华北平原水源地水文地球化学演变特征及机制

随着地下水的减采、南水北调补水以及河道生态补水等一系列措施,华北平原水源地地下水环境发生了较大变化。以华北平原廊坊城区水源地为例,借助统计分析、piper三线图、离子组合比等手段,分析地下水水文地球化学特征及演变机制。结果表明:①自水源地开采初期至强开采期,区域地下水具有较强的动力条件,地下水中水化学作用以矿物溶解作用为主,水化学类型以HCO_(3)-Na、HCO_(3)·Cl-Na型为主;南水北调后地下水动力条件相对减弱,地下水中水化学作用以阳离子交替吸附作用为主,水化学类型以HCO_(3)-Na、HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主。②水文地球化学模拟结果显示,1974,1995,2019年地下水中矿物溶解量分别为0.17,1.43,0.21 mmol/L,水-岩相互作用呈弱-强-弱的趋势变化,研究区深层地下水的水质变化主要受萤石矿物及碳酸盐、硅酸盐矿物的溶解作用和阳离子交替吸附作用的影响,表明区域地质、水文地质条件以及人类活动等影响地下水流场,改变水岩相互作用的反应程度。研究成果可为华北平原地下水资源开发利用提供科学依据。

海南省陵水县高峰地热田水文地球化学特征与成因分析

利用研究区水化学、同位素和地温场数据,分析浅层地下冷水、地表水和地热水的水化学特征、地热水的补给来源和年龄,估算地热水的热储温度、冷水混入比例和循环深度。结果表明:高峰地热田地热水为溶滤型陆相沉积水,补给来源为大气降水,补给高程介于1133~1215.8 m之间。热源为大地热流,大气降水入渗沿断裂带深循环运移,在大地热流背景下,不断被加热,形成高温地热水,赋存于裂隙发育的构造破碎带,热储沿断裂带展布,呈带状。地热水主要在F1、F2断裂带交汇处附近沿断裂作垂向上涌。在上涌的过程中混入冷水而降温,以自流热水井或热泉的形式排泄于地表。地热水的水化学类型有Cl-Na型、Cl∙HCO_(3)-Na型和Cl∙HCO_(3)∙SO_(4)-Na型;地热水中Cl^(-)和Na^(+)含量最高,反映其具有深部高温热水来源的特征;热水中的Sr、Na^(+)、Li^(+)、Mg^(2+)、Br、K^(+)与Cl^(-)具有显著相关性,说明了Sr、Na^(+)、Li^(+)、Mg^(2+)、Br、K^(+)与Cl^(-)具有相同的来源。热水中偏硅酸和氟含量均达到理疗热矿水水质标准,称为氟硅理疗热矿水。地热水样品3H含量小于2 TU,属于1953年以前形成的“古水”,14C测年测定年龄介于9530~10830 a之间,利用Vogel校正模型得出14C测年校正年龄介于8462~9802 a之间。利用硅-焓模型图解法分析得出地热水中混入冷水比例为0.82。利用多矿物平衡图解法、SiO_(2)地热温标法估算地热水的热储温度为154℃。地热水的循环深度为3705 m。通过地温场特征分析,得出测温曲线斜率突变处构造裂隙发育,岩性破碎,透水性好,为良好的热储场所,对流活动较恒温段强烈,高峰地热田属中低温对流型地热系统。

安徽省金寨县长江河河水水文地球化学特征及水质评价

为了解掌握安徽省金寨县长江河河水的水文地球化学特征及水质情况,根据金寨县长江河22组河水水样,运用Piper图、Gibbs图及数据分析等方法,研究分析了金寨县长江河河水的水化学特征与类型及水岩作用等。并结合《饮用水卫生标准》(GB5749-2006),综合评价研究区的水质条件。研究结果显示表明:长江河河水的水化学类型主要为HCO3-Ca型,pH值范围为6.57~9.28,属于弱碱性水,TDS值为42.281~120.008 mg∙L−1,平均值为78.524 mg∙L−1,属于淡水。阴阳离子浓度平均值依次为HCO3- > Ca2+ >SO42- > Na+ > Cl− > Mg2+ > K+。研究区水质基本符合饮用条件,且与灌溉要求相符,运用研究区水样进行灌溉不会对土样和农作物产生盐渍化与碱害等不良影响。

