硇洲岛地下水氢氧同位素特征分析

岩浆水氢氧同位素范围岩浆是指地球内部高温高压条件下的熔融物质，产生于火山喷发、地壳板块的运动和深部热液活动等地质过程中。

岩浆中含有大量的水和气体等组分，其中水和氢氧同位素的研究可以为岩浆的成因和演化提供重要的证据。

本文将介绍岩浆水氢氧同位素的含义、测定方法和研究进展。

水和氢氧同位素的含量、分布和比例可以为岩浆的起源、演化、成分和源区提供重要的线索。

水是岩浆中最常见的组分，其含量比例通常在1-5%之间。

氢氧同位素是指水分子中氢原子和氧原子的同位素种类及其比例，而氢氧同位素组成则反映了水分子来自不同地质体系中不同来源的历史。

氢氧同位素的比例是以标准氢和标准氧的同位素比为基础的，通常用δ符号表示。

δ值表现了岩浆水中氢氧同位素相对于标准氢氧同位素的分馏程度，其中δD表示水中重氢（氘）与轻氢（普通氢，也称氢）的比值相对标准氢的比值，δ18O表示水分子中18O占比相对于标准氧的占比。

岩浆水中氢氧同位素的不同比例，可以反映不同矿物组分和地质过程的作用，如岩浆的来源、成分、演化阶段、地幔和地壳的贡献等。

测定岩浆水氢氧同位素的方法多种多样，常用的有同位素比较、同位素分馏、水素和氧同位素分析两种方法。

同位素比较法是通过测定当前的水、矿物和岩石中氢氧同位素的比值与先前已知的标准比值进行比较，以推断岩浆中氢氧同位素含量的变化规律；同位素分馏法则是通过测定不同组分和岩石中氢氧同位素的比值来推断它们的成因和演化过程，如大陆地壳的生长、地球内部和大气水循环等；水素和氧同位素分析法是通过质谱仪等现代分析技术测定样品中氢、氧的同位素比例，来获得更准确和可靠的数据结果。

岩浆水氢氧同位素研究已经成为火山学和地球化学的重要方向之一，其在揭示岩浆成因、火山喷发风险评估、水循环和气候变化等方面都有应用价值。

岩浆水中氢氧同位素的变化规律可以反映流体来源、混合和演化过程，从而揭示了地球内部动力学和大气水循环的重要特征，如洋壳与大陆地壳的形成和演化、地幔和地壳的热流等；同时，在火山地区的水循环研究和火山活动风险评估中也有广泛的应用，其可以为火山岩浆成因和喷发过程、火山甲烷排放与气候变化及火山灾害防治等方面提供科学依据。

本文为国家高技术研究发展计划(“863”计划)“天然气水合物探测技术”课题(2001AA611020/02)的成果。

责任编辑:宫月萱。

第一作者:杨涛,男,1981年生,博士研究生,从事海洋地球化学研究。

南海北部地区海洋沉积物中孔隙水的氢、氧同位素组成特征杨　涛　薛紫晨　杨竞红　蒋少涌(南京大学地球科学系成矿作用国家重点实验室,南京大学海洋地球化学研究中心,江苏南京,210093)摘　要　海洋沉积物中孔隙水的H 、O 同位素地球化学研究可以有效示踪天然气水合物的存在,中国南海地区由于地处三大板块交会处,地质构造特殊,沉积地层厚,沉积速率高,有机质丰富,并有指示天然气水合物存在的地球物理证据BSR 存在,符合天然气水合物的赋存条件。

本文对南海北部地区部分海域浅层沉积物中孔隙水样品进行了H 、O 同位素分析,试图探讨与天然气水合物赋存有关的地球化学异常。

通过研究认为,①南海处于三大板块的交界处,具有特殊的地球物理场和构造沉积特征以及较适合天然气水合物赋存的温压条件,特别是南海北部地区有利于天然气水合物的生成;②南海北部地区部分海域的浅表层沉积物的H 同位素测试中可以看出,总体上与海水的正常值一致,可能来自海水,但是在其中A14站位8个样品表现出了与天然气水合物有关的重同位素随深度增加的趋势。

