Coupled groundwater flow and heat transport simulation for estimating transient aquifer–stream exchange at the lowland River Spree (Germany)          下载免费PDF全文

Gunnar Nützmann  Christian Levers  Jörg Lewandowski 《水文研究》2014,28(13):4078-4090

Subsurface flow and heat transport near Freienbrink, NE Germany, was simulated in order to study groundwater–surface water exchange between a floodplains aquifer and a section of the lowland River Spree and an adjacent oxbow. Groundwater exfiltration was the dominant process, and only fast surface water level rises resulted in temporary infiltration into the aquifer. The main groundwater flow paths are identified based on a 3D groundwater flow model. To estimate mass fluxes across the aquifer–surface water interfaces, a 2D flow and heat transport modelling approach along a transect of 12 piezometers was performed. Results of steady‐state and transient water level simulations show an overall high accuracy with a Spearman coefficient ρ = 0.9996 and root mean square error (RMSE) = 0.008 m. Based on small groundwater flow velocities of about 10^?7 to 10^?6 ms^?1, mean groundwater exfiltration rates of 233 l m^?2 d^?1 are calculated. Short periods of surface water infiltration into the aquifer do not exceed 10 days, and the infiltration rates are in the same range. The heat transport was modelled with slightly less accuracy (ρ = 0.8359 and RMSE = 0.34 °C). In contrast to the predominant groundwater exfiltration, surface water temperatures determine the calculated temperatures in the upper aquifer below both surface water bodies down to 10 m during the whole simulation period. These findings emphasize prevailing of heat conduction over advection in the upper aquifer zones, which seems to be typical for lowland streams with sandy aquifer materials and low hydraulic gradients. Moreover, this study shows the potential of coupled numerical flow and heat transport modelling to understand groundwater–surface water exchange processes in detail. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

南秦岭石泉-汉阴金矿带控矿构造特征与矿床成因探讨     

刘云华  王硕  吕鑫  孙健  徐丽  杨本昭  范媛媛  孟茹 《岩石学报》2021,37(6):1933-1947

石泉-汉阴成矿带是南秦岭重要的金成矿潜力区,是秦岭金成矿带的重要组成部分。为了查明区内与成矿有关的多期次构造发育特征及其对金成矿的控制作用,并进一步探讨矿床成因,本文选取石泉-汉阴成矿带内最具代表性的黄龙、长沟和金斗坡三个金矿床作为研究对象,通过详尽的野外及井下地质调研、室内显微构造观察及同位素追踪相结合的研究方法,探讨了该成矿带内的构造活动期次,确定了与成矿有关构造体系的性质,取得的主要认识有:(1)研究区与成矿关系密切的共有四期构造活动,分别为成矿前的韧性剪切构造(S1)、成矿早期的韧性剪切构造(S2)、主成矿期牛山-凤凰山隆起形成的拆离滑脱构造(S3)以及成矿期后的脆性构造;(2)成矿期早期韧性剪切构造中矿化现象并不显著,主要对区内矿床的成矿物质起到了预富集作用,而成矿主期与滑脱构造同时期的由岩浆分异而来的含矿热液叠加在早期矿化带之上才形成了区内的金矿床,其成因为岩浆期后热液型金矿;(3)成矿早期的韧性剪切构造形成于晚三叠世华北与扬子两大板块碰撞拼合的造山作用,主成矿期次拆离滑脱构造活动则为板内演化阶段由伸展塌陷造成的差异隆起所致。  相似文献   

