厦门地区大气降水氢氧同位素组成特征及水汽来源探讨

采集厦门地区6个站位春、夏和冬季的大气降水样品,并用稳定同位素质谱仪分析降水样品中的氢氧同位素值(δD和δ18O).结果表明:厦门地区大气降水中δD和δ18O值春季最高(-7.86‰±8.07‰和-2.18‰±0.80‰),夏季最低(-61.17‰±4.85‰和-8.42‰±0.62‰).本文同时利用HYSPLIT模型对不同季节厦门地区水汽来源及输送路径进行追踪,发现厦门地区夏季降水主要受到来自南海及西太平洋气团的影响,期间降水量大,δD和δ18O值较低.厦门地区大气降水线方程为δD=8.35δ18O+12.52(R2=0.906),与全球降水线方程(δD=8.17δ18O+10.56)相比,截距及斜率略有偏高.厦门地区氘剩余值(d值)波动范围较大(-5.13‰~32.25‰),说明厦门地区降水的水汽来源较为多样,降雨条件较为复杂.厦门地区降水中d值表现为冬季高,春季次之,夏季低的季节性变化特征.年尺度下,厦门地区氢氧同位素与降水量在呈显著的负相关关系(r分别为-0.477和-0.369,p0.01).     

柴达木盆地东部降水氢氧同位素特征与水汽来源

稳定性氢氧同位素可以作为示踪剂来判断大气降水的水汽来源.本研究选择柴达木盆地南部的格尔木和东北部的德令哈两个区域,在分析这两个地区2010年6~9月降水同位素组成特征、时间变化以及降水中δD与δ18O关系的基础上,探讨柴达木盆地降水的水汽来源.结果表明:1格尔木和德令哈地区6~9月大气降水线分别为,格尔木:δD=7.840δ18O-4.566(R2=0.918,P0.001),德令哈:δD=7.833δ18O+8.606(R2=0.986,P0.001).两地区6~9月大气降水线的斜率和截距均低于全球大气降水线,而格尔木地区的截距仅为-4.566,反映出格尔木极其干旱的气候特点.2格尔木降水的δ18O在7月初较高,表现出一定的重同位素富集;在7月中下旬至9月初,δ18O较低;9月中下旬更低.德令哈降水的δ18O在6~8月相对较高,9月中下旬较低.3格尔木和德令哈地区水汽来源有一定的差异,格尔木地区可能是西南季风能够到达青藏高原的北部边界,德令哈地区水汽来源主要为局地蒸发.     

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ~(18)O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ~(18)O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ~(18)O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO_3型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.     

重庆地区大气场降水中氢氧同位素变化特征及与大气环流的关系

根据2015年4~10月重庆地区61场降水稳定同位素资料与相关气象资料,分析了不同时间尺度下重庆大气降水中氢氧同位素(δD、δ~(18)O)、过量氘(d)的变化特征以及它们与降水量、温度及厄尔尼诺/拉尼娜和南方涛动(ENSO)的关系.结果表明:1研究区大气降水线方程为:δD=8.28δ~(18)O+12.34(r=0.99,n=61),其斜率和截距与中国东部季风区的多处南方地区大气降水线方程的斜率和截距相似.2研究区大气降水中氢氧同位素和d均出现夏半年低、冬半年高的季节变化,影响重庆降水中氢氧同位素变化的主要原因为不同季节降水的水汽来源及气团性质的差异.3监测时段内研究区大气降水中δ~(18)O与温度、降水量相关性不显著(r=0.03;r=0.12),但却敏感响应了大气环流过程,表现出与ENSO正相关.大气降水中δ~(18)O和过量氘(d)清晰记录了2014~2015年LaNia和ElNio的转换过程.ElNio期间研究区域大气降水中δ~(18)O和d明显偏重;而在LaNia期间,δ~(18)O和d偏轻.     

