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   

Hydrological trends and the evolution of catchment research in the Alptal valley,central Switzerland     

Manfred Stähli  Jan Seibert  James W. Kirchner  Jana von Freyberg  Ilja van Meerveld 《水文研究》2021,35(4):e14113

When the observation of small headwater catchments in the pre-Alpine Alptal valley (central Switzerland) started in the late 1960s, the researchers were mainly interested in questions related to floods and forest management. Investigations of geomorphological processes in the steep torrent channels followed in the 1980s, along with detailed observations of biogeochemical and ecohydrological processes in individual forest stands. More recently, research in the Alptal has addressed the impacts of climate change on water supply and runoff generation. In this article, we describe, for the first time, the evolution of catchment research at Alptal, and present new analyses of long-term trends and short-term hydrologic behaviour. Hydrometeorological time series from the past 50 years show substantial interannual variability, but only minimal long-term trends, except for the ~2°C increase in mean annual air temperature over the 50-year period, and a corresponding shift towards earlier snowmelt. Similar to previous studies in larger Alpine catchments, the decadal variations in mean annual runoff in Alptal's small research catchments reflect the long-term variability in annual precipitation. In the Alptal valley, the most evident hydrological trends were observed in late spring and are related to the substantial change in the duration of the snow cover. Streamflow and water quality are highly variable within and between hydrological events, suggesting rapid shifts in flow pathways and mixing, as well as changing connectivity of runoff-generating areas. This overview illustrates how catchment research in the Alptal has evolved in response to changing societal concerns and emerging scientific questions.  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   

新疆东天山觉罗塔格带中康古尔金矿床成因的再认识     

杜尚泽  张元厚  杨万志  文斌  王鹏 《矿床地质》2020,39(6):1103-1121

东天山觉罗塔格构造带中康古尔金矿因其独特的成矿地质特征，成因一直备受争议。文章立足于康古尔金矿地质特征，结合前人的研究资料，通过探讨觉罗塔格带的构造演化，重新审视康古尔金矿的成因。笔者总结了觉罗塔格构造带晚古生代地层时代及火山-沉积建造特征，认为晚古生代早期大洋板块向北俯冲，发育奥陶纪-泥盆纪弧火山岩及火山-沉积岩系，石炭纪康古尔洋发生双向洋-陆俯冲，在两侧形成对称岛弧带，局部平稳拉张环境为铜-铅-锌-金成矿的有利环境。野外地质观察及室内研究结果表明其成因不仅仅与韧性剪切作用有关。康古尔金矿体位于海相安山岩、凝灰岩的交替部位，上部富金-中部铅锌-下部富铜的金属分带特征，与VMS矿床特征一致。矿体呈板状且与围岩截然接触，明显受挤压变形的网脉状矿化表明矿体形成早于韧性剪切作用。矿床地球化学特征表明，康古尔金矿成矿作用具有多期多阶段性。通过详细对比康古尔金矿和造山型金矿、小热泉子VMS铜矿的特征，笔者认为康古尔金矿具有原生VMS矿床的特征，并且被二叠纪韧性变形所改造，为喷流沉积-变质热液改造型富金多金属矿床。  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   

华南上扬子区深部温度估算及其油气地质意义     

李香兰  刘绍文  徐明  李旭东  郝春艳 《地质学报》2020,94(6):1896-1910

盆地热体制及深部温度估算对油气和区域地热能资源评估具有重要意义。南方上扬子区是海相油气勘探的重要区块,近年来更是我国页岩气勘探的主要选区。然而,由于数据不足及研究目标的分散,该区的盆地热体制特征还有待深化。结合前人已有地热数据,并整合新近开展的稳态测温数据,我们揭示了上扬子区现今地温梯度、大地热流分布特征,继而估算了1000～6000m埋深处的深部地层温度和2套主要古生界海相烃源岩底界面处的温度。结果表明,上扬子区具有中-低温的地热状态,其现今地温梯度和大地热流的范围(平均值)分别为10～74℃/km(24℃/km)和27～118mW/m~2(64mW/m~2),整体上从东北向西南方向递增,呈现出"东北低、西南高"的分布趋势。1000～6000m埋深处估算温度的分布格局与地温梯度及热流的分布趋势基本一致。东北部的鄂西-湘北地区为低温区,中部的四川盆地其大部分为中温区,西南的云南地区为高温区。上扬子区现今地热分布格局受区域差异构造和岩浆作用控制。结合储层温度估算并综合其他油气地质资料,提出川东的石柱-涪陵、川南的威远-自贡-泸州和宜宾-长宁等区的下志留统龙马溪组页岩层系是上扬子区油气勘探有利区带。  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   

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