代—中生代的地球动力学背景密切相关。综合优势年龄贡献、母岩属性、岩石学特征、地球动力学背景,最终建立了渤南洼陷沙四下亚段古物源体系发育模式,即渤南洼陷沙四下亚段同时发育“近源堆积”和“远源供给”两类路径系统,发育东侧中生界岩浆岩主导型物源系、南侧新太古界/古元古界/上古生界/中生界母岩联合控制型物源系、中部混合物源系。其中,东侧物源系和中部物源系的关联性较大,应属于同一沉积物路径系统,南侧物源系相对独立。     

江汉盆地潜江凹陷地下卤水地球化学特征和分布规律

江汉盆地潜江凹陷潜江组赋存有丰富的地下卤水,因其有较高的经济价值,是江汉盆地油气资源之外的又一种重要的战略资源。然而,长期的油田注水开采也对地下卤水产生了一定的影响,为进一步评估这种影响并探讨地下卤水微量元素的分布情况,通过采集和分析潜江组第一至第四卤水组的地下卤水样品开展其地球化学特征和分布规律的研究。结果表明,潜江凹陷潜江组地下卤水受油田生产影响,虽然普遍发生了淡化,但仍然拥有较高的TDS含量,淡化影响有限。卤水储层从上至下,第一卤水组至第四卤水组,随着深度的增加,硫酸钠亚型卤水和碳酸盐型水逐渐变少,氯化物型水逐渐增多。尽管区内地下卤水普遍经受油田注水生产的影响,但是卤水中Li、B、Br等元素依然保持较高的含量,大部分样品达到或超过边界工业品位,尤其以第二、第三卤水Li、B、Br品位较高,第四卤水组次之,第一卤水组最低。潜江凹陷地下卤水样品的钠氯系数接近于1,具备溶滤卤水特征,属于非海相地层的卤水,氯溴系数分析揭示区内现存地下卤水是溶滤卤水和沉积卤水混合以后的结果,卤水的脱硫系数和钙镁系数反映卤水的储集空间封闭性相对较差,凹陷内从第一至第三下卤水储集体的空间的封闭性逐渐变好,第四卤水组略变差。平面上,Li、B、Br具有相似的分布特征,凹陷内,卤水的浓集中心从下至上具有明显的迁移特征,钟市、浩子口、王场、周矶所围限的区域是高浓度卤水分布中心地带,其分布明显受控于卤水储集体的分布。     

贵州草海近21 ka以来有机地球化学记录反映的古环境变化*

草海位于黔滇交界,主要受印度夏季风的影响,其湖沼沉积物记录了中—晚第四纪的环境变化历史,是研究第四纪环境和季风演变的良好载体。本研究选取的南屯NT03钻孔,岩心长405 cm,在放射性碳同位素(AMS¹⁴C)测年基础上建立了年代序列,并进行了沉积物的色差值(L^*)、烧失量(LOI550)、总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)和有机稳定碳同位素(δ13Corg)等古环境替代指标的测试。实验结果显示,L^*、LOI550和TOC等3个有机碳含量指标同步变化,共同指示该钻孔序列经历了3个沉积环境演变阶段,即末次盛冰期晚期(21—15 cal ka BP)河流—冲积相沉积阶段、冰消期至早中全新世(15—4 cal ka BP)高湖面湖泊—沼泽相沉积阶段和晚全新世(4 cal ka BP以来)洪冲积相沉积阶段。近2万年以来草海湖沼面积经历的收缩→扩张→收缩演变过程与石笋氧同位素变化基本吻合,表明季风降雨是引起草海湖泊水体和周边生态系统变化的主要因素。δ13Corg指标变化范围为-29.28‰~-24.19‰,表明草海盆地周围植被组成在末次盛冰期以来C4草本虽然略有增加,但均以C3植物为主。同时,TOC和δ13Corg指标证明了B/A冰消期暖事件对盆地边缘区的湿地泥炭富集起到关键作用,而多指标揭示了近4 ka以来水域变浅并发展成为冲积环境的过程,也可能与石笋记录的夏季风减弱所带来的降水量减少有关。     