也许指示该区有天然气水合物存在的可能性。

关键词　天然气水合物　H 、O 同位素　孔隙水　海洋沉积物Oxygen and H ydrogen Isotopic Compositions of Pore W aterfrom Marine Sediments in the Northern South China SeaYAN G Tao XU E Zichen YAN G Jinghong J IAN G Shaoyong(S tate Key L aboratory f or Mi neral Deposits Research and Center f or M ari ne Geochemist ry ,Depart ment of Earth Sciences ,N anji ng U niversity ,N anji ng ,Jiangsu ,210093)Abstract Oxygen and hydrogen isotopic compositions of pore water from marine sediments are good indicators for gas hydrates.The S outh China Sea is located among three major plates.Its geological and tectonic settings ,thick sediment columns ,high sedimentation rates and high contents of organic matters ,together with geophysical evidence for the existence of BSR ,all point to the great poten 2tial of gas hydrates in this region.This paper reports oxygen and hydrogen isotopic compositions of pore water from marine sediments in the northern S outh China Sea ,in an attempt to study the isotope anomaly that may be related to gas hydrates.K ey w ords gas hydrates oxygen and hydrogen isotopes pore water marine sediments 天然气水合物是一种由水分子搭成笼状的多面体格架,再以各种气体分子充填其中的笼型固态物质,气体分子以甲烷为主。