埃滕德卡-巴拉那地区硅质火山岩的氧同位素地球化学:源区的控制条件

埃滕德卡（纳米比亚）和巴拉那（南美洲）白垩纪溢流玄武岩区硅质大山岩中辉石斑晶的氧同位素比值，被认为可反映原始岩浆的δ18O值。据我们识别，这两个地区的南部岩石为高δ18O型（δ18O辉石～＋10‰），北部岩石为低δ18O型（δ18O辉石～＋6．5‰）。这两个流纹岩类型的其它差别，包括低δ18O型岩石中不相容元素的含量高、初始87Sr／86Sr比位低。我们认为，流纹岩类型的区域分布反映了源区组分的差异，只要这些源区是下地壳的、新元古代活动带的物质（高δ18O）和太古宙下地壳的物质（低δ18O），它们的组分差异就可得到圆满的解释。     

三姑泉域岩溶地下水分布特征及子系统识别

通过地质学、岩溶动力学、构造学、地球物理勘探、流体动力学、水文地质试验、水文地球化学及同位素分析等方法,分析了三姑泉域岩溶地下水赋存与富集规律,阐明了可溶岩与构造对岩溶地下水分布的控制;采用多种手段联合方法对三姑泉域的地下水子系统进行了识别。共划分了东丹河、丹河、高平-晋城、赵庄四个地下水子系统。每个子系统内都发育强径流带,径流带内物探结果显示低电阻率,水化学显示低TDS,同位素显示高δ~(18)O、δD值,子系统边界上则呈现了高电阻率,高TDS及低δ~(18)O、δD值的特征。多种研究方法相互印证结论一致,提高了地下水子系统识别的准确度。     

长沙地区不同水体稳定同位素特征及其水循环指示意义

分析不同水体中的环境同位素变化特征是应用同位素示踪技术进行区域水循环研究的必要基础.根据2012年1月至2013年12月对长沙地区大气降水、地表水(河水)及地下水(泉水、井水)的跟踪取样,分析了不同水体中δD、δ18O的变化特征.结果表明,由于水汽来源的季节差异,长沙地区降水中D、18O的组成呈现出明显的季节变化,降水中δ18O变化与气温、降水量等气象要素之间存在显著负相关,当地大气水线(LMWL)特征揭示了长沙地区湿润多雨的气候;地表水中δD、δ18O的波动小于降水,其稳定同位素值的季节变化相对于降水存在延迟特征,冬夏半年河水线(RWL)的差异表明地表水在不同季节的主要补给源有所不同;地下水中δD、δ18O的波动幅度最小,并且泉水、井水中δD与δ18O的变化范围以及平均值都非常接近,说明这两种水体间存在较密切的水力联系,干旱月份地下水δD、δ18O持续偏低,可能与树根对地下水的吸取加强有一定的关系.研究结果对于合理利用本地区水资源有一定指导意义.     

滇南蒙自地区降水稳定同位素特征及其水汽来源

大气降水中δD、δ~(18)O值具有规律性变化特征,与诸多气象要素及水汽来源之间存在密切联系.根据2009年1月至2011年12月对滇南蒙自地区大气降水的连续性采样,结合欧洲中期数值预报中心(ECMWF)以及美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料,并利用HYSPLIT_4.8后向轨迹追踪模型,分析了天气尺度下蒙自地区大气降水中δD、δ~(18)O的变化特征,探究了降水稳定同位素与温度、降水量、风速及水汽来源之间的关系.结果表明,蒙自地区降水中δD、δ~(18)O值表现出明显的季节变化,即干季偏高,湿季偏低;降水中δ~(18)O与温度、降水量之间存在显著负相关,但与不同气压层(300、500、700、800 h Pa)风速之间呈现出显著正相关,表明风速也是影响降水中δ~(18)O变化的一个重要因素;随着降雨等级的增加,其大气水线的斜率与截距也增大,说明降水稳定同位素存在一定程度的云底二次蒸发效应;水汽输送轨迹显示,干季降水的水汽主要来自于西风带输送及局地再蒸发水汽,而湿季降水的水汽主要来源于远源海洋水汽的输送,并且在受台风影响期间,降水中δD、δ~(18)O值更加偏负.     

