长江河口区水体的锶同位素地球化学--对水与沉积物相互作用过程的反映

为了解长江河口区的水体混合过程和水与沉积物或颗粒物的相互作用过程,对长江河口水的87Sr/86Sr及Sr元素浓度进行了测定,结果显示:与世界河流平均值(Sr为78μg/L,87Sr/86Sr为0.7119)相比,长江水具有明显的高Sr(130μg/L)低87Sr/86Sr比值(0.7105)的特点。在长江口水体混合过程中,锶同位素没有象其它河口那样显示简单的两端员理想混合模式,而是在距河口约30～40km的地点出现87Sr/86Sr的突然升高,水体悬浮颗粒物(SPM)浓度也在同一区域出现升高现象。这可能是该区水体和沉积物相互作用比较强烈而引起沉积物与上覆水体发生物质交换。     

沉积环境的地球化学示踪

运用地球化学的方法,通过研究沉积岩或沉积物中各常量、微量元素及各种同位素特征,来示踪古沉积环境,以了解当时的沉积特征。通过Sr/Ba法、硼元素法、碳氧同位素法等地球化学指标判定海相沉积还是陆相沉积及了解古盐度信息;不同气候条件下特定元素(如P、Sr等)含量及元素比值(如Sr/Cu、Mg/Ca)可指示特定的古气候条件;沉积水体的氧化还原状态可通过氧化还原敏感元素(如Mo、U、V、Ni、Ce、Eu等)的分析得到较好的恢复;古水深以及海平面的相对变化则利用了元素迁移能力的差异,通过查明不同深度带沉积的元素组合(Fe族、Mn族)、比值(Sr/Ba、Sr/Ca)及同位素(87Sr/86Sr比值)的不同加以判定。沉积环境的地球化学特征同样可以用来判定沉积物源、物源岩性和构造背景及热水沉积。     

非传统稳定同位素锶(δ~(88/86)Sr)的地球化学研究进展

锶有4个稳定同位素:84Sr、86Sr、87Sr和88Sr。但其中的非传统稳定同位素(δ88/86Sr)成为近年来国际同位素地球化学领域的研究热点。本文根据国际众多学者的研究,阐述了大多数实验室新近采用双稀释剂和TIMS方法来获得高精度δ88/86Sr数据的原理,并综述自然界δ88/86Sr变化,列出一些影响锶同位素分馏的因素。综合讨论其在地质方面的应用:(1)根据冷水珊瑚稳定锶同位素重建古海洋温度;(2)联立87Sr/86Sr和δ88/86Sr来研究海洋中锶的地球化学循环;(3)利用骨骼中的锶稳定同位素研究古营养学。     

在壳幔作用过程中Sr含量对岩浆岩Sr同位素组成的影响──兼论东南沿海白垩纪双峰式火山岩成因

在壳幔作用道程中，壳幔源岩浆常会发生一定程度的混合，而它们Sr含量的差异会对混合岩浆的Sr同位素组成产生重大影响。本文简要介绍壳幔源岩浆的Sr含量差异对形成大陆型等同位素组成的双峰式火山岩的制约、幔源基性岩浆岩高（87Sr／86Sr）i的可能成因、岩浆混合程度的定量汁算及壳幔相互作用的一些最新的观点与研究成果，并讨论东南沿海白垩纪等同位素组成的双峰式火山岩的成因．指出基性端员玄武岩起源于上地幔楔．其高的Sr含量和高（87Sr／86Sr）i归因于地幔源区受到了俯冲板决的深海沉积物的参与，而酸性端员流纹岩岩浆由古老变质基底部分熔融生成的初始熔体与少量（5～6％）玄武质岩浆混合而成，并由于后者Sr含量近高于前者而使混合成因的流纹岩岩浆之（87Sr／86Sr）i明显低于古老变质基底而接近于玄武岩。     