水样同位素溯源水样同位素溯源是一种利用水体中同位素特征进行溯源的方法。

同位素是指元素原子核中的质子数与中子数之和，同位素的存在会对元素的物理、化学性质产生影响。

水体中的同位素种类繁多，如氢同位素、氧同位素、碳同位素等，它们的比例与水体的来源、环境条件等有关。

因此，通过分析水样中同位素的比例，可以判断水体的来源、是否受到污染等情况。

氢同位素是水样同位素溯源中应用较为广泛的一种同位素。

它们的比例与水体的来源、水体循环、蒸发等因素有关。

例如，不同地区的降水中氢同位素的比例不同，这是由于不同地区的气候条件不同导致的。

通过分析不同地区水样中氢同位素的比例，可以判断水体的来源和经过的路径。

氧同位素也是水样同位素溯源中常用的一种同位素。

它们的比例与水体的来源、环境温度等因素有关。

例如，在同一地区，冬季水样中氧同位素的比例较高，而夏季水样中氧同位素的比例较低。

这是由于水体在不同的温度下蒸发的速率不同，导致氧同位素的比例发生变化。

因此，通过分析水样中氧同位素的比例，可以判断水体的季节变化和是否受到污染。

碳同位素也常用于水样同位素溯源中。

它们的比例与水体中有机物的来源和处理方式有关。

例如，不同来源的水体中碳同位素的比例不同，这是由于水体中有机物来源的差异导致的。

通过分析水样中碳同位素的比例，可以判断水体中有机物的来源和处理方式。

除了以上常用的同位素外，水样中还有其他同位素可以用于溯源，如氯同位素、锶同位素等。

它们的应用范围和方法略有不同，但原理类似。

水样同位素溯源可以应用于许多领域，如水资源管理、环境监测、生态保护等。

例如，在水资源管理中，通过分析不同地区水体中同位素的比例，可以判断水体的来源和质量，为水资源的开发和利用提供依据。

在环境监测中，通过分析水体中同位素的比例，可以判断是否存在污染物，为环境保护提供依据。

在生态保护中，通过分析不同地区水体中同位素的比例，可以判断水体的生态系统功能，为生态保护提供依据。

水样同位素溯源是一种有效的水体来源和质量溯源方法。

基于氢氧同位素与水化学的潮白河流域地下水水循环特征基于氢氧同位素与水化学的潮白河流域地下水水循环特征为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系.降水和地下水中的环境同位素δD 和δ18O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈.水化学研究结果表明,山区地下水水质以Ca2+和HCO3-为主,属Ca2+-Mg2+-HCO3-型地下水.山前地下水类型为Ca2+-Mg2+HCO3-、Na+-K+HCO3-、Mg2+-Ca2+-HCO3-和Ca2+-Mg2+-Cl--SO42-.平原区地下水为Mg2+,Na+和HCO3-.滨海冲积海积平原为Ca2+-Mg2+-HCO3-型和Ca2+-Mg2+-Cl--SO42-型地下水.水化学分析证实了越流补给的存在.Ca2+和HCO3-离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势.沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca2+-Mg2+-HCO3-→Na+=K+-HCO3-→Ca2+-Mg2+-HCO3-.作者：宋献方李发东于静洁唐常源杨聪刘相超佐仓保夫近滕昭彦 SONG Xian-fang LI Fa-dong YU Jing-jie TANG Chang-yuan YANG Cong LIU Xiang-chao Sakura Yasuo Kondoh Akihiko 作者单位：宋献方,于静洁,杨聪,刘相超,SONG Xian-fang,YU Jing-jie,YANG Cong,LIU Xiang-chao(中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京,100101)李发东,唐常源,LI Fa-dong,TANG Chang-yuan(中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京,100101;日本千叶大学,千叶,263-8522)佐仓保夫,近滕昭彦,Sakura Yasuo,Kondoh Akihiko(日本千叶大学,千叶,263-8522)刊名：地理研究ISTIC PKU英文刊名：GEOGRAPHICAL RESEARCH 年，卷(期)：2007 26(1) 分类号：P64 关键词：氢氧同位素水化学地下水循环潮白河流域。

焦作矿区地下水中氢氧同位素分析黄平华;陈建生;宁超【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2012(037)005【摘要】为确定焦作矿区地下水来源,系统采取并测定了各种水体（泉水、地表水、第四系水、砂岩水、太灰水和奥灰水）的氢氧同位素（δ18O,δ2H,3H）和常规水化学离子,得到了矿区浅层孔隙水和深层裂隙水δD-δ18O组成关系,对比分析地下水、地表水和泉水的δ18O,δ2H,3H及Cl-,TDS特征。

结果表明：矿区深层地下水主要接受山区岩溶水的侧向补给,补给高程及区域为海拔400～800 m的碳酸盐岩裸露区;当地降水为浅层地下水的主要补给来源;西部矿区地下水的70%来源于丹河水的泄漏;煤矿区地下水D漂移特征明显,形成机理是地下水与烃基和H2S交换作用的结果。

【总页数】6页(P770-775)【作者】黄平华;陈建生;宁超【作者单位】河海大学土木与交通学院,江苏南京210098／河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河海大学土木与交通学院,江苏南京210098;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】P641.139【相关文献】1.淮河流域降水中氢氧同位素特征分析 [J], 杨智;曹艳秀;苗欣慧2.同位素比值质谱与激光吸收光谱分析水中氢氧同位素方法的比较 [J], 张琳;韩梅;贾艳琨;刘君3.皖北矿区地下水中氢氧稳定同位素的漂移特征 [J], 桂和荣;陈陆望;宋晓梅4.峰峰矿区奥灰水中氢氧同位素漂移特征分析 [J], 孙伟;郝春明;黄越;何培雍5.黄河三角洲浅层地下水中氢氧同位素的特征 [J], 袁瑞强;刘贯群;张贤良;高会旺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

喀什平原区地下水氢氧稳定同位素分布特征及意义乃尉华; 史杰; 王文科; 王艺星; 段磊; 李斌【期刊名称】《《新疆地质》》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】5页(P266-270)【关键词】喀什; 地下水; 来源; 环境同位素【作者】乃尉华; 史杰; 王文科; 王艺星; 段磊; 李斌【作者单位】新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三水文工程地质大队新疆喀什844000; 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第二水文工程地质大队新疆昌吉831100; 长安大学环境科学与工程学院陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P641.2本文所述喀什平原区涵盖克孜勒河、恰克马克河、盖孜河、库山河及乌鲁阿特小河等流域范围，东部至喀什经济开发区冲积细土平原区。

