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JH:准格尔盆地古地下水指示晚更新世以来气候与补给变化
2015-12-09 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

  地下水和冰芯、黄土、石笋等一样,都是可以记录古气候与古环境的重要载体。地下水主要源于大气降水,在参与水循环过程中,携带的信息不仅有古气温变化信息,而且还是古降水的直接记录。我国西北准格尔盆地,地处世界上典型的干旱内陆地区,是开展古地下水补给与古环境研究极佳场所。然而,以往没有开展地下水年龄以及古气候记录方面的研究。
  地质地球所工程地质与水资源研究室博士后李捷与其合作导师庞忠和研究员等人在新疆准格尔盆地(图1)设计了三条地下水采样剖面,得到水化学、稳定同位素和碳-14等数据,他们通过水文地质条件的分析以及水化学成分形成机理的讨论,针对碳-14视年龄进行了校正,获得了过去3.5万年以来的地下水年龄。

  1 准格尔盆地地下水采样点及剖面位置图 


  水化学结果表明,水化学类型从山前的HCO3·SO4–Ca型向Cl·SO4–Na·Mg·CaSO4·Cl–Na逐渐过渡,最终在盆地中心演化为Cl–Na型水,符合干旱区的地下水化学演化过程的一般规律。水化学演化主要受石膏溶解、蒸发盐溶解、粘土矿物之间的离子交换等过程控制。同时,表明区内没有碳酸盐岩,因此,利用14C确定地下水年龄比较可靠。
  同位素结果说明古地下水的δ13C相对富集,C4植物所占比例相对更高。他们在采用δ13C混合模型对视年龄进行校正时,对两种不同的补给区δ13C初始值进行了设定。研究结果表明,晚更新世的地下水同位素比全新世地下水同位素贫化1.5‰(图2),说明晚更新世早期的气候环境相对寒冷。

            图2 准格尔盆地东部地下水年龄与δ18O含量关系图


  与前人在中国东部季风区的工作相比,研究区处于西北非季风区,因此,可以排除季风强度对地下水稳定同位素的影响,其变化主要受控于气温。而且,地下水补给发生过间断。另一方面,研究分析了区内地下水水化学演化规律,明确区分了该地区的古水和年轻地下水,以及各自的水化学同位素特征,对于变化环境下干旱区的地下水资源管理提供了科学依据。
  以上研究成果近期发表在国际水文科学权威期刊Journal of Hydrology(Li et al. Paleo-environment from isotopes and hydrochemistry of groundwater in East Junggar Basin, Northwest China. Journal of Hydrology, 529: 650-661)上。

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