Evaluation of riverbed magnetic susceptibility for mapping biogeochemical hot spots in groundwater-impacted rivers     

Chen Wang  Martin A. Briggs  Frederick D. Day-Lewis  Lee D. Slater 《水文研究》2021,35(5):e14184

Redox hot spots occurring as metal-rich anoxic groundwater discharges through oxic wetland and river sediments commonly result in the formation of iron (Fe) oxide precipitates. These redox-sensitive precipitates influence the release of nutrients and metals to surface water and can act as ‘contaminant sponges’ by absorbing toxic compounds. We explore the feasibility of a non-invasive, high-resolution magnetic susceptibility (MS) technique to efficiently map the spatial variations of magnetic Fe oxide precipitates in the shallow bed of three rivers impacted by anoxic groundwater discharge. Laboratory analyses on Mashpee River (MA, USA) sediments demonstrate the sensitivity of MS to sediment Fe concentrations. Field surveys in the Mashpee and Quashnet rivers (MA, USA) reveal several discrete high MS zones, which are associated with likely anoxic groundwater discharge as evaluated by riverbed temperature, vertical head gradient, and groundwater chemistry measurements. In the East River (CO, USA), widespread cobbles/rocks exhibit high background MS from geological ferrimagnetic minerals, thereby obscuring the relatively small enhancement of MS from groundwater induced Fe oxide precipitates. Our study suggests that, in settings with low geological sources of magnetic minerals such as lowland rivers and wetlands, MS may serve as a complementary tool to temperature methods for efficiently mapping Fe oxide accumulation zones due to anoxic groundwater discharges that may function as biogeochemical hot spots and water quality control points in gaining systems.  相似文献   

新疆西天山查岗诺尔铁矿床环带石榴子石和绿帘石的发现及意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

冯浩轩  申萍  李昌昊  武阳  石福品  李文广 《矿床地质》2020,39(5):805-824

查岗诺尔铁矿是新疆西天山阿吾拉勒铁矿带内的重要大型铁矿床之一。矿体赋存在下石炭统大哈拉军山组安山质火山岩中，与普遍发育的石榴子石化、阳起石化和绿帘石化时空关系密切。石榴子石和绿帘石分属不同热液成矿阶段，它们均发育丰富的环带结构，具体表现为明显地颜色、干涉色、背散射图像及成分（FeO、Al₂O₃、SiO₂、MnO、TiO₂）等差异性。石榴子石具有2个世代、3个类型。早世代石榴子石（Grt1和Grt2）产于块状石榴子石-磁铁矿蚀变岩，呈褐黄色，粒度较细，发育核-边结构，呈非均质性，显示异常干涉色，其核部（Grt1-c）均匀相对富钙铝榴石（Gro_51-53And_41-43Spr_4-8），而边部（Grt1-r）发育振荡成分环带，总体相对富钙铁榴石（Gro_18-35And_60-77Spr_4-6）；Grt2核部（Grt2-c）呈均质性，为钙铁榴石（And_99-100Spr_0-1），边部显异常干涉色，发育振荡成分环带，为钙铝铁榴石（Gro_34-54And_38-61Spr_6-9）。晚世代的石榴子石（Grt3）以细脉状或角砾胶结物形式分布，呈红褐色，自形粗粒结构，显非均质性，发育振荡成分环带，端员组分总体以钙铁榴石为主，次为钙铝榴石（Gro_27-43And_50-68Spr_3-8）。石榴子石结构和元素含量变化表明，早期石榴子石形成于弱氧化-氧化、中性-碱性流体体系，其中向边部生长过程，由于新注入流体以及周期性压力汇聚和释放，体系的氧逸度、pH值呈振荡变化；晚期石榴子石形成于弱氧化、弱碱性、动荡的开放流体环境。绿帘石发育3个世代（Ep1、Ep2和Ep3）。Ep1发育核-边结构，核部（Ep1-c）均匀无环带，X_Fe值（X_Fe=Fe³⁺/（Al+Fe³⁺），原子比值）为0.19~0.21，w（MnO）为0.05%~0.18%，w（TiO₂）为0.10%~0.12%，生长边（Ep1-r）多发育振荡环带，X_Fe值为0.26~0.29，w（MnO）为0.01%~0.14%，w（TiO₂）为0.19%~0.26%。Ep2沿Ep1-r边缘生长，不均匀且经历了溶解-再沉淀过程，X_Fe值为0.15~0.20，w（MnO）为0.42%~1.19%，w（TiO₂）为0.02%~0.07%。Ep3呈柱状或不规则粒状交代Ep2、贴近或穿切Ep1-r生长，较均匀、无环带结构，X_Fe值为0.28~0.37，w（MnO）为0.12%~0.77%，w（TiO₂）为0.02%~0.10%。绿帘石成分变化表明，从Ep1-c到Ep1-r，到Ep2，再到Ep3，流体体系氧逸度经历了先增加，后降低，再升高的变化过程。同时，流体成分也在变化，先从相对贫Ti和Mn向相对富Ti贫Mn演化，而后又变为富Mn贫Ti。因此，在热液磁铁矿矿化阶段，查岗诺尔铁矿的成矿热液的物理-化学环境是不断变化的。研究显示，石榴子石和绿帘石结构和成分研究可以刻画热液成矿系统的流体演化历史。  相似文献   

