Seasonal connections between meteoric water and streamflow generation along a mountain headwater stream     

Sam J. Leuthold  Stephanie A. Ewing  Robert A. Payn  Florence R. Miller  Stephan G. Custer 《水文研究》2021,35(2):e14029

In snowmelt-driven mountain watersheds, the hydrologic connectivity between meteoric waters and stream flow generation varies strongly with the season, reflecting variable connection to soil and groundwater storage within the watershed. This variable connectivity regulates how streamflow generation mechanisms transform the seasonal and elevational variation in oxygen and hydrogen isotopic composition (δ¹⁸O and δD) of meteoric precipitation. Thus, water isotopes in stream flow can signal immediate connectivity or more prolonged mixing, especially in high-relief mountainous catchments. We characterized δ¹⁸O and δD values in stream water along an elevational gradient in a mountain headwater catchment in southwestern Montana. Stream water isotopic compositions related most strongly to elevation between February and March, exhibiting higher δ¹⁸O and δD values with decreasing elevation. These elevational isotopic lapse rates likely reflect increased connection between stream flow and proximal snow-derived water sources heavily subject to elevational isotopic effects. These patterns disappeared during summer sampling, when consistently lower δ¹⁸O and δD values of stream water reflected contributions from snowmelt or colder rainfall, despite much higher δ¹⁸O and δD values expected in warmer seasonal rainfall. The consistently low isotopic values and absence of a trend with elevation during summer suggest lower connectivity between summer precipitation and stream flow generation as a consequence of drier soils and greater transpiration. As further evidence of intermittent seasonal connectivity between the stream and adjacent groundwaters, we observed a late-winter flush of nitrate into the stream at higher elevations, consistent with increased connection to accumulating mineralized nitrogen in riparian wetlands. This pattern was distinct from mid-summer patterns of nitrate loading at lower elevations that suggested heightened human recreational activity along the stream corridor. These observations provide insights linking stream flow generation and seasonal water storage in high elevation mountainous watersheds. Greater understanding of the connections between surface water, soil water and groundwater in these environments will help predict how the quality and quantity of mountain runoff will respond to changing climate and allow better informed water management decisions.  相似文献   

甘肃北山老金厂金矿床载金矿物特征、原位硫同位素组成及其对成矿的指示意义     

黄式庭  于晓飞  吕志成  刘家军  李永胜  杜泽忠  吕鑫  孙海瑞  杜轶伦 《吉林大学学报(地球科学版)》2020,50(5):1387-1403

老金厂金矿床是北山成矿南带最具代表性的中低温岩浆热液型金矿床之一，其规模为中型。依据脉体穿插、矿物共生组合和矿石结构构造等特征，将矿床矿化作用过程划分为石英-黄铁矿阶段（Ⅰ）、石英-含砷黄铁矿-毒砂阶段（Ⅱ）、石英-黄铁矿-多金属硫化物阶段（Ⅲ）和石英-方解石阶段（Ⅳ）。利用电子探针研究了不同成矿阶段载金矿物的元素组成及其分布规律。Ⅰ阶段：黄铁矿以粗粒自形立方体为主，粒度为0.50~1.50 mm，贫As、Au；毒砂含量极少，呈细粒他形。Ⅱ阶段：含砷黄铁矿周围常有大量毒砂产出，含砷黄铁矿多为立方体、五角十二面体，粒度为0.30~1.00 mm，富As、Au；该阶段矿化最为强烈，毒砂主要形成于此时期，多呈棱柱状、柱状、放射状集合体，显示富S亏As特征。Ⅲ阶段：多以黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿共生组合脉的形式产出，黄铁矿多呈长条状，以富S、Cu、Zn、Au和贫Fe、As为特征。Ⅳ阶段：矿化作用极弱，毒砂、黄铁矿含量极少，为细粒他形。原位硫同位素组成显示：Ⅰ阶段黄铁矿δ³⁴S_V-CDT值为-3.8‰~-2.9‰，均值为-3.3‰；Ⅱ阶段黄铁矿和毒砂δ³⁴S_V-CDT值为-4.7‰~2.6‰，均值为-3.3‰；Ⅲ阶段黄铁矿和闪锌矿δ³⁴S_V-CDT值主要分布于-1.9‰~1.0‰之间，均值为0.1‰。此3个阶段硫同位素组成反映了成矿期硫主要来源于幔源岩浆，混入了部分地层硫。综合前人研究成果，认为成矿早期至晚期，成矿流体总体上由富S贫As向富As贫S演化。Ⅰ阶段体系处于中性稳定的环境，硫源充足；Ⅱ阶段为贫S富As的高氧逸度环境，由于大气降水对地层的淋滤渗透，混入富As流体，Au可能与As结合形成Au-As络合物，在成矿有利部位富集沉淀；Ⅲ阶段成矿元素种类丰富，体系为富S贫As的弱还原环境，Au很可能与HS^-、S^-形成络合物进入黄铁矿晶格。  相似文献   

