氮氧同位素示踪湿沉降NO_(3)^(-)来源及氧化途径

为探明焦作市大气湿沉降中硝态氮的污染水平,识别其来源及其形成过程,于2020年1月-2021年12月采集了焦作市大气湿沉降样品41个,测定并分析了TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N浓度以及δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)值.结果表明:①TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N浓度范围分别为2.52~13.27、0.11~1.70、1.64~8.31 mg/L,焦作市湿沉降中氮的主要存在形态为NO_(3)^(-)-N,占比为52.11%~83.92%.②δ^(18)O-NO_(3)^(-)、δ^(15)N-NO_(3)^(-)值的范围分别为54.9‰~93.9‰、-9.8‰~3.0‰,非雨季δ^(18)O-NO_(3)^(-)值(62.5‰~93.3‰)更接近于N2O5氧化途径生成的δ^(18)O-HNO_(3)值(100.9‰~103.1‰),雨季δ^(18)O-NO_(3)^(-)值(53.2‰~73.0‰)更接近于OH氧化途径生成的δ^(18)O-HNO_(3)值(50.9‰~60.9‰),说明非雨季大气湿沉降NO_(3)^(-)主要来自N2O5的氧化,而雨季主要来自OH的氧化.③雨季,OH和N2O5氧化途径对湿沉降NO_(3)^(-)的贡献率分别为80.32%和19.67%,非雨季,两种氧化途径的贡献率分别为65.37%和34.62%;在考虑了同位素分馏情况下,基于贝叶斯模型识别了湿沉降NO_(3)^(-)的主要来源,即土壤排放、生物质燃烧、机动车尾气排放和煤炭燃烧,其贡献率平均值分别为31.70%±4.90%、28.30%±14.00%、22.80%±12.10%、17.20%±0.08%.该研究结果将为降雨中硝酸盐的来源及形成途径提供证据.

酸分馏效应对GasBench-IRMS测定碳酸盐碳、氧同位素的影响

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物氧同位素测定的影响机制和控制因素,以及对氧同位素测试值(δ^(18)O_(m))的校正方法。结果表明,酸分馏效应对氧同位素值的影响主要是由于生成的CO_(2)气体与顶空瓶中气态水(高温时主要影响)或酸中游离态自由水(低温时主要影响)之间发生氧同位素交换引起的。不同性状碳酸盐标准物质的氧同位素酸分馏系数具有显著差异,且与氧同位素组成相关。δ^(18)O_(m)值发生偏移的程度与反应温度、样品量、磷酸含水量以及酸中游离态和气态水的氧同位素组成与样品氧同位素组成之间的差异等因素有关。氧同位素酸分馏效应与信号强度具有显著相关性。建议精确称量相同质量的标准物质和样品,遵循信号强度匹配的原则,并采用多种标准物质线性校正的方法有效校正氧同位素分馏现象。在较低的反应温度(25℃)下,氧同位素分馏程度较轻微,δ^(18)O分析精度更高,优于0.05‰。本方法为精确测定碳酸盐中碳、氧同位素组成提供了参考,可有效提高相关的测试精度。

秦岭桦树树轮纤维素氧同位素的年内变化特征及其气候意义

树轮氧同位素的生理机制较为明确,且具有分布范围广、连续性强等优点,常被用于古气候、古环境的重建研究.年际树轮氧同位素已被成功用于气候信息(如源水、温度、相对湿度等)的重建,年内高分辨率的树轮氧同位素则记录了更加丰富的年内气候变化信息.以秦岭南坡桦树(落叶阔叶植物)为研究对象,本文开展了年内高分辨率树轮全样及纤维素样品的碳、氧同位素分析,同时分析了树轮纤维素分子内的氧同位素组成,即树轮纤维素分子内2号位氧原子(δ^(18)O_(2))和3~6号氧原子(δ^(18)O_(3~6)).通过模拟树木径向生长变化,并结合基于日尺度气象数据的降雨氧同位素模拟结果.结果表明:桦树树轮年内全样以及α-纤维素的δ^(13)C和δ^(18)O的变化趋势符合年内树轮同位素的变化规律;在生长旺季(7~8月),桦树树轮α-纤维素氧同位素(δ^(18)Oα-cell)与温度呈正相关、与相对湿度和降水量呈负相关(相关系数R分别为0.81、-0.84、和-0.69);生长旺季的树轮α-纤维素分子内2号位氧原子的同位素组成(δ^(18)O_(2))与源水的氧同位素(δ^(18)O SW)具有一定的相关性(R=0.58).