云南保山中晚志留世碳酸盐岩的锶同位素组成及海平面变化

本文以云南保山地区中上志留统栗柴坝组海相碳酸盐岩作为研究载体,运用锶同位素比值方法,结合岩石学、古生物学等,对该区志留系中晚期的海平面变化情况及其影响因素进行了研究。其中锶同位素比值数据为该区首次获得,其所反映的海平面变化趋势与同时期美国中西部的海平面演化曲线具有良好的耦合性。研究结果表明;剖面第一段至第二段,~(87)Sr/~(86)Sr值逐渐减小,表明此时海平面相对逐渐升高;第二段~(87)Sr/~(86)Sr值整体处于相对低的水平,总体呈现出逐渐减小趋势,且在21号样品处达到最低值(0.710 5),说明此阶段海侵作用明显;第三段,在较短的地质时期内,~(87)Sr/~(86)Sr值表现出相对强烈的正偏移,达到极值0.728 49,说明海平面相对下降明显。总之,志留系中晚期海平面表现为先升后降的过程。锶同位素的强烈偏移以及岩石内较高的~(87)Sr/~(86)Sr值,正是同时期造山运动和海平面下降事件的反映。     

秦皇岛洋-戴河滨海平原海水入侵过程水文化学识别

为了查明洋-戴河滨海平原地下水咸化的主要因素和海水入侵机理,本文采集了不同类型水样(河水、浅层淡水、微咸水、雨水、海水和深层水),通过对该地区不同水体的水化学特征、离子比、吉布斯图、氚氧同位素组成以及矿物相平衡状态进行分析,研究了洋-戴河滨海平原海水入侵区不同水体的水文地球化学作用过程。结果表明:洋-戴河滨海平原河水和浅层淡水的演化主要以岩土风化-溶滤作用为主,在此过程中也受到了蒸发浓缩作用的影响;微咸水的形成主要受浅层淡水与海水的混合作用和浅层淡水的蒸发浓缩作用控制;局地地下水咸化可能受到了深部地下热水的溢流补给(Q06水样),部分深层地下水也受到了海水混入(Q35水样);基于海水的混入比例和矿物饱和指数SI分析,揭示了浅层淡水与海水的混合作用过程中最高海水混入比例为4.35%,期间主要发生了Ca、Na离子交换;不同水体中,方解石、白云石基本处于饱和状态,石膏、无水石膏和岩盐均未达到饱和状态。     

黄土丘陵区不同水体中氢氧同位素特征及相互关系

为了研究典型黄土丘陵区不同水体氢氧同位素特征及水体间补给转化关系,合理利用干旱半干旱区水资源,通过野外采集2019年6月至11月延安市安塞墩山周围降水、河水、地下水和土壤水样品,运用同位素示踪技术,结合混合模型探索研究区不同水体氢氧同位素特征及水循环转化关系。结果表明:河水、地下水较土壤水富集氢氧同位素;各水体D和18O含量的非稳定性表现为降水土壤水河水地下水;降水、土壤水、河水氢氧同位素随时间变化较大,8月和11月较其他月份贫化,地下水同位素含量较稳定;受强烈的非平衡蒸发作用影响,土壤水、河水和地下水蒸发线的斜率与截距均小于大气降水线,其中土壤水最小。降水和地下水补给河水的比例分别为32.54%、67.46%。土壤水和河水补给地下水的比例分别为72.35%、27.65%。研究区地下水的主要补给水源为土壤水,河水的主要补给源为降水。     

岩浆对围岩的同化作用对岩浆岩~(18)O/~(16)O和~(87)Sr/~(86)Sr系统的影响

<正> 最近几年许多工作者发现火成岩全岩样品中δ~(18)O与~(87)Sr/~(86)Sr初始值之间存在正相关关系。其中有些关系已综合于图1中。这些关系的重要性在于,地球上这两个同位素系统中的变化是由完全不同的机理所造成的。岩石变得富~(87)Sr是由于加入了由~(87)Rb衰变产生的放射成因锶;主要富集~(87)Sr的储藏库是古老的大陆岩石或由此衍生的沉积物。大陆或洋壳的沉积岩富含     

