Characterizing spatial and temporal variation in 18O and 2H content of New Zealand river water for better understanding of hydrologic processes     

Jing Yang  Bruce D. Dudley  Kelsey Montgomery  Will Hodgetts 《水文研究》2020,34(26):5474-5488

Time series of hydrogen and oxygen stable isotope ratios (δ²H and δ¹⁸O) in rivers can be used to quantify groundwater contributions to streamflow, and timescales of catchment storage. However, these isotope hydrology techniques rely on distinct spatial or temporal patterns of δ²H and δ¹⁸O within the hydrologic cycle. In New Zealand, lack of understanding of spatial and temporal patterns of δ²H and δ¹⁸O of river water hinders development of regional and national-scale hydrological models. We measured δ²H and δ¹⁸O monthly, together with river flow rates at 58 locations across New Zealand over a two-year period. Results show: (a) general patterns of decreasing δ²H and δ¹⁸O with increasing latitude were altered by New Zealand's major mountain ranges; δ²H and δ¹⁸O were distinctly lower in rivers fed from higher elevation catchments, and in eastern rain-shadow areas of both islands; (b) river water δ²H and δ¹⁸O values were partly controlled by local catchment characteristics (catchment slope, PET, catchment elevation, and upstream lake area) that influence evaporation processes; (c) regional differences in evaporation caused the slope of the river water line (i.e., the relationship between δ²H and δ¹⁸O in river water) for the (warmer) North Island to be lower than that of the (cooler, mountain-dominated) South Island; (d) δ²H seasonal offsets (i.e., the difference between seasonal peak and mean values) for individual sites ranged from 0.50‰ to 5.07‰. Peak values of δ¹⁸O and δ²H were in late summer, but values peaked 1 month later at the South Island sites, likely due to greater snow-melt contributions to streamflow. Strong spatial differences in river water δ²H and δ¹⁸O caused by orographic rainfall effects and evaporation may inform studies of water mixing across landscapes. Generally distinct seasonal isotope cycles, despite the large catchment sizes of rivers studied, are encouraging for transit time analysis applications.  相似文献   

黑河中游夏季昼夜水汽同位素特征及水汽来源分析          下载免费PDF全文

孟鸿飞  张明军  王圣杰  邱雪  杜铭霞  张亚宁  余秀秀  周苏娥 《干旱区地理》2020,43(2):360-370

基于2012年6~8月的实测水汽同位素数据及相关气象数据，对黑河中游夏季昼夜的同位素基本特征、水汽来源方向及潜在蒸发源地进行了研究。结果表明：空气水汽线斜率白天大于夜晚和水汽过量氘值白天大于夜晚，综合说明白天局地蒸发较夜晚强烈；夏季受西风水汽影响显著。其中，6月主要受西风水汽和北冰洋水汽影响，7、8月主要受西风水汽和东南方向水汽影响，且8月受东南方向水汽影响最为明显；水汽运移路径上下垫面地形和气压带移动会影响水汽后向轨迹高度，西北方向上水汽输送通道较顺畅，风速较大，有利于水汽的输送；水汽蒸发源地主要集中在研究区周围及以东、以北部，其次是西北部。绿洲是主要的水汽蒸发源地，其次是城市和河流，白天较夜晚局地蒸发强烈且面积大。  相似文献   

青海湖沙柳河流域浅层地下水不同时期补给特征          下载免费PDF全文

杨羽帆  曹生奎  曹广超  雷义珍  刘英  兰垚 《干旱区地理》2020,43(3):633-643

地下水稳定同位素组成的时空变化特征可以反映不同时期、不同区域地下水补给来源的差异。通过青海湖沙柳河流域浅层地下水氢氧稳定同位素组成的时空变化特征以及地下水、河水与降雨之间的补给关系的分析，结果显示：季风时期，地下水主要受降雨入渗和河流侧向补给为主，在补给过程中蒸发作用是影响地下水稳定同位素值的主要因素；非季风期，冰雪融水对低值区的地下水影响显著，同时降水的快速入渗则是该时期高值区地下水的主要补给方式之一。地下水同位素高值区，地下水与河水间补给作用较弱，补给时间超过5个月；地下水同位素低值区，地下水与河水补给关系较为密切，补给时间在1~4个月间。本文所得结论可初步反映干旱半干旱内陆流域地下水稳定同位素特征以及补给方式的基本规律，在一定程度上可为流域地下水及其他水体间的转换研究提供科学依据，并为地下水资源管理和水环境治理提供一定理论指导。  相似文献   

