华北隐伏型煤矿主要充水含水层水化学组分来源及演化机制分析

为了确定华北型煤矿区主要充水含水层水化学组分的主要来源及演化机制,以平顶山矿区为研究对象。基于平顶山矿区内285个水样常规离子(K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-))、pH及TDS等数据,利用Gibbs图分析其主要控制因素、Piper图分析其主要水化学类型、离子组合比及主成分分析揭示其水化学组分的主要来源及演化机制。结果表明:寒灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca·Mg及HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Na·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)主要来自碳酸盐岩(白云石)、硫酸盐岩(石膏)的溶解,Na^(+)主要来自岩石中,这是Ca^(2+)-Na^(+)、Mg^(2+)-Na^(+)的负交替吸附作用;七灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石)的溶解,SO_(4)^(2-)来自黄铁矿的氧化作用;砂岩水的主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Na^(+)主要来自硅酸盐岩的溶解;二灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,也有部分HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)的来源与七灰水的来源相同,Na^(+)含量高是由于砂岩水的混和作用。此外采煤扰动作用导致研究区地下水径流条件发生改变,影响了水化学组分的来源及演化机制,这对以后矿井防治水有深远影响。

基于水化学组分和环境同位素信息探讨山东德州深层承压地下水起源

本文针对海河流域平原长期过量开采深层水导致地下水位不断下降,引发地面沉降等环境地质问题,选择德州深层水分布区作为重点研究区,以深层地下水化学组分及同位素信息作为主要研究对象,探讨深层地下水起源与更新性。研究结果表明,德州深层水主要形成于末次冰期盛期较寒冷的大气降水淋滤,在形成及径流过程中,遭遇较强烈的蒸发作用和阳离子交换作用,形成以HCO3-Na型水为主要成因类型,具有高氟、高钠、低钙、偏碱性的水化学特征,和氢氧稳定同位素低,氚含量低的同位素特点;深层地下水循环缓慢,更新能力较弱。

腾冲热海热泉水化学组分来源及其形成机制探讨

热海地热田是腾冲水热活动最强烈的地区,广泛分布各种沸泉、热泉、温泉、喷气孔、喷气地面和泉华。本文对腾冲热海13个热泉的水化学组分进行R型聚类分析,并将聚类结果分为A、B两大类:A类包括Cl、K、Na、Li、Rb、B、Cs、F、SiO2和As,它们是热海温泉群主要的矿物质成分,其中Cl、B和As主要来源于岩浆脱气作用,Li、Na、K、Rb、Cs和SiO2主要来源于地热流体与围岩之间的水-岩相互作用,F的来源与岩浆脱气和水-岩相互作用都有关;B类包括Ca、Mg、Sr和SO2-4,主要来源于浅层冷水的混合。此外,结合热海热泉水的水化学特征分析,探讨了大滚锅、老滚锅、鼓鸣泉、眼睛泉、怀胎井、无名泉3及两个酸性泉(珍珠泉和地热体验区)的形成机制,并提出了热海地热系统热泉形成机制的概念模型。

山东聊古一井水化学组分地震异常的场源兆特征及其机制讨论

从山东聊古一井构造地质和水文地质条件的分析入手，以实际观测的水化学组分地震前兆异常变化实例为基础，讨论了该井水化学组分震前异常变化的场源兆特征．利用断层位错理论和岩石力学实验获得的认识探讨了聊古一井水化学组分变化场源兆异常形成的物理力学机制及预报意义．所获成果丰富了对场源兆地震前兆的认识，同时对地震预测预报也有一定的意义．

龙子祠泉水化学组分成因及硫同位素分析

龙子祠是山西省临汾市工农业生产和城市水源地,根据监测发现龙子祠泉水中的硫酸根离子(SO42-)、总硬度(HB)、溶解性总固体(TDS)呈逐年增长趋势。采煤过程中硫铁矿氧化生成硫酸,引起岩溶地下水中硫酸根离子含量的增长,并进一步引起总硬度和溶解性总固体增长。通过对硫同位素分析计算,结果显示:出泉水中22.2%的硫酸根是由采煤排水引起,在此基础上提出减少SO42-的入渗量、降低岩溶地下水相对质量浓度,防止采煤引起的污染,保护龙子祠泉水质等保护措施。