岩浆热液白钨矿氧同位素组成研究:对流体源区与演化过程的示踪

南岭地区中生代发育大量岩浆热液型钨矿床,但是成矿岩体类型、侵位深度以及围岩性质存在差异,且成矿过程中受多期流体活动与大气降水的影响,流体源区与演化过程复杂。本文对不同类型钨矿床中多阶段白钨矿进行了氧同位素组成分析,研究结果显示与S型花岗岩侵入相关的白钨矿氧同位素值最高(5.7‰~7.8‰),A型花岗岩侵入相关的最低(2.9‰~4.5‰),I型花岗岩侵入相关的落在二者之间(5.6‰)。不同类型钨成矿早期流体均主要为岩浆水,后期成矿过程中外来流体贡献不同,其中大气降水对夕卡岩和云英岩型钨矿化影响较小,而石英脉型矿化存在较大比例的大气降水的加入。此外,单颗粒石英脉型白钨矿的氧同位素组成也存在较大的不均一性,核部到边部逐渐降低的趋势反映了多期次的流体活动。综合分析认为,早期结晶的白钨矿尽管经历岩浆分异、流体出溶与热液沉淀,仍保留岩浆熔体的部分氧同位素特征,而早—晚阶段白钨矿氧同位素组成的变化详细记录了流体源区特征与演化过程。夕卡岩与云英岩型白钨矿形成主要与强烈的水岩反应相关,而石英脉中白钨矿沉淀主要与大量的大气降水加入有关。

川东南地区寒武系洗象池组碳、氧同位素特征及其意义——以贵州吼滩剖面为例

川东南地区寒武系洗象池组碳酸盐岩普遍发生白云石化,且缺乏生物化石,长期以来在地层对比与划分方面未形成统一认识。本研究在野外剖面和岩石学特征观察分析的基础上,对川东南地区中—上寒武统洗象池组41个碳酸盐岩样品进行了碳、氧同位素分析。结果显示,研究区洗象池组以泥晶—细粉晶白云岩为主,含少量残余砂屑白云岩、粗粉—细晶白云岩;样品的δ18 O值分布在-11.05‰~-8.29‰范围,平均为-9.67‰,δ13 C值介于-2.29‰~1.36‰之间,平均为-0.73‰,且δ18 O值和δ13 C值无明显正相关性,基本保留了同期海水的原生碳、氧同位素组成。分析表明,中—晚寒武世洗象池期川东南地区整体处于海相环境,其中中—晚期盐度相对早期盐度整体略微升高,海水温度分布在15.2℃~27.5℃,属于温暖或炎热的亚热带气候。SPICE(steptoean positive carbon isotope excursion)事件在吼滩剖面有很好的可对比性,可与全球其他地区进行对比,反映一次全球范围的海退事件。此外,通过对比川东南地区吼滩剖面与太和1井和渝东北地区利1井的碳同位素特征,认为渝东北地区盐度相对川东南地区较高,洗象池期盐盆地由川东南向渝东北演化,对于寻找盐类矿床和油气地质具有重要意义。