锶同位素在经济地质学中的应用

引言自然界中 Sr 同位素的变异是 Rb~(87)放射性衰变为Sr~(87)的结果,而其余三种 Sr 同位素(Sr~(84)、Sr~(86)和 Sr~(88)则是稳定的。Sr~(87)一般用 Sr~(87)/Sr~(86)比值来表示。在地球形成时,Sr~(87)/Sr~(86)的原始比值约为0.699,而现代来自地幔岩石的 Sr~(87)/Sr~(86)比值近似于0.703,故地幔的 Rb/Sr 比值必须近似于0.025。因为地壳岩石的 Rb/Sr 比值要比地幔值约高一个数量级,所以地壳岩石的SR~(87)/Sr~(86)比值以一种可观的速率在增加。在矿床工作中,Sr 同位素有两方面的应用:它可     

渗入加拿大艾-达什瓦湖深成侵入体中的地下水的~(87)Sr/~(86)Sr 比值:斜长石-水反应的证据

艾-达什瓦湖深成侵入体位于加拿大地盾苏必利尔构造区安大略省西北部,为一方辉安山岩套富锶长英质侵入体。较深部的Ca-Na-Cl型地下盐水的~(87)Sr/~(86)Sr比值的变化范围较窄,在0.7057～0.7070之间,与斜长石的~(87)Sr/~(86)Sr比值类似,但不同于钾长石、黑云母和全岩的~(87)Sr/~(86)Sr比值。这表明水的锶同位素组成是斜长石与水相互作用的结果。裂隙矿物石膏和方解石有相似的~(87)Sr/~(86)Sr比值,说明这两种矿物是由类似于现存深部地下水溶液晶出的。浅层Ca-HCO_3型地下淡水的锶同位素比值的变化范围较大(0.7065～0.7228),表明它们来自上覆土壤中的矿物。该地下盐水的研究结果与热力学和动力学模型是一致的,表明斜长石比其他硅盐酸造岩矿物溶解得快。这些结果可用来研究大多数位于硅酸盐母岩中的卤水。     

长江水体常量和微量元素的来源、分布与向海输送

基于2017年4～5月期间对长江干流与主要支流共20个站位的观测,结合多元数理统计对水体中溶解态常量和微量元素的空间分布规律、来源及入海通量进行了分析,并通过与世界其它河流的对比探讨了流域自然因素与人类活动等对长江水环境中常量与微量元素分布与输送的影响.结果表明,Cu、Zn、Pb、Cd和As是长江流域主要受人类活动影响的元素,在下游区域显著高于上游与中游(P 0. 05),且各元素在长江重庆段和汉江均有较流域其他河段高的浓度值,这些河段相对较高的重金属含量主要与人类活动强度密切相关.有趣的是,长江宜昌至武汉段各元素均出现了较低的浓度值,这很大程度上受三峡水利工程蓄水所产生的"滞留效应"所致.统计分析还显示Na、Mg、K、Ca、Fe、Mn、Co、Ni、Mo、Cr和V主要与各种岩石矿物的风化与侵蚀相关,Cu、Zn和Pb主要受工业、金属冶炼、矿物开采等人类活动的影响,而Cd和As则主要来源于农业生产活动.长江重庆段和汉江区别于长江流域其它河段,表明水体受人类活动影响比较严重,但长江流域重金属浓度水平整体低于世界其它重工业和农业发达区域的河流.由于长江径流量巨大,Cu、Zn、Pb、Cd与As的入海通量是长江口及其近海重金属收支与循环的重要一环,并可能对河口生态环境产生深远的生态学效应.     

