Characterizing spatial and temporal variation in 18O and 2H content of New Zealand river water for better understanding of hydrologic processes     

Jing Yang  Bruce D. Dudley  Kelsey Montgomery  Will Hodgetts 《水文研究》2020,34(26):5474-5488

Time series of hydrogen and oxygen stable isotope ratios (δ²H and δ¹⁸O) in rivers can be used to quantify groundwater contributions to streamflow, and timescales of catchment storage. However, these isotope hydrology techniques rely on distinct spatial or temporal patterns of δ²H and δ¹⁸O within the hydrologic cycle. In New Zealand, lack of understanding of spatial and temporal patterns of δ²H and δ¹⁸O of river water hinders development of regional and national-scale hydrological models. We measured δ²H and δ¹⁸O monthly, together with river flow rates at 58 locations across New Zealand over a two-year period. Results show: (a) general patterns of decreasing δ²H and δ¹⁸O with increasing latitude were altered by New Zealand's major mountain ranges; δ²H and δ¹⁸O were distinctly lower in rivers fed from higher elevation catchments, and in eastern rain-shadow areas of both islands; (b) river water δ²H and δ¹⁸O values were partly controlled by local catchment characteristics (catchment slope, PET, catchment elevation, and upstream lake area) that influence evaporation processes; (c) regional differences in evaporation caused the slope of the river water line (i.e., the relationship between δ²H and δ¹⁸O in river water) for the (warmer) North Island to be lower than that of the (cooler, mountain-dominated) South Island; (d) δ²H seasonal offsets (i.e., the difference between seasonal peak and mean values) for individual sites ranged from 0.50‰ to 5.07‰. Peak values of δ¹⁸O and δ²H were in late summer, but values peaked 1 month later at the South Island sites, likely due to greater snow-melt contributions to streamflow. Strong spatial differences in river water δ²H and δ¹⁸O caused by orographic rainfall effects and evaporation may inform studies of water mixing across landscapes. Generally distinct seasonal isotope cycles, despite the large catchment sizes of rivers studied, are encouraging for transit time analysis applications.  相似文献   

黑河中游夏季昼夜水汽同位素特征及水汽来源分析          下载免费PDF全文

孟鸿飞  张明军  王圣杰  邱雪  杜铭霞  张亚宁  余秀秀  周苏娥 《干旱区地理》2020,43(2):360-370

基于2012年6~8月的实测水汽同位素数据及相关气象数据，对黑河中游夏季昼夜的同位素基本特征、水汽来源方向及潜在蒸发源地进行了研究。结果表明：空气水汽线斜率白天大于夜晚和水汽过量氘值白天大于夜晚，综合说明白天局地蒸发较夜晚强烈；夏季受西风水汽影响显著。其中，6月主要受西风水汽和北冰洋水汽影响，7、8月主要受西风水汽和东南方向水汽影响，且8月受东南方向水汽影响最为明显；水汽运移路径上下垫面地形和气压带移动会影响水汽后向轨迹高度，西北方向上水汽输送通道较顺畅，风速较大，有利于水汽的输送；水汽蒸发源地主要集中在研究区周围及以东、以北部，其次是西北部。绿洲是主要的水汽蒸发源地，其次是城市和河流，白天较夜晚局地蒸发强烈且面积大。  相似文献   

青海湖沙柳河流域浅层地下水不同时期补给特征          下载免费PDF全文

杨羽帆  曹生奎  曹广超  雷义珍  刘英  兰垚 《干旱区地理》2020,43(3):633-643

地下水稳定同位素组成的时空变化特征可以反映不同时期、不同区域地下水补给来源的差异。通过青海湖沙柳河流域浅层地下水氢氧稳定同位素组成的时空变化特征以及地下水、河水与降雨之间的补给关系的分析，结果显示：季风时期，地下水主要受降雨入渗和河流侧向补给为主，在补给过程中蒸发作用是影响地下水稳定同位素值的主要因素；非季风期，冰雪融水对低值区的地下水影响显著，同时降水的快速入渗则是该时期高值区地下水的主要补给方式之一。地下水同位素高值区，地下水与河水间补给作用较弱，补给时间超过5个月；地下水同位素低值区，地下水与河水补给关系较为密切，补给时间在1~4个月间。本文所得结论可初步反映干旱半干旱内陆流域地下水稳定同位素特征以及补给方式的基本规律，在一定程度上可为流域地下水及其他水体间的转换研究提供科学依据，并为地下水资源管理和水环境治理提供一定理论指导。  相似文献   