塔里木盆地北部上震旦统葡萄状白云岩的发现及成因探讨*

“皮壳—葡萄状”白云岩是一种非常特殊结构的白云岩。文中报道了塔里木盆地西北缘东二沟及塔北星火101井上震旦统奇格布拉克组中皮壳—葡萄状白云岩特征,并对其成因进行了探讨。皮壳状—葡萄状白云石中发育明、暗纤状白云石或纹层条带的含少量细晶的纤状—细粒状白云石以及肾状和葡萄状粉细晶白云石;由球形、杆形、孢子形等蓝细菌构成泡沫状结构;明暗、环带状橙红色光或中等橙红色光、核部发光较暗或不发光;与基质白云石相比,葡萄—皮壳状白云石δ13CPDB相似;但δ18OPDB正偏, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 相对高(0.70887~0.70939)、但与震旦纪海水(0.7087~0.7094)相似,从皮壳边缘、暗色(蓝细菌)至核部,微区δ18OPDB、δ13CPDB显示了环带内变化较小、环带外的强烈负漂移;云化程度的增加,δ18OPDB、δ13CPDB负偏明显, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 增加。皮壳—葡萄状白云岩中Al₂O₃ 、Fe₂O₃ 、MnO、LREE/HREE值均低于基质泥粉晶云岩对应值、稀土总量介于基质与粉细晶云岩之间,而Na₂O+K₂O、P₂O₅、 Sr、Hg、Cu、Sr/Ba、Sr/Mn、δCe值均高于基质泥粉晶云岩对应值;且随着云化程度的提高,总体呈现出Mn含量增加,Al₂O₃ 、Fe₂O₃ 、Na₂O+K₂O、P₂O₅、Sr/Ba、Fe/Mn等值递减的趋势;由此判断皮壳状—葡萄状白云石可能是弱还原、保存较好的海水中形成,或在成岩早期或浅埋藏孔隙海水为主的流体中形成、部分经历了较强的大气水作用改造。     

鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏地层水化学特征成因及其油气指示意义

国内对地层水与油藏的关系研究多集中在断块坳陷内,在岩性油藏中此类研究相对较少。基于鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏大量的地层水化学分析及薄片和扫描电镜资料,对长8地层水化学特征及其成因进行了分析,并结合油藏地质条件,探讨其油气指示意义。长8致密砂岩岩性油藏地层水矿化度平均为33.6 g/L,地层水类型以Ca Cl2型为主,整体为封闭的水文地质环境,有利于油气保存。长8地层水中的离子特征与砂岩成岩具有良好的对应关系。Mg2+亏损、Na+轻微亏损及富集主要与绿泥石化、斜长石的钠长石化及溶解作用有关;Ca2+富集不仅与斜长石的钠长石化及溶解作用有关,还与泥岩中火山灰大量释放的Ca2+有关;SO42-与HCO3-含量则主要受脱硫酸作用和碳酸盐胶结作用控制。此外,由于长8砂岩成岩作用受烃类充注影响较大,研究区西部与中部及东部地层水化学特征存在差异,西部地层水中的钠氯系数整体小于中部及东部,SO42-平均含量及脱硫系数平均值大于中部和东部等特征都与长8油藏在平面上充注条件差异有着很大联系。     

砂岩含水介质中铀的吸附和迁移行为研究

地浸铀矿山退役后,含水层中残留的含铀浸出液随着地下水的运动向下游迁移扩散,存在对周边地下水污染的风险。本文设计了若干组批实验和柱实验,研究铀在北方某地浸铀矿山砂岩含水介质中的吸附和迁移行为。实验结果表明,砂岩对铀的吸附在12 h以内达到平衡,铀初始浓度越高,砂岩的铀吸附容量越大;砂岩对铀的吸附为吸热反应,温度升高有利于吸附反应的进行。溶液pH值和共存 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度会对铀的吸附作用产生强烈的影响:pH值在7左右时,铀的吸附量最高; {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度越高,铀的吸附量越低。这些影响是通过改变溶液中铀的络合形态和砂岩矿物表面的电荷性质实现的。柱实验表明,pH值、铀浓度、流速和 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度是影响铀在饱和砂岩含水介质中迁移的重要因素。pH值≤7时,pH值越高,砂岩柱越不易被铀穿透;而铀浓度、流速、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度越高,砂岩柱越易被铀穿透。两点非平衡模型可以很好地拟合不同条件下铀在砂岩柱中的迁移过程。批实验获得的分配系数是柱实验的1.16.6倍。通过对比实验条件、含水层特性和地下水化学特征,确定分配系数为48.1 mL/g时,较适合描述研究区内砂岩含水层中的铀迁移。上述认识为地浸铀矿山地下水铀的反应运移过程和天然自净化机理提供了理论依据。     

