Wetlands and low-gradient topography are associated with longer hydrologic transit times in Precambrian Shield headwater catchments     

Daniel Lane  Colin P.R. McCarter  Murray Richardson  Chris McConnell  Tim Field  Huaxia Yao  George Arhonditsis  Carl P.J. Mitchell 《水文研究》2020,34(3):598-614

The estimation of hydrologic transit times in a catchment provides insights into the integrated effects of water storage, mixing dynamics, and runoff generation processes. There has been limited effort to estimate transit times in southern boreal Precambrian Shield landscapes, which are characteristically heterogeneous with surface cover including till, thin soils, bedrock outcrops, and depressional wetland features that play contrasting hydrologic roles. This study presents approximately 3.5 years of precipitation and streamflow water isotope data and estimates mean transit times (MTTs) and the young water fraction (p_y) across six small catchments in the Muskoka-Haliburton region of south-central Ontario. The main objectives were to define a typical range of MTTs for headwater catchments in this region and to identify landscape variables that best explain differences in MTTs/p_y using airborne light detection and ranging and digital terrain analysis. Of the transit time distributions, the two parallel linear reservoir and gamma distributions best describe the hydrology of these catchments, particularly because of their ability to capture more extreme changes related to events such as snowmelt. The estimated MTTs, regardless of the modelling approach or distribution used, are positively associated with the percent wetland area and negatively with mean slope in the catchments. In this landscape, low-gradient features such as wetlands increase catchment scale water storage when antecedent conditions are dryer and decrease transit times when there is a moisture surplus, which plausibly explains the increases in MTTs and mean annual runoff from catchments with significant coverage of these landscape features.  相似文献   

湘黔桂新元古代拉伸纪晚期地层年代格架对比及关键地质事件初探     

张嘉玮  陈建书  吴滔  叶太平  陈明华  代雅然  邓小杰  牟军 《地学前缘》2020,27(4):1-16

湘黔桂地区发育一套完整的新元古代拉伸纪晚期地层(下江群及其相当地层),是研究扬子克拉通与华夏板块碰撞拼接后华南大陆裂谷盆地演化的重要载体。本文报道了贵州省铜仁市万山区清水江组上部、平略组底部及中部变质凝灰岩和沉凝灰岩的年龄,分别为(763.8±5.5) Ma(N=24,MSWD=0.29)、(760.2±4.1) Ma(N=25,MSWD=0.39)、(759.1±3.9) Ma(N=26,MSWD=0.38)。通过对湘黔桂地区下江群及其相当地层中已有火山岩、火山碎屑沉积岩、含凝灰质岩石年龄的系统梳理与分析研究,进一步确定下江群其及相当地层的沉积时限在822~715 Ma,桂北丹洲群三门街组玄武岩是在武陵造山后伸展背景下湘黔桂地区裂谷最大裂陷时期的产物,清水江组与平略组内大量的火山物质可能来源于江南造山带东段800~760 Ma的中酸性喷出岩。结合地层、岩性、年代特征,本文恢复了湘黔桂盆地新元古代拉伸纪晚期的演化历史,并认为该套地层符合建立下江系条件。  相似文献   

古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化: 来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据^*          下载免费PDF全文

张连昌  兰彩云  王长乐  彭自栋  佟小雪  李文君  董志国 《古地理学报》2020,22(5):827-840

条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态; 但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化; 结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF 强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。  相似文献   

黔东南凯里-榕江-从江前寒武系甚低级变质作用研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

安佳丽  王河锦  苑蕾 《岩石学报》2018,34(3):669-684

根据碎屑岩甚低级变质作用原理,运用伊利石结晶度、绿泥石结晶度、伊利石-白云母多型、伊利石(白云母)b_0值、绿泥石温度计等碎屑岩低温变质研究的方法,分析研究了黔东南前寒武系67个2μm的粘土样品,得到黔东南凯里-榕江-从江一带下江群伊利石结晶度为0.221~0.607°Δ2θCu Kα、绿泥石结晶度为0.239~1.393°Δ2θCu Kα,变质带伊利石-白云母多型均为2M_1型,伊利石(白云母)b_0值为0.9001~0.9048nm,平均0.9021nm。根据伊利石(白云母)b_0值的累积频率曲线得出研究区下江群遭受的变质作用为典型的中压变质类型。由Cathelineau(1988)绿泥石温度计估算出下江群浅变质带峰期变质温度为362~382℃。以上结果表明凯里-榕江-从江一带下江群经历了成岩-高近变质-浅变质作用,基于Warr和Rice标样的成岩/变质界限,剖面可划分为一个成岩带、两个近变质带、一个转变带和一个浅变质带。结合华南地区新元古代构造运动,推断新元古界下江群经历的成岩-变质作用与晋宁运动引起的扬子地块与华夏地块碰撞拼贴有关。  相似文献   

