Channelized fluids in subducted continental crust: constraints from δD–δ18O of quartz and fluid inclusions in quartz veins from the Chinese Continental Scientific Drilling Project

Fluid inclusions hosted by quartz veins in high-pressure to ultrahigh-pressure (HP-UHP) metamorphic rocks from the Chinese Continental Scientific Drilling (CCSD) Project main drillhole have low, varied hydrogen isotopic compositions (δD?=??97‰ to??69‰). Quartz δ¹⁸O values range from??2.5‰ to 9.6‰; fluid inclusions hosted in quartz have correspondingly low δ¹⁸O values of??11.66‰ to 0.93‰ (T _h?=?171.2～318.8°C). The low δD and δ¹⁸O isotopic data indicate that protoliths of some CCSD HP-UHP metamorphic rocks reacted with meteoric water at high latitude near the surface before being subducted to great depth. In addition, the δ¹⁸O of the quartz veins and fluid inclusions vary greatly with the drillhole depth. Lower δ¹⁸O values occur at depths of ～900–1000 m and ～2700 m, whereas higher values characterize rocks at depths of about 1770 m and 4000 m, correlating roughly with those of wall-rock minerals. Given that the peak metamorphic temperature of the Dabie-Sulu UHP metamorphic rocks was about 800°C or higher, much higher than the closure temperature of oxygen isotopes in quartz under wet conditions, such synchronous variations can be explained by re-equilibration. In contrast, δD values of fluid inclusions show a different relationship with depth. This is probably because oxygen is a major element of both fluids and silicates and is much more abundant in the quartz veins and silicate minerals than is hydrogen. The oxygen isotope composition of fluid inclusions is evidently more susceptible to late-stage re-equilibration with silicate minerals than is the hydrogen isotope composition. Therefore, different δD and δ¹⁸O patterns imply that dramatic fluid migration occurred, whereas the co-variation of oxygen isotopes in fluid inclusions, quartz veins, and wall-rock minerals can be better interpreted by re-equilibration during exhumation.

Quartz veins in the Dabie-Sulu UHP metamorphic terrane are the product of high-Si fluids. Given that channelized fluid migration is much faster than pervasive flow, and that the veins formed through precipitation of quartz from high-Si fluids, the abundant veins indicate significant fluid mobilization and migration within this subducted continental slab. Many mineral reactions can produce high-Si fluids. For UHP metamorphic rocks, major dehydration during subduction occurred when pressure–temperature conditions exceeded the stability of lawsonite. In contrast, for low-temperature eclogites and other HP metamorphic rocks with peak metamorphic P–T conditions within the stability field of lawsonite, dehydration and associated high-Si fluid release may have occurred as hydrous minerals were destabilized at lower pressure during exhumation. Because subduction is a continuous process whereas only a minor fraction of the subducted slabs returns to the surface, dehydration during underflow is more prevalent than exhumation even in subducted continental crust, which is considerably drier than altered oceanic crust.     

青藏高原各拉丹冬冰芯记录的季节气温变化

2005 年10-11 月中美联合考察队在各拉丹冬峰北部果曲冰川平坦的粒雪盆 (33^o34'37.8"N, 91^o10'35.3"E, 5720 m a.s.l.) 钻取了一支冰芯, 通过对该冰芯进行多参数定年, 恢复了青藏高原中部各拉丹冬地区近70 年来降水中δ¹⁸O 的变化历史。根据冰芯中季风期和非季风期δ¹⁸O 值与临近气象台站气温的正相关性, 重建了该地区70 年来的春季和夏季的气温变化。结果表明, 各拉丹冬冰芯中δ¹⁸O 记录的春季和夏季升温趋势非常明显; 根据回归分析, 冰芯中非季风期的δ¹⁸O 每增大(或减小) 1‰相当于春季气温升高(或降低) 1.3 ^oC; 季风 期的δ¹⁸O 每增大(或减小) 1‰相当于夏季气温升高(或降低) 0.4 ^oC; 各拉丹冬冰芯中δ¹⁸O 记录恢复的春季和夏季气温与北半球春季和夏季的气温变化具有一致的趋势, 但各拉丹冬地区的增温幅度比北半球要大, 同时春季的增温幅度也高于夏季。     

闽江河口区水体中镭的分布特征及河水与海水的混合速率

入海河口中河水与海水的混合是海洋学中一个重要的界面过程,两者混合尺度和混合速率关系到河流携带物质的扩散范围和归宿,采用天然示踪剂²²⁴Ra和²²⁶Ra计算河水与海水的混合速率。2010年8月28日,采集了闽江河口区地下水样20个、河水样13个、河水与海水的混合水样12个,分别测量了每个水样的盐度、²²⁴Ra活度和²²⁶Ra活度。结果表明：地下水中²²⁴Ra、²²⁶Ra活度普遍高于河水;所有水体中的²²⁴Ra活度普遍都高于²²⁶Ra活度;河水遇到海水后,²²⁴Ra活度出现较大幅度的增加,而²²⁶Ra活度的增加并不明显。基于²²⁴Ra与²²⁶Ra半衰期的差异,在只有河水与海水发生涡流混合的情况下,计算获得河水与海水的混合速率为140.2~142.5 m/h。     