氧同位素示踪夏季北冰洋（62.3°~74.7° N）大气硝酸盐形成途径的研究

大气硝酸盐（包括颗粒态硝酸盐和气态硝酸）是一种重要的含氮物质,在北冰洋氮的生物地球化学循环中起着重要作用。然而,目前关于北冰洋上大气硝酸盐形成机制的研究较少,限制了对该地区氮氧化物（NO_X）到硝酸盐相关大气化学过程的理解。作为2012年夏季中国第五次北极科学考察的内容之一,本研究采集了科考航线上的大气气溶胶样品,并对北冰洋航段（62.3°~74.7° N）上样品中硝酸盐的氮氧同位素（δ¹⁵N,δ¹⁷O和δ¹⁸O）进行了分析以研究该区域大气硝酸盐的形成过程。观测到的Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范围为21.7‰~28.8‰,均值为（25.4±2.7）‰;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范为是-7.5‰~0.8‰,均值为（-4.2±3.0）‰。整体上,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与采样纬度呈现相反的变化趋势,与夜间时长和O₃浓度呈现相似的变化趋势;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与气温呈现相反的变化趋势。基于化学动力学的分析表明,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的变化可能主要反映的是NO₂+OH、N₂O₅+H₂O（aq）、NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）、XNO₃+H₂O（aq）（X=Br、Cl、I）等硝酸盐生成途径的变化。基于Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的计算表明：低Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=21.7‰~24.5‰,66.2°~74.7° N］的主导反应为NO₂+OH,其对硝酸盐的可能平均贡献是68%~81%;对于高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=27.5‰~28.8‰,62.3°~69.9° N］,NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）和XNO₃+H₂O（aq）三者一起的贡献最高,可达35%~50%。结合BrO柱浓度的分析表明,XNO₃+H₂O（aq）反应对高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品的作用可能不可忽略,该作用有待结合大气化学模型进一步探索。     

不同因素对砂岩含水层介质吸附铀的影响

铀矿开采过程中及井场退役后,含铀浸出液的扩散会对地下水造成一定影响,该影响范围和程度决定了铀的天然衰减特征。本文以北方某地浸铀矿区砂岩含水介质为研究对象,研究了溶液化学特征和黄铁矿含量对砂岩吸附和转化铀的影响。结果表明,砂岩颗粒对U(VI)的吸附基本在12 h可达平衡。线性等温吸附模型可以很好地描述吸附特征;砂岩颗粒对U(VI)的吸附率总体随着粒径增大而减小,当岩石粒径增大到0.200.25 mm时,吸附率趋于稳定。溶液pH值是影响吸附的主要因素,通过控制溶液中U(VI)的络合形态和岩石颗粒表面带电荷情况,在库仑力的作用下促进或者抑制吸附,在pH=6时,达到最佳吸附状态。共存离子对U(VI)吸附的抑制程度是: {\mathrm{HCO}}_3^{-}>Ca²⁺>Mg²⁺> {\mathrm{SO}}_4^{2-}。 {\mathrm{HCO}}_3^{-}主要通过与 {\mathrm{UO}}_2^{2+}络合形成带负电荷的络合阴离子抑制U(VI)吸附。近中性pH值试验条件下,黄铁矿含量的增加对U的去除起到显著的促进作用,这种促进作用体现在吸附和还原作用,被吸附的Fe²⁺在吸附剂表面通过电子转移还原吸附态的U(VI),还原产物是UO_2+x,吸附和还原是个相互促进的过程;在弱碱性pH值试验条件下,黄铁矿对U(VI)去除的影响不明显,水解沉淀作用和较低的吸附率抑制了还原反应的发生。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马五5亚段沉积微相与古地理演化

碳酸盐岩微相分析有利于认识沉积相展布特征和古地理演化规律,对油气勘探具有指导意义。通过大量薄片、岩心资料在鄂尔多斯盆地奥陶系马五₅亚段划分出MFT1—MFT7七种沉积微相类型及MA1—MA4四种沉积微相序列,沉积微相与生物遗迹化石指示马五₅亚段为潮坪环境。结合沉积前古地形及古海平面变化信息,以单因素图件为基础,采用优势相法编制马五52层（Ⅰ）、马五51层（Ⅱ）岩相古地理图,沉积环境受沉积前古地形控制而分异:潮上带、潮间上带、潮间下带及潮下带自西向东依次分布,盆地东部高地形处发育潮间带沉积;随古海平面下降,马五51期沉积相带向东迁移,东部潮间带连片分布。     