初始水化学组分对CO_2矿物储存影响分析

矿物储存被认为是CO2地质储存过程中最安全、最理想的一种储存形式,但此种形式受到诸多因素的影响,储层中的初始水化学组分是其中之一。文章以鄂尔多斯盆地石千峰组地层为例,利用数值模拟方法,通过显著性和相关性分析,定量评价初始水化学组分对CO2矿物储存量的影响。研究结果表明:初始水中Ca2+的主要敏感矿物为赤铁矿、高岭石、钙蒙脱石、菱镁矿和铁白云石,且初始水中Ca2+浓度变化对储层水中Fe2+,Mg2+,HCO3-浓度影响较大,初始水中K+的主要敏感矿物为伊利石,初始水中Na+的主要敏感矿物为钙蒙脱石,铁白云石为石千峰组地层中主要的固碳矿物;时间尺度为1 000 a时,H+,K+,Al3+浓度的改变,对HCO3-,CO2矿物储存量无明显影响,而Na+,Ca2+,Mg2+浓度的升高,会促进系统中矿物之间的转化,降低HCO3-的浓度,增加CO2的矿物储存量,且Ca2+对矿物转化和CO2的矿物储存量的影响最为强烈,Na+其次,Mg2+影响最小。

“灰岩天窗”对济南泉水水化学组分的影响

泉水水化学组分逐年在上升,影响水质的因素较多。济南泉群出露区及附近分布有3处“灰岩天窗”,面积约0.6 km^(2),是孔隙水与岩溶水水力联系点,易造成泉水污染。笔者以“灰岩天窗”周边地下水样品测试数据及天窗岩溶水与区域岩溶水样品测试数据为基础,采用多元数理统计法,运用水动力场与水化学场理论,进行了水化学组分研究。结果表明,“灰岩天窗”孔隙水易遭受污染,枯水期孔隙水水位高于岩溶水水位,污染孔隙水补给岩溶水,“灰岩天窗”是影响泉水水化学组分的因素之一。

饮用天然山泉水水化学组分稳定性分析评价——以融水苗族自治县四荣乡为例

文章以融水苗族自治县四荣乡为例,选取该区2021年平水期、枯水期、丰水期3期的样品,采用不稳定系数和变异系数的综合评价方法,对该区饮用天然山泉水水化学组分进行测试分析,分析结果显示,该区天然山泉水水化学类型属HCO_(3)-Ca·Na·Mg,为偏硅酸低溶解性总固体中性极软饮用天然泉水。其评价结果可为企业开发优质山泉水提供参考,对做强做优广西天然山泉水产业具有积极意义。

信江流域水化学与同位素地球化学特征

为探究信江流域水化学特征,揭示流域内主要离子来源及其影响因素,共采集了82个地表水、地下水样,运用数理统计方法分析水化学组分特征,Piper三线图和舒卡列夫分类法划分水化学类型,Gibbs图法和岩石风化端元模型分析离子来源和影响因素,氢氧同位素特征判别水体补给来源及影响因素。结果表明,信江流域地表水和地下水中优势阳离子为Ca^(2+),优势阴离子为HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-),pH呈中性(7.32)和弱碱性(8.88)。水化学类型均以HCO_(3)·SO_(4)-Ca、HCO_(3)-Ca型为主,地下水的水化学类型更丰富。水化学成因分析表明,地表水和地下水的主要控制因素是岩石风化作用,少量点位受人为因素影响。岩石风化端元模型进一步确定碳酸盐岩风化是研究区岩石风化的主导类型。氢氧同位素特征表明,信江流域地表水地下水均接受大气降水补给,地表水受蒸发作用影响最强,氢氧同位素分馏效应明显。地表水线和地下水线偏移明显,表明两者水力联系差。海洋性气团是信江流域水体的主要降水控制气团。

青海湖沙柳河流域浅层地下水水化学组成空间分布特征

地下水水化学组成空间分布对地下水资源科学管理保护具有重要意义。基于青海湖沙柳河流域不同典型月份地下水水化学组分数据,利用GIS空间分析方法对该流域地下水主要阴阳离子浓度、pH值、TDS浓度等的空间分布及其来源的空间异同性进行了研究。结果显示:①不同月份阴阳离子空间分布差异较大,6月份离子空间分布差异比1月份和10月份较为明显。6月份比1月份流域地下水K^(+)、Na^(+)、F^(-)和SO^(2-)_(4)浓度的高值区范围缩小,Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO^(-)_(3)浓度的高值区范围扩大,NO^(-)_(3)浓度的高值区与低值区范围无明显变化。10月份比6月份Ca^(2+)、Mg^(2+)、NO^(-)_(3)和HCO^(-)_(3)浓度高值区缩小,K^(+)、Na^(+)、F^(-)和SO^(2-)_(4)浓度高值区扩大。研究期内地下水Cl-浓度的空间分布无明显变化。②青海湖沙柳河流域地下水主要阳离子受碳酸盐风化作用影响,在流域下游存在一定硅酸盐风化作用。③青海湖沙柳河流域地下水多数离子空间分布特征大致呈流域中上游向河口汇聚,再向河口三角洲分散。