前人对研究区进行了不同程度的研究[1-3]，主要包括地下水动态、资源量特征和评价等，但对区域水文地质、水文地球化学、地下水资源等未进行系统研究和评价。

2012—2015年，新疆地矿局第二水文工程地质大队在喀什平原区开展水文地质勘查工作，对区内地下水含水层特征、富水性分布、补径排条件和水化学特征、地下水动态、资源量等方面取得较宏观的分析和认识❶。

本文对区内不同水体样品的D、18O同位素组成进行总结，对喀什平原区地下水的形成条件、地下水与地表水间的转化关系、地下水流动系统的划分、地下水补给高程与补给区估算等问题进行分析研究，为喀什平原区地下水资源开发利用规划与保护管理工作提供地质依据[4-9]。

1 区域水文地质概况研究区处于塔里木盆地西缘、喀什噶尔河流域上游，东西长94.00 km，南北宽68.00 km，面积6 392.00 km2。

据地质调查、物探及钻探资料❶新疆地矿局第二水文工程地质大队.新疆喀什经济开发区水文地质环境地质调查评价报告，2015，该区主要位于山麓斜坡堆积山前冲洪积平原和河流堆积冲积平原，第四系地下水流系统可划分为北部克孜勒河与南部盖孜河两个地下水流系统。

氢氧稳定同位素在水团混合计算中的应用初探氢氧稳定同位素作为天然示踪剂，研究降水与地表水的混合作用、地表水与地下水的补给作用以及地表水之间的相互作用等过程中具有重要作用，通过二源线性混合模型可以计算二源和三源水团混合过程中端元的贡献率，而在计算多源混合过程中，则需要采用局部分析或者补充其他示踪剂等方式来综合计算。

标签：稳定同位素；水体贡献率；二源线性混合模型近年來，河流和湖泊水体的富营养化问题日益严重，尤其对于大中型水库而言，库区干流水体营养状态良好，而支流大多保持中营养状态或者富营养化状态，部分支流呈现重度富营养化状态。

研究表明，水体富营养化状态主要由营养物质的输入以及水动力条件的变化两方面导致，水作为营养物质的载体以及藻类植物的生长繁衍环境，其自身的运动转移过程直接影响到水体中营养盐的迁移和转化，以及对藻类植物生长繁殖过程的控制，因此计算水体内不同水团的混合比率对于研究水体富营养化状态有着重要意义。

目前，氢氧同位素作为一种稳定示踪剂，在河川径流、降雨径流、水源划分以及植物体水分输出等研究方面应用较广[1]，不同水体具有不同的氢氧同位素特征，因此可以利用氢氧稳定同位素来计算河流和湖泊不同水团混合过程中各水源的贡献率。

1 氢氧稳定同位素的天然示踪效果氢氧同位素均称为稳定同位素，这是因为以水分子存在的D和18O在常温（低于40摄氏度）下非常稳定，很难与接触到的有机质或矿物发生反应，而影响其含量。

氢氧稳定同位素在自然界中含量极低，一般的表达方式较为复杂，因此，国际上规定统一采用待测样品中某元素的同位素比值（R）与标准样品中的同位素的相应同位素比值（R标准）的相对千分差作为量度，记为δ（‰）值[2]，即δ=（R/R标准-1）×1000式中：R是样品中元素的重轻同位素丰度之比，如（D/H）和（18O/16O）；R标准是国际通用标准物的重轻同位素丰度之比，如（D/H）标准和（18O/16O）标准，一般水体中氢氧同位素测定标准采用国际原子能机构（IAEA）颁布的平均标准大洋水（Standard Mean Ocean Water，即SMOW），而后IAEA通过海水蒸馏后加入其他水配置的，非常接近SMOW的水样作为新的标准，称为VSMOW。