新元古代—寒武纪硫同位素异常事件(Yudomski事件)的起源与结束          下载免费PDF全文

张智礼  孟凡巍  倪培  李慧莉  卓勤功 《盐湖研究》2020,28(4):22-28

新元古代晚期—寒武纪早期是地球历史演化的关键时期,整个生物圈、大气圈和水圈在此期间都发生了巨大的变化,海水成分在其间也发生了明显的变化。而石盐流体包裹体恰恰记录了该时段海水主要离子成分的转变:海水成分从新元古代晚期的“文石海”,快速转化为寒武纪的“方解石海”；同时海水中的碳、锶、硫同位素都发生了剧烈的改变,其中海水硫酸根的硫同位素从新元古代冰期前的20‰左右,迅速升高到新元古代冰期后的35‰左右,甚至可以到45‰,海相蒸发岩沉积中的硫酸盐沉积(主要是石膏、硬石膏)则直接记录了当时海水中硫酸根的硫同位素变化。现有研究表明,新元古代晚期——寒武纪时期的海相蒸发岩沉积记录了当时海洋中存在着地质历史时期最大的硫同位素异常,即“Yudomski事件”。塔里木盆地的寒武纪早期、中期蒸发岩记录了“Yudomski事件”的硫同位素异常高值(35‰左右,甚至更高),表明这一起源于新元古代晚期的同位素异常事件持续到了寒武纪的早期和中期；塔里木盆地奥陶纪早期的蒸发岩、鄂尔多斯盆地奥陶纪中期蒸发岩和美国Williston盆地奥陶纪晚期地层的蒸发岩的硫同位素数据相似,都在+25‰左右则记录了较低的海洋硫同位素值,表明起源于新元古代冰期之后的“Yudomski事件”的硫同位素异常,持续到了寒武纪的中期,而结束于寒武纪的晚期。  相似文献   

柴达木盆地碱山深钻的硼同位素地球化学特征          下载免费PDF全文

卢胜城  韩文霞  韩凤清  马云麒  吕爽 《盐湖研究》2020,28(1):60-68

沉积物硼(B)同位素组成可以反映其地质成因及经历的地质过程,因此在许多领域的研究中都有较为广泛的应用。通过对位于柴达木盆地碱山背斜顶部的SG-1b钻孔沉积物(7.3～1.6 Ma)水溶组分的B同位素研究,发现钻孔沉积物B含量在38.55～172.3μg/g之间,平均含量为87.6μg/g;δ~(11)B值的变化范围在3.61‰～16.26‰之间,平均值为10.65‰,B含量与δ~(11)B值具有一定的正相关关系。进一步分析表明,受到碱山背斜构造隆升以及晚新生代以来气候干旱化的影响,柴西古湖逐渐咸化萎缩,沉积环境以及碳酸盐含量、粘土矿物含量及其矿物组合等也在发生变化,B含量和δ~(11)B值自钻孔底部向上的逐步增加以及后期的急剧增加,与水溶离子含量以及矿物和粒度等的变化一致,这说明柴达木盆地晚中新世以来湖泊沉积物的B含量和δ~(11)B值可以很好地反映研究区气候和湖水的演化过程,共同指示了研究区自7.3 Ma以来气候的持续干旱化和湖水盐度的逐步增加,以及3.3Ma以来干旱化和湖水浓缩过程的加剧。  相似文献   

渤海湾表层沉积物元素地球化学分布特征与影响因素     

张连杰  朱龙海  张盼  赵博  王鹏 《海洋科学》2019,43(6):78-87

对取自渤海湾的307个表层沉积物进行了元素测试和粒度分析。渤海湾表层沉积物的常微量元素呈现4种组合:富集于粗粒沉积区的SiO_2、Na_2O亲碎屑元素组合;富集于细粒沉积区的以Al_2O_3和重金属元素为代表的亲黏土元素组合;与缺氧环境有关的MnO、V、TOC元素组合和与河流输入有关的陆源CaO、TiO_2元素组合。粒度粗细主导了渤海湾元素含量分布的整体格局;海域河流物源供应不同较大影响了渤海湾南部(富Na_2O、CaO和SiO_2)和北部(富Ba和P_2O_5)在元素含量上的差异;高流速潮流对海底的冲刷再分配导致曹妃甸南侧Sr、Ca元素的条带状富集异常;有机质在细粒沉积区的富集导致缺氧环境的形成和K_2O、Mn、V、自生黄铁矿的海洋自生化学沉积;人类活动导致以Pb为代表的重金属污染在河流入海口、港口及沿岸海域的元素分布异常;曹妃甸沙坝内侧的泻湖(海洋钙质生物沉积)与沙坝外侧水下岸坡(陆源碎屑沉积)的截然不同的物源,导致了独特地貌沉积环境下元素分布的局部差异。  相似文献   

