在马里兰阿奎亚含水层中HCO_3^-的稳定碳同位素:CO_2同位素重源的论证

摘要

HCO_3^-的浓度和溶解无机碳的δ^(13)C值是沿着阿奎亚含水层的水力坡降而变化的。在地层出露区,有土壤气体CO_2(δ^(13)C≈-26/ml)存在时,雨水补给使碳酸质介壳溶解得更快.(δ^(13)C≈0.0/ml)在这些地区内,HCO_3^-浓度一般为150～200m g/J,溶解HCO_3^-的δ^(13)C值接近-13/ml。随着水流远离露头区,HCO_3^-的浓度逐渐降低(约130mg/l),而δ^(13)C值则稍有增加(约-11.4/ml)。这种趋势影响亚稳态碳酸质介壳物质的进一步溶解和次生方解石胶结物的再次沉淀.水流系统中,下降坡度约40哩时.HCO_3^-浓度急剧增加(约为400mg/l),δ^(13)C值大大加重(约为δ^(13)C≈-6.2/ml),在这一坡降水流内,所观测到的Na^+与HCO_3^-的克分子比表明:同位素重碳酸介壳物质的溶解本身不能说明所观测到的δ^(13)C的趋势,更确切地说,Na^+:HCO_3^-的比率表明介壳物质的溶解作用必须在CO_2的参与下进行.由于这一地区内的合水层既与土壤气体也与大气的CO_2隔离.所以同位素的重CO_2(δ^(13)C≈-5.3/ml)明显地来源于含水层自身.含水层中CO_2的生成可能来自褐煤含水层物质的细菌媒介发酵和细菌煤介甲烷的成因。