泾惠渠灌区地下水硫酸盐水文地球化学演化过程研究

泾惠区具2200多年的灌溉历史,灌区人口密度大,地下水不仅是工业和农业的主要水源,也是当地主要饮用水源。为了查明灌区地下水硫酸盐的水文地球化学特征、成因及其演化过程,在分析灌区1982年、1990年和2009年地下水水化学特征、SO24时空分布特征的基础上,通过灌溉试验和Hydrus-1D模拟灌溉对地下水SO 42的影响。结果表明,灌区地下水水化学类型由3HCO(1982年)向SO 42(2009年)型演化。2009年SO 42是地下水中主要阴离子组分,具有西部低,北部、东部和南部高的区域分布特征。虽然地下水中最初的SO 42主要来源于地层中Na2SO4和CaSO4等硫酸盐的溶解,但灌溉试验和模拟计算表明,近年来地下潜水中高硫酸盐主要是由于灌溉水源引起的。

典型地球化学与水文地质特征对污染物自然衰减影响研究进展

监测自然衰减技术(MNA)作为污染场地有效的风险防控手段在世界范围内得到广泛应用,该技术应用的核心是确定污染物衰减能力及效率。而其衰减能力及效率会受到污染物本身特性,以及场地典型地球化学、水文地质条件等固有特征影响,明确场地固有性质对污染物自然衰减的影响对该技术的合理应用具有更为重要的实际意义。以场地典型地球化学特征与水文地质特征为重点,阐述了两者对地下水中污染物自然衰减过程的影响及其作用机理。沉积物有机质和矿物组成等典型地球化学特征控制污染物的吸附络合行为,同时参与电子传递过程从而影响污染物的生物降解及化学转化过程;水文地质条件方面,含水层岩性及结构特征会导致渗透性、吸附解吸能力有所差异,从而影响污染物的自然衰减能力,地下水流速控制污染物对流弥散作用,同时影响污染物从沉积物固相向地下水的溶解释放以及生物降解动力学过程。总体上,由于有机质、矿物、微生物组分的复杂性,加之水文地质条件的不均质性,场地固有性质对污染物自然衰减的影响研究还有待进一步加强,尤其要通过长期的场地监测,识别污染物衰减的时空动态规律,深化对场地典型地球化学、水文地质条件与污染物相互作用机制的认识。

广东清远盆地地下水水文地球化学及流场特征

清远盆地水文地质条件复杂,面积占比过半的岩溶含水层流场尚未厘清。结合地下水钠(Na^(+))、钾(K^(+))、钙(Ca^(2+))、镁(Mg^(2+))、氯离子(Cl^(-))、硫酸根(SO_(4)^(2−))、碳酸根(CO_(3)^(2-))、重碳酸根(HCO_(3)-)、硝酸根(NO_(3)(-))、总溶解固体(TDS)、氢同位素(δD)、氧同位素(δ^(18)O)和氚浓度(^(3)H)共13项测试指标和钻孔数据,本文分析了清远盆地水文地球化学特征,确定了清远盆地岩溶地下水流场特征。结果表明:北江盆地地下水补给来源为大气降水和地表水;岩溶水水化学类型以HCO_(3)-Ca型水为主,盆地周边低山丘陵地区水化学类型以HCO_(3)·Cl^(-)Na(Ca·Na)、HCO_(3)·Cl^(-)Ca·Na(Mg)为主。根据地下水补给和径流范围、流场平面形态、埋藏条件等,将清远盆地地下水系统划分为四个区:北江北岸、东南岸、西南岸和西北岸等。这些区块岩溶水在补给区—径流区—排泄区水文地球化学分带特征明显,阳离子交换反应强度和矿化度逐渐增强,TDS总体以北江和滨江为中心,呈现出向四周递减的趋势,表明从山前补给区到主干流排泄区径流速度逐渐减缓。北江西南岸中部地带岩溶水TDS值异常高,表明该地带可能为滞留区。通过以上对清远盆地地下水流场特征的分析,建立了清远盆地岩溶水流场概念模型,为地下水资源管理、地下水污染防治等提供了基础地质依据。

江西省武功山温泉链地热水水文地球化学特征研究

为将武功山打造成国际一流康养度假旅游目的地,本文对武功山地区具有代表性的赤江、新泉、三江、桃花源、白马、万龙山、温汤、洪江、鼻田、文家、夏家坊11个地热田开展地热水化学分析,运用Piper三线图、Na-K-Mg三角图、Cl-SO_(4)-HCO_(3)三角图等方法进行综合分析研究。结果表明,地热水属中低温水热资源,水化学类型主要为HCO_(3)-Na型,水质为淡水,非腐蚀性水、不结垢。研究区地热水特色显著,赤江、新泉、三江、夏家坊等地热水为氟水,另外除桃花源和温汤地热水外,其他地热水均富含偏硅酸等对人体有益的元素。地热水循环深度较浅,温度来自高温围岩,无明显的岩浆流体的贡献,热储温度为89.32~139.89℃。研究成果可为区内发展康养产业及进一步勘查地热资源提供参考。