山西大同桑干河流域富锶土壤地球化学特征及资源潜力评价     

刘军帅  郑吉林  蔡艳龙  魏小勇  郭晓宇  王大可  孙靖尧  杨志伟 《地质与资源》2022,31(5):675-683

对山西大同桑干河流域富锶土壤的研究表明, 其表层土壤锶元素含量为108.7×10^-6~413.9×10^-6, 平均值为261.7×10^-6, 是中国土壤A层的1.57倍. 深层土壤锶元素含量为106.2×10^-6~467.0×10^-6, 平均值279.2×10^-6, 是中国土壤C层的1.65倍. 区内表、深层土壤富锶是围岩在地下水的作用下, 锶在水中溶解, 随之迁移并在盆地富集的结果. 区内前寒武纪变质岩中锶的含量最高达1 259×10^-6, 是锶的主要物质来源. 表、深层土壤中锶与Ba、B、Cr、La、Nb、Na、As、Sb、Si等关系密切. 盐碱土是主要的储锶土壤类型. 耕地中锶含量高于其他土地利用类型. 通过富锶土壤资源潜力评价, 圈出富锶土壤面积1 104 km², 占调查区面积的69.87%, 其中适宜开发区面积442 km². 区内具有较好的富锶优质土地资源开发潜力.  相似文献   

蓟县中、新元古界的成岩作用——源于矿物学的数据     

王河锦  陈梦瑶  安佳丽  王冠玉  晏玉 《地质学报》2021,95(5):1469-1480

本文运用系列黏土矿物学和碳酸盐结构占位的方法研究了蓟县中、新元古界剖面出露的碎屑岩和碳酸盐岩.这些方法包括了伊利石结晶度、绿泥石结晶度、黏土矿物组合、粒度分布、多型、有序度、Mg/Ca离子占位以及地质温压计.结果表明:伊利石结晶度Kübler指数范围为0.37°～1.37°Δ2θ,绿泥石结晶度árkai指数范围为0.31°～2.40°Δ2θ,以及1Md的多型,一致指示本区处于晚期成岩作用影响范围,仅非常有限局部达到了初始变质的状态;黏土矿物组合主要是伊利石、伊蒙混层、绿蒙混层和高岭石;粒度分布范围为8～24 nm,其上界(23～24 nm)达到了NEWMOD计算的理论成岩带/近变质带界限,与结晶度数据一致,也表明了本区处于晚期成岩阶段.白云石有序度的数据表明,本区碳酸盐岩白云石的有序度值范围为0.19～0.99,可分为4个带:甚低级有序带、低级有序带、中级有序带、高级有序带.与川东石炭-二叠系碳酸盐岩相比,中低级有序带有一定的油气前景.本区由西向东,由甚低级有序带变化到高级有序带,白云石有序度升高.估计的成岩作用温度为183～200±20℃,压力为330 MPa,古地热梯度为17～21℃/km.  相似文献   

锆石U-Pb定年对大兴安岭东北部“兴华渡口群”形成时代和组成的约束   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵院冬  许逢明  车继英  王奎良  李士超  吴大天 《中国地质》2017,44(3):575-587

兴华渡口群等大兴安岭北部前寒武纪变质岩系的组成和演化对于确定额尔古纳和兴安地块的构造属性具有重要意义,是近年大兴安岭北部基础地质研究的热点之一。本次工作通过对黑河北部石灰窑—明智山一带的兴华渡口群二云石英片岩和"混合岩"进行锆石LA-ICP-MS U-Pb定年发现该变质岩系并非前寒武纪变质岩,而是由早古生代碎屑沉积岩(或变质岩)和晚古生代岩浆岩经后期构造岩浆作用改造而形成的构造杂岩。其中二云石英片岩中具有岩浆成因特征的碎屑锆石核部年龄主要存在401~427 Ma、442~448 Ma、473~517 Ma、639~714 Ma、757~818Ma、896~933 Ma和1704~1751 Ma 7个年龄组,其中473~517 Ma段碎屑锆石的峰最明显,与早古生代多宝山组岛弧火山岩等早古生代岩浆作用形成时间相一致,其他年龄组亦在区域上其他地区有报道,这表明该变质岩的原岩物源来源较广泛,不仅有元古宙岩浆岩和变质岩系,还有大量的早古生代岩浆岩,因此其原岩形成时代不应是前寒武纪,而是早古生代。根据碎屑锆石最小峰值年龄,本次工作推断该二云石英片岩原岩的最大沉积年龄应不早于416Ma,另外大量的元古宙碎屑锆石表明区域上可能存在前寒武纪变质基底。对所谓混合岩的调查发现其应为发生动力变质的糜棱岩化二长花岗岩,其中岩浆锆石(304.5±3.1)Ma的206Pb/238U加权平均年龄反映花岗岩形成于晚石炭世晚期,该期花岗岩为晚古生代兴安地块东缘花岗岩带的一部分。  相似文献   