用氯和氢氧同位素揭示洋戴河平原地下水的形成演化规律

通过分析地表水和地下水中氯离子浓度和δD、δ¹⁸O值的空间分布特征,揭示了秦皇岛洋戴河平原地下水的形成演化规律.结果发现,洋戴河平原地表河水来源于中上游水库水和大气降水的混合,且河水沿程受到δD、δ¹⁸O值、氯离子浓度更低的支流或灌渠水补给,从而使δD、δ¹⁸O值、氯离子浓度呈现沿程逐渐降低的现象.山前丘陵区地下水主要接受大气降水的直接补给,洪积扇及山麓地带地下水受到了一定的蒸发作用影响,除了接受丘陵区地下水的侧向补给外,洋河附近地下水还受到洋河水库水的混合.研究区西部咸水带的地下水由上游地下水和大泥河地热咸水混合而成,地热咸水的混合比率约为13%,而东部咸水带的地下水由上游地下水、本地污水和地热咸水混合而成,地热咸水的混合比率不超过9%.在海水入侵区,地下水主要由本区地下淡水和海水(海水混合比率不超过10%)混合而成,并且受到了不同程度的地表水或农田灌溉水的补给,其中,浦河一带是地表水或灌溉水补给较为明显的地段.     

托来河流域不同海拔降水稳定同位素的环境意义

为了探讨祁连山中段托来河流域不同海拔降水稳定同位素的环境意义,依据该流域托勒站(3 367 m)和嘉峪关站(1 658 m)的降水样品和气象数据,分析了降水稳定同位素的时间变化、局地大气水线、海拔变化,讨论了降水稳定同位素与温度、降水量、平均水汽压和相对湿度的关系.结果表明,研究时段内托勒站和嘉峪关站降水稳定同位素具有一定的季节变化特征,托勒站表现为夏秋较高值,冬春季为较低值,与托勒不同的是,嘉峪关站春季较高,其他季节较低.嘉峪关站降水δ~(18)O和d-excess值展现出显著的反向变化趋势,托勒站则不显著,随海拔升高对应的相关系数呈下降趋势,反映了内陆河流域低海拔地区存在较强的云下蒸发,同时高海拔地区受局地水汽再循环的强烈影响;从嘉峪关到托勒站大气降水线的斜率和截距都明显升高,表现出从低海拔到高海拔的增加趋势;处于高海拔地区托勒站的温度效应比低海拔地区的嘉峪关站更显著,对于气温在10℃以上的降水事件而言,托勒站δ~(18)O与气温呈显著正相关,嘉峪关站则表现出相反的变化趋势,可能是嘉峪关站云下蒸发对高降水量事件稳定同位素的富集作用减弱,使得呈现降水量效应;从托勒站到嘉峪关站,δ~(18)O和dexcess与平均水汽压的正相关关系减弱,变化幅度也明显减小,原因可能是从高海拔到低海拔地区,水汽压升高,饱和水汽压升高,降水难以形成,降水量较小,降水稳定同位素受云下蒸发影响作用明显,δ~(18)O和δD偏正,高海拔地区受局地水汽再循环的作用明显,δ~(18)O和δD偏负;嘉峪关站降水δ~(18)O与平均相对湿度呈不显著正相关,托勒站则相反.研究结果为托来河流域同位素水文过程研究提供了理论依据.     

中国主要类型锑矿床氢、氧、碳同位素组成及地球化学特征

中国主要类型锑矿床中主要矿物的δ18O值从 +5.2‰～ +2 5.84‰ ,离差值为2 0 .64 ;实测与计算的δ18OH2 O值从 -8.0 3‰～ +1 5.9‰ ,离差值高达 2 3 .93 ;矿物包裹体分析的δDH2 O值变化范围从 -1 2 4 .3‰～ -3 8.0‰ ,离差值达 86.3 ;矿物样品的δ13C值变化范围为 -9.73‰～ +1 .79‰ ,离差值为 1 1 .52。经综合研究后认为锑矿床的成矿流体是多源的 ,既有岩浆水、变质水和大气降水 ,也有地层封存水、海水和吸附水加入成矿流体。因此 ,锑矿床的成因较复杂 ,应根据成矿物质来源、成矿作用等的差异 ,分别研究各类矿床的特征 ,才能较好地指导找矿勘查工作。     