新月细柱藻的分离培养及形态和分子鉴定

自胶州湾分离培养2株微藻(MGB0401和MGB0402)。经形态学鉴定为新月细柱藻(Cylindrotheca closterium)。MGB0401和MGB0402的18S核糖体RNA基因(rDNA)扩增片段长度为1775 bp,存在10个碱基差异。MGB0401和MGB0402的rbcL基因扩增片段长度为1190 bp,有45个碱基差异,对应的氨基酸序列存在4个氨基酸残基差异。系统学分析表明,2株微藻与已知新月细柱藻相应序列亲缘关系最近。微藻常用系统学分析用基因的序列不仅是分类鉴定的补充指标,也是不同研究结果相互比较的重要基础。     

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。     

NO3-中15N和18O同位素新技术在岩溶地区地下水氮污染研究中的应用——以河南林州食管癌高发区研究为例

介绍了在野外用阴离子交换树脂收集地下水中的NO-3的新技术,以及用AgNO3 和氧化铜丝及铜颗粒燃烧反应测定氮同位素比值;用AgNO3+ C(石墨)生成CO2 测定NO-3 中氧同位素比值的密封石英管燃烧法。安阳和林州岩溶区饮用水中广泛的NO-3 - N污染大大超过饮用标准,食管癌的死亡率与饮用水中NO-3 、NO-2 、NH+4 和亚硝胺过剩的含量成正比。δ18O和δ15N资料证实,饮用水中的NO-3主要来自农家肥和化肥,这个地区没有发生有意义的反硝化作用,而以硝化作用为主。在食管癌低发区(东部)存在反硝化作用而使该区地下水中硝酸盐含量降低。δ18O和δ15N资料还表明氧化环境中可能出现局部反硝化作用。      

河北平原第四系咸水同位素组成

本文讨论了河北平原地下咸水的同位素组成。并且依据水文地质、水化学和同位素特征将咸水成因分为两种类型,即大陆盐化成因和海水成因咸水。前者δ１８Ｏ＜－７．００‰,δＤ＜－５５．０‰,３６Ｃｌ／Ｃｌ＞５７±９（×１０－１５）,１４Ｃ年龄为１０００～４０００ａ（校正）;后者δ１８Ｏ＞－７．００‰,δＤ＞－５５．０‰,δ３７Ｃｌ值接近海水值,１４Ｃ年龄大于１００００ａ（校正）,咸水中的海水百分比大于３８．０％。     

2006～2008年重庆大气降水δD和δ18O特征初步分析

大气降水稳定同位素组成受到温度、蒸发、水汽源地等多种因素的复杂影响,在不同时间和不同地区具有很大差异.通过分析2006~2008年间重庆雨水样品的δD和δ18O,初步建立了当地的大气降水线方程.当地的大气降水稳定同位素组成在不同季节变化明显:夏季降水中的稳定同位素值普遍偏轻,而冬季降水中稳定同位素值普遍偏重.水汽来源是控制当地大气降水稳定同位素组成的最重要原因,而蒸发作用等是控制短期次降水事件中雨水稳定同位素组成的重要影响因素.     

基于氢氧稳定同位素的武汉北部新城地表水-地下水转换关系研究

【研究目的】揭示武汉北部新城地表水、地下水的氢氧稳定同位素特征及其相互作用。【研究方法】2019年，采集、测定了降水样7件、河水样6件、水库样14件、民井样98件、泉水样3件和钻孔样11件，并收集到武汉站1986—1998年的监测数据50件，以空间分析和流域分析为基础，氢氧稳定同位素分析为手段。【研究结果】（1）武汉降水氢氧同位素随季节变化，并表现出“降雨效应”明显、“温度效应”不明显的特点；（2）地表水在枯水期受到强烈的蒸散发，表现出一定的“地貌效应”与“干支流效应”的特征；（3）民井、泉和钻孔等地下水均源于大气降水，表现出“含水层埋深效应”与“山区平原效应”的特点；（4）枯水期，界河流域中界河获得了上游水库和地下水的补给，夏家寺水库流域中夏家寺水库得到了地下水补给。【结论】氢氧同位素能显著提高武汉北部新城地表水-地下水相互转换规律的认识。创新点：利用各类水体氢氧同位素组成及空间分布特征，揭示了武汉北部新城降水、地表水和地下水相互转换的规律