北京十三陵地区青白口系长龙山组含铁建造的发育特征及成因^*          下载免费PDF全文

张琴  王柏寒  周琛  孙祖宇  梅啸寒  原成帅  王凯 《古地理学报》2020,22(3):570-586

含铁建造在整个前寒武纪的地质记录中分布广泛,但针对华北地区青白口系长龙山组出露的含铁建造目前还没有报道。文中通过野外观察及室内XRD、SEM、ICP-MS等手段,对北京十三陵地区出露的长龙山组含铁建造的分布规律、矿物组成、成矿物质来源等开展研究,并探讨含铁建造的成因机制。结果表明,含铁建造的铁质主要为赤铁矿,与石英、海绿石等矿物伴生。含铁建造存在2种分布模式: Ⅰ型含铁建造,与海绿石伴生,产出厚度变化大(1~50 cm),偏光显微镜下海绿石砂岩和铁质条带呈互层状产出,赤铁矿具近球形结构;Ⅱ型含铁建造,无海绿石伴生,产出厚度相对较大(一般大于10 cm),镜下见黑色的富铁层夹碎屑石英透镜体,赤铁矿常发育针状或雪花状结构。依据构造演化和微量元素分析,认为含铁建造的铁质来源主要为下马岭组顶部的铁质风化壳。Ⅰ型含铁建造为化学胶体沉淀与海绿石风化的混合成因;Ⅱ型含铁建造主要属于胶体化学沉积成因,后期可能经受了糜棱化改造作用。这一结论为华北地区前寒武纪含铁建造的找矿提供了沉积地质依据,对于完善含铁建造成矿机理及华北地区元古代构造演化具有重要的意义。  相似文献   

鲁西潘店地区矽卡岩型铁矿成矿规律初探   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

郝兴中  刘伟  臧凯  张学松 《山东国土资源》2018,34(7)

近年来,在鲁中隆起区西北部潘店地区的铁矿勘查工作取得了重大进展。该区发育有明显的航磁异常及航空重力异常,且具有"重磁同源性"特征;通过对航磁异常的分析,可分为李屯、潘店、大张和薛官屯4个次级磁异常。勘查工作表明,区内巨厚新生界覆盖层下发育有矽卡岩型铁矿床,总体表现为"地层、岩体和构造"联合控矿的特征,即铁矿体受控于奥陶纪马家沟群碳酸盐地层、中生代燕山晚期闪长岩体、以及地层与岩体接触处形成的各种类型(构造)接触带。区内铁矿体赋存位置多样,主要为接触带赋存式、断裂充填式、层间充填式、裂隙贯入式、捕虏体构造式等;其成矿时代为早白垩世(130~131Ma),与济南、莱芜、金岭地区矽卡岩型铁矿形成时代基本一致;铁矿物质主要来源于中—基性侵入岩体。在整体表现为具有(剩余)重力异常高值处、(化极)磁异常明显部位,以及高—低电阻率转换带的地段进行铁矿勘查工作较为有利。  相似文献   

