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   

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   

Beaver dam analogues drive heterogeneous groundwater–surface water interactions     

Jeffrey Wade  Laura Lautz  Christa Kelleher  Philippe Vidon  Julianne Davis  Julio Beltran  Casey Pearce 《水文研究》2020,34(26):5340-5353

Beaver dam analogues (BDAs) are a cost-effective stream restoration approach that leverages the recognized environmental benefits of natural beaver dams on channel stability and local hydrology. Although natural beaver dams are known to exert considerable influence on the hydrologic conditions of a stream system by mediating geomorphic processes, nutrient cycling, and groundwater–surface water interactions, the impacts of beaver-derived restoration methods on groundwater–surface water exchange are poorly characterized. To address this deficit, we monitored hyporheic exchange fluxes and streambed porewater biogeochemistry across a sequence of BDAs installed along a central Wyoming stream during the summer of 2019. Streambed fluxes were quantified by heat tracing methods and vertical hydraulic gradients. Biogeochemical activity was evaluated using major ion porewater chemistry and principal component analysis. Vertical fluxes of approximately 1.0 m/day were observed around the BDAs, as was the development of spatially heterogeneous zones of nitrate production, groundwater upwelling, and anaerobic reduction. Strong contrasts in hyporheic zone processes were observed across BDAs of differing sizes. This suggests that structures may function with size-dependent behaviour, only altering groundwater–surface water interactions after a threshold hydraulic step height is exceeded. Patterns of hyporheic exchange and biogeochemical cycling around the studied BDAs resemble those around natural beaver dams, suggesting that BDAs may provide comparable benefits to channel complexity and near-stream function over a 1-year period.  相似文献   

汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展     

徐春霞  孟郁苗  黄诚  唐春  郑芳文 《岩矿测试》2021,(2):173-186

汞作为一种重要的成矿元素,广泛分布于不同地质体中,并参与成岩成矿作用。随着质谱技术的飞跃发展,汞同位素地球化学研究取得引人瞩目的进展。汞同位素被广泛地应用于示踪地球表生生物地球化学过程及汞污染等。近年来,汞同位素又被应用于揭示行星的演化过程、识别地质历史时期大火成岩省及示踪矿床成矿物质来源等方面。本文在前人研究的基础上,对不同地质储库汞同位素组成进行了系统总结。陨石、岩浆岩、变质岩、沉积岩、火山气体等地质储库汞同位素组成变化较大,部分样品还显示非质量分馏信息。本文着重阐述了低温热液矿床(现代热泉、汞矿床、铅锌矿床、锑矿床、金矿床)汞的赋存状态及同位素组成特征,构筑了汞同位素体系的基本格架。结合最新的研究成果,较全面地总结了矿床成矿过程中可能会发生的汞同位素分馏机制。热液矿床中汞同位素的质量分馏可能由流体挥发或者沸腾作用、冷凝作用、氧化还原反应、硫化物沉淀等引起。岩矿石中汞同位素的非质量分馏信息可能是地质历史时期汞光化学作用的产物,或者是继承某一特定的源岩信息所致。因此,未来汞同位素在示踪低温热液矿床的成矿物质来源、刻画成矿流体演化过程方面具有较大的应用潜力。  相似文献   