氮氧同位素解析堤垸地表水硝酸盐来源

堤垸是滨湖、滨江低洼地带的一种重要景观,农业面源污染已成为其主要的环境问题之一.为解析堤垸地区地表水硝酸盐污染来源,以洞庭湖屈原垸平江河段为研究对象,采用稳定同位素及水化学分析方法定性识别污染来源,并结合MixSIAR模型量化不同污染源的贡献率.结果表明:①硝态氮和氨氮是屈原垸平江河段地表水无机氮的主要赋存形态,时间上,硝态氮浓度在丰、枯水期间无显著差异(p>0.05),而丰水期氨氮浓度平均值高于枯水期;空间上,垸内硝态氮浓度显著低于垸外(p<0.01),而氨氮浓度显著高于垸外(p<0.01).②MixSIAR模型结果表明,化肥、土壤有机氮、水产养殖废水、粪肥和污水是研究区地表水硝酸盐的主要来源,对丰水期地表水中硝酸盐的贡献率分别为33.0%、32.6%、19.4%和11.7%,对枯水期的贡献率分别为26.7%、31.2%、21.5%和16.9%,而大气沉降对地表水中硝酸盐来源贡献较小,仅为3.5%.③研究区地表水硝酸盐转化过程主要以硝化作用为主,未发生明显的反硝化过程.研究显示,研究区地表水硝酸盐污染主要受农业面源污染的影响,污染物主要来源于土壤有机氮、化肥及水产养殖废水,硝酸盐污染防治应考虑化肥使用效率和水产养殖废水处理.

深海橄榄岩蛇纹石化温度条件的氧同位素约束

深海橄榄岩在海底洋中脊、俯冲带和大陆边缘等构造环境中广泛分布,并普遍经历后期蚀变,其中蛇纹石化作用是最主要的蚀变类型。蛇纹石化是指橄榄岩中富镁铁矿物,如橄榄石和辉石,被蛇纹石、磁铁矿、水镁石等一系列次生矿物所取代的化学过程。蛇纹石化反应条件与热液循环、成矿物质迁移等具有密切的联系,对指示热液成矿作用具有重要意义。传统的岩石矿物学、地球化学方法在反映蛇纹石化条件时具有多解性和不确定性,不同矿物或不同化学指标可能指示不同的结果。氧同位素在自然界普遍存在,氧同位素示踪法具有适用范围广、容易比对、支持原位微区分析等优点,可以清晰地反映矿物或岩石-流体体系的反应条件和过程。该文主要综述了氧同位素测温法的原理、深海橄榄岩蛇纹石化过程、氧同位素测温法在深海橄榄岩蛇纹石化过程中的应用案例、蛇纹石氧同位素组成变化的影响因素以及氧同位素测温法的优势和局限性等问题,为后续更深入地了解深海橄榄岩蛇纹石化过程提供参考。

第五代SHRIMP锆石微区原位氧同位素分析测试方法

氧同位素分析能够为岩石、热液及矿床形成演化提供重要的成因信息,是岩石学与矿床学研究的强有力工具。二次离子质谱仪(SIMS)以其独特的微区原位优势,广泛应用于锆石等矿物氧同位素分析,往代型号SHRIMP存在三维机械样品台在移动过程中发热甚至放气破坏样品腔真空的风险。为了维持样品腔稳定的高真空,保证氧同位素测试精度,本次研究首次利用升级压电陶瓷驱动高真空样品台的第五代高灵敏度、高分辨率二次离子质谱仪(SHRIMPⅤ),建立了氧同位素微区原位分析测试方法。在一次离子强度为3nA,电子枪能量为−1.9keV,束斑大小为25μm,入射狭缝宽度为120μm,^(18)O−和^(16)O−两个接收器狭缝宽度均为300μm的条件下,用锆石标样Temora 2和Qinghu对系统进行调试,获得^(16)O信号强度约为1.2×10^(9)cps,并对标样R33、FC1和Tanz进行了测试。结果表明,标样氧同位素δ^(18)O分析结果与其参考值在误差范围内一致,δ^(18)O单点内在分析精度优于0.30‰(2SE),外在精度优于0.50‰(2SD),测试精度整体与国内外原有SHRIMP相当,验证了仪器准确度、精密度和稳定性。升级高真空样品台后,SHRIMPⅤ样品腔真空度优于2.5×10^(−8)torr(原有SHRIMP为4.0×10^(−8)torr),进一步提高了极限真空及重复定位能力和分辨力,更有利于氧等稳定同位素分析,并为今后传统无水矿物水含量的测试提供了可能。