底泥就地稳定化中零价铁(Fe⁰)对有机污染物的作用及其对上覆水体水质的影响     

章萍  相明雪  马若男  刘强  葛刚  钱光人 《湖泊科学》2018,30(5):1218-1224

在实验室模拟静态湖泊体系条件下,通过向实际底泥中投加零价铁(Fe~0),考察反应前后底泥中有机物数量、种类、总有机质含量以及上覆水体溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(Eh)、pH和化学需氧量(CODCr)浓度等指标的变化,探讨Fe~0对底泥有机物的降解效果以及对上覆水体水质的影响.结果表明,投加Fe~0处理80 d后,(1)经GC-MS检测出底泥中易被降解的小分子有机物(分子量小于200)数量明显增多,底泥总有机去除率为44%.(2)上覆水体的DO浓度、Eh和pH都有不同程度的变化.DO浓度从6.6 mg/L迅速下降至0.2 mg/L,Eh从150 mV左右下降至74 mV,pH升高至8.4,此体系易形成厌氧环境;且上覆水体中CODCr低于纯底泥-水体系,上覆水中DO浓度、Eh及pH与CODCr浓度具有一定相关性.综上,底泥中投加Fe~0可有效降解有机物,且不会对上覆水体产生持久、较大的影响.  相似文献   

湖南省武陵山片区人口城镇化与流通产业发展协同演化及其减贫效应研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨水根  王露 《地理科学》2020,40(11):1909-1920

运用协同度模型、空间ESDA、趋势面分析和面板计量回归模型，分析湖南省武陵山片区2001—2017年人口城镇化与流通产业发展协同的时空演化特征及其减贫效应。研究发现：湖南省武陵山片区人口城镇化与流通产业协同发展整体呈上升趋势但水平偏低，不同板块间协同水平差异显著且有扩大倾向；具有“集聚–分散–集聚”空间循环过程，局部空间极化效应明显，形成邵阳板块的显著热点区和湘西自治州板块的显著冷点区；协同发展“东高西低”空间分布格局更趋明显，“北高南低”分布态势减弱；两者协同发展对农民收入提升、贫困减缓具有显著正向促进作用，进一步空间效应分解发现协同减贫的空间正外溢性显著；实施人口城镇化与流通产业发展“双轮”协同驱动战略是实现乡村振兴的现实需要，也是落实高质量脱贫方略的重要支撑。  相似文献   

灾区恢复重建后效评估研究进展          下载免费PDF全文

赵亮  何凡能  杨帆 《干旱区地理》2020,43(5):1337-1347

随着全球变化加剧，世界各地自然灾害的频发，国际社会为应对自然灾害进行了不懈努 力，历届世界减灾大会不断强调对应急管理全流程的研究，恢复重建作为应急管理的重要环节而 得到广泛重视。积极开展灾区恢复重建后效评估有利于保障灾区恢复重建实施与区域可持续发 展。灾区恢复重建后效评估研究时间较短，首先比较分析了国内外恢复重建的内涵，明确了恢复 重建后效评估的基本概念，并梳理了灾区恢复重建后效评估的在中国的发展演变。由于灾区恢复 重建内容复杂多样，本文结合灾区恢复重建后效评估的发展历程、研究范围与关注时段，分别从项 目、要素与可持续性三个关键视角对后效评估的理论方法等展开评述，结果表明：（1）项目后效评 估在灾区恢复重建后效评估中起步较早，现有评估多集中于居民住房、基础设施、公共设施等工程 质量的评估，但缺乏对项目设计过程中社会居民参与度、公众满意度以及社会经济效益等的评 估。（2）要素后效评估在灾区恢复重建后效评估中涉及范围最广，具体包括社会、经济与环境等要 素，这些要素的评估受政策绩效影响较大，后期需要构建综合的评估体系以开展科学评估。（3）可 持续性后效评估以联合国可持续发展目标与地方国民经济与社会发展计划为基础构建评估框架， 有利于促进灾区的可持续发展。通过综合分析《仙台减轻灾害风险框架》中“重建的更好”(BBB)理 念，联合国可持续发展目标（SDGs）以及《巴黎协定》适应全球变化等诉求，结合当前灾区恢复重建 后效评估现状进行展望，以期为灾区恢复重建与可持续发展提供一个更为系统、综合的技术参考。  相似文献   