中新世黄河水系演化重建：来自钾长石Pb同位素的约束     

林旭  刘静  刘海金  胥勤勉  修方睿  李娜 《地质学报》2023,97(10):3438-3455

自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物搬运到沉积区或汇水盆地沉积下来的过程,称为“源-汇”系统。从这些“汇”中识别“源”的信息,结合地层的沉积时代,约束黄河的形成时代、水系格局演化、流域内构造运动以及环境变迁成为黄河水系演化研究的重要内容。然而,时至今日学者们对黄河何时出现的认识并不一致,存在“中新世内流黄河和中新世外流黄河”之争。为了解决这些争议,我们运用大河物源示踪研究中新兴的碎屑钾长石Pb同位素方法,对黄河中下游沉积物开展碎屑钾长石Pb同位素分析(n=378),将其与长江中下游和华夏板块已报道的碎屑和基岩钾长石Pb同位素结果进行对比,结果表明三者之间的钾长石Pb同位素组成明显不同。台湾岛是中国东部陆架海中新世地层出露最齐全的地区。因而,我们将黄河中下游与台湾岛中新统的钾长石Pb同位素比值进行对比,结果表明二者之间不存在物源联系。结合中国东部渤海湾盆地、南黄海盆地和东海盆地中新统的物源示踪研究结果,说明黄河物质在中新世未流入上述盆地。总体而言,中国北方中新世的构造活动控制了黄河的演化过程,导致其此时处于分段演化阶段。  相似文献   

基于大炮初至的近地表层析反演方法研究及应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨晶  徐维秀  宋建国 《物探与化探》2011,35(4):499-504

详细研究了射线追踪、层析反演方法原理以及层析反演数值求解算法,提出了利用大炮初至直接建立初始地震模型,由小折射和微测井进行约束的层析反演近地表速度模型的处理流程,提出了基于多次回溯的高精度快速射线追踪算法和层析反演数值求解算法。采用双重网格技术提高正演模拟计算精度和层析反演的成像质量,另外,充分考虑多种质量控制方案,确保最终的反演速度模型精确。设计了10种不同地表地质条件的理论模型,进行模型试算,并在实际生产中应用,理论模型试算和实际资料反演结果证明了本文方法的正确性。  相似文献   

地下水温度示踪理论与方法研究进展   总被引：6，自引：0，他引：6  

吴志伟  宋汉周 《水科学进展》2011,22(5):733-740

对地下水温度示踪理论与方法的相关研究做了评述,介绍了当前地质体中温度场与渗流场耦合作用模型、数值模拟技术和渗流参数反演方法,并从温度示踪方法的两个主要应用领域:地表水与地下水交换和工程地下水渗漏探测(以堤坝为例),说明地下水温度示踪的应用研究.在地质体中温度场与渗流场耦合模型方面,裂隙介质、非饱和带、复杂边界条件和非D...  相似文献   

黄海绿潮应急溯源数值模拟初步研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

吴玲娟  曹丛华  黄娟  曹雅静  高松  白涛 《海洋科学集刊》2011,50(6):44-47

基于三维全动力POM 海洋模式, 根据2008 年6 月1 日海监飞机监测绿潮所在位置, 采用拉格朗日粒子追踪法反向积分, 追溯绿潮来源。数值模拟结果显示, 回溯至5 月中旬, 绿潮主要来源于黄海南部江苏连云港和盐城近海海域。黄海绿潮溯源数值模拟, 为政府相关部门了解绿潮的源头, 并采取相应的措施提供依据, 进而为保护生态环境、防灾减灾做贡献。  相似文献   

一种基于规则格网的等值线生成方法   总被引：3，自引：1，他引：2  

周顺  李青元  张威  马梓翔 《测绘科学》2015,40(5):116-121

随着规则格网数据的获取手段不断发展,规则格网数据趋于海量化,而现有的一些软件对于大数据规则格网追踪等值线无法应对。针对传统方法较为占用内存问题,文章研究并提出了一种基于规则格网数据的逐行追踪等值线的方法:通过编程实现,与传统方法对比,该方法在处理大数据规则格网时的速度优于传统方法,在算法执行时,逐行追踪等值线方法对于计算机内存占用与传统方法相比大大减少;为了解决传统的等值线光滑与精简方法中出现等值线交叉的问题,文章提出采用规则格网插值与抽稀的方式来完成。  相似文献   

ROCKS & MINERALS DETERMINATION AND ANALYSIS     

《Abstract of Chinese Geological Literature》2014,(2)

正20140786Deng Zhenping(Institute of Karst Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Guilin 541004,China);Yang Wen-qiong Application of Stripping Voltammetry with a Solid Amalgam Electrode for Determination of Copper in a Tracer and Groundwater Tracing Experiment(Rock and Mineral Analy-  相似文献