博兴县浅层地下水水化学演化分析研究

通过对比分析博兴县20多年来的浅层地下水水质监测资料,研究总结了该区浅层地下水水化学类型及主要水化学组分的动态演化特征。结果表明,该区大部分地段浅层地下水水化学类型较为稳定,7个长期监测点中仅有2个监测点阳离子或阴离子类型呈现出明显改变,有4个监测点部分水化学组分含量呈现出上升趋势,造成这些变化的原因主要与南部地下水降落漏斗的形成导致北部咸水向南部补给有关。

峰峰煤田万年矿水化学特征分析

采用峰峰煤田万年矿井田水质资料,考虑样本数量及可比性要求,对7种主要离子(K++Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3)组分进行了统计计算和图解分析,综合考虑了矿井突水、排水等因素对水化学场的干扰和影响,分析其主要离子水化学成分的形成机理,得出其水化学组分背景值。通过符合度分析发现,水化学组分背景值总体上代表了各含水层的水化学特征,在实际生产中可以作为煤层底板突水水源判别的重要依据。

长白山云水和雨水化学特征的研究

本文通过１９９０年８月对长白山云雾降水的考察资料．分析了云水和雨水的ＰＨ值、电导率以及化学组分，云雨水酸度呈弱酸性，但也出现了ＰＨ值低于５．６的硫酸盐水型，值得进一步研究和关注。

阿拉善诺日公地区地下水系统水化学特征分析

阿拉善左旗诺日公是我国典型干旱区,地下水是该区主要的供水水源。水化学研究对地下水流动过程具有指示意义。以阿拉善诺日公地区地下水为研究对象进行水文地球化学特征分析,研究表明:从北部基岩隆起区到豪斯布尔都盆地中心,地下水水化学特征呈现一定的规律性,水化学类型由低矿化度的Na-HCO_3·Cl、Na-Cl·HCO_3型,逐渐过渡到盆地中心排泄区高矿化度的Na-SO_4·Cl、Na-Cl·SO_4型水,水质状况变差,由淡水逐步过渡到微咸水。区域地下水整体从西北向东南排泄,TDS的升高较好地指示了地下水的径流方向。蒸发作用是本区地下水化学构成的主控因素,同时溶滤作用、离子交换作用及人类活动对地下水化学成分也有影响。本研究为该地区水资源评价及优化配置提供了科学依据。

顾北矿区地下水化学特征及成因分析

为研究顾北矿区地下水水化学特征及其控制因素,快速准确判别矿区突水水源提供依据。采用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子关系图、Gibbs图以及离子比例系数6种方法对研究区地下水22个水样进行系统的研究分析。结果表明:研究区内含水层总体上呈弱碱性;阳离子以K^++Na^+为主,阴离子以Cl^-为主,HCO_3^-和SO_4^(2-)次之;新生界下含和煤层顶板砂岩水质类型为Cl-Na+K型,底板砂岩水质类型为Cl·HCO_3^-Na+K型,太灰和奥灰含水层水质类型Cl·HCO_3-Na+K·Ca型和SO_4·HCO_3-Ca型;地下水水化学性质受水岩相互作用的影响。

贵安新区东部岩溶地下水水化学特征

为弄清贵安新区东部区域岩溶地下水水化学特征,根据研究区采取的50组和收集的68组水样的水化学测试结果,利用SPSS、ArcGIS、MapGIS、Origin等软件,对水质参数相关性及主要离子空间分布进行分析;采用舒卡列夫分类法、Piper三线图、Gibbs图、离子比值图等对研究区的水化学特征进行了分析。结果表明:①研究区Ca^(2+)、HCO_(3)^(-)为优势离子,Na^(+)、SO_(4)^(2-)、F^(-)、NO_(3)^(-)有强烈的空间变异性,溶解性固体总量(TDS)与各组分相关性较好;②地下水类型以HCO_(3)-Ca、HCO_(3)-Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)-Ca型水为主,其中HCO_(3)-Ca·Mg型水占比最大为32.2%;③Mn、Fe、Al、NH^(4+)等超过地下水质量标准,主要分布在三叠系安顺组(T_(1-2)a)、大冶组(T_(1)d)含膏盐地层,Mn超标达8.47%;④地下水处于岩石风化控制区,含岩盐地层溶滤起主导作用且发生阳离子吸附作用,主要水岩作用为碳酸盐岩溶解,碳酸岩盐是Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)的主要来源。该研究为今后岩溶地下水资源的开发利用与保护提供依据。

