Background concentrations of elements in surface soils and their changes as affected by agriculture use in the desert-oasis ecotone in the middle of Heihe River Basin,North-west China

The concentrations of twenty four chemical elements in the surface layer of natural desert soils and the cultivated farmland soils were measured at a desert-oasis ecotone in the middle of Heihe river basin, north-west China. Background values were estimated for (a) major elements (Si 335.3 g kg^− 1, Al 49.4 g kg^− 1, Fe 19.1 g kg^− 1, Ca 29.4 g kg^− 1, Mg 8.9 g kg^− 1, K 20.1 g kg^− 1, Na 17.5 g kg^− 1 and P 0.338 g kg^− 1), (b) heavy metals and non-metals (Cr 55.8 mg kg^− 1, Mn 404.8 mg kg^− 1, Ni 17.7 mg kg^− 1, Cu 5.1 mg kg^− 1, Zn 33.7 mg kg^− 1, Pb 15.5 mg kg^− 1 and As 5.2 mg kg^− 1) and (c) other trace elements (Ti 2.0 mg kg^− 1, V 55.3 mg kg^− 1, Co 5.7 mg kg^− 1, Rb 82.4 mg kg^− 1, Sr 232.9 mg kg^− 1, Y 14.7 mg kg^− 1, Zr 194.9 mg kg^− 1, Nb 7.8 mg kg^− 1 and Ba 720.6 mg kg^− 1). After natural desert soil was cultivated for agricultural use, significant changes in element concentrations occurred under tillage, irrigation and fertilisation management. Compared to natural soil, the for the levels of Si, K, Na, Sr, Zr and Ba decreased, and no changes were observed for Rb, while the values of the other 17 elements increase in agricultural soil from 1.2 to 3.5 times. However, their absolute concentrations are still low, suggesting that the arable soil in this region remains comparatively a clean soil. The increased silt, clay and organic carbon content, under long-term irrigation, enriched the fine-grained materials, and application of fertilisers and manure contributed to the accumulation of most elements in arable soil. The accumulation of elements in agricultural soil increased with increasing cultivation years and extent of soil development.     

华南前寒武系基底变质杂岩和中-新生代地幔岩的稀有气体同位素组成及其大地构造意义

对华南前寒武系变质岩浆杂岩稀有气体He、Ne、Ar和Xe的系统研究表明:扬子克拉通基底为含高³He的下地壳"原始岩石层",(³He/⁴He)×10^-6比值为2.8～4.6;而华夏板块基底变质岩浆杂岩则是在缺乏³He、低(³He/⁴He)×10^-8比值(3.15～17.7)的构造环境下形成的大陆中-上地壳变质岩浆杂岩层,反映出两者基底性质迥然不同。华南中-新生代爆破岩筒He同位素组成相反,相对稳定的扬子克拉通(³He/⁴He)×10^-8比值仅0.18～4.22,而郯庐-四会-吴川断裂以东,中-新生代活动地块(太平洋构造域)(³He/⁴He)×10^-8比值高达3.7～20.5。He同位素表明郯庐-四会-吴川断裂带为切割深至地幔的边界深大断裂,是扬子克拉通与华夏板块间的边界且控制了燕山期火山-侵入岩浆向西扩展。Ar同位素组成表明华南大陆中-新生代地幔形成接近"均一"的地幔组份。¹³⁶Xe/¹³⁰Xe-¹²⁹Xe/¹³⁰Xe相关组份表明它们具有地幔柱岩石同位素组成特征。     

陆面过程中稳定水同位素逐日变化的数学模拟——引入稳定同位素效应的CLM实例分析

将稳定同位素效应引入CLM(Community Land Model),并对巴西马瑙斯站在平衡年的稳定水同位素的逐日变化进行模拟和分析.结果表明: 降水、水汽和地表径流中δ18O存在明显的季节变化,并与相应的水量存在显著的负相关关系,但凝结物中δ18O与地面凝结量存在显著的正相关关系,蒸发水汽中δ18O与蒸发量之间无显著的相关关系.受土壤贮水削峰功能的影响,表层土壤和根区水中δ18O的季节变化全无.植被层蒸发水汽中稳定同位素的丰度与大气的干湿程度存在密切联系: 当降水量少时,大气干燥,植被层的蒸发较少,植被蒸发中δ18O较高;当降水量较大时,空气湿润,植被层的蒸发量较大,蒸发中δ18O则较低.植被蒸腾中δ18O的变化与源区水体中δ18O的变化保持一致,尤其是与根区水中的δ18O.由于地下径流直接源自根区水的补充,因此,地下径流中δ18O等于根区水中的δ18O.模拟结果还显示,降水MWL (大气水线)的梯度项和常数项均比全球平均MWL略偏小.尽管主要来自降水的贡献,但地表径流和植被层水体的MWLs与降水MWL存在较大的差异,这一方面与两类水体在蒸发过程中的稳定同位素的富集作用有关,另一方面与CLM模拟的水量有关.大气水汽线与降水的MWL的梯度值相近,说明大气水汽与降水近似处于稳定同位素平衡状态.另外,模拟的地面的凝结线与植被层的凝结线均与全球大气水线相近,且具有非常高相关程度,说明CLM的模拟是合理的.     