四川盆地不同地区二叠系茅口组缝洞粗晶方解石碳氧同位素差异及其古岩溶环境意义

茅口组缝洞型储层是四川盆地重要的天然气产层。为认识这些缝洞的形成环境以及在盆地不同地区的差异,通过测试和收集缝洞方解石碳氧同位素数据,发现茅口组方解石碳氧同位素可分为4类,分别指示4种不同流体性质的古岩溶环境:第Ⅰ类缝洞方解石氧同位素值与茅口组灰岩或中二叠海水值基本一致,δ^(13)C为1.8‰~3.83‰,δ^(18)O为-8.95‰~-4.11‰,指示准同生岩溶环境;第Ⅱ类缝洞方解石具有较高负偏的δ^(13)C和δ^(18)O值,δ^(13)C<0‰,δ^(18)O为-12‰~-9‰,指示大气淡水岩溶环境;第Ⅲ类缝洞方解石具有较低的δ^(18)O值,比基岩明显负偏,而δ^(13)C值与基岩值基本一致,δ^(13)C为0‰~3.83‰,δ^(18)O为-12‰~-8.5‰,主要指示埋藏岩溶环境;第Ⅳ类缝洞方解石δ^(18)O值明显偏负(<-12‰),指示高温热液环境。区域对比发现川中、川南较川北氧同位素更负偏,而川北、川中碳同位素较川南更负偏,认为川南地区以埋藏岩溶为主、大气淡水岩溶和准同生岩溶次之,形成以裂缝型为主的储层;川中地区除准同生岩溶、大气淡水岩溶外,还发育有高温热液岩溶,热液岩溶对川中茅口组白云岩中孔洞发育具有贡献;川北地区以准同生岩溶、大气淡水岩溶为主,形成了川北以溶蚀孔洞为主的储层。

低磷富硅淡水系统磷酸盐氧同位素测试的前处理方法改进

磷是大多数淡水生境营养状态的限制元素,其来源识别是水体磷污染控制及其富营养化防治的关键。磷酸盐氧同位素比值(δ^(18)OP)示踪法可有效甄别磷来源,然而淡水生境的磷含量低且水质成分复杂,如硅酸盐岩分布区水体常具有低磷富硅特征,由于无定形硅易析出并吸附PO_(4)^(3-),通过现有的前处理步骤难以获得有效的δ^(18)OP测试数据。文章针对淡水低磷富硅、沉积物及土壤贫磷砂质特征,基于广泛使用的Mclaughlin前处理方法做出了如下改进:对低磷富硅水体,(1)降低PO_(4)^(3-)富集步骤投加试剂比例;(2)CePO_(4)沉淀前分级调节pH;(3)多步细孔过滤降低硅含量;(4)树脂柱动态交换去除阳离子。对贫磷砂质沉积物及土壤,则增大样品用量和提取液浓度,结合淡水样品的纯化方法,获取足量纯净Ag_(3)PO_(4)用于δ^(18)OP测定。改进优化后的δ^(18)OP前处理方法,沉淀及离子交换的关键步骤回收率均高于80%,重复测量精度为±0.6‰(n=6),通过对比加标回收与KH_(2)PO_(4)试剂直接生成Ag_(3)PO_(4)的δ^(18)OP,验证了改进流程分析的准确性。该前处理方法成功应用于丹江口水库汇流区的水体、沉积物及土壤的δ^(18)OP测定,为其磷的溯源提供了技术支撑。

基于元素主成分分析与氧同位素比值区分不同地域来源的烟火药

收集了来自11个省份实际案件中缴获的32个烟火药样品,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定样品中的40种元素含量,并对具有显著性差异的元素进行主成分分析(PCA),同时使用元素分析-同位素比质谱联用仪测定氧同位素比值(δ^(18)O值),以实现不同地域来源样品的区分。结果表明:不同地域来源样品的元素含量存在一定的特征差异,根据PCA结果可以实现大部分不同样品的区分;δ^(18)O值的分析结果表明,不同地域来源的样品具有一定的氧同位素特征差异,部分不同地域来源样品的δ^(18)O值发生重叠;在不同来源样品的区分中,元素含量与氧同位素比值可以相互佐证,结合二者的分析结果可以实现不同来源样品的全部区分。