晋江河口沉积物重金属污染历史与来源

为研究沉积物重金属元素的主要来源,分别采用电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法,测定了晋江河口柱状沉积物中15种重金属元素(Pb、Sr、Cr、Cd、Zn、Cu、Fe、Mn、V、Ni、Co、Cs、Sn、Sb和Hg)的质量分数,结合210Pb定年技术,运用Pb、Sr同位素示踪技术及多元统计分析方法(聚类分析法),探讨沉积物中15种重金属元素的垂向分布特征及污染历史. 结果表明:①近300 a来晋江河口受到不同程度的重金属污染. ②柱状沉积物中的Pb主要来自于上游流域的采矿活动(贡献率为47.5%~83.7%)和土壤母质(贡献率为16.3%~52.5%). ③沉积物的87Sr/86Sr为0.716 37~0.719 26,高于人为源(≤0.711 72),说明沉积物中的Sr受人类活动影响较小,主要来源于土壤母质. ④聚类分析结果显示,15种重金属元素可分两大类,Ⅰ类为Sr、Hg、Cr、V、Ni和Cs,以自然源为主;Ⅱ类为Pb、Fe、Mn、Zn、Cd、Sb、Sn、Cu和Co,以人为源为主,主要与上游流域的采矿活动有关.      

长江颗粒(类)金属元素分布、来源和向海输送

基于对长江干流与主要支流丰水期的调查和下游一个水文年的综合观测,结合多元数理统计手段和历史观测数据,对悬浮颗粒物中元素的时空变化、控制因素和来源等进行了解析,探讨了流域自然和人为因素对元素输送的影响.结果表明,大多颗粒物携带的元素在涪陵至宜昌河段存在下降趋势,这和三峡水库对颗粒物的滞留有关.多个元素在人口活动密集的下游地区出现高值,为人类活动和流域地质背景共同作用的结果.统计表明,硼（B）、钪（Sc）、镓（Ga）、锶（Sr）、钛（Ti）、锆（Zr）和铌（Nb）元素主要来源于岩石风化和土壤侵蚀等自然过程;锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）、钴（Co）、铅（Pb）、镉（Cd）和铬（Cr）元素主要受人类活动影响.尽管颗粒物中各元素入海通量差异大,但大多在丰水期的输送通量占全年的比例最高,且颗粒态元素的输送通量远高于溶解态.长江悬浮颗粒物中重金属元素含量在全球河流处于中等浓度水平.长江输沙量因筑坝发生了较大的变化,悬浮颗粒物中金属元素的输送源汇格局因此正在发生改变,并可能对河流和河口环境产生深远的影响.     

赣江河水主成分及锶同位素地球化学研究

于2007年11月,系统采集赣江流域枯水期河水样品22个,对其主要离子成份组成和锶同位素比值进行了分析测定,以期获得赣江流域化学风化过程及物质来源信息。研究结果显示,赣江流域河水的离子成分主要来源于硅酸岩和碳酸盐岩两端元混合组成的岩石和土壤的化学风化或溶解,且风化作用在近地表环境中进行。流域水体的化学组成基本代表了典型的硅酸岩地区河流的相应化学组成,显示出与碳酸盐岩地区河流及世界主要河流河水化学组成的差异性,如Si、Na、K等含量较高。其次,赣江河水还显示了受人类活动对水体化学组成的影响较大、以及大气CO2消耗率较高等特点。     

铜川地区11.4～1.5 ka B.P.期间黄土地球化学风化特征及其古气候意义

通过对铜川剖面黄土-古土壤地层中常量元素和微量元素的地球化学特征进行分析,结合AMS-~(14)C年代学数据,利用Na/K值、CIA(化学风化指数)、A-CN-K三角图、Bc(退碱系数)、Ki(残积系数)、Rb/Sr值和Ba/Sr值等指标,探讨了该地区11.4～1.5 ka B.P.间黄土-古土壤地层的化学风化特征及其古气候意义。结果表明:(1)Na/K、CIA和A-CN-K三角图等分析指示铜川剖面11.4～1.5 ka B.P.间黄土-古土壤地层处于初等化学风化作用阶段。(2)Bc、Ki、CIA、Rb/Sr和Ba/Sr等指标的变化趋势同黄土-古土壤地层具有很好的对应性,较好的记录了铜川地区11.4～1.5 ka B.P.间的气候变化特征,可以将该地区的气候变化划分为4个阶段:11.4～10.2 ka B.P.气候寒冷干燥;10.2～9.1 ka B.P.温度逐渐上升,气候略温偏干;9.1～4.4 ka B.P.气候温暖湿润;4.4～1.5 ka B.P.气候逐渐转为冷干。(3)元素地球化学参数记录的铜川地区全新世最适宜期为9.1～6.0 ka B.P.,并且在6.0～5.0 ka B.P.期间存在次一级的气候恶化事件。     

