秦岭北麓地下水水文地球化学演化规律及模式

秦岭北麓是黄河重要的水源涵养区,分析其水文地球化学特征及演化模式对于加强秦岭地下水资源的开发与保护、推进关中平原乃至黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。利用2019—2021年在渭河流域开展水文地质调查所获取的资料,运用数理统计、水文地球化学反向模拟等方法,分析了秦岭至渭河河谷地下水的水文地球化学演化规律及模式。结果表明:由基岩区至细土平原区,地下水水化学类型由HCO3-Ca型向HCO3·SO4-Ca·Na型转变,溶解性固体总量(TDS)浓度由254 mg/L增至889 mg/L,分带性不强;随着地下水流动,水-岩作用主要由碳酸盐岩风化溶滤控制向硅酸盐岩与岩盐风化溶滤控制转变,同时阳离子交换作用增强;14C测年显示研究区地下水年龄多在2 450 a以内,地下水循环更新快,蒸发浓缩作用不显著;山前洪积扇作为地下水重要的涵养区与径流通道,对于关中平原潜水和承压水水质保障有关键作用,由于洪积扇含水层防污性能差,在地下水开发利用和工农业活动中要加强地下水资源的保护。

基于长期监测的济南趵突泉水文地球化学演化规律研究

为了做好泉水保护工作,文章基于济南趵突泉60多年水文地球化学监测数据,动态分析趵突泉水文地球化学演化规律。结果显示:济南趵突泉水中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)分别为阴、阳离子优势离子,SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、Na^(+)+K^(+)等占比逐渐增加,水化学类型以HCO_(3)^(-)Ca型为主,且呈现多元化、复杂化趋势;趵突泉水化学组分主要来源于水-岩作用,主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物风化溶解的共同作用,且呈现出向硅酸盐岩风化溶解偏移的趋势,Cl^(-)存在除岩盐矿物溶解外的其他来源并逐年增加,石膏溶解作用产生的Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)浓度逐渐增加,指示了石膏溶解作用在不断增强。氯碱指数反映了趵突泉水存在反向阳离子交换作用,且枯水期较丰水期强。矿物饱和指数指示了趵突泉总体处于过饱和状态,且总体上丰水期较枯水期、平水期偏高。研究表明,济南趵突泉水文地球化学特征主要受水-岩作用控制,农业活动、生活污水和人工补源等人类活动因素在不同历史时期对趵突泉水化学组分产生影响。

运城盆地漏斗区水文地球化学演化规律研究

该文通过对运城盆地漏斗区浅层水文地球化学系统的分析,利用反向地球化学反应路径模型NETPATH模拟盆地漏斗区浅层水文地球化学演化规律。从模拟结果可以看出,在整个模拟的水流路径上,石膏和石盐的溶解在多数情况下占据主导地位,萤石和云母接近平衡状态。这种水文地球化学演化规律说明,从漏斗区边缘到漏斗中心,地下水沿途溶蚀含水层中的石膏、石盐等含盐矿物,地下水中氯化物、硫酸根和钠离子含量沿水流路径逐渐升高,地下水水质逐步恶化。受人类活动的影响,在较短的时间尺度内盆地漏斗区的水文地球化学演化规律有明显的变化,地下水对方解石有从溶解状态向沉淀方向演化的趋势,整个水流路径上,方解石总交换量由1990年的+14 565变为2000年的-10 145。