青藏高原季节性冻土的时空分布特征

利用青藏高原72个气象台站的冬季逐日冻结深度资料, 采用动力学Q指数和小波分析方法, 研究了青藏高原季节性冻土的时空变化特征. 结果发现: 青藏高原季节性冻土各站点相互间的动力学Q指数在高原大部分地区都比较小, 仅在高原南部部分站点值较大, 表明在高原上总体来说季节性冻土的动力学结构是一致的. 各站季节性冻土1980年代前后的Q指数在高原主体也都比较小, 只是在高原东南部和柴达木盆地的部分地区Q指数较大, 表明在高原大部分地区季节性冻土变化的动力学结构特征没有发生突变. 青藏高原季节性冻土总体上呈现下降趋势, 在20世纪80年代中期有一次均值突变, 突变以前的冬季平均冻结深度在93 cm左右, 突变以后的冬季平均冻结深度下降了10 cm左右. 高原季节性冻土冬季平均深度有准4 a的周期变化.     

贡嘎山海螺沟冰川径流水文规律的同位素示踪研究

应用同位素地球化学的基本原理和示踪技术, 对贡嘎山海螺沟冰川河源区和干流的不同区段, 不同时域径流的组成特点及其水文动态变化规律进行分析研究.结果表明: 贡嘎山海螺沟冰川河源区水的组成, 不同季节、不同时段(早、晚)有明显的变化. 夏季晚上的水大约有82.4%是来自冰川区的水, 17.6%为非冰川区的径流; 早晨中的水来自冰川区的占74.6%, 非冰川区径流占25.4%. 冰川消融水的最大可占总水量的6.9%～7.8%左右. 在冬季时段, 冰舌末端排泄水(BCH-1)和冰川水文站(HLG-6)径流的同位素组成均低于底部冰川冰(BCB-2: -16.639‰), 显示出严重同位素不平衡的特点, 反映了冬季底部冰川消融水在源区水(BCH-1)中的贡献已达很低的程度, 而代之以冰川上部占主导优势的雨雪水. 这意味着在冬季当地冰川的退缩速度与夏季相比有明显减慢的趋势. 示踪表明, 在冰川水文站附近区域内存在水的渗漏, 夏季可能延伸到倒中桥(HLG-13采样点上方)一带, 下渗水通过地下通道, 到杉树坪(HLG-2采样点)邻近的区域回补到河道内.     

泸州古隆起对贵州赤水地区早、中三叠世沉积环境和相带展布的控制

地质历史中,区域大地构造和区域古地貌单元的不同特征是控制沉积相带展布及发育的主要因素之一。东吴运动形成的泸州古隆起是影响本区沉积相带展布的重要因素。早、中三叠世时,泸州古隆起的高部位向南延伸到太和场以南,宝元以北一带。宝元、龙爪等构造处于泸州古隆起东南部斜坡上,而宝元构造处于古隆起东南部斜坡上部,龙爪构造处于古隆起东南部斜坡中部。此古地貌格局,与区域海平面升降一起,控制了早三叠世沉积相带展布和地层厚度。在古地貌高的隆起区域,由于水体开阔、水动力条件相对较强,沉积了有利于形成储集体的滩相沉积物（生屑滩、砂屑滩、鲕粒滩等）。从泸州古隆起的高部位向古隆起的斜坡区,地层厚度逐渐增大,沉积物向粒度变细、颜色加深的特征相变。     

青藏高原西部赛利普中新世火山岩源区:地球化学及Sr-Nd同位素制约

青藏高原拉萨地块西部赛利普地区新生代火山岩依据主量元素可划分为超钾质、钾质和钙碱性系列,主要的岩石类型为粗面安山岩、粗面岩,一个超钾质岩石的40Ar-39Ar年龄为17.58Ma,指示出火山活动为中新世.超钾质、钾质和钙碱性火山岩都显示出富集LREE及LILE(Th、U)、亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)的特征.超钾质火山岩具有较高的K2O(6.31%～8.55%)、MgO(6.75%～8.96%)、Cr(270.7×10-6～460.4×10-6)、Ni(142.3×10-6～233.9×10-6)含量,较高的(87Sr/86Sr)i(0.71883～0.72732)和较低的εNd(-14.78～-15.37),指示可能起源于一个前期亏损并经后期俯冲作用改造的富钾的方辉橄榄岩富集地幔源区.钾质火山岩具有比超钾质火山岩低的K2O、MgO、Cr、Ni含量以及高的Ba、Sr含量,初始87Sr/86Sr为0.71553～0.71628,初始143Nd/144Nd为0.51197～0.51198,在空间上与超钾质火山岩共生,可能是前者母岩浆的演化产物.钙碱性火山岩具有较高的Sr(881.7×10-6～1309.2×10-6)、Sr/Y比值(50～108)和较低的Y(12.05×10-6～18.02×10-6),明显亏损重稀土Yb(0.93×10-6～1.30×10-6),类似于典型的埃达克质岩成分特征但相对高钾,并具有相对低的(87Sr/86Sr);(0.70928～0.71374)以及高的εNd(-7.90～-10.91),指示起源于富钾增厚下地壳物质的部分熔融.区域上拉萨地块超钾质岩、钾质岩与N-S向地堑系在空间上共存、时间上相吻合,由此本文认为拉萨地块中新世钾质.超钾质岩和南北向地堑系的形成可能与中新世早期北向俯冲的印度大陆岩石圈断离有关.     