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束     

徐向珍  熊发挥  张承杰  陈建  张然  闫金禹  杨经绥 《岩石学报》2021,37(10):2944-2970

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。  相似文献   

鲜水河断裂带乾宁段岩石特征与内部结构及其物理-化学性质     

吴琼  李海兵  CHEVALIER Marie-Luce  米桂龙  李超  何祥丽  李亚林 《岩石学报》2021,37(10):3204-3224

断裂带的变形行为和断层滑移机制是目前地震研究关注的热点,断裂带岩石特征、内部结构与物理化学性质是确定断层蠕滑或粘滑行为以及断层滑移机制的基础和关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段地表出露的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜、扫描电镜、粒度统计、粉末X射线衍射分析（XRD）和薄片X射线荧光光谱分析（XRF）等多种研究方法,对鲜水河断裂带岩石特征、结构构造、物性、矿物成分及化学元素分布开展了详细的分析,并探讨了相关变形行为和滑移机制。分析表明：（1）断裂带核部主要由黑色断层泥、浅黄色及黄色断层角砾岩和灰色碎裂岩、灰色断层角砾岩组成,呈单核对称结构;（2）黑色断层泥厚3~5cm,具有快速滑动结构特征,表现为断层粘滑行为。断层泥可划分出13个滑移带,最窄滑移带厚约40μm,至少代表13期古地震事件;（3）断层泥主要由伊利石、高岭石和石英等矿物组成,其中边部伊蒙混层含量异常高,为最新一次古地震的主滑移带。由于伊利石和伊蒙混层（或蒙脱石）为主要黏土矿物的断层泥渗透率低、孔隙流体压力大,以及发现断层泥楔入脉,表明地震过程中断层滑动存在热增压弱化机制;（4）从断层泥不同滑动带中碎块蚀变程度和矿物分布特征来看,地震主滑动带有向碎裂岩方向迁移的趋势。推测断层在滑动过程中,更趋向于向弱矿物含量高（如伊利石、伊蒙混层）、强矿物含量低（如方解石、高岭石）的围岩一侧迁移。  相似文献   

三江南段景洪大勐龙地区基性高压变质岩岩石地球化学特征及其大地构造意义     

孙载波  周家喜  周坤  赵枫  李小军  赵江泰  吴嘉林  陈光艳 《岩石学报》2021,37(2):497-512

本文以三江南段景洪大勐龙地区新发现的退变榴辉岩和蓝片岩为研究对象,对其进行了系统的地球化学、原岩性质及锆石U-Pb定年的综合研究。大勐龙地区退变榴辉岩呈透镜状产于白云钠长石英片岩、白云母片岩和斜长角闪(片)岩中,其原岩为亚碱性拉斑玄武岩,球粒陨石标准化稀土元素配分曲线呈轻稀土弱亏损、重稀土平坦型的分布特征,不具有Nb、Ta、Ti的亏损,与典型的N-MORB(正常型洋中脊玄武岩)地球化学特征一致,表明其原岩可能来源于亏损的地幔区,形成于洋中脊环境;变质锆石SHRIMP U-Pb年龄为230.3±1.7Ma,可能代表榴辉岩峰期的变质时代。蓝片岩的原岩为亚碱性拉斑玄武岩,具有较高Ti玄武岩的特征(TiO₂含量2.55%~2.88%,均大于2%),稀土元素总量变化范围小,比典型的N-MORB稀土总量偏高,轻稀土元素(LREE)亏损,无明显负Eu异常,地球化学性质与N-MORB类似。结合以往区域研究成果,进一步确定研究区退变榴辉岩和蓝片岩的原岩属于典型N-MORB型,该项研究不仅在昌宁-孟连缝合带的南段发现典型的特提斯洋壳残片,而且为进一步深入探讨滇西地区特提斯洋消减-闭合的动力学背景及其复杂的构造演化过程提供了重要的科学依据。  相似文献   