Raman Quantitative Measurements for Carbon Isotopic Composition in CO2-Rich Fluid Inclusion: A Preliminary Study

Carbon dioxide is a common and important component in fluid inclusions. Because carbon isotopic ratio of CO₂ in fluid inclusion can provide geochemical characteristics of source rocks, many works have been conducted to measure the carbon isotopic ratio (¹³C/¹²C) of CO₂. In general, carbon isotopic composition (¹³C/¹²C) of CO₂ fluid inclusions are measured by mass spectroscopy. However, mass spectroscopy is a destructive analytical technique, and can not be applied to measure single inclusion. Raman spectroscopy is an efficient non-contact and non-destructive method, and has been widely employed in many research fields. In fact, due to the difference of carbon atom mass, the Femi resonance of ¹³CO₂ is lower than that of ¹²CO₂, so they can be identified in Raman spectrum. In principle, the carbon isotopic composition (¹³CO₂/¹²CO₂) in CO₂ is closely related to the Raman intensity ratio between ¹³CO₂ and ¹²CO₂ (I+13/I+12). Therefore, Raman spectroscopy can theoretically be utilized to measure the carbon isotopic composition (¹³CO₂/¹²CO₂) of CO₂. However, this method is seriously hampered by the poor measurement accuracy and precision. In this study, based on the theoretical analysis, and in combination with previous Raman studies on carbon isotopic composition in CO₂, a preliminary research on Raman quantitative measurement for carbon isotopic composition in CO₂ was carried out.     

四川巴塘县茶洛地区温泉及间歇喷泉水化学特征和成因分析

温泉的水化学和成因研究对地热资源的开发利用有重要意义。四川巴塘县茶洛温泉的分布受茶洛—松多断层带的控制,沿北东—南西向的河流两岸出露,附近出露三叠系灰岩、砾岩和燕山期花岗岩。在温泉区出露有近20个泉眼,对其中10个泉眼进行采样测试。受出露点冷水混入的影响,东北部的两个泉眼温度为45~51 ℃,中西部地区的泉眼温度为77~89 ℃,部分为沸泉泉眼;各泉眼流量为0.01~1.8 L/s;pH值为6.1~8.1,矿化度为0.39~1.06 g/L,F^-含量为15~22 mg/L,偏硅酸含量为69~356 mg/L。泉水主要阳离子为Na⁺、K⁺和Ca²⁺,主要阴离子为 {\mathrm{CO}}_3^{2-}、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}、Cl^-和 {\mathrm{SO}}_4^{2-},水化学类型为HCO₃-Na型。氢氧同位素数据表明,研究区地下热水来源于大气降水,补给高程约为4 400~4 800 m,补给区年均气温在-10 ℃左右。利用SiO₂温标估算茶洛温泉热储层温度约为150~200 ℃,热水循环深度约为2 810~3 480 m。茶洛温泉为大气降水入渗后在地下深循环过程中被大地热流加热,再沿断层带在河谷涌出地表而形成的温泉。在河流西北岸分布有灰岩,地下水溶蚀形成空洞,来自浅处的冷水和来自深部的热水在空洞中混合并被加热至沸点,导致热水间歇性上升喷出地面,形成间歇喷泉。     

The solution of the double-sphere model and experimental research of the longterm shear strength of frozen sand based on spherical template indenter test北大核心CSCD

