Origin of sulphate in the unsaturated zone and groundwater of a loess aquifer     

Yin Long  Tianming Huang  Fen Zhang  Zhenbin Li  Baoqiang Ma  Yiman Li  Zhonghe Pang 《水文研究》2021,35(4):e14166

The use of the sulphate mass balance (SMB) between precipitation and soil water as a supplementary method to estimate the diffuse recharge rate assumes that the sulphate in soil water originated entirely from atmospheric deposition; however, the origin of sulphate in soil and groundwater is often unclear, especially in loess aquifers. This study analysed the sulphur (δ³⁴S-SO₄) and oxygen (δ¹⁸O-SO₄) isotopes of sulphate in precipitation, water-extractable soil water, and shallow groundwater samples and used these data along with hydrochemical data to determine the sources of sulphate in the thick unsaturated zone and groundwater of a loess aquifer. The results suggest that sulphate in groundwater mainly originated from old precipitation. When precipitation percolates through the unsaturated zone to recharge groundwater, sulphates were rarely dissolved due to the formation of CaCO₃ film on the surface of sulphate minerals. The water-extractable sulphate in the deep unsaturated zone (>10 m) was mainly derived from the dissolution of evaporite minerals and there was no oxidation of sulphide minerals during the extraction of soil water by elutriating soil samples with deionized water. The water-extractable concentration of SO₄ was not representative of the actual SO₄ concentration in mobile soil water. Therefore, the recharge rate cannot be estimated by the SMB method using the water-extractable concentration of SO₄ in the loess areas. This study is important for identifying sulphate sources and clarifying the proper method for estimating the recharge rate in loess aquifers.  相似文献   

南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理^*          下载免费PDF全文

石思思  吴朝东  梁金强  王熠哲  叶云涛  方允鑫  马健  翟俪娜 《古地理学报》2020,22(1):175-192

南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(I_py)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(O_py)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ³⁴S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ³⁴S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。  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   

天然裂缝影响下的花岗岩水力裂缝扩展数值模拟     

王璜  王贵玲  岳高凡  甘浩男 《地质学报》2020,94(7):2124-2130

水力压裂技术是成功实现干热岩资源开发利用的重要手段之一，数值模拟技术能够精准预测水力裂缝扩展。针对典型花岗岩，借助黏性单元法，分别模拟了致密花岗岩和天然裂缝存在情况下的水力裂缝扩展特征，得出以下结论：致密花岗岩的水力裂缝形态单一，天然裂缝的存在增加了压裂后裂缝的复杂性；致密花岗岩水力裂缝拓展主要分为憋压和拓展两个交替往复的阶段，当存在天然裂隙时，水力压裂过程会变得复杂；天然裂缝存在时，水力裂缝的缝长和缝宽分别为致密花岗岩的5. 7倍和1. 7倍；缝网的形成需要借助复杂的压裂工艺实现。研究结果可以为增强型地热系统(EGS)储层水力刺激工作提供理论支持。  相似文献   

1960-2015年青海三江源地区降水时空特征   总被引：5，自引：0，他引：5  

刘晓琼  吴泽洲  刘彦随  赵新正  芮旸  张健 《地理学报》2019,74(9):1803-1820

青海三江源地区是中国生态系统最为敏感和脆弱的地区,其降水特别是生长季降水的波动,是影响本区及江河中下游水资源安全、生态系统可持续发展的关键因素。综合线性趋势、Mann-Kendall检验、BG分割算法、R/S、EEMD等多方法细致辨识了1960-2015年研究区降水量序列的时空特征。结果显示：① 三江源降水量总体呈现弱增趋势,21世纪以来降水量显著增加,各子源区气候倾向率不尽相同;② 年、季降水量自东南向西北递减,澜沧江源区夏季降水和黄河源区秋季降水呈弱减趋势,雨量弱减区在空间上呈斑块状分布;③ 年、季降水量年代际变化和增湿率的空间差异较明显,春夏季降水气候倾向率与经纬度、海拔的复相关性显著高于冬季;④ 20世纪90年代中后期,各子源区降水总体显现增强信号,并于2002年前后发生突变;⑤ 年际和低值年代际显著周期是造成降水量变动的主要因素;⑥ 除澜沧江源区夏季降水趋于减少外,其他年、季降水量变化呈现增幅不一的转湿趋势;⑦ 横向比较各子源区可见,长江源区降水变化更能表征高原气候变化。研究结果显示,研究区降水时空序列变化具有明显的区域和季节差异性特征,与以往类似研究存在些许差异,可见为有效提高气候序列演变过程及突变诊断的准确性,仍需进一步融合多方法实施集成分析。  相似文献   