藏北尼玛地区白垩纪岩浆岩对班公湖-怒江缝合带演化的制约     

王伟  翟庆国  胡培远  唐跃  朱志才  吴昊 《岩石学报》2021,37(2):545-562

班公湖-怒江缝合带及其两侧广泛分布白垩纪岩浆岩,这些岩浆活动记录了班公湖-怒江特提斯洋俯冲至闭合以及拉萨-羌塘板块碰撞过程。为了约束该缝合带在早-晚白垩世的演化过程,本文对缝合带中段尼玛地区花岗岩进行岩相学、地球化学、锆石年代学和Hf同位素研究。尼玛北部虾别错花岗岩侵入到中生代地层中,发育石英闪长质包体。锆石U-Pb定年结果表明寄主花岗岩和包体形成于早白垩世(122Ma和121Ma)。这些锆石均具有正的ε_Hf(t)值,分别为+2.4~+7.0和+3.0~+5.1。寄主花岗岩具有高硅和高钾钙碱性特征,属于准铝质-弱过铝质系列。包体相对低硅,属于中钾钙碱性准铝质系列。寄主花岗岩和包体具有相似的微量元素分布,如均亏损Nb、Ta和Ti,富集Th、U和Pb。综合分析,虾别错寄主花岗岩和包体是壳幔熔体混合作用的产物。尼玛南部张乃错花岗岩侵入到古生代地层里。锆石U-Pb年龄为97Ma,形成于晚白垩世。锆石ε_Hf(t)值在+2.2~+6.0之间。张乃错花岗岩具有高硅特征,属于高钾钙碱性弱过铝质系列。岩体显著亏损Ba、Sr、Ti和Eu,富集Rb、Th、U和Pb等元素。该花岗岩来源于新生地壳部分熔融,并在后期经历结晶分异。结合区域地质概况,虾别错早白垩世花岗岩(和包体)形成于班公湖-怒江特提斯洋闭合过程,而张乃错晚白垩世花岗岩形成于洋盆闭合之后拉萨-羌塘板块碰撞背景。尼玛地区早-晚白垩世岩浆活动记录了班公湖-怒江缝合带从洋盆闭合到拉萨-羌塘板块挤压碰撞的演变过程。  相似文献   

胶东地区控矿剪切带脆性变形时代的Ar-Ar年代学及其对成矿的制约     

程南南  石梦岩  侯泉林  潘结南  何苗  闫方超 《岩石学报》2021,37(12):3656-3672

胶东地区是典型的剪切带型金矿集中区,精确厘定该地区控矿剪切带的活动时代,可为探讨剪切带与金矿成因关系提供关键的时限约束,并且对矿床成矿模式的建立具有至关重要的意义。大量矿床地质证据显示胶东地区控矿剪切带中脆性变形活动对金矿体的形成具有直接影响,但其脆性变形时代尚不十分清楚。据此,本文在详细研究金矿体赋存特征的基础上,系统选取胶东焦家、玲珑、邓格庄、乳山这四个金矿区控矿剪切带断层泥中白云母进行⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学研究。定年结果显示,胶东地区焦家剪切带、招平剪切带以及牟乳剪切带的脆性变形时代分别为110.3±1.5Ma、122.8±1.7Ma、119.6±1.2Ma~115.8±1.4Ma。其中焦家剪切带的脆性变形时代明显晚于招平和牟乳剪切带,可能代表了焦家蚀变岩型矿化形成后易遭受后期的构造叠加。综合胶东各金矿区控矿剪切带变形时代、岩体侵位时代、成矿时代及剪切带活动特征和矿体产出特征,本文认为在多期岩体侵位以及控矿剪切带递进变形过程中,剪切带韧性变形区中由高压流体作用产生的同期脆性破裂可形成脉型矿化,如乳山金矿;而在脆-韧性和脆性变形区中发生的大规模脆性变形可导致脉型和蚀变岩型矿化的形成,如玲珑、邓格庄和焦家金矿。但随着剪切带的递进变形和隆升剥蚀,后期多期次的脆性构造变形叠加,可导致多种矿化类型出现在同一构造部位,如焦家金矿中石英脉型和蚀变岩型矿化。  相似文献   

从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞:回眸与展望   总被引：2，自引：0，他引：2  

许志琴  郑碧海  王勤 《地质学报》2021,95(1):75-97

大陆造山带的经典含义是指由于大陆地壳岩石在板块俯冲-碰撞的巨大挤压应力下,遭受强烈变形、变质和熔融作用,地壳发生大规模缩短、加厚和隆升而形成的地带。分布在大陆边缘和内部的造山带,经历从洋壳扩张、洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的造山过程,形成"俯冲增生型"、"陆陆碰撞型"和远离板块边界的"陆内型"造山带。造山带类型的分析是识别地球上造山带机制的钥匙。本文在阐述经典造山带分类的基础上,根据造山带的几何学、热历史、构造样式等特征,讨论了弧形造山带、特殊几何学造山带和走滑造山带的结构、运动学和动力学,以及从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞造山在时空上的转化和演化。在回顾造山带研究的基础上,突出在板块汇聚边界的大洋和大陆俯冲带研究的重大进展,提出俯冲带和地幔柱提供了穿越地球层圈物质和能量交换的通道,它们的结合研究是探索全球单层壳-幔大循环假说与板块驱动力的新方向,是统领造山带研究的大思路。对于大陆动力学研究的一些前瞻性问题的思考,强调了造山过程的热扩散模式和变形-变质-深熔-成矿作用的自组织行为,以及地壳熔融在造山中的重要性;强调了流变学在大陆造山带形成和演化中的基础地位,并认为这是造山带研究中亟待解决的问题。作者认为板块水平运动是致使地壳挤压缩短和加厚、形成造山带的主要驱动力;而在板块离散边界(包括大洋中脊)垂直上升流所形成"地貌"上的山链,被称为"伸展造山带",不应属于经典"造山带"的范畴。  相似文献   