运用成壤碳酸盐叁氧同位素重建古湿度的原理

成壤过程中形成的次生碳酸盐(成壤碳酸盐)是古气候研究中的重要材料,在过去研究中被广泛用来重建大气CO_(2)浓度、古植被(C_(3)、C_(4)植被)、古高程、降雨量和温度的演化。然而,和绝大部分其它古气候指标一样,成壤碳酸盐指标(稳定碳氧同位素、微量元素等)也受到多个气候因子的控制而具有多解性,因此需结合多个指标耦合分析才能获取可靠的古环境信息。随着近年来同位素测试手段的发展,在传统^(18)O/^(16)O的基础上,叁氧同位素(^(17)O/^(16)O)测试越来越多地被应用于古气候领域。成壤碳酸盐继承了土壤水的氧同位素信号,可以重建土壤水的^(17)O异常。土壤水的Δ′^(17)O主要受控于土壤水的蒸发过程,可反映空气湿度的变化。文章详细介绍了成壤碳酸盐叁氧同位素的理论基础,结合现有的土壤水叁氧同位素模型,定量探讨了各个气候因子对成壤碳酸盐叁氧同位素的影响。

桂西北箭猪坡铅-锌-锑多金属矿床成因:来自闪锌矿微量、稀土元素及氢氧同位素的证据

位于广西右江盆地北东侧的丹池成矿带是中国南方重要的有色金属矿集区,箭猪坡矿床是其南段五圩矿田中规模最大、成矿特征最具代表性的大型铅-锌-锑多金属矿床,由长期开采的脉状铅-锌-锑矿体和新发现的似层状锡多金属矿体组成。通过闪锌矿的微量、稀土元素和氢-氧同位素分析,对比研究2类矿体成矿特征的差异,进一步探讨成矿流体来源及矿床成因类型。分析结果显示:箭猪坡矿床不同类型矿体中闪锌矿均相对富集Fe、Cu、Pb、Sn、Sb,亏损Ga、Ge、Co、Ni,与典型的岩浆热液型矿床相似。同时,似层状矿体中稀土元素总量(ΣREE=12.80×10^(-6)~44.31×10^(-6))高于脉状矿体(ΣREE=3.34×10^(-6)),具有明显的轻、重稀土元素分馏和Eu亏损。闪锌矿氢-氧同位素分析结果中,脉状矿体δD=-81.8‰~-69.2‰,δ^(18)O=2.1‰~5.2‰;似层状矿体δD=-109.4‰~-75.2‰,δ^(18)O=-4.0‰~4.0‰,指示2类矿体的成矿流体为岩浆热液与大气降水不同比例的混合流体。以上特征表明,箭猪坡矿床属于岩浆热液型铅锌矿床,脉状矿体和似层状矿体成矿物质(流体)主要来源于岩浆热液。

基于硫氧同位素的菏泽市主要河流硫酸盐来源解析

为探明菏泽市河流中硫酸盐污染的主要来源,以洙赵新河流域和东鱼河流域为例,利用硫酸盐(SO_(4)^(2-))浓度、硫氧同位素(δ^(34)S_(SO_(4))和δ^(18)O_(SO_(4)))研究菏泽市主要河流SO_(4)^(2-)的时空分布特征和来源。结果表明:(1)研究区河流中(δ^(34)S_(SO_(4))和δ^(18)O_(SO_(4)))值的变化总体表现为枯水期>平水期>丰水期,且洙赵新河流域δ^(34)S_(SO_(4))值和δ^(18)O_(SO_(4))值变化范围更大,来源更加复杂;(2)丰水期研究区SO_(4)^(2-)主要来源为土壤携带以及污废水排放,贡献率均在30%以上;(3)平水期和枯水期洙赵新河流域SO_(4)^(2-)主要来源为生活污水与工矿企业生产废水,平均贡献率均在50%以上,东鱼河流域主要来源为硫化物氧化,平均贡献率超过30%。

