专栏名称: R语言与水文生态环境
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【文献情报】| J HYDROL-REG STUD |乍得湖地区的地球化学演化和地下水化学控制机制!

R语言与水文生态环境  · 公众号  ·  · 2024-12-12 00:02

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(一)基本信息
  • 期刊: Journal of Hydrology-Regional Studies

  • 中科院分区: 2区 地球科学

  • 影响因子(IF):4.7

(二)作者信息
  • 第一作者:Abdulrahman Shuaibu

  • 通讯作者:Abdulrahman Shuaibu

  • 第一作者单位:Department of Civil and Environmental Engineering, University of Strathclyde, Glasgow G1 1XJ, UK

  • 原位连接:https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2024.102098

(三)文章亮点
  • (1)在地下水地球化学评价中,化学计量学分析是必不可少的;

  • (2)地下水地球化学是由地质作用和人为作用共同决定的;
  • (3)Gibbs图、摩尔比和氯碱指数揭示了含水层系统中的矿物风化和离子交换作用。
(四)摘要
研究区域:这项研究是在跨界Komadugu - Yobe盆地进行的,该盆地位于乍得湖地区,是尼日利亚和尼日尔共和国国界之间共享的重要地下水资源。
研究重点:本研究通过整合地球化学建模、摩尔比、双变量图和化学计量学分析的综合方法,研究了地下水中化学成分的地球化学演化和来源。在丰水期和枯水期采集地下水样品( n = 240),以确定季节性变化以及地质和人为过程对地下水质量的影响。
新的水文见解:结果表明,Cl⁻和NO₃⁻与人为污染有关。主成分分析确定了与地质和人为过程、农业污染和矿物风化有关的3个主要成分。层次聚类分析强调了地质、人为和蒸发的影响。盆地地下水以Ca - HCO₃型和Na - Cl型为主,方解石、白云石和萤石明显欠饱和状态,但部分样品存在季节性饱和现象。几乎所有样品中CO₂分压( p CO₂)高于大气p CO₂,表明生物地球化学过程活跃。此外,Gibbs图、摩尔比和双变量图以及氯碱性指数( CAI -Ⅰ和CAI -Ⅱ)证实了矿物风化和离子交换反应在含水层系统中的影响。少部分地点在旱季出现蒸发现象。本研究为半干旱和干旱地区地下水资源的可持续管理提供了有价值的见解。
(五)图文赏析

Fig. 1. (a) Study area map showing sampling locations, various Rivers and digital elevation model. The pink triangles represent groundwater sampling points (b) Generalised geological map showing groundwater flow direction and various geologic types (c) Hydrogeological cross section A-A of Komadugu Yobe basin showing different lithologies, groundwater recharge and discharge zones and the groundwater table.


Fig. 2. . Pearson s correlation analysis results (a) wet season (b) dry season. Loading plot of three PCs (PC1, PC2 and PC3) in 3D (c) wet season (d) dry season.

Fig. 3. Dendogram of groundwater quality parameters showing different clusters (a) Wet season (b) Dry season. Dendogram of sampling locations showing different clusters (c) Wet season (d) Dry season.

Fig. 4. Spatial distribution of groundwater clusters related with geology and electrical conductivities (a) wet season (b) dry season.


Fig. 5. Piper diagram for groundwater samples in Komadugu Yobe basin(a) wet season (b) dry season.


Fig. 6. Saturation indices of some selected minerals against electrical conductivity of groundwater samples of wet and dry seasons.

Fig. 7. Gibbs plots of geochemical processes governing groundwater chemistry (a) cations (b) anions.

Fig. 8. Bivariate plots of: (a) Na+/Cl−vs. EC; (b) Na+vs. Cl−(c) Ca 2 +/Mg 2 +vs. HCO3 −(d) Mg 2 +/Na+vs Ca 2 +/Na+(e) HCO 3 - /Na+vs Ca 2 +/Na+(f)CAI II vs. CAI I.

Fig. 9. Conceptual model for geochemical evolution and hydrogeochemical processes controlling the groundwater chemistry in Komadugu Yobe basin.

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