金沙江河谷巧家段地下水化学特征

金沙江河谷巧家段地形切割强烈,最大相对高差可达2 719 m,水文地质条件差异大,河谷区内泉水出露众多。对河谷区内38组泉水水化学组分进行分析的结果表明:地下水化学类型较简单,主要为HCO_3-Ca、HCO_3-Ca·Mg、HCO_3-Mg·Ca型;地下水溶解性总固体(TDS)浓度变化较大,总体上TDS浓度自河谷斜坡补给-径流区至谷底排泄区,具有逐步增高的趋势;孔隙水TDS浓度明显高于岩溶水;地下水宏量组分HCO_3^-、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_4^(2-)与TDS具有正相关关系。据水化学组分变化分析谷底第四系地层中出露大泉的形成条件,其为孔隙水与岩溶水相混合形成。

地下水井水位及化学组分的同震差异响应特征分析--以青白江地震为例

相邻监测井的同震差异响应分析是研究地下水同震响应机理的路径之--。2020年2月3号青白江地震引发了龙泉山地下水监测井水位及水质的异常变化。利用多种水化学组分及水位的自动监测数据分析了相邻两口监测井的同震差异响应特征,讨论了水化学组分及水位差异响应机理。在相同能量密度情况下,ZK1水位变幅较ZK6大,表明ZK1对本次地震响应的敏感性高于ZK6。地震主要引起了处于还原环境(E_(h)<0)的第二含水层(主要离子为NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-))中地下水向ZK1的排泄,而处于氧化环境(E_(h)>0)的第一含水层(高浓度C1^(-),高TDS及pH)中地下水主要向ZK6排泄。不同含水层水体向井排泄和混合是造成两口井地下水化学组分差异响应的原因。根据震后井水位及水化学组分的趋势变化规律分析,岩体在地震作用下的不排水体积改变是造成地下水水位阶跃变化的主要原因,ZK1周围第二含水层发生了塑性变形,渗透性发生了永久改变,而ZK6周围岩体发生弹性变形,渗透性未发生永久改变。

全南-寻乌断裂带温泉水文地球化学特征

对全南—寻乌断裂带上5个温泉点进行野外调查和取样分析,对采集的水样进行常量组分、微量元素和氢氧同位素的测试,得到该区断裂带上温泉的水文地球化学特征及其成因。结果表明:①全南—寻乌断裂带温泉水温为42℃~72℃,属中高温温泉;分为HCO_(3)-Na型水和HCO_(3)-Na-Ca型水,以HCO_(3)-Na型为主;富集Na、Li、Sr等主微量组分,主要是由于地下热水在循环过程中与周边的燕山期中酸性侵入岩发生了水-岩相互作用导致。②δD和δ^(18) O测值分别为-40.38‰~-44.50‰和-6.42‰~-6.95‰,分布在大气降水线左侧附近,指示热水主要源自大气降水,并且部分温泉与其中的CO_(2)气体发生了水-气相互作用。③温泉主要是由大气降水沿全南—寻乌断裂带深入地壳深部,经过深循环加热后,在有利的断裂通道上涌至地表而形成,温泉的空间分布和水文地球化学特征与该区的地震活动有着较好的对应关系。

浅层地下水水文地球化学演化及同位素特征——以宿州市城郊为例

本课题以安徽省宿州市城郊浅层地下水20组样品为研究对象,运用Piper图、Gibbs图和多元统计分析等方法对其水化学特征、水岩作用、离子来源等水文地球化学及同位素特征进行研究。结果表明:pH变化范围为7.17~7.94,属于弱碱性水,符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中6.5 3- > Ca2+ > Cl− >SO42- > Na+ > Mg2+ > K+,阴阳离子的优势离子分别是HCO3- 和Ca2+;研究区水文地球化学作用包括硫酸岩矿物的溶解、硅酸岩矿物风化和碳酸岩矿物的溶蚀作用;地下水主要成分主要受大气降水作用。