Geochemistry of Khor Um-Safi ophiolitic serpentinites,central Eastern desert,Egypt: Implications for neoproterozoic arc-basin system in the Arabian-Nubian shield     

《Chemie der Erde / Geochemistry》2021,81(1):125690

Serpentinites in the Eastern Desert of Egypt are the most distinctive lithological unit in the Arabian–Nubian Shield (ANS) ophiolite sequence which associated with major suture zones. Khor Um-Safi (KUS) serpentinites represent dismembered fragments of ophiolitic rocks located in the central Eastern Desert (CED) of Egypt.KUS serpentinites exhibit affinity to the typical metamorphic peridotites with harzburgitic protolith compositions. Their opaque mineral assemblage (pentlandite, heazlewoodite and magnetite) is similar to that observed in oceanic serpentinites and implies serpentinization under highly reducing conditions. They have refractory major element compositions with Al₂O₃ contents comparable to oceanic and active margin peridotites as well as Pan-African serpentinites. The Cr and TiO₂ contents reflect evolution within a supra-subduction zone (SSZ) environment. This implication is confirmed by the Al₂O₃/SiO₂ and MgO/SiO₂ ratios which akin to ANS ophiolitic peridotites in fore-arc setting. Their enrichment in compatible trace elements (Cr, Ni and Co) reveals a depleted mantle peridotite protolith.Modelling trace elements indicates that they represent the mantle residues from 15 to 20 % melting of spinel peridotite at oxygen fugacity conditions of the QFM + 1 buffer. This range of melt extraction is consistent with the typical range of SSZ peridotite. Oxygen fugacity estimation suggests evolution under more oxidizing regime similar to modern fore-arc basin system. Moreover, this implication indicates that the KUS mantle represents arc lithosphere interacted with arc melt.  相似文献   

1948年川西理塘 M7. 3地震地表破裂特征及Riedel剪切构造分析     

刘亢  李岩峰  郭辉文  张迎峰 《地质学报》2021,95(8):2346-2360

1948年川西理塘M7. 3地震是川滇菱形块体内部近一个世纪以来发生的震级最大的走滑型地震。在对此次同震地表破裂进行详细调查基础上,利用差分GPS对同震地表破裂带进行了精确测量与统计分析。结果揭示该地表破裂的现存长度为36 km,北端始于无量河以北,往东南沿藏坝盆地北东缘、德巫盆地东南缘,延伸至德巫乡北,分为南、北两段,而在交德附近存在约3 km长的地表破裂空区。对同震地表破裂的线密度和同震水平位错量进行分段统计后揭示,此次地震的宏观震中应位于德巫盆地中部交德东南约4~5 km处。对理塘同震地表破裂的Riedel剪切分析结果指示,该破裂带主要由R剪切组成,以发育雁列状排列的挤压鼓包(Push- up)为主要特征,伴有少量R′剪切与T裂缝,缺少P型与X型剪切。其中R剪切占95%以上,其在藏坝段(北段)的优势方向为318°,德巫段(南段)为315°,整条地表破裂带的R剪切平均方向为316°。同时发现,此次地震形成的雁列状挤压鼓包主要以平缓的“弧形”为主,这与1981年道孚MS 6. 9地震和2010年玉树MS 7. 1地震地表破裂带中出现大量反“S”形挤压鼓包有所不同,推断与走滑断裂滑动速率密切相关。沿强滑动速率走滑断层地震破裂带的Riedel剪切发育会更为完善,挤压鼓包也更发育,易形成反“S”形,反之则以平缓的“弧形”为特征。综合分析认为,1948年理塘同震地表破裂带的展布主要受藏坝盆地与德巫盆地控制,而且藏坝段(北段)与德巫段(南段)的R剪切方向存在偏差,这可能与两个拉分盆地的发育程度有关。  相似文献