青藏高原东南木里地区二叠纪苦橄岩的Os-Sr-Nd同位素地球化学研究

本文报道了在青藏高原东南木里地区发现的二叠纪苦橄岩和与其共生玄武岩的主微量元素地球化学特征以及Os-Sr-Nd同位素组成。苦橄岩和与其共生玄武岩受地壳混染作用影响较小。根据苦橄岩的Ti/Y比值和初始的Os同位素组成,将木里苦橄岩分为两类:高Ti/Y型苦橄岩和低Ti/Y型苦橄岩,其中高Ti/Y型苦橄岩具有高的γ_(Os)= 5.3～ 10.7和ε_(Nd)= 5.9～ 6.4,与全球典型洋岛玄武岩的Os和Nd同位素组成接近,代表了地幔柱源区的同位素特征;而低Ti/Y型苦橄岩具有低的γ_(Os)=-4.1～ 1.2和ε_(Nd)= 3.2～ 5.0,可能表明受到了SCLM(大陆岩石圈地幔)源区物质的混染。与其共生的玄武岩具有低的γ_(Os)=-3.5～-1.6和ε_(Nd)=-0.6～ 0.7,表明其来自于不同于低Ti/Y型苦橄岩也有异于高Ti/Y型苦橄岩的地幔源区,但是也可能受到了SCLM物质的混染。基于Nd-Os同位素的地幔柱与SCLM的二端元混合模型显示:低Ti/Y型苦橄岩可能是SCLM物质组分与地幔柱起源的苦橄质原始岩浆混合形成的;与苦橄岩共生的玄武岩可能是由地幔柱来源的玄武质岩浆与SCLM小比例熔融的熔体混合形成的。     

冈底斯新近纪钾质火山作用:消减沉积物折返的地球化学与Sr-Nd-Pb同位素证据

在冈底斯岩浆岩带的羊八井地区,林子宗火山岩系上部出现小规模的粗面质火山岩.岩石学与地球化学研究表明粗面岩与时空密切相关的大体积安山质-英安质-流纹质火山岩属于不同的火山岩系:碱性钾质系列与钙碱性系列.详细的地球化学研究证明林子宗晚期小体积钾质岩具有独立的岩浆源区,而非早期钙碱性系统低压岩浆过程演化的产物.粗面质熔岩SiO2含量为62.91%～64.63%,具有高K2O(7.52%～8.05%)、Al2O3(16.64%-17.35%)、低TiO2(0.59%～0.68%)与MsO(0.15%～0.77%).钾质熔岩富集LILE与LREE,亏损HFSE,具有高Rb/Sr(1.1～2.3)、Th/La(0.59～0.80)、Th/U(6.3～10.9)和低Ce/Pb(4.1～6.2)与Ba/Th(4.3～14.5)比值,其同位素组成变化范围分别是87Sr/86Sr(I)=0.7068～0.7075、143Nd/144Nd(I)=0.51241～0.51252、206Pb/204Pb=18.87～18.95、207Pb/204Pb=15.63～15.70和208Pb/204Pb=39.24～39.68.粗面岩的地球化学与同位素特征表明冈底斯新近纪钾质火山岩来源于角闪岩相的消减沉积物熔融.因此,羊八井新近纪钾质火山熔岩提供了印度-亚洲大陆碰撞早期消减沉积物折返的证据.     

三峡库区生基包滑坡监测及成果分析

生基包滑坡监测属于三峡库区奉节县三期地质灾害监测预警项目之一,该滑坡位于长江左岸,临近人口稠密的安坪乡集镇,地理位置重要。三峡水库175 m蓄水后,其变形破坏特征有何表现？对航道安全运营有无潜在威胁？是否会对滑坡体上的重要建筑及村民生产生活构成危害？针对这些问题,首先分析了滑坡的工程地质特征及主要的影响因素;其次,确立以4种监测手段为主、人工巡查为辅的监测方案;通过对大地变形GPS、深部位移、滑坡推力等几种监测方法的运用及对其成果进行分析研究,以实例说明其在滑坡监测中的应用;再次,结合宏观人工巡查进行对照分析,以充分说明大地变形、深部位移和滑坡推力监测在实际运用中的可行性;最后,根据监测结论提出对生基包滑坡防治的建议。