新元古代—寒武纪硫同位素异常事件(Yudomski事件)的起源与结束          下载免费PDF全文

张智礼  孟凡巍  倪培  李慧莉  卓勤功 《盐湖研究》2020,28(4):22-28

新元古代晚期—寒武纪早期是地球历史演化的关键时期,整个生物圈、大气圈和水圈在此期间都发生了巨大的变化,海水成分在其间也发生了明显的变化。而石盐流体包裹体恰恰记录了该时段海水主要离子成分的转变:海水成分从新元古代晚期的“文石海”,快速转化为寒武纪的“方解石海”；同时海水中的碳、锶、硫同位素都发生了剧烈的改变,其中海水硫酸根的硫同位素从新元古代冰期前的20‰左右,迅速升高到新元古代冰期后的35‰左右,甚至可以到45‰,海相蒸发岩沉积中的硫酸盐沉积(主要是石膏、硬石膏)则直接记录了当时海水中硫酸根的硫同位素变化。现有研究表明,新元古代晚期——寒武纪时期的海相蒸发岩沉积记录了当时海洋中存在着地质历史时期最大的硫同位素异常,即“Yudomski事件”。塔里木盆地的寒武纪早期、中期蒸发岩记录了“Yudomski事件”的硫同位素异常高值(35‰左右,甚至更高),表明这一起源于新元古代晚期的同位素异常事件持续到了寒武纪的早期和中期；塔里木盆地奥陶纪早期的蒸发岩、鄂尔多斯盆地奥陶纪中期蒸发岩和美国Williston盆地奥陶纪晚期地层的蒸发岩的硫同位素数据相似,都在+25‰左右则记录了较低的海洋硫同位素值,表明起源于新元古代冰期之后的“Yudomski事件”的硫同位素异常,持续到了寒武纪的中期,而结束于寒武纪的晚期。  相似文献   

柴达木盆地碱山深钻的硼同位素地球化学特征          下载免费PDF全文

卢胜城  韩文霞  韩凤清  马云麒  吕爽 《盐湖研究》2020,28(1):60-68

沉积物硼(B)同位素组成可以反映其地质成因及经历的地质过程,因此在许多领域的研究中都有较为广泛的应用。通过对位于柴达木盆地碱山背斜顶部的SG-1b钻孔沉积物(7.3～1.6 Ma)水溶组分的B同位素研究,发现钻孔沉积物B含量在38.55～172.3μg/g之间,平均含量为87.6μg/g;δ~(11)B值的变化范围在3.61‰～16.26‰之间,平均值为10.65‰,B含量与δ~(11)B值具有一定的正相关关系。进一步分析表明,受到碱山背斜构造隆升以及晚新生代以来气候干旱化的影响,柴西古湖逐渐咸化萎缩,沉积环境以及碳酸盐含量、粘土矿物含量及其矿物组合等也在发生变化,B含量和δ~(11)B值自钻孔底部向上的逐步增加以及后期的急剧增加,与水溶离子含量以及矿物和粒度等的变化一致,这说明柴达木盆地晚中新世以来湖泊沉积物的B含量和δ~(11)B值可以很好地反映研究区气候和湖水的演化过程,共同指示了研究区自7.3 Ma以来气候的持续干旱化和湖水盐度的逐步增加,以及3.3Ma以来干旱化和湖水浓缩过程的加剧。  相似文献   

High-P granulites of the Songshugou area (Qinling Orogen,east-central China): Petrography,phase relations,and U/Pb zircon geochronology     

Thomas Bader  Lifei Zhang  Xiaowei Li  Bin Xia  Leander Franz  Christian de Capitani  Qingyun Li 《Journal of Metamorphic Geology》2020,38(4):421-450