The distribution of frozen soil in our country is very broad, and the area of permafrost alone accounts for 22. 4% of the total land area. As a special kind of soil, frozen soil has many properties that thawing soil does not have due to the influence of ice cement in the soil. Among the many properties of frozen soil, the deformation and strength of frozen soil are the basic problems affecting engineering construction in frozen soil areas. The spherical template indenter test is widely used in the test of the mechanical properties of frozen soil because of its simple test process and relatively accurate test results. Compared with the conventional triaxial test or direct shear test, the test process of the spherical template indenter test is simple and easy to implement, the test period is short, and the sample preparation requirements are low. The advantage of effective cohesion is more significant. Therefore, based on the spherical template indenter test of the frozen soil, this paper estimates the strength and mechanical index of the soil through the indentation depth of the spherical template indenter test, and establishes the relationship between the force of the sample and the indentation depth of the indenter test. The specific test method is as follows:take the water-saturated frozen sandy soil made of different particle size groups(the moisture content of the sample is affected by the particle size in the saturated state)as the research object, study the variation law of the depth of the frozen soil sample pressed into the soil by the spherical indenter with time under the conditions of different fixed loads. By comparing and referring to the frozen sands of each particle size group, the long-term equivalent cohesion of the frozen sands of different particle size groups is summarized. The change law of force(long-term shear strength)with time, and the research method of elastic mechanics to solve space problems, summed up the mutual conversion between the depth St of spherical template indenters pressed into frozen sand samples under different fixed load test conditions relation. The research results show that the long-term shear strength of frozen sand based on the spherical mold test is positively correlated with its particle size. At the same time, since the ice content of frozen soil samples is proportional to its particle size, the long-term shear strength of frozen sand is also proportional to the test. The ice content of the sample increases year-on-year;the long-term shear strength of the frozen sand is related to the maximum contact pressure on the contact surface between the frozen soil and the indenter during the test, which can be expressed as Ct = γq0. The size of the relationship coefficient γ is inversely proportional to the diameter of the spherical indenter. In this paper, the spherical indenter is selected as 22 mm, and γ=3. 82×10-3. By establishing the relationship between the maximum contact pressure q0 and the long-term shear strength Ct When the maximum contact pressure q0 is the same under different fixed loads, the long-term shear strength Ct is also the same. According to this, the depth curve and the freezing depth of the frozen sand pressed into the soil by the spherical indenter over time under different fixed loads can be converted. Long-term shear strength curve of frozen sandy soil with time. It has been verified by experiments that the conversion curve of the depth of the indenter pressed into the soil with time under a fixed load of 7. 0 kg is highly consistent with the measured curve of the depth of the indenter pressed into the soil with time under a fixed load of 5. 1 kg and 7. 0 kg. © 2022 Nanjing Forestry University. All rights reserved.     

Activity–composition relations for the calculation of partial melting equilibria in metabasic rocks

A set of thermodynamic models is presented that, for the first time, allows partial melting equilibria to be calculated for metabasic rocks. The models consist of new activity–composition relations combined with end‐member thermodynamic properties from the Holland & Powell dataset, version 6. They allow for forward modelling in the system NaO–CaO–KO–FeO–MgO–AlO–SiO–HO–TiO–FeO. In particular, new activity–composition relations are presented for silicate melt of broadly trondhjemitic–tonalitic composition, and for augitic clinopyroxene with Si–Al mixing on the tetrahedral sites, while existing activity–composition relations for hornblende are extended to include KO and TiO. Calibration of the activity–composition relations was carried out with the aim of reproducing major experimental phase‐in/phase‐out boundaries that define the amphibolite–granulite transition, across a range of bulk compositions, at ≤13 kbar.     

咸化湖盆高频湖平面升降特征及地质意义

以柴达木盆地英西地区下干柴沟组上段（E32）为例,基于钻井岩芯、测录井和配套分析等资料发现,英西地区下干柴沟组上段（E32）整体为干旱、咸化背景下的湖相混合沉积,但内部岩石组分和结构产状变化频繁,表现为周期性垂向叠置的湖平面升降沉积旋回。旋回界面以层状岩盐、含膏斑块状灰质云岩、块状砂岩等顶部的岩性转换面或局部存在的暴露侵蚀面为典型标志。单个旋回多表现为短暂湖侵—持续湖退的向上变浅和咸化沉积序列,构成薄层状/块状灰质云岩—含膏斑块状灰质云岩、薄层状/块状灰质云岩—含膏斑块状灰质云岩—层状岩盐、薄层状/块状灰质云岩—块状砂岩等旋回结构类型。不同沉积旋回在空间的叠置组合受湖盆水动力能量、湖水盐度及古气候频繁波动的共同控制。通过旋回对比,利用井间旋回厚度差异近似反映相对古地貌起伏,研究区整体具有西高东低的古地貌格局,盆内则为低起伏的凹隆相间特征,自下而上各井区间的旋回厚度和地貌差异逐渐减小,反映湖盆填平补齐、逐渐咸化萎缩的演变规律。