冈底斯中段厅宫地区比马组碎屑锆石U-Pb年龄     

周鹏  荣峰  多吉卫色  李强  唐华  范源 《沉积与特提斯地质》2020,40(2):141-150

桑日群广泛分布于冈底斯火山岩浆弧的中东段，是新特提斯洋俯冲作用的代表性记录。本文对冈底斯中段厅宫地区桑日群比马组开展了碎屑锆石U-Pb同位素测年和地球化学特征研究，结果表明：比马组所含的碎屑锆石具有85.7~143.5Ma、160.2~191.2Ma、334.4~364.1Ma和904Ma四个年龄段，其中最年轻的碎屑锆石年龄为85.7±1.9Ma，结合古生物资料，认为比马组形成于早—晚白垩世，其物源主要来自于拉萨地块，尤其是冈底斯岩基剥蚀源区；岩石地球化学特征显示，比马组沉积主要来源于长英质岩石，是上地壳源区物质经风化剥蚀后搬运沉积形成。  相似文献   

多元素衬值累加地球化学方法在找矿中的应用——以青海省夏日哈-什多龙远景区为例     

赵志飞 《地质与勘探》2020,56(2):328-336

青海省夏日哈-什多龙成矿远景区位于青藏高原东昆仑东段,西起都兰县夏日哈镇,东至兴海县什多龙一带,跨祁漫塔格北坡-夏日哈岩浆弧和北昆仑岩浆弧,是青海省重要的成矿区。为了在该区寻找新的成矿有利地段,本文在对该区区域地质背景、矿产特征及区内典型矿床地质特征系统研究的基础上,利用多元素衬值累加地球化学找矿方法,在区域上优选出一批找矿靶区。多元素衬值累加地球化学找矿方法首先收集远景区1∶5万水系沉积物测量成果,经过数据处理,绘制远景区衬值累计地球化学图,进而建立典型矿床找矿模式,最终通过对比分析,选出新的找矿靶区。对圈定的找矿靶区进行野外踏勘检查,均发现不同程度的矿化线索,为今后在该区进一步找矿起到了很好的指导作用。通过本次工作,发现了该方法在靶区圈定方面的优势:(1)可快速圈定异常,提高工作效率;(2)编制的地球化学图浓集中心更显著;(3)圈定的找矿靶区找矿成果显著,尤其针对陆相火山岩型多金属矿、斑岩型铜钼矿、矽卡岩型多金属矿找矿成果突出;(4)能直观反映背景变化趋势,有助于评价异常。  相似文献   

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示   总被引：2，自引：0，他引：2  

崔芳华  徐学纯  郑常青  姚文贵  施璐 《岩石学报》2020,36(8):2463-2492

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。  相似文献   

History of scoria-cone eruptions on the eastern shoulder of the Kenya–Tanzania Rift revealed in the 250-ka sediment record of Lake Chala near Mount Kilimanjaro     

Catherine Martin-Jones  Christine Lane  Maarten Van Daele  Thijs Van Der Meeren  Christian Wolff  Heather Moorhouse  Emma Tomlinson  Dirk Verschuren 《第四纪科学杂志》2020,35(1-2):245-255

Reconstructions of the timing and frequency of past eruptions are important to assess the propensity for future volcanic activity, yet in volcanic areas such as the East African Rift only piecemeal eruption histories exist. Understanding the volcanic history of scoria-cone fields, where eruptions are often infrequent and deposits strongly weathered, is particularly challenging. Here we reconstruct a history of volcanism from scoria cones situated along the eastern shoulders of the Kenya–Tanzania Rift, using a sequence of tephra (volcanic ash) layers preserved in the ~250-ka sediment record of Lake Chala near Mount Kilimanjaro. Seven visible and two non-visible (crypto-) tephra layers in the Lake Chala sequence are attributed to activity from the Mt Kilimanjaro (northern Tanzania) and the Chyulu Hills (southern Kenya) volcanic fields, on the basis of their glass chemistry, textural characteristics and known eruption chronology. The Lake Chala record of eruptions from scoria cones in the Chyulu Hills volcanic field confirms geological and historical evidence of its recent activity, and provides first-order age estimates for seven previously unknown eruptions. Long and well-resolved sedimentary records such as that of Lake Chala have significant potential for resolving regional eruption chronologies spanning hundreds of thousands of years.  相似文献