库车前陆盆地流体化学、成因与流动

库车前陆盆地寒武系 -第三系流体分析显示 :寒武系 -奥陶系和侏罗系油田水与白垩系 -第三系有所差异 ,前者总矿化度相对较低 ,为 90g/L～ 1 1 0g/L ;相对富Ca2 + 和HCO-3 ;后者总矿化度介于 73g/L～ 3 1 0g/L,主要为 1 3 0g/L～ 2 90g/L,相对富K+ +Na+ 和Cl-;而大宛齐第三系油田水则相对富Ca。影响水化学演化的因素包括 :膏盐类、沸石类矿物溶解以及白云化作用和富镁绿泥石形成等。白垩系油田水δ18O、δD关系显示为淡水蒸发成因 ,且在轮台断隆带油田水87Sr/86Sr向西降低 ,指示了富87Sr的流体来自东部的碎屑泥岩 ,这与本区煤成油运移方向是一致的。而 2个寒武系 -奥陶系油田水87Sr/86Sr高达0 .71 71 6,并富Li、B、Sr元素和δ18O ,被认为来自结晶基岩 ,与氮气、氦气及部分甲烷的来源一致。     

δ~(15)N和δ~(18)O指标识别环境中N_2O生成机理

δ15N和δ18O指标在识别环境N2 O生成机理中具有重要的作用。本文主要讨论δ15N指标在识别海洋、土壤和污染水体N2 O生成机理中的作用 ;分析硝化和反硝化作用引起的同位素分馏特征 ;并对δ18O指标的应用进行了探讨。     

贵州晚二叠世煤中硫同位素的组成特征

报道了贵州主要开采矿山晚二叠世煤中不同形态硫的同位素组成特征。形成于海水影响较小环境中的煤以低的硫含量 ,偏正的δ34S值为特点 ;形成于海相或受海水影响较大的环境中的煤 ,则具有高的硫含量和偏负的δ34S值 ;在高硫含量的煤中 ,有机硫和无机硫具有弱的相关性 ,可能它们具有一致的来源 ;煤中有机硫的同位素组成对成煤环境是灵敏的 ,可作为成煤环境划分指标 ,根据有机硫含量和同位素组成 ,可分出海水对煤层的影响程度。     

与韧性剪切带有关的不同金矿化类型地质地球化学特征对比研究

与韧性剪切带有关的金矿化类型主要有蚀变糜棱岩型、构造蚀变岩型和石英脉型。不同金矿化类型具有不同的控矿构造类型 ,蚀变糜棱岩型金矿化受韧性变形带控制 ,构造蚀变岩型金矿化受脆性碎裂岩控制 ,石英脉型金矿化则受浅部裂隙带控制 ;未矿化糜棱岩变形越强 ,金元素含量就越低 ,超糜棱岩明显低于粗糜棱岩 ,但强烈变形的糜棱岩容易叠加后期的矿化蚀变 ;在时空关系上 ,同一成矿期内石英脉型金矿化稍晚于构造蚀变岩型和蚀变糜棱岩型金矿化 ,且石英脉型往往穿切蚀变糜棱岩型和构造蚀变岩型 ;在地球化学特征方面 ,与构造蚀变岩型和蚀变糜棱岩型相比 ,石英脉型的轻重稀土元素比值较大 ,更富集轻同位素 ;在成矿物理化学条件方面 ,与构造蚀变岩型和蚀变糜棱岩型相比 ,石英脉型的成矿温度低、压力小、成矿深度浅。从构造带成生演化的时空统一的角度分析可知 ,这三类金矿化都是在造山过程中韧性剪切带持续演化变形的条件下形成的 ,这种韧性剪切带持续演化变形是形成大型金矿床的重要条件之一。     