High-pressure (HP) granulites provide telling records of mineral reactions at upper mantle to lower crustal levels and key information on the fate of material in subduction systems. The latter especially applies when they abut eclogite and mantle dunite because such rock associations are crucial for understanding the incompletely known processes at the interface of converging plates. A continental arc, active c. 520–395 Ma ago, formed an enigmatic example of such a rock association in the Songshugou area, Qinling Orogen. To unravel the juxtaposition of the distinct rocks, this study combines petrography, phase equilibria modelling, conventional thermobarometry, and zircon U–Th–Pb–Ti–REE analysis. Two mafic HP granulites, which contain the mineral assemblages garnet–clinopyroxene–plagioclase–rutile–mesoperthite–quartz and garnet–clinopyroxene–plagioclase–rutile, experienced peak metamorphic conditions of ≤1.4 GPa, 860°C and ~1.3 GPa, ≥910°C, respectively. During decompression and cooling, at 489 ± 4 Ma, amphibole lamellae unmixed from a clinopyroxene solid solution and orthopyroxene in part replaced garnet. A felsic HP granulite shows equilibration of garnet, perthite, antiperthite, kyanite, quartz, and rutile at 810–860°C, ~1.2 GPa, sillimanite growth during decompression, and upper amphibolite facies cooling at 510 ± 4 Ma. Though the thermobarometric data are just within the methodological errors, the U/Pb zircon ages imply the HP granulites did not evolve coherently. The HP granulites either represent foundered lower arc crust or originated from subduction erosion because their geochemistry is indistinguishable from that of the hanging-wall plate. Published and new pressure–temperature–time–deformation paths converge at ~710°C, ~0.9 GPa, and ≲470 Ma, implying exhumation tectonics juxtaposed the HP granulites with a mélange of eclogite and mantle dunite at lower crustal levels. This study highlights that lower arc crust can comprise material of diverse evolution.  相似文献   

吉林延边红太平铜多金属矿床脉型矿化的成矿时代与构造背景     

侯鹤楠  任云生  陆思宇  郝宇杰  杨群 《岩石学报》2020,36(3):820-836

吉林延边红太平铜多金属矿床位于兴蒙造山带东段,区内发育产于晚古生代火山沉积岩系中的层状铜多金属矿体和受岩体及构造控制的脉状铅锌矿体。为了确定脉型铅锌矿化的成矿时代与构造背景,本文对与脉状铅锌矿体相关的英安岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学研究,并对脉状铅锌矿体中金属硫化物开展了Rb-Sr同位素定年。结果表明,英安岩中28个锆石测点的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为204.1±2.0Ma(MSWD=0.24),脉状铅锌矿石中4件金属硫化物的Rb-Sr等时线年龄为206.8±9.0Ma(MSWD=2.0),二者在误差范围内基本一致,表明红太平矿床脉型铅锌矿化的成矿时代为晚三叠世末期。英安岩的稀土元素配分模式呈明显的轻稀土元素(LREEs)富集,轻重稀土分馏明显[(La/Yb)N=7.59～8.28],存在弱的Eu异常(δEu=0.65～0.68);微量元素以富集大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba和K)和不相容元素(U、Th),亏损高场强元素(HFSEs:Nb、Ta、P和Ti)为特征,表明原始岩浆应为壳-幔混源;脉状铅锌矿体中4件金属硫化物初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i为0.705954～0.707101(均值0.706390),表明脉型铅锌矿化与壳-幔混源的岩浆作用密切相关。根据Rb-(Yb+Ta)及La/Yb-Th/Yb图解判别结果,结合区域构造演化分析,认为红太平矿区英安岩及相关的脉型铅锌矿化形成于活动大陆边缘的构造环境,与晚三叠世-早侏罗世(T_3-J_1)古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关。  相似文献   

西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石U Pb年代学、地球化学特征及其地质意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