生物土壤结皮铁代谢微生物组成及其功能基因对演替的响应     

王岩松  刘玉冰  王增如  赵丽娜  漆婧华  张雯莉 《中国沙漠》2020,40(3):193-200

采用微生物宏基因组学微阵列GeoChip 5.0技术，选择腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同年代人工固沙植被区的生物土壤结皮（BSC）为对象，分析BSC演替过程中参与铁代谢的功能微生物组成及其功能基因变化特征，研究微生物铁代谢对BSC演替的响应及调控。结果表明：真菌参与铁吸收和转运过程，古菌参与铁转运和贮存过程，细菌则在铁代谢吸收、转运和贮存过程中均起主要调控作用。门水平上，BSC铁代谢功能微生物组成变化对演替的响应不敏感，BSC铁代谢微生物主要为变形菌门（Proteobacteria）。BSC铁代谢功能基因多样性的显著提高和三类铁代谢过程基因信号强度达到最高水平需要经过61 a的演替。调控BSC铁吸收过程的主要功能基因为亚铁氧化酶编码基因iro；调控原核生物铁转运过程的主要功能基因，为羟基苯甲酰丝氨酸铁外膜转运体编码基因cirA和Fe（Ⅱ）转运蛋白编码基因feoB，真菌铁转运过程主要依靠含铁细胞转运体和铁氧化酶高亲和力的作用；调控铁贮存过程的主要功能基因为固定相类核蛋白编码基因dps。在BSC演替阶段末期，上述铁代谢功能基因强度的显著增加促进了微生物的铁代谢潜能。干旱、半干旱荒漠生态系统植被恢复过程中微生物铁代谢潜能的恢复需要较长时间。  相似文献   

湿地土壤和沉积物异化铁还原过程研究进展     

朱晓艳  袁宇翔  宋长春  姜明 《湿地科学》2020,18(1):122-128

异化铁还原是湿地土壤和沉积物中重要的生物地球化学过程,也是有机质矿化的主要途径之一。湿地干湿交替等过程会使土壤的氧化还原状态发生改变,影响铁元素及与其相关的元素的迁移和转化。总结了湿地土壤和沉积物中异化铁还原过程及其与碳、磷、硫等元素在生物地球化学循环关键过程中的相互作用,阐述了湿地土壤和沉积物中异化铁还原过程对微量金属元素迁移和转化的影响,分析了影响湿地土壤和沉积物异化铁还原过程的主要环境因子。未来相关研究应集中于湿地土壤和沉积物中异化铁还原微生物分析和纯化、不同有机质形式对异化铁还原过程的影响以及异化铁还原对土壤有机质矿化的贡献。  相似文献   

Application of a cascading filter implemented using morphological filtering and time–frequency peak filtering for seismic signal enhancement     

Yanping Liu  Zhengguo Yan 《Geophysical Prospecting》2020,68(6):1727-1741

Inspired by the idea of the iterative time–frequency peak filtering, which applies time–frequency peak filtering several times to improve the ability of random noise reduction, this article proposes a new cascading filter implemented using mathematic morphological filtering and the time–frequency peak filtering, which we call here morphological time–frequency peak filtering for convenience. This new method will be used mainly for seismic signal enhancement and random noise reduction in which the advantages of the morphological algorithm in processing nonlinear signals and the time–frequency peak filtering in processing nonstationary signals are utilized. Structurally, the scheme of the proposed method adopts mathematic morphological operation to first preprocess the signal and then applies the time–frequency peak filtering method to ultimately extract the valid signal. Through experiments on synthetic seismic signals and field seismic data, this paper demonstrates that the morphological time–frequency peak filtering method is superior to the time–frequency peak filtering method and its iterative form in terms of valid signal enhancement and random noise reduction.  相似文献