东昆仑夏日哈木地区二长花岗岩年代学、地球化学特征及地质意义     

郭峰  王盘喜  卞孝东  冯乃琦 《中国地质调查》2020,7(6):51-60

东昆仑夏日哈木地区首次发现了早泥盆世二长花岗岩,对其开展年代学和地球化学特征研究,进一步探讨其岩石成因和构造地质背景。二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(412.1±5.7) Ma(MSWD=0.95),形成于早泥盆世早期; 岩石为过弱铝质亚碱性花岗岩,富SiO₂(含量为71.41%~72.46%)、K₂O(含量为5.27%~6.16%),贫Fe₂O₃(含量为1.86%~2.05%)、P₂O₅(含量为0.08%~0.12%),富集轻稀土元素,具明显的负Eu异常; 在原始地幔标准化微量元素蛛网图上可以看出,岩石明显富集Rb、Th、Zr、Hf,强烈亏损Nb、Sr、P、Ti、Ba。夏日哈木地区二长花岗岩属于I型花岗岩,其源岩可能由幔源岩浆底侵加热下地壳岩石致其部分熔融而形成,处于由同碰撞向后碰撞转换的构造环境,说明东昆仑夏日哈木地区在早泥盆世早期已进入伸展阶段。  相似文献   

基于主成分分析法和监测数据的阿尔泰山采金废弃矿区人工恢复措施效益分析          下载免费PDF全文

艾沙江·艾力  徐海量  苑塏烨 《干旱区地理》2019,42(2):288-294

本文以阿尔泰山两河源保护区采金废弃矿区为研究区，从地形、土壤、水分和地表植被4个方面出发，结合矿区现有条件，设置11种恢复措施，选取丰富度指数、优势度指数、多样性指数、均匀度指数、生物量、植被盖度、物种数及土石比等7个评价指标，采用主成分分析法，得出不同恢复措施的主成分得分及生态效益排名。结果表明，单一恢复措施，如推平、羊群驻扎、泥浆等基本上是从某一个方面来考虑生态恢复的，存在一定的缺陷，恢复效益排名比较靠后；多种措施相结合，不仅能改善土壤环境，也会引起植物群落多样性格局的变化，生态恢复效益很好；同一种恢复措施，施行年限越长恢复效果越好。  相似文献   

辽东铀成矿带连山关地区韧性剪切带与铀成矿作用     

吴迪  刘永江  李伟民  常瑞虹 《岩石学报》2020,36(8):2571-2588

连山关地区位于华北克拉通北缘铀成矿省辽东铀成矿带，已知铀矿床（点）均发育在韧性剪切带附近。为了解韧性剪切带运动学、几何学构造变形机制及与铀矿的关系，本文以连山关岩体周缘韧性剪切带为研究对象，通过野外宏观调查和室内微观研究相结合的研究方法，探讨构造变形期次、韧性剪切带形成机理及其对铀成矿的控制作用。研究表明：连山关岩体周缘发育的韧性剪切带与近南北向挤压构造变形有关，其右行韧性剪切带应变类型为压扁应变，属于一般压缩-平面应变范围，Flinn指数K值在0.19~0.69之间，岩石类型属于S/SL型构造岩。研究区内铀矿体均为隐伏盲矿体，主要赋存于沿着连山关岩体和辽河群接触带右行剪切作用形成的背斜褶皱核部，和北东东向断裂关系密切。综合分析认为，连山关岩体南缘北西向韧性剪切带为一级控矿构造，是区内铀矿热液运移的通道，而剪切带边部的晚期北东东向断裂则是铀矿储存空间；铀源可能来自于太古宙古风化壳，并在大型韧性剪切活动（提供热液运移通道）和基性脉岩侵入（提供热源和还原剂）等综合因素作用下运移、富集成矿。  相似文献   

腾冲火山及周边地区双差层析成像          下载免费PDF全文

华雨淋  吕彦 《地球物理学报》2019,62(8):2982-2990

利用云南腾冲火山地区15个固定台站记录到的7923次地震的P波到时资料，采用双差层析成像方法，反演得到腾冲火山及周边地区地壳及上地幔顶部三维P波速度结构和地震重定位结果.研究发现，腾冲火山区域地壳内存在明显的地震波低速区，P波速度低于整个区域地壳速度平均值超过15%，上地幔顶部存在规模较大的低速异常区.推测腾冲火山地区存在较大规模的地幔热物质上涌以及向地壳的侵入，热物质在地壳内以岩浆囊形式存储，并且壳内岩浆囊之间可能存在岩浆通道.通过联合反演获得的地震重定位结果显示，丛集地震位置更加集中，其展布特征与断裂构造具有显著的对应关系，表明研究区域断裂构造比较活跃.获得的高分辨率三维P波层析成像结果，为进一步认识火山地区岩浆存储特征以及地震分布与区域构造之间的关系提供了新的地震学依据.  相似文献   