马飞宙  陈宣华  徐盛林  马芬  韩乐乐  丁伟翠  王叶 《地质学报》2020,94(5):1462-1481

中亚造山带西部西准噶尔地区红山花岗岩体内部发育多期似岩墙状安山质暗色条带,LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年和岩石化学与同位素分析表明,它们具有不同的形成年龄、相同的源区和相似的形成过程。其中,具有不规则状或环状形态的暗色条带,其锆石U-Pb年龄为319.1±2.9 Ma和313.3±2.4 Ma,远大于红山岩体花岗岩锆石结晶年龄(305～301Ma),可能是红山岩体侵位过程中所捕掳的围岩;具有线性展布特征的安山质暗色条带,其锆石U-Pb年龄为295±2Ma,形成于红山岩体侵位之后,构成伸展岩墙群。红山岩体中的安山质暗色条带和线状岩墙群具有相似的岩石化学组成,富SiO_2(56.48%～63.09%)、MgO(3.56%～6.31%),具有高的Mg#值(51.74～62.40)及Na_2O/K_2O值(1.34～3.43);球粒陨石标准化稀土元素(REE)配分模式呈明显的右倾型,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)Rb、K、Ba、U、Sr,亏损高场强元素(HFSE)Th、Nb、Ce、P和重稀土元素,具较弱的负铕异常;其同位素组成特征为(~(87 )Sr/~(86 )Sr)i=0.703295～0.703620,(~(143) Nd/~(144) Nd)i=0.512612～0.512618,εNd(t)=6.91～7.62,(~(206) Pb/~(204) Pb)t为17.6883～17.9876,(~(207) Pb/~(204) Pb)t为15.5313～15.5686,(~(208)Pb/~(204)Pb)t为37.4460～38.0581。它们具有与赞岐岩类似的地球化学特征,总体表现出与弧岩浆作用相关的地球化学特征,可能具有共同的物质来源,为准噶尔洋板片俯冲消减后同一地幔源区在不同阶段的产物。其中,形成于弧岩浆作用时期的赞岐岩(319～313 Ma),构成与岛弧花岗岩类伴生的环状似岩墙状安山质暗色条带;形成于后造山伸展岩浆作用晚期的赞岐岩(～295Ma),构成与达拉布特左行走滑作用相关的陆内伸展岩墙群。安山质暗色条带(岛弧火山作用)、红山岩体(后造山伸展)和线状岩墙群(陆内伸展)记录了西准噶尔红山地区洋陆转换的全过程。  相似文献   

敞开酸溶和偏硼酸锂碱熔ICP-MS法测定多金属矿中的稀土元素及铌钽锆铪   总被引：2，自引：2，他引：0  

门倩妮  沈平  甘黎明  冯博鑫 《岩矿测试》2020,39(1):59-67

用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中的稀土及难熔元素,混合酸敞开酸溶法和碱熔融法是两种主要的溶样方法。但地质样品组分复杂,元素之间存在相互共生的现象,对于特殊元素、特殊样品用传统酸溶法会造成部分元素消解不完全,使测定结果不准确;而碱熔法的操作过程繁琐,且溶液盐度高,易产生基体干扰和堵塞仪器进样系统。本文改进了传统四酸和五酸体系,采用氢氟酸-硝酸-硫酸敞开酸溶体系,用国家一级标准物质制作标准曲线测定15种稀土元素,方法准确度(ΔlgC)为0.001～0.027。同时改进了偏硼酸锂碱熔法,样品用偏硼酸锂碱熔提取,加入氢氧化钠调节溶液至碱性条件,所测元素与偏硼酸锂共沉淀后过滤分离熔剂,再用硝酸复溶测定15种稀土元素及铌钽锆铪。两种溶样方法的测定值与认定值的相对误差为1.09%～9.30%。将混合酸敞开酸溶法测定稀土元素、偏硼酸锂碱熔法测定铌钽锆铪的结果与其他实验室密闭酸溶法相比,两组数据的相对偏差为0.13%～15.32%。本实验表明,混合酸敞开酸溶法适用于测定地质样品中的稀土元素,偏硼酸锂碱熔法不仅适用于测定地质样品中的稀土元素及铌钽锆铪,也适用于测定如古老高压变质岩石及铝含量高的样品中的铌钽锆铪。  相似文献   

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示   总被引：2，自引：0，他引：2  

崔芳华  徐学纯  郑常青  姚文贵  施璐 《岩石学报》2020,36(8):2463-2492

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。  相似文献