“离子交换法”测定硝酸盐氧同位素组成方法的改进

硝酸盐氮、氧同位素组成(δ^(15)N、δ^(18)O)被广泛应用于识别水体中硝酸盐的来源及其生化转化过程.离子交换技术作为主要分析方法之一,被大量应用于测定硝酸盐的氮同位素组成,然而在测定氧同位素组成时,由于该方法的样品处理过程复杂繁琐、耗时长(3~5天)等缺点限制了它的广泛应用.通过对原技术路线进行改进:将定量的BaCl_(2)直接加入到野外采集的水样中,消除含氧阴离子(SO_(4)^(2-)和PO_(4)^(3-))对测定NO_(3)^(-)离子δ^(18)O的干扰,然后再通过阴离子交换树脂吸附富集、HCl洗脱NO_(3)^(-)、Ag_(2)O中和,得到用于测试δ^(18)O的AgNO_(3)样品.与原路线相比,改进后方法的优势在于:(1)样品处理步骤由原来的5步缩短到了3步;(2)样品处理时长由3~5天缩短至1~2天;(3)减少了昂贵的化学试剂的用量;(4)减少了同位素的分馏.

基于氮氧同位素的北洛河流域硝酸盐来源及其空间分布解析

北洛河流经生态脆弱的黄土高原,是该地区的重要水源。随着经济的快速发展,工业和农业活动的增加,北洛河水体氮污染情况加剧,造成流域水质恶化,多个功能区不达标。因此,通过水化学方法和氮氧同位素技术,结合稳定同位素分析(SIAR)模型,对北洛河流域的污染状况、硝酸盐来源及其空间分布进行解析。结果表明,北洛河整体氮污染严重,总氮(TN)为1.70~43.40 mg/L,大部分采样点超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类水标准限值(2 mg/L),无机氮以硝酸盐氮为主;水体硝酸盐迁移转化过程中氨挥发、硝化、反硝化作用均较弱,人类活动排放的污水以及土壤侵蚀产生的氮污染是北洛河硝酸盐主要来源;不同硝酸盐来源贡献率表现为污水及粪肥(约61%)>氮肥(约15%)>土壤有机氮(约14%)>大气沉降(约9%),上游土壤有机氮贡献较大,随着城镇化率及交通排放活性氮的增加,下游大气沉降贡献相对上中游增强。研究结果为北洛河氮污染来源控制和水体环境治理提供了科学依据。

黑龙江省老柞山金矿床地质、碳-氢-氧和硫-铅多元同位素特征及矿床成因探讨

老柞山金矿床是中国东北地区的一座大型金矿床,产于兴蒙造山带东段佳木斯地块中部,是一个经历古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋、古太平洋俯冲叠加与转换的复合构造区。为了揭示成矿流体性质与组成,以及成矿物质来源,系统开展了成矿体系矿物流体包裹体的碳-氢-氧和矿石矿物硫-铅同位素研究。结果显示:δ^(13)C_(PDB)=3.932‰~5.390‰,δ^(18)O H_(2)O=2.17‰~5.60‰,δD=-90.569‰~-90.482‰,指示成矿流体主要来源于深部岩浆,成矿晚阶段伴随大气降水的混入,并与麻山群碳质岩系发生了一定程度的交换反应;矿体硫化物的δ^(34)S为3.3‰~5.1‰,矿化蚀变带硫化物的δ^(34)S为3.9‰~5.3‰,混合岩与花岗岩中硫化物的δ^(34)S为3.5‰~5.2‰,指示成矿流体性质为相对弱还原性;矿石矿物的^(206)Pb/^(204)Pb=18.165~18.571、^(207)Pb/^(204)Pb=15.452~15.613和^(208)Pb/^(204)Pb=37.764~38.396,岩浆岩的^(206)Pb/^(204)Pb=18.151~18.655、^(207)Pb/^(204)Pb=15.526~15.634、^(208)Pb/^(204)Pb=37.855~38.050。指示矿体和岩体具有同源性或成矿物质来自岩浆岩。根据与矿化密切相关的花岗闪长岩是下地壳部分熔融产物,可进一步推断成矿物质为壳源。结合矿床地质特征,认为老柞山金矿床为弱还原矽卡岩型金矿床。

