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   

Geochemical evidence of ions’ sources and influences of meteorological factors on hydrochemistry of glacier snow meltwater in the source region of the Yangtze River     

Zong-Jie  Li  Jin-Zhu  Ma  Hai-Chao  Yu  Huan  Yang  Ling-Ling  Song  Zong-Xing  Li  Juan  Gui 《Environmental Earth Sciences》2020,79(10):1-17

The risk management of cascade reservoir systems (CRSs) is a major public challenge, and the establishment of risk criteria is critical to solving this iss  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   

青藏高原东北隅马衔山断裂带及周缘白垩纪—新生代沉积和构造变形历史   总被引：1，自引：0，他引：1  

贺赤诚  张岳桥  李建  李海龙  孙东霞  熊金红 《地球学报》2019,40(4):563-587

马衔山断裂带地处青藏高原东北隅陇中盆地的腹地, 分隔了北部的兰州盆地和南部临夏盆地, 该断裂带的变形特征记录了该地区白垩纪—新生代时期的构造演化历史。本文通过对马衔山断裂带的运动学分析并结合区域地层序列, 建立了三阶段的变形历史。第一阶段近WNW–ESE向伸展作用控制了马衔山断陷盆地的伸展断陷和早白垩世河湖相沉积, 在晚白垩世晚期—古新世早期(~80–60 Ma)在NNW–SSE向挤压作用下, 断裂发生右旋走滑活动, 盆地挤压反转。该阶段的断层活动和盆地发育的板块动力主要来自亚洲大陆南部和东部陆缘新特提斯洋—古太平洋俯冲汇聚。第二阶段表征为古近纪(~60–23 Ma)构造挤压与走滑拉分盆地的发育, 晚古新世—晚始新世地层主要分布在西宁盆地、兰州盆地、马衔山东南段等区域, 在马衔山地区这期挤压应力方向为NNE向, 是印度—欧亚大陆碰撞的远程响应。第三阶段为中新世(~23 Ma–)时期。早期(~23–13 Ma)马衔山北缘断裂以正断层活动为主, 控制了断裂带东南段中新世红黏土沉积, 引张应力方向为NNW–SSE。中新世晚期(~13 Ma起)以来, 构造应力体制转变为ENE–WSW挤压, 其造成马衔山地区周缘山系的快速隆升。  相似文献   

喀喇昆仑断裂北段晚第四纪活动特征及其构造意义     

赵一霖  刘健  姜科庆  祝明伟 《地球学报》2019,40(4):601-613

右旋走滑的喀喇昆仑断裂(KK F)作为青藏高原的西部边界, 在印度板块与欧亚板块碰撞引起的陆内变形过程中扮演了重要的角色。近年来KK F北段全新世以来的活动特征存在争议。通过遥感解译和野外观测, 在喀喇昆仑断裂(KK F)的北段——新疆卡拉苏地区, 对KK F及其两条分支断裂的几何学、运动学进行了研究, 获得了现今发育的冰水扇被右旋错断和冰水扇上分布羽列式T张破裂等指示KK F右旋走滑的证据。采集了KK F控制的浅冰水湖相沉积中贝壳的AMS 14C样品, 获得年龄分别为(5.20±0.03) ka、(5.61±0.03) ka 和(9.95±0.04) ka。表明KK F北段晚全新世以来仍在活动, 其右旋走滑速率约为3.7 mm/a, 累计垂向滑移速率约为1.7 mm/a。据前人在KK F中部的研究成果, 推测KK F北段在卡拉苏地区由南东往北西右旋走滑速率有增大的趋势。  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   

Relative energy zero ratio-based approach for identifying pulse-like ground motions     

Liu  Ping  Li  Ning  Ma  Hua  Xie  Lili  Zhou  Baofeng 《地震工程与工程振动(英文版)》2020,19(1):1-16

Pulse-like ground motions are capable of inflicting significant damage to structures. Efficient classification of pulse-like ground motion is of great importance when performing the seismic assessment in near-fault regions. In this study, a new method for identifying the velocity pulses is proposed, based on different trends of two parameters: the short-time energy and the short-time zero crossing rate of a ground motion record. A new pulse indicator, the relative energy zero ratio(REZR), is defined to qualitatively identify pulse-like features. The threshold for pulse-like ground motions is derived and compared with two other identification methods through statistical analysis. The proposed procedure not only shows good accuracy and efficiency when identifying pulse-like ground motions but also exhibits good performance for classifying records with high-frequency noise and discontinuous pulses. The REZR method does not require a waveform formula to express and fit the potential velocity pulses; it is a purely signal-based classification method. Finally, the proposed procedure is used to evaluate the contribution of pulse-like motions to the total input energy of a seismic record, which dramatically increases the seismic damage potential.  相似文献