越南中部Kontum地块前寒武纪地壳组成和构造演化     

王方芊  于津海  NGUYEN DinhLuyen  蒋威 《高校地质学报》2020,26(2):161-174

越南中部的Kontum 地块是印支地块中前寒武纪变质岩最重要的出露地区之一。该地块由不同时代不同变质程度的岩石组成。该研究通过对该地区主要变质岩的岩石学、地球化学和锆石U-Pb 年代学分析，探讨了Kontum 地块的物质组成以及其形成的构造背景。岩相学和化学成分分析结果表明，这些基底变质岩主要由变质沉积岩和少量的变质火成岩组成。变质沉积岩的原岩主要是硬砂岩和页岩。锆石U-Pb 定年结果显示，这些沉积岩形成于古元古代晚期到新元古代晚期，并大致可以划分为五期沉积盆地的形成和演化，分别对应岛弧环境、被动大陆边缘环境、活动大陆边缘或大陆弧环境、活动大陆边缘-被动大陆边缘过渡环境和活动大陆边缘的构造背景。二个变质火成岩的原岩分别是拉斑玄武岩和S 型花岗岩，它们分别形成于1424 Ma 和1485 Ma。拉斑玄武岩显示富集Rb、Ba、Sr 等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Zr、Ti 等高场强元素,符合典型岛弧玄武质岩石的地球化学特征。其锆石的εHf(t)值主要为正值（-1.68~+14.2）， 表明其岩浆起源于亏损的岩石圈地幔。地球化学特征表明其形成于岛弧环境，与第三期沉积沉积作用环境相符。S 型花岗岩具有较高的SiO2、ALK和A/CNK（>1.1），以及中等的稀土含量和中等的Eu 负异常。其原岩岩浆锆石的εHf (t)值变化于+5.97~+12.1，表明源区沉积岩的碎屑主要来自新生地壳。对比显示Kontum 地块与海南岛在中元古代时期很可能曾经相连，在Columbia 超大陆裂解时期处于超大陆的边缘。  相似文献   

喀喇昆仑地体甜水海地区102Ma辉长岩的发现及其对区域中生代构造演化的约束     

李杭  柯强  李昊  洪涛  赵同寿  徐兴旺 《岩石学报》2020,36(4):1041-1058

喀喇昆仑地体是青藏高原的重要构造单元。近来,我们对其中的林济塘中生代盆地地层进行了调查,并在喀喇昆仑地体甜水海地区褶皱的中侏罗统龙山组灰岩中发现了辉长岩侵入体。辉长岩具有高Al2O3(15.07%~15.32%)与TiO2(1.31%~1.34%)、贫P2O5(0.19%~0.21%)和低碱(Na2O+K2O=3.49%~3.72%)的特征,明显富集轻稀土(La/Yb=6.17~7.39),富集Th、La、Nd与Tb,亏损Rb、Sr、P与Y,辉长岩Sr-Nd同位素表现出富集的特征(εNd(t)值分别为-5.8与-5.9)。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示辉长岩岩浆锆石206Pb/238U年龄为102±1Ma(MSWD=0.92;n=14),指示岩体形成于早白垩世晚期。辉长岩中含有大量继承锆石,38颗继承锆石年龄分布在2450~232Ma之间,其中16颗为前寒武纪年龄锆石,意味着该地区可能存在前寒武纪基底。这些特征意味着辉长岩在形成的过程中经历壳源物质的强烈混染(Nb/U、Ta/U、Ce/Pb分别为26.6~29.1、1.69~1.76、9.72~11.3)。这种经历壳源物质的强烈混染岩浆的形成可能与软流圈上涌有关,即102Ma辉长岩形成时甜水海地区处于伸展背景。结合区域地质特征,指出102Ma时研究区进入新的伸展与海盆发育阶段,并建立了喀喇昆仑地体中生代三阶段构造演化模型,即侏罗纪-早白垩世早期的正常俯冲与弧盆演化、早白垩世的平板俯冲与造山阶段及晚白垩世的正常俯冲与弧盆演化。  相似文献   

甘肃合黎山古元古代正长岩的发现及其对阿拉善地块大地构造属性的启示          下载免费PDF全文

王增振  陈宣华  李冰  张义平  徐盛林 《中国地质》2019,46(5):1094-1104

阿拉善地块的大地构造属性是近年来地质界激烈争论的科学问题:是华北克拉通的一部分,还是在前寒武纪尚未与华北克拉通拼合?研究阿拉善地块的基底并与华北克拉通主体进行对比,对探讨这一问题具有重要启示。阿拉善地块的基底仅在其东部和西南缘零星出露,且前人的研究主要集中在地块东部。在阿拉善地块西部的合黎山地区,有正长岩侵入龙首山群,并被震旦系不整合覆盖。该正长岩强烈富钾(K_2O=13.77%),轻、重稀土明显分异((La/Yb)_N=46.62),显示Nb-Ta负异常和Pb-Zr-Hf正异常,并具有高Sr低Nd的同位素特征(ε_(Nd)(t)=-5.05),表明该岩体源于玄武质下地壳的部分熔融。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,该正长岩形成于(1872±12) Ma,即古元古代,并记录了～2.7 Ga的地壳生长以及～2.5 Ga和～1.95 Ga的岩浆活动。合黎山古元古代正长岩的发现补充了阿拉善地块前寒武纪基底的组成,进一步完善了阿拉善地块新太古代—古元古代基底和构造热事件的时代格架,且与华北克拉通主体十分相似,指示二者具有明显的亲缘性。  相似文献