基于氢氧稳定同位素分析的煤矿区水源识别

为了甄别山西大平煤业有限公司矿区水体主要来源,本研究采集了矿区大气降水、浊漳河水、潜水井水、煤层顶板水和煤层涌水样品45个,并测试其18O和D丰度。结果表明:5种类型水体中δ^(18)O和δD均存在显著统计学差异,沿大气降水线从右上角至左下角分布,呈现逐渐递减趋势,但d盈余呈增加趋势。δ^(18)O和δD关系图表明,矿区大气降水经历了较强的云下二次蒸发作用;浊漳河水、潜水井水、煤层顶板水和煤层涌水均主要来自于大气降水,但大气降水补给类型存在明显差异,其中浊漳河水主要来自于近期大气降水或后湾水库补给;矿区潜水井水主要来自于前期大气降水补给,且与浊漳河水具有密切的水力联系;煤层顶板水与矿区潜水井水和煤层涌水均具有水力联系,且水岩作用可能导致了18O漂移;煤层涌水主要来自于历史大气降水补给,且可能受到上覆顶板水的影响。

微区原位碳氧同位素分析技术对碳酸盐岩成岩流体性质的约束——以塔里木盆地寒武系—奥陶系为例

随着分析测试水平的提高,微区原位地球化学分析作为揭示复杂沉积—成岩过程的重要技术手段,越来越受到广泛重视。通过微区原位碳氧同位素分析,结合常规分样方法获取的碳氧同位素数据,对比讨论了同生期—埋藏期海水胶结作用、表生期大气淡水的溶蚀—充填作用与多阶段白云石化流体交代—胶结充填作用。结果显示,微区原位取样碳氧同位素分析有利于揭示胶结物形成过程的多期、多阶段的流体性质演化。常规分样获取的此类胶结物碳氧同位素值可能是多期次产物的混合值。对于相对单一的产物,如碳酸盐岩基质组分、大气淡水成因方解石等,常规分样进行碳氧同位素分析基本可以满足研究需要。微区原位取样碳氧同位素分析提供了一种相对“低成本、高精度”的分析手段,对精确示踪碳酸盐岩成岩演化过程具有重要意义。

湘西奥陶系红色碳酸盐岩碳、氧同位素组成特征及古环境意义

红色碳酸盐岩是华南奥陶系的一种具有紫红—砖红色调的代表性沉积岩,其中可能蕴含特殊的古环境信息。湖南湘西三百洞地区具有一条出露良好、厚层为主的红色碳酸盐岩剖面,主要发育于大湾组和牯牛潭组内,文章对该段地层采集了355件碳、氧同位素和Mn、Sr元素分析样品,以及10件牙形刺化石样品进行研究。根据牙形刺样品约束,大湾组底界可能大致相当于弗洛阶顶界,大湾组和牯牛潭组界线在达瑞威尔阶中下部,牯牛潭组顶界大致相当于达瑞威尔阶顶界。据显微薄片鉴定、δ^(13)C-δ^(18)O相关性分析和Mn-Sr元素评估,推断样品受到成岩作用影响不大。355件同位素测试样品显示三百洞剖面的δ^(13)C和δ^(18)O均为低幅高频振荡,δ^(13)C在-0.38‰~1.67‰之间,δ^(18)O在-9.34‰~-7.21‰之间,其中可与全球对比的同位素事件有大坪阶底部碳同位素负漂事件(BDNICE)和达瑞威尔阶中部碳同位素漂移事件(MDICE),可以间接对比的有达瑞威尔阶下部碳同位素负漂事件(LDNICE),此外还有2次前人未命名的具有潜在对比价值的漂移。总体来看,冈瓦纳大陆北缘沿赤道由东向西具有δ^(13)C波动幅度逐渐增强的趋势,华南的波动幅度普遍偏小,可能由海水循环过程中不同块体的底层海水分层差异造成。另外基于δ^(13)C、δ^(18)O的古盐度计算,红色碳酸盐岩应属于盐度中等到较高的海相碳酸盐岩,并且剖面自下到上盐度增高,大湾组底部可能存在一次氧化事件。结合剖面岩石组成、颜色、古生物丰度以及区域古地理研究,认为红色碳酸盐岩可能是暂时性相对海平面下降叠加氧化事件的产物。