车马碧引水隧洞近场区水文地球化学特征及成因浅析

地下水水文地球化学特征及其成因的认识可为地下水环境及饮用水安全提供重要依据。本文以车马碧水库引水隧洞近场区为研究对象,在现场水文地质调查和分析基础上,选取33组水样进行水化学测试,并从中抽取22组水样进行氢氧同位素测定。利用Piper三线图、Gibbs模型图、离子比例分析和因子分析等方法,确定研究区地下水离子组分来源。结果表明:大气降水是研究区内地下水的主要补给来源。地下水和地表水受含水层岩性影响,主要水化学类型分别为HCO_(3)-Ca·Mg型、HCO_(3)-Ca型;支洞水由于受人类活动影响较大,阴离子由HCO_(3)-型变为SO_(4)^(2-)型。水-岩作用在各离子来源中占主导作用,K^(+)+Na^(+)和Cl^(-)主要来源于盐岩和硅酸盐的溶解作用,Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)-、SO_(4)^(2-)主要来源于碳酸盐岩中方解石、白云石和盐岩中石膏的溶解。阳离子交替吸附作用在阳离子演化过程中具有重要作用。碳酸盐、硅酸盐和盐岩、大气降水对研究区内水体的化学组分的贡献率分别为44.44%、15.41%、40.17%。这为研究区地下水环境和饮用水安全提供了重要参考。

湖北省南漳县九集地热水文地球化学特征及成因浅析

九集地热为湖北襄阳地区发现的首个中深层地热。从地热水化学特征、微量元素和同位素特征分析入手,结合区域地质及水文地质条件,探讨地热流体水文地球化学特征及形成过程,初步分析地热成因。结果表明,该区地热流体类型为HCO_(3)-Ca·Mg型水,热储环境较为开放,热储温度为59.5℃,地热流体循环深度为2167.65 m;地热流体由大气降水经深部循环,受大地热流和深大断裂沟通的热对流作用形成;该地热属低温地热,兼具断裂构造型和地温增温型地热。研究结果对襄阳地区同类型中深层地热资源的勘探开发具有一定的指导和借鉴作用。

鄂尔多斯盆地古生界天然气地球化学特征与成因

鄂尔多斯盆地古生界天然气地球化学特征与成因复杂,下古生界气源存在争议。为更好地把握盆地古生界天然气的整体地球化学特征和变化规律,在系统收集、整理和解析前人资料基础上,对全盆地700余个天然气样品的地球化学资料进行了综合分析,并结合对天然气成源、成烃和成藏等关键要素的分析,探讨了天然气的成因。结果表明,鄂尔多斯盆地上古生界天然气主体为受成熟度控制的煤型气,由东北向西南方向成熟度升高,盆地南部上古生界地层存在上、下古生界天然气的混合。下古生界天然气以海相碳酸盐岩层系油型气为主,其中上组合具有上古生界煤型气—下古生界油型气两源复合成藏特征,中—下组合天然气是相对独立的油型气藏,以地质条件和有机质热演化程度为基础受不同程度的次生改造作用,造成了其碳同位素组成的显著异常。研究证明了盆地下古生界存在包括碳酸盐岩在内的海相烃源的规模贡献,在盆地的不同位置,上、下古生界天然气存在不同程度的混合。

贵州七星洞系统中水文地球化学特征对滴水δ^(13)C_(DIC)的影响及其意义

2003年4月至2004年5月,笔者对贵州七星洞(QXD)进行了较为详细的监测,逐月采集了土壤水和洞穴滴水等样品,分别测定了样品的稳定碳同位素组成和水文地球化学参数。结果显示,9个滴水点同期的溶解无机碳同位素值(δ13CDIC)之间存在着大的差异,最大达6.9‰;δ13CDIC值偏重的Ⅰ组滴水,其Ca、Sr、HCO3、电导率(EC)和方解石饱和指数(SIC)等水文地球化学指标偏小,而Mg/Ca比值偏大,Ⅱ组则相反;不同滴水点的δ13CDIC值分别与相应滴水的Ca、Sr、HCO3、EC、Mg/Ca和SIC等水文地球化学指标之间存在较好的相关关系。进一步分析表明,与土壤水δ13CDIC平均值-9.9‰相比,Ⅰ组1#、2#、6#、7#和8#滴水点δ13CDIC值偏重4.5‰～5.7‰,主要是由大量的基岩溶解以及前期方解石沉积(prior calcite precipitation,PCP)共同作用的结果;Ⅱ组3#、4#、5#和9#滴水点δ13CDIC值偏重0.6‰～1.6‰,受基岩溶解和PCP过程影响较小,尤其是9#滴水点受影响最小。因此,若不考虑基岩溶解和PCP过程影响作用,将会极大地影响洞穴化学沉积物碳同位素记录的准确解释。