东亚边界层臭氧时空分布的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)对2010年东亚地区边界层臭氧(O3)的时空分布进行了数值模拟,并评估了东亚边界层光化学反应的活性.结果表明,NAQPMS模式与观测结果较为一致,站点观测与模拟的日均值(月均值)相关系数达到0.56~0.91,模式能合理再现东亚地区地面O3的时空分布特征.东亚地区冬季边界层O3低值区出现在中国东部;春季O3浓度增加,西北太平洋沿岸地区O3浓度达60μL/m3左右;夏季东亚中纬度35°N附近大陆地区O3由于强烈的光化学反应呈现出一浓度高值带,浓度达60μL/m3以上;秋季东亚大部分地区O3浓度维持在40~45μL/m3左右.夏季中国京津冀和长江三角洲部分地区光化学净生成率已超过30×10-9/d.     

长江安徽段江心洲土壤重金属的分布特征及来源分析

在长江安徽段15个面积较大的江心洲采集表层(0~20 cm)和深层(150~180 cm)土壤样品,研究其重金属元素含量的分布特征和来源.表层土壤中Cd、Hg、Pb、Cu和Zn等元素平均含量分别是深层的2.33、1.67、1.35、1.48和1.43倍.以长江沉积物背景值作为基线值进行的地累积指数评价结果表明,土壤重金属富集程度依次为CdHgCuZnAsPb.不同江心洲之间以及同一江心洲内部土壤重金属含量的差异,主要与江心洲的成因及其发育演变过程有关,近期淤长的部分,土壤重金属元素含量通常比较高.因子分析结果表明,研究区土壤重金属的富集主要与细颗粒物质的粒径效应、含钙矿物对Cd等元素的固定,以及受燃煤影响的大气沉降输入有关.利用因子得分-多元回归法量化了不同来源重金属的贡献,土壤粒度端元对研究区土壤Ni、Cu、Pb、Zn、As、Cd的贡献率均超过70%.     

黄河中下游表层沉积物中有机氯农药含量及分布

利用GC-ECD检测了黄河中下游干支流23个表层沉积物中的有机氯农药,主要检测出HCHs、DDTs、六氯苯、氯丹等,总含量范围为0.35～22.92 ng/g,其中HCHs和DDTs的含量较高,分别为0.09～12.88 ns/g和0.05～5.03 ng/g.干流中有机氯农药的含量从中游到中下游呈逐渐升高趋势,主要支流中的含量为:新蟒河＞金堤河＞汜水＞伊洛河＞沁河.干流中HCHs含量较海河、珠江、长江和黄浦江明显偏高;DDTs含量与除海河外的其它河流基本相同,但两者均低于国外河流.沿河流区域工业废水和主要支流的汇入、农药的广泛施用所引起的长期残留与风化土壤是黄河有机氯农药污染的主要来源.     

冬季东海海水中碳水化合物的分布及影响因素

本文采用TPTZ法测定了2010年冬季东海48个站位海水中溶解单糖（MCHO）、溶解多糖（PCHO）和溶解总糖（TCHO）的浓度,并对其水平分布和PN断面9个站位的垂直分布特征进行了研究。结果表明,表层海水中MCHO、PCHO与TCHO的平均浓度和范围分别为3.8（0.7~14.9）、6.9（1.1~20.8）和10.7（3.0~25.0）μmol C/L。水平分布大致呈现由近岸向外海递减的趋势,但是高值区各有不同,受各种水团如长江冲淡水、台湾暖流和黑潮的作用明显。冬季东海陆架海区海水垂直混合强烈,MCHO、PCHO及TCHO浓度分布在垂直方向上无明显规律,均在混合层（0~100 m）出现高值区分布。对长江口3个断面碳水化合物和环境因子的相关性研究表明,TCHO与温度、盐度均呈现显著的线性负相关,MCHO与叶绿素a（Chl a）呈现显著的线性正相关关系。