吉林西部水文地球化学演化规律研究

地下水是半干旱地区水资源和生态环境安全的重要保证,研究半干旱地区地下水化学演化对区域生态环境保护和水资源管理具有重要意义。半干旱蓄水盆地有其独特的气候环境、地质环境和水化学环境,具有水平和垂直分带性的水文地球化学特征。本文以吉林省西部典型干旱农业区为例,基于野外调查及水质取样分析数据,采用多种方法刻画了研究区水平和垂直方向的水文地球化学演化规律。研究区地貌条件变化使地下水水流动力环境和地层岩性发生变化,驱动了主要水化学作用的变化,使地下水化学作用由溶滤作用逐渐过渡至阳离子交替吸附和蒸发浓缩作用,由补给区至排泄区,潜水水化学类型由HCO3-Ca型变为HCO3-Na型。承压水在补给区以溶滤作用为主,排泄区的水化学特征主要受含水构造控制及温暖干旱的沉积环境控制。水文地球化学模拟结果表明潜水水化学的形成受方解石/白云石的沉淀、石膏/萤石/岩盐的溶解、蒸发稀释作用(稀释存在于灌区)和Ca-Na离子交换的控制,承压水化学的形成受方解石的沉淀及白云石/石膏/萤石/岩盐的溶解控制。研究结果对吉林西部地下水开发利用及水生态环境保护具有重要现实意义,也对其他半干旱蓄水盆地的水化学演化研究具有指导意义。

吉林省长岭县浅层地下水水文地球化学演化规律分析

开展地下水水文地球化学形成演化机制的研究,对水质评价和水资源合理利用具有重要意义。本文利用吉林省长岭县1981-2003年间潜水和承压水的水质分析结果,采用水文地球化学方法研究了区内地下水的水文地球化学作用及水质演化规律。选取198个水质监测点进行分析、处理,运用Piper三线图解法、Gibbs图解法、离子比值分析法对吉林省长岭县地下水水文地球化学形成演化机制进行研究。研究结果表明:研究区地下水主要受到阳离子交换作用和岩盐溶解作用影响,其阴离子以HCO-3为主,阳离子以Ca2+和Na+为主,地下水偏弱碱性,硬度较大。研究区潜水水化学类型以HCO3—Ca为主,承压水水化学类型以HCO3—Na为主,地下水水化学类型较稳定,地下水水质受人为因素影响较小。

双辽市地下水水文地球化学演化规律研究

双辽市的供水水源主要是地下水,其水质的变化会对工业、农业和居民生活造成很大的影响。因此对双辽市地下水水化学特征和形成过程进行研究具有重要意义。本研究基于PHREEQC软件,在潜水和微承压水两条路径上开展了反向地球化学模拟,结合主要离子比值分析了双辽市地下水水化学的形成和演化规律。进一步,将地质和水文地质条件、水文地球化学过程以及地下水化学组分的特征结合起来,建立水文地球化学演化模型,给出了研究区地下水水化学演化的定性和定量特征,揭示了该区水文地球化学演化过程。研究结果表明:蒸发作用、溶滤作用和阳离子交换是双辽市潜水水化学形成中的主要控制因素;溶滤作用和阳离子交换是微承压水流动过程中的主要控制因素。

基于反向水文地球化学模拟的矿区地下水水化学演化机制研究

采用离子比例系数法分析了西藏某矿区地下潜水在2个不同水流方向上的水化学成分特征,并结合矿区含水层岩性,确定水文地球化学模拟过程中应加入的矿物组分;采用PHREEQC软件对矿区地下水2种不同径流方向上发生的水文地球化学反应进行识别,模拟结果表明:沿地下水路径1,从荣那沟上游至中游,发生了石膏、钠长石、钾长石的沉淀,钙长石的溶解以及阳离子交替吸附作用;沿路径2,从矿区东北侧至荣那沟,发生了石膏、岩盐、白云石、钠长石的沉淀,钾长石、钙长石、黄铁矿、赤铁矿的溶解,以及阳离子交替吸附反应。本次对矿区地下潜水水化学演化机制的研究,对分析影响西藏地区地下水水文地球化学演化规律具有重大意义。

