亚热带小流域河水水化学、锶同位素特征及其对风化的指示意义

论文摘要

本文选取了赣江上游小流域和黔中红枫湖小流域做为研究对象，利用河流水化学组成，溶解态锶特征去示踪河水中溶解质的来源，计算各种岩石风化对河水中溶解态元素的相对贡献率；探讨河流水化学特征与人为活动、岩性，大气降水之间的关系。利用锶同位素端元方程定量的计算各个端元的贡献率，流域盆地的化学风化速率。经过以上研究，得出如下主要结论和几点认识：1、赣江上游小流域的雨水表现出硅酸盐岩的风化特征，而黔中红枫湖小流域的雨水和地下水表现出碳酸盐岩的风化特征。2、通过河水的主元素分析得到：赣江上游小流域河水中主离子组成相对富集Na++K+，Ca2+、Mg2+含量低，而黔中红枫湖小流域河水中主离子组成明显富集Ca2+，Mg2+，Na++K+含量很低；将主离子标准化后，赣江上游小流域主离子组成靠近碳酸风化花岗岩，碳酸风化玄武岩和硫酸风化花岗岩端元，黔中红枫湖小流域河水中主离子的化学组成靠近碳酸风化碳酸盐岩和硫酸风化碳酸盐岩端元。3、利用主元素物质平衡方程模型计算得出：赣江上游小流域在硅酸盐岩和碳酸盐岩系统中，Xsil平均值为0．69（赣江上游流域硅酸盐岩风化对流域系统主离子的相对贡献率为0．69），反映了硅酸盐岩的风化对赣江上游流域河水水化学组成的控制作用。黔中红枫湖小流域Xsil（硅酸盐岩风化对河水的贡献率）数值为0．015-0．256,平均值为0．066，从而得出碳酸盐岩风化的贡献率平均值为0．834。其结果也与主元素分析得出的结论相一致。通过TDS，SO42-／Na+，NO3-／Na+与Na+／Cl-之间的关系图表明：赣江上游小流域受人为活动影响较小，黔中红枫湖小流域受人为活动影响较大。4、根据溶解态锶的平衡方程计算得出：赣江上游小流域来源于硅酸盐岩风化的锶占流域河水中锶含量的48．3％，来源于碳酸盐岩风化的锶占27．4％，来源于蒸发盐岩的风化的锶占4．3％。黔中红枫湖小流域来源于硅酸盐岩风化的锶为6．4％，来源于碳酸盐岩风化的锶占锶含量的75．5％，来源于蒸发盐岩风化的锶占0．5％，可见：赣江上游小流域溶解态锶主要来源于硅酸盐岩的风化，碳酸盐岩次之，蒸发盐岩最小；而黔中红枫湖小流域溶解态锶主要来源于碳酸盐岩的风化，硅酸盐岩次之，蒸发盐岩最小。5、赣江上游小流域和黔中红枫湖小流域87Sr／86Sr与1／Sr成显著的正相关关系，并且在Mg/Na*，Ca／Na*，Mg/Ca，HCO32-／HCO3-+SO42-和87Sr／86Sr的关系图上发现：赣江上游小流域硅酸盐岩的风化对河流水化学组成起主要控制作用；黔中红枫湖小流域碳酸盐岩的风化对该流域水体的水化学组成起到主要的控制作用。6、利用锶同位素的端元模拟方程得出：赣江上游小流域大气沉降对赣江上游87Sr／86Sr的贡献率约为9．7％，岩石风化对其贡献率约为90．3％。黔中红枫湖小流域大气沉降对流域河水中87Sr／86Sr的贡献率约为8．3％，岩石风化对其贡献率约为91．7％。说明了赣江上游小流域河水中的可溶态元素来源是大气降水和岩石风化的混和型，而黔中红枫湖小流域主要是岩石风化型。并且对黔中流域的王家寨的土壤剖面进行研究发现：粒度频率分布曲线以及土壤的矿物组成指示了风化壳与下伏基岩具有良好的继承关系。7、通过将锶同位素组成与流域参数相结合计算得到：赣江上游小流域的化学风化速率为0．28（keq／hm2·a），而黔中红枫湖小流域的化学风化速率为0．35（keq／hm2·a），比赣江上游小流域风化速率稍大，但是与段雷计算的结果相比，还是偏小的，这可能是由于采样点是丰水期，所采的样品中元素的含量偏低所致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究思路和重点
• 第二章 研究区概况、取样及分析测试
• 2.1 赣江上游流域概况
• 2.1.1 地质背景
• 2.1.2 地理和水文背景
• 2.2 黔中红枫湖流域概况
• 2.3 贵州王家寨地区概况
• 2.4 样品的采集和分析测试方法
• 2.4.1 河水样品的采集
• 2.4.2 河水样品的分析测试方法
• 2.4.3 土壤样品的采集
• 2.4.4 风化壳土壤样品pH值测定、粒度分析前处理及测试方法
• 2.4.5 矿物学分析
• 第三章 河流水化学特征,主离子来源与成因分析
• 3.1 河流水化学特征
• 3.1.1 赣江上游小流域水文地球化学特征
• 3.1.2 黔中红枫湖小流域水文地球化学特征
• 3.1.3 雨水和地下水的水化学特征
• 3.2 河流主离子组成及成因分析
• 3.2.1 赣江上游和洪枫湖小流域的主离子组成对比研究
• 3.2.2 大气降水的贡献率
• 3.2.3 岩石风化贡献率
• 3.2.4 人为活动输入
• 3.3 小结
• 第四章 流域可溶态锶,锶同位素特征及其来源
• 4.1 两个小流域可溶态锶特征
• 4.2 两个小流域中可溶态锶来源的比较
• 4.2.1 定性的探讨流域可溶态锶来源
• 4.2.2 定量的计算流域可溶态锶来源
• 4.3 两个流域的锶同位素特征及其对风化的指示意义
• 4.4 小节
• 第五章 风化速率的计算
• 5.1 流域盆地主要的风化侵蚀过程
• 5.1.1 两个小流域盆地主要风化过程的比较
• 5.1.2 贵州王家寨地区风化成土过程研究
• 5.2 用锶同位素的方法计算流域盆地的风化速率
• 5.3 小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 个人简历
• 参与项目和论文状况
• 致谢