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖     

李大全  孙武  欧阳睿康  黄盛  高梦媛  李庆祥  黄启明 《热带地理》2019,39(3):365-376

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型，利用大型边界层风洞，在西北和东南两风向下，基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切，利用现有模型，根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺，可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数，预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化，无论城市屋脊还是平坦地形，随着风程区的延伸，廓线的指数α升高，湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高，沿风程逐渐增大的规律，对地形部位和风程的依赖性强，与来流翻越简单地形时的特征一致。  相似文献   

三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

郑嘉豪  黄波林  张全  赵海林  冯万里  王健  陈小婷 《地质力学学报》2020,26(4):533-543

长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流，龙门寨危岩体位于大宁河上，距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件，模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明，涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m，175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m；在巫山县的五个码头处，两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m；根据涌浪高度，对大宁河进行危险分区，145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km，很高危险区长度约1.9 km；175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km，很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害，保障大宁河航道和巫山县码头安全，同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。   相似文献   

基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络     

解朝阳  张巍  姚东方  王坚  朱雨辰 《工程地质学报》2020,28(1):60-68

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01~0. 04与0. 01~0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100~800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×10^7μm^3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。  相似文献   

高强耐热铝合金钻杆材料优选          下载免费PDF全文

梁健  尹浩  孙建华  李亚红  王成彪  张金昌 《探矿工程》2020,47(4):65-71

铝合金钻杆的使用性能是制约深部钻探技术发展的“瓶颈”。本文综合考虑孔内工况因素和钻杆性能因素，以钻柱组合设计为基础准则，从特深孔钻探工程技术需求出发，开展了高强耐温铝合金钻杆材质选择和评价的试验研究。试验结果表明：2219铝合金固溶时效制度分别为535 ℃/1 h、165 ℃/20 h，2618铝合金固溶时效制度分别为530 ℃/1 h、200 ℃/20 h；2219铝合金在高温长时间暴露后的室温力学性能优于2618铝合金，在高温瞬时条件下的力学性能劣于2618铝合金；2219铝合金中含有Zr，该元素在热暴露过程中起到减缓溶质扩散速率的作用，这对提高热暴露后的剩余强度是有利的。  相似文献   

The Control of the Spatial and Temporal Differential Evolution of Boundary Faults on Faulted Basins     

Yuhu Liu  Chunhui Cao  Ruilei Li  Jianfeng Zhu  Wen Xu  Lan Huang  Ying Luan 《地球科学进展》2020,35(1):79-87

The boundary faults of faulted basins generally have segmental growth characteristics. Quantitative analysis of fault growth processes and combined models is of great significance for basin formation and evolution and hydrocarbon accumulation. Taking the Fulongquan fault depression in the southern part of the Songliao Basin as an example, using the 3D seismic data and using the fault-displacement length analysis method, the segmental growth and evolution process of the boundary fault is systematically studied, and the control effect of the spatial and temporal differential evolution of boundary faults on faulted basins is analyzed. The study shows that the segmental growth control of the boundary fault of Fulongquan fault depression forms a series of semi-mantle shoals; the sedimentary center of the Shahezi-Yingcheng fault is controlled to migrate from south to north; The slanting and thrusting activities control the height of the anticline trap; the transformation of the boundary fault property controls the evolution of the basin's tectonic pattern from the tandem semi-mantle to the faulted anticline.  相似文献