察尔汗盐湖主要补给水体不同温度下水文地球化学模拟初步研究

察尔汗盐湖是世界上最典型的现代陆相盐湖之一,该盐湖的成盐流体演化过程迄今尚存在较大争议。利用EQL/EVP水文地球化学模拟软件,对察尔汗盐湖主要补给水系在不同温度条件下进行了蒸发析盐实验模拟。研究结果表明,察尔汗北部深部卤水蒸发析出的盐类矿物与察尔汗盐湖地层中盐类矿物差异性很大。但格尔木河水则具有较好的一致性,在一些盐类矿物含量(如杂卤石)上与察尔汗地区实际情况存在明显差异,不同温度下模拟析出的盐类矿物组成存在一定差别。研究揭示出深部卤水和格尔木河水均是察尔汗盐湖的补给源之一,格尔木河水是主要物源但也并非唯一来源,察尔汗盐湖是多源流体混合掺杂作用的结果。模拟演化结果显示,深部卤水和格尔木河水中硼和锂均随蒸发作用呈现逐步增加的趋势,未见矿物析出,二者在蒸发过程中一直赋存在溶液中。

新疆焉耆盆地平原区地下水演化的主要水文地球化学过程分析

地下水资源是焉耆盆地生活、生产及生态用水的主要供水水源.深入研究焉耆盆地地下水演化特征及水文地球化学过程对合理开发地下水资源及保护地下水环境具有重要意义.利用Gibbs图阐明了焉耆盆地平原区地下水所经历的水文地球化学作用(大气降水、蒸发浓缩和岩石风化作用等),平原区采样点主要分布在Gisbbs图的右上角及中部左侧,表明平原区地下水受风化、蒸发浓缩作用影响,且受大气降水作用影响较小;方解石、白云石等碳酸盐矿物,以及岩盐、石膏等蒸发岩的风化溶解是平原区地下水主要离子来源,应用PHREEQC地球化学模拟软件计算了平原区各矿物饱和指数,大部分采样点方解石与白云石未达到饱和状态;随着平原区地下水中的TDS和Cl-浓度的逐渐升高,Mg^(2+)在地下水中的富集受到了白云石沉淀过程的限制,而Ca^(2+)的含量随TDS的增大而持续增加,并结合平原区2011年与2014年地下水水化学Piper三线图,平原区地下水大部分呈Ca·Na型或者Ca·Mg型;地下水ORP值均为正值,表明平原区地下水处于氧化状态;根据离子比例法,γNa+/γ(Na++Ca^(2+)+Mg^(2+))比值深层承压水>潜水>浅层承压水,表明平原区地下水阳离子交换作用由强到弱依次为深层承压水、潜水、浅层承压水.

关中盆地浅层地下水水文地球化学分布规律研究

收集了关中盆地162个浅层地下水水化学分析数据,采用描述性分析、相关性分析和主成分分析等数理统计方法,对水化学成分的分布特征与形成作用进行研究。结果表明:研究区浅层地下水中阴离子以HCO3-为主,渭河以南地下水中阳离子以Ca2+为主,渭河以北以Na+为主,在地下水中,HCO3-、Ca2+、Mg2+含量比较稳定,Cl-、SO42-含量变化较大,属于随环境变化的敏感因子。渭河南北地区地下水水化学场的形成作用有所差异,南部地区以风化-溶滤作用为主,北部地区以矿物溶解和蒸发浓缩作用为主。该成果可为区域水资源的可持续利用及环境管理提供科学依据。

皮山河流域水文地球化学空间分布特征及演化规律

干旱区地下水资源是维系当地经济、生活、生态的重要因素。皮山河流域地下水从山前冲洪积砾质平原至细土平原,矿化度逐渐变大,水质逐渐变差,水化学类型由重碳酸-钙镁型逐渐向氯硫酸-钠型演变;潜水中CO2、H2O逐渐逸出,潜水形成主要由溶滤作用演变为蒸发浓缩作用控制,伴随Ca2+置换Na+的离子交换作用;而承压水中溶解占主导作用。

江苏黄桥无机油气的地球化学演化模式与富集规律

江苏黄桥CO2 气田中的CO2 ,历来被认为是幔源CO2 。但最近的研究结果表明 ,这种CO2并非幔源CO2 ,而是幔源CH4上升至地表 (- 30 0 0m～ 0m)被氧化的结果。黄桥CO2 气田犹如一床棉被覆盖在无机油气上方 ,形成气被 ,其下就是储量巨大的凝析油和CH4气田。黄桥地区无机油气藏的找矿方向在其CO2 气田的下面深部 ,勘探重点放在地下 5 0 0 0～ 10 0 0 0m之间的构造富集的有利部位。研究提出了一种在未知区既较为经济、又能较大提高钻井成功率的无机油气藏立体勘查模型。