贵州苗匡热矿水地热区水化学特征及热储条件分析     

杨晓飞 《地质与勘探》2020,56(1):94-101

贵州苗匡热矿水地热区大地构造位于江南复合造山黔南坳陷铜仁复式褶皱变形带,区域构造为红石古断裂带与苗匡断裂交汇锐角区,区内出露的地层有前南华系板溪群、南华系、震旦系、寒武系;热矿水水化学类型为HCO_3-Na型,含高氟、锶、锂、偏硅酸;弱碱性水;呈带状中低温热储;区域大地热流供给热量;地下热矿水补给为构造破碎带深远程补给;区域性红石活动断裂带具有导热导水储水性,热矿水被温差、压力差等驱动循环运移至断裂破碎带富集,苗匡次级断裂带在该热储起到连通传导作用;热矿水井口温度45℃,出水量560 m~3/d。研究结果可对该区热矿水勘查开发及利用提供参考和借鉴。  相似文献   

硼的地球化学性质及其在俯冲带的循环与成矿初探   总被引：2，自引：1，他引：1  

林秋婷  陈晨  刘海洋 《岩石学报》2020,36(1):5-12

硼是广泛应用于化工、农业、材料科学及核工业领域的重要元素。硼与氢的核聚变反应是未来具备运用潜力的清洁能源。硼作为典型的亲石元素,是高度不相容元素。硼元素容易富集于蚀变洋壳及蛇纹石化地幔橄榄岩中。而在板块俯冲过程中,由于硼具有强的流体活动性,会优先赋存于流体中。因此,当蛇纹石化的大洋岩石圈及覆于其上的沉积物在俯冲过程中发生脱水,这使得弧前地幔楔发生大规模的蛇纹石化。此时大量硼元素很可能随俯冲流体释放并封存于弧前地幔楔中。目前已发现的超大型硼矿床主要位于聚合型板块边缘,尤其土耳其拥有世界上最大的硼酸盐储量。我们推测这些矿床的形成基础条件之一可能与弧前高度蛇纹石化的地幔楔有关。尤其是在洋 陆俯冲环境,弧前蛇纹岩或蛇绿混杂岩首先通过俯冲侵蚀再循环到火山弧岩浆中,使得岩浆更富集硼。随后弧火山喷发大量富硼的火山岩、岩浆热液及水气。在岩浆冷却过程中,硼元素析出、沉淀于火山表面,并伴随风化、侵蚀过程汇聚至碰撞造山带的封闭湖盆之中。此外,干冷的气候条件下也进一步促进了硼的成矿。我国具有形成大型、超大型硼矿的地质条件,应加大研究及探勘力度,并适当购买硼作为战略储备。  相似文献   

大孔隙对径流过程影响的研究进展          下载免费PDF全文

吕海深 《水文》2020,40(1):13-17

大孔隙流是土壤优先流的一种,在植被发育区土壤大孔隙比较常见,对径流形成过程产生重要的影响。介绍了大孔隙流的研究方法,系统总结了近50年植被发育区土壤大孔隙对降雨入渗过程及径流形成过程的影响:从水分入渗的角度,大孔隙可以加快降雨入渗过程;由土壤大孔隙流与山坡产流的关系,大孔隙促进了边坡雨水的运动进而引起了快速产流;世界范围内的研究都表明土壤管流或大孔隙流是径流组分重要贡献者。  相似文献   

凤太矿集区东塘子铅锌矿床S、Pb同位素组成对成矿物质来源的示踪     

张革利  田涛  王瑞廷  高卫宏  常宗东 《中国地质》2020,47(2):472-484

东塘子铅锌矿床是秦岭成矿带中典型的铅锌矿床之一,前人对东塘子铅锌矿床成矿作用研究较多,但受限于测试手段及认识的局限性,多年来对其物质来源的认识仍未统一。本文在充分研究东塘子铅锌矿床地质特征的基础上,开展了相关样品的S、Pb同位素分析,分析对象包括了不同类型的铅锌矿石,讨论了该铅锌矿床的成矿物质来源、区内岩浆岩与铅锌成矿的关系等。研究表明:东塘子铅锌矿床矿石硫化物δ34S值变化范围为1.8‰～12.5‰,平均7.50‰,计算获得成矿流体中总硫δ34S∑S为7.7‰,显示海水硫酸盐(蒸发膏岩)与岩浆硫的混合来源特征。矿石铅同位素组成稳定,铅源主要来自富U-Th-Pb的上地壳与深部,可能与深部岩浆活动有关。研究结果表明,东塘子铅锌矿床的成矿过程与南秦岭印支期大规模多阶段构造-岩浆-流体活动密切相关,为下一阶段区内找矿工作提供了新的思路。  相似文献