湘黔桂地区晚前寒武纪层状硅质岩地球化学特征及成因

湘黔桂地区晚前寒武纪发育厚度较大的层状硅质岩层 ,岩石化学成分纯净 ,硅质矿物含量 95%以上。岩石贫微量元素 ,但富Ba、As、Sb、Ag、U元素 ;稀土元素总量低 ,Ce呈明显的负异常 ,轻稀土含量大于重稀土含量 ;δ30 Si值变化范围为 0 .0‰～ 0 .7‰ ,δ18O值变化范围为 2 0 .1‰～ 2 3 .6‰。硅质岩地球化学特征表明其成因为介于热水沉积与生物沉积之间的过渡类型。     

N_2O的氮、氧稳定同位素真空制样系统探讨

氮、氧稳定同位素指标在N2 O源汇识别、全球源汇质量估算中具有独特的定量作用。本文主要讨论N2 O的氮、氧稳定同位素真空制样系统的基本原理、总体设计和技术难点 ,为建立N2 O氮、氧稳定同位素真空制样系统提供理论基础。     

基于δ18O的青藏高原中部错那湖湖水蒸发研究

稳定同位素方法经常被用来估算湖水水量平衡,这种方法主要依赖于水样的采集和同位素分析,并结合研究区域相关的气候和水文信息对湖水进行研究。基于对1999-2001年期间获得的18个湖水样的稳定同位素分析,发现错那湖水δD和δ¹⁸O的平均值分别为-83.3‰和-9.6‰,显著高于流域内同期降水中δD和δ¹⁸O的加权平均值-124.5‰和-16.6‰;流域内湖水稳定同位素的变化幅度远小于降水,但展示了明显的季节变化,夏季值较低而冬春季值较高,这种变化表现出一定的降水量效应,表明降水是湖水主要补给来源之一。结合所获得的流域内降水和河水稳定同位素数据,利用稳定同位素质量平衡方法对非结冰期间错那湖水的蒸发与流入比率(E/I)进行了估算,结果表明,受太阳辐射与气温升高的影响,湖水受到强烈的蒸发,流入错那湖的水大约24%消耗于蒸发。     

扬子地块南缘锑矿床中矿石铅的组成及其地质意义

锑是我国的特色矿产 ,扬子地块南缘锑矿带是世界上最大的锑成矿带。铅同位素研究表明 ,该带锑矿床中矿石铅的组成变化较大 ;在铅同位素组成图解中 ,线性分布明显 ,但它不具有等时线意义 ,而是由低放射性成因铅和高放射性成因铅两个端元混合所致。矿石铅属壳、幔混合铅。成矿作用应发生于开放体系之中 ,深部幔源物质可能参与了锑的成矿作用。     

中国大气降水δ~(18)O区域特征及其对古气候研究的意义

系统地收集和分析IAEA/WMO数据库GNIP/ISOHIS与文献报道的中国及周边大气降水和石笋的δ18O等数据,发现大气降水δ18O值和降水量效应在大尺度上均与前人研究结果相似,但在小尺度上具有显著的区域性特征:以塔里木盆地、鄂尔多斯盆地和潢川-合肥盆地等为中心的区域大气降水δ18O值明显高于其它地区,而以拉萨和川-滇-黔为中心的区域明显低于其它地区;在川-滇-黔三省交界地区和湖南中东部分别出现了强和弱降水量效应。大气降水出现δ18O较高值或降低值的主要原因可能与当地蒸发和季风等因子控制的水汽来源特征有关;而降水量效应的区域性特征可能与水汽来源结构变化密切相关。对区域上的大气降水和石笋δ18O进行比较分析表明,以单一水汽来源为主的地区,石笋δ18O值能较好地反映太阳辐射强度或季风强度;两种水汽来源强度相当的地区,石笋δ18O值反映的是两种水汽来源的综合信息;在太阳辐射强度变化对不同水汽影响差异性明确之前很难直接解析为太阳辐射或季风强度信息。