宿州市城区地下水水化学特征及水文地球化学演化过程

本文以宿州市城区浅层地下水和中深层地下水为研究对象,综合利用数理统计分析、Durov图、Gibbs图以及离子比例端元图等方法,讨论了两个含水层的水化学类型及水文地球化学演化过程。结果表明,两个含水层均属于中性到弱碱性;浅层地下水各离子排序依次为:HCO_(3)^(-)>Ca^(2+)>Cl^(-)>Na^(+)>SO_(4)^(2-)>Mg^(2+),中深地下水各离子排序依次为:HCO_(3)^(-)>Na^(+)>SO_(4)^(2-)>Ca^(2+)>Mg^(2+)>Cl^(-);浅层地下水水化学主要类型有Na-HCO_(3)、Ca-Cl和Na-Cl,中深层地下水水化学类型主要为Na-HCO3;两个含水层的主要离子来源均以水岩作用为主,即岩石风化作用;离子比例端元图显示,浅层与中深层地下水水化学组分均来自硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化溶解。

基于反向水文地球化学模拟的塔城盆地北区潜水水化学演化机制

以塔城盆地北区地下水一级系统为研究对象,选取典型地下水流路径,确定参与水文地球化学反应的潜在矿物相及反应方向,评估地下水蒸发浓缩程度,基于此采用反向水文地球化学模型,定量分析了水流路径上产生的水岩作用,从而揭示该区地下水化学演化机制。结果表明:水岩作用对潜水水化学演化起到主控作用,蒸发作用对水化学组分的贡献量有限;从补给区至排泄区的径流路径上,地下水系统中主要发生,石膏、石盐、白云石溶解和Na^(+)-Ca^(2+)之间的正向阳离子交换,并发生少量的斜长石不全等溶解和方解石沉淀;研究区内西区地下水流动子系统的径流条件比东区地下水流动子系统较好,地下水更新速率较快,使水岩作用对地下水化学组分的贡献量较小,而且在西区地下水子系统基本不发生盐岩溶解作用,这使其水质相比东区较好。研究成果可为我国西北干旱-半干旱盆地地下水资源的优化配置及可持续开发利用提供科学依据。

基于水化学特征的“奥灰”地热流体水文地球化学演化机制研究——以济南东部章宁1地热井为例

以章宁1地热井的研究为例,在分析地热水水文地球化学特征基础上,对地热水的化学成分形成进行了研究,并通过与相对补给径流区的西曹范、章桃1地下水水化学特征的比较,研究其演化机理。综合分析认为地热水为沉积岩溶滤水,属于中度变质水,地下水流经火成岩侵入体时溶解了大量的Cl及F,HSiO3等微量元素,次为地下水与沿文祖断裂上升的深部热液的混合,导致地热水化学类型的改变。深部热液的水化学成分与济南东地热水与深部热液的混合比例有待进一步研究。

