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.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区气溶胶和表层雪中可溶性矿物粉尘的变化特征及相互关系——以Ca2+、Mg2+为例

对天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)积累区海拔4 130 m处12个月、每周1次的气溶胶和表层雪样品进行了分析.结果表明,1号冰川气溶胶与表层雪中Ca2 、Mg2 的平均浓度均在夏季最高,冬季最低.气溶胶中Ca2 、Mg2 浓度变化规律极其相似,二者在一年内出现两次峰值,第1次出现在春季,第2次出现在夏末秋初.表层雪中这两种离子浓度变化趋势也相似,峰值均出现在夏季,且Ca2 浓度峰值的出现稍早于Mg2 ,二者浓度在冬季都有所升高,尤其Ca2 更为显著.气溶胶和表层雪中对应离子间在整体变化趋势上较为相似,且在日时间尺度上的对应关系有显著的特点.相应离子的对应关系,可能受粉尘微粒的溶解、离子的清除比率、离子的淋溶强弱等性质的影响.     

广州大气降水中δ^18O与气象要素及季风活动之间的关系

根据2004年5月至2005年6月广州日大气降水中δ18O资料和GNIP提供的广州、香港多年月平均降水中δ D、δ18O资料, 研究了天气尺度下广州大气降水中δ18O与降水量、水汽压、气温和露点温度等气象要素之间的关系, 并就季风活动对本地降水中δ18O的影响作了初步分析. 结果表明: 在天气尺度下, 广州大气降水中δ18O与降水量、水汽压、气温和露点温度均存在显著的负相关关系, 同温度露点差存在显著的正相关关系, 表明广州大气降水中δ18O变化具有显著的降水量效应和湿度效应. 夏季风期间季风活动对天气尺度下降水中δ18O的变化具有显著影响, 使得天气尺度下大气降水中δ18O变化有时并不遵循降水量效应. 从多年气候平均状况来看, 广州、香港降水中δ18O的季节变化同亚洲夏季风的爆发和推进演变过程较为相似, 在夏季风活跃的时期, 大气降水中δ18O值也较低, 反映了季风降水再循环活动对降水中稳定同位素含量具有显著影响.     

河南洛宁段河金矿流体包裹体研究和矿床成因

河南省洛宁县段河石英脉型金矿主要包括石寨沟和岭东两个矿区,分别由3～4条含金石英脉构成。矿化过程从早到晚包括石英-黄铁矿、石英-多金属硫化物和石英-碳酸盐等3个阶段．其中中阶段金矿化最强,次为早阶段。各阶段石英中流体包裹体以气液两相包裹体为主．次为纯液体包裹体。激光拉曼测试表明,气液两相包裹体的液相为H2O,气相主要为Ho和CO2混合、纯H2O,次为纯CO2;纯液体包裹体为纯H2O。石寨沟矿区包裹体均一温度从早到晚依次为240．9～315．9℃．188．7～304．5℃,137．3～259．3℃：流体盐度变化依次为（6．74～12．85）wt%NaCl．eq,（2．41～8．68）wt％NaCl．eq,（2．24-7．86）wt%NaCl．eq。岭东矿区均一温度从早到晚依次为303．7-343．1℃,251．8-325．4℃,305．7～355．0℃：流体盐度变化依次为（5．11～11．70）wt％NaCl．eq,（2．74-10．11）wt％NaCl．eq,（0．53-6．74）wt％NaCl．eq。两矿区主成矿期流体均为中温、低盐度,早阶段流体为改造热液和变质热液的混合体,含一定量CO2,且流体CO2含量和盐度从早到晚逐渐降低。石寨沟矿区包裹体均一温度逐渐降低,而岭东矿区包裹体均一温度先降后升,加之岭东矿区各阶段成矿温度均高于石寨沟矿区．表明成矿流体系统主要受岩浆热驱动,岭东矿区更靠近岩体,且在晚阶段又有脉动性的岩浆加热．段河金矿区南部存在隐伏岩体。     

相山铀矿田成矿物质来源探讨

铀源分析是铀矿床成因研究中的关键问题.在分析区域铀丰度特征的基础上,根据区域成矿物质在地质历史过程中的时空演化,结合相山矿田矿石铅同位素组成及岩、矿石微量元素地球化学对矿田铀源分析的指示,认为下寒武统地层为区域铀源层,相山火山盆地是区域成矿物质的"汇"区,岩浆及期后热液是铀的载体,即岩浆作用实现了铀从"源"到"汇"之间的物质转移.在岩浆演化过程中,铀向气液转移,为铀成矿提供了物质基础,岩浆期后流体-岩石相互作用,也促使了基底片岩、流纹英安岩中的部分铀进入成矿溶液.     