内蒙古额济纳平原地下水氢氧稳定同位素和水化学特征及其演化规律

【研究目的】为研究内蒙古额济纳平原地下水水化学特征及其演化规律,于2020年8月采集水样87组,氢氧同位素样品69组。【研究方法】综合运用数理统计、离子比例分析、水文地球化学模拟等方法,分析额济纳平原第四系地下水及北部白垩系地下水水文地球化学特征,探讨水文地球化学演化规律。【研究结果】结果表明:(1)该区地下水水化学类型以SO4-Na型为主。地下水中阴离子以SO42-为主,其次为Cl-;阳离子以Na+为主,Ca2+与Mg2+浓度差异不大。(2)研究区地下水SO42-、Cl-、TDS、总硬度、Na+和Mg2+浓度具有第四系承压水>第四系潜水>白垩系承压水的特点。(3)第四系潜水离子组分主要受溶滤作用、混合作用控制,局部地区受蒸发作用影响显著;第四系承压水离子组分主要受溶滤作用和阳离子交换作用控制;平原北部白垩系承压水离子组分受溶滤作用及阳离子交换作用控制。研究区地下水中主要离子来自岩盐、碳酸岩盐和石膏的溶解。【结论】沿地下水流向,第四系潜水离子浓度组分呈增加趋势,在额济纳平原内部第四系潜水和承压水中主要发生岩盐、白云石和石膏溶解、方解石沉淀以及正向阳离子交换作用;研究区东南部沙漠与平原交错带主要发生岩盐、白云石和石膏溶解、方解石沉淀以及反向阳离子交换;平原区北部白垩系承压水中主要发生岩盐、白云石和石膏溶解、方解石沉淀以及正向阳离子交换。

宿县矿区主要突水含水层水文地球化学模拟

为定量地揭示矿区水文地球化学环境演化的本质,更为深入探讨水文地球化学环境演化与人类工程活动和地质背景之间的联系及其联系程度,采用宿县矿区主要突水含水层(四含、煤系、太灰)地下水样的常规离子(K^++Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、SO_4^(2-)、HCO_3^-、CO_3^(2-))、pH值以及总溶解固体(TDS)数据,确立了地下水流路径以及其中的矿物相。在此基础上,利用PHREEQC软件建立了水文地球化学模拟模型,对矿区地下水流路径中的水文地球化学演化进行了定量模拟。研究结果表明:矿区四含水力联系密切,黄铁矿氧化与阳离子交替吸附是其水文地球化学演化的主要水-岩相互作用;矿区煤系地下水总体径流条件差,黄铁矿氧化与阳离子交替吸附作用趋于稳定;矿区中东部太灰水动力条件较好,碳酸盐溶解沉淀是水文地球化学演化的主要水-岩相互作用,西部水力联系不畅,阳离子交替吸附作用与黄铁矿氧化作用是水文地球化学演化的主要水-岩相互作用。研究成果有望为华北隐伏型煤矿区矿井水害防治及地下水资源开发利用提供理论支持。

塔里木盆地油田水文地球化学

塔里木盆地油田水总矿化度６０ｇ／Ｌ－３２０ｇ／Ｌ，与氯离子浓度呈正相关，总体上受铝硅酸盐矿物成岩改造影响甚小。油田水主要为部分贫镁型和完全耗镁型两种。部分贫镁水型（镁的摩尔数多占Ｎａ＋Ｃａ＋Ｍｇ的１％－２％，钙可高达１５％－２２％）被认为来自方解石的白云石化作用和斜长石的溶解作用；氧同位素值、Ｌｉ、Ｂ和Ａｌ浓度随埋深而增大，高的锶浓度指示了水－铝硅酸盐矿物反应是受温度控制的，Ｍｇ－Ｌｉ可指示古地温。氢氧同位素演化可为同步增大，还可为氧同位素明显变重而氢同位素正偏移小。中新生界溴浓度较低、古生界较高，溴浓度受海陆相沉积环境和蒸发浓缩作用的控制。

靖边地区白垩系洛河组地下水水文地球化学模拟

以鄂尔多斯盆地中部靖边地区白垩系洛河组为例进行水文地球化学模拟,对开展靖边地区水化学演化规律研究,对保证当地经济的可持续发展、缓解水资源短缺矛盾、保护水资源与水环境等具有重要意义。

策克口岸水文地球化学特征分析

在充分理解额济纳旗策克地区水文地质条件的基础上,先进行水化学的数理统计分析,进而选取水文地质剖面即初始和终了水样点,结合水样的水化学的数理统计分析结果和水文地质条件确定地下水矿物相并计算剖面上矿物相进入或离开地下水的量,探明区域水文地球化学演变规律,为该区的生态环境保护和合理利用水资源提供科学的依据。