奎屯河流域南洼地地下水补给特征分析

独山子石油化工基地第二水源地(简称二水源)位于新疆奎屯河流域南洼地,认识和掌握南洼地地下水补给特征是研究和评价独山子石化基地用水保障程度的重要基础。通过南洼地地下水和主要河流的水化学、环境同位素特征分析,对南洼地地下水的补给得到如下认识:二水源西北缘和中部主要接受奎屯河、小巴音沟水的补给,其东南缘主要接受乌兰布拉克沟和乔路特沟地表水的补给;就整个二水源来讲,奎屯河与小巴音沟的补给是主要的。     

贵州遵义牛蹄塘组黑色岩系的硒同位素变化及其环境指示初探

西南早寒武世牛蹄塘组是分布在中国南方扬子地台的一套黑色岩系,区域上发育有典型富集多金属元素的硫化物矿化层.选取遵义松林小竹牛蹄塘组下部富硒、钼、镍等元素的黑色岩系剖面,利用Se同位素初步探讨了该剖面岩石的沉积环境和硒的可能来源.结果表明,小竹牛蹄塘组下部剖面黑色岩系的δ82/76SeSRM3149比值变化较大,下部底层含碳斑脱岩与磷块岩的变化范围在-4.35‰～ 4.11‰之间;中间镍钼层及碳质页岩、碳质碳酸盐岩的δ82/76SeSRM3149变化范围窄,平均值为0.9‰±0.23‰(n=4);上层碳质页岩为-1.24‰.结合已发表的钼同位素数据,认为中间岩石沉积于缺氧/无氧环境,但存在盆地海水与热液或充氧水团的混合;下层的岩石曾一度位于充氧与贫氧环境的边界面,局部岩石曾暴露地表经历了较强的风化和蚀变作用,海水中硒有可能来自底部富硒斑脱岩的氧化淋滤或海底热液.据此推测遵义松林小竹牛蹄塘组下部岩石的沉积环境极可能处在局限盆地靠近陆地的边缘部分,经历了充氧→贫氧→缺氧/无氧→贫氧的演化阶段.     

低温环境下铜同位素分馏的若干重要过程

Cu同位素是一种新的地球化学示踪剂.正确运用这一同位素示踪技术的前提是对其同位素分馏机理和过程有足够的认识.本文报道了室温下CuSO4·5H2O结晶过程产生分馏的实验结果,并系统地总结了低温条件下Cu同位素分馏的一些重要过程,其中包括沉淀过程、还原过程、吸附过程、生物过程等.     

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山一本溪地区经历了绿片岩一低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示:相对于标准IRMM-014,所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集;且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值(ε57Fe黄铁矿ε57Fe磁铁矿),两种矿物的Fe同位素比值之差为△57Fe黄铁矿-磁铁矿=2.23～5.13.黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征,而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果.由同位素平衡判别图解可知,在绿片岩一低角闪岩相变质作用中,磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡,且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素,二者之间的Fe同位素平衡分馏系数α黄铁矿-磁铁矿≈1.000 4‰±0.06‰(2σ).这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展.     

浙江省长兴县煤山剖面二叠—三叠系过渡地层中的黑碳记录及其地质意义

首次报道了浙江煤山二叠-三叠系界线地层中黑碳的含量及其碳同住素的变化特征。黑碳含量在26层存在一个明显的峰值,含量高达0．51％。黑碳与总有机碳比值从25层底部开始持续升高,在26层达到最高,稳定在0．40以上。黑碳的碳同位素在24层和25层之间有一个陡然的降低,降低幅度达2‰,在25和26层中则存在一个幅度达3‰的缓慢降低,总降低幅度达5‰。黑碳是动植物和化石燃料燃烧的天然记录,浙江煤山二叠-三叠系界线附近黑碳特征反映了二叠纪末期陆地生态系统发生了突然的衰退,发生了强烈的天然大火。根据事件层大火燃烧的长期性或频繁的特征,以及黑碳同位素大幅度陡然降低和缓慢降低,认为燃烧源除了陆地植被外,还有其他富含轻碳的化石燃料,即大火的燃烧源除了植被外,还可能有煤和甲烷水合物等。浙江煤山剖面的黑碳记录,反映了二叠-三叠纪之交地球陆地环境的剧烈变化,有助于理解和揭示生物大灭绝的过程和原因。