新疆吐-哈盆地地下水水文地球化学特征及形成作用

新疆吐-哈盆地水资源严重缺乏,地下水是当地主要的水资源,探讨该地区地下水水文地球化学特征对区域地下水资源开发利用与保护具有重要意义。通过运用阴阳离子Piper三线图、氢氧稳定同位素、Gibbs图以及离子相关关系分析的方法,探讨了该地区地下水化学特征及其形成作用。结果表明:吐-哈盆地地下水的补给来源主要以大气降水为主,排泄以蒸发为主;溶滤作用、蒸发浓缩作用对地下水化学组分的形成具有主导作用;沿地下水流动方向水化学类型由Cl·SO_4-Na型逐渐演变为Cl-Na型,水化学组分变化规律具有较好的一致性并且浓缩现象比较明显。

滇西潞西盆地温泉水文地球化学特征及其成因

云南大理至瑞丽铁路西段的潞西盆地含水层结构复杂、温泉甚多。选择该盆地的典型温泉——法帕温泉和芒留温泉,针对该区温泉成因分析中存在的疑点问题开展了地质、水文地质和水文地球化学调查工作。在分析该区温泉的水文地球化学特征,并与不同条件的温泉作类比研究的基础上,进一步剖析了温泉的成因。研究结果表明,法帕温泉和芒留温泉为典型的断裂型温泉,接受大气降水补给,下渗后被断层中的高温内生流体加热并在断层中储集和运移,储热层均为灰岩、白云质灰岩及泥灰岩,热储深度为2000m左右,温度可达160℃左右。

湖南洛塔表层岩溶带水文地球化学特征初步分析

湖南洛塔为西南具有一定代表性的溶丘洼地型岩溶区,本文利用近两年来洛塔水环境监测资料,进行洛塔表层岩溶带的水化学和水温场特征的研究,认为该表层岩溶带的水化学和水温场的特征与气候、生态环境和岩溶含水介质等多种因素明显相关。不同影响因素对表层岩溶水水化学组分的作用有所不同,表层岩溶带岩溶水受气候影响较大,大气降水的降雨强度,直接影响到地下水化学组分含量的大小,总硬度和HCO-3含量与降雨量呈明显的负相关关系,植被、土壤的覆盖程度与水化学组分含量高低呈正相关性。

西昌市尔乌泉域泉水水文地球化学特征及成因

泉和泉群是川西南乡村居民首要的生活水源,对本区泉水水文地球化学特征及成因的研究具有重要的科学价值和指导意义。以尔乌泉域泉水和地表水为研究对象,通过分析泉水和地表水常规水化学组分、氢氧同位素和氚同位素,探讨了该泉域泉水水文地球化学特征及成因。结果显示:尔乌泉域泉水为中偏碱性低矿化水,其水化学类型为HCO_3—Ca·Mg和HCO_3·SO_4—Ca·Mg型水。地表水因受泉水补给影响具有与泉水相似的组分特征。氢氧同位素分析显示尔乌泉水和地表水补给来源为大气降水,且未发生氧同位素漂移。氚同位素进一步确定泉水为非现代水,地下水经历较长的径流时间。受断裂带和褶皱构造的影响,入渗补给的大气降水与碎屑岩中碳酸盐岩、石膏等矿物发生水岩相互作用,后与第四系黏土物质发生阳离子交换反应,致使泉水水化学组分以Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-和SO_4^(2-)为主。此外,居民生活污水的排放和化学肥料的施用也对泉水中Na^+和SO_4^(2-)组分产生影响。

娘子关泉域岩溶水硫酸盐污染的地球化学模拟分析

通过分析娘子关泉域岩溶水的水文地球化学特征 ,发现沿流动路径上硫酸根质量浓度逐渐降低 ,矿化度逐渐降低 ,Ca2 + ,Mg2 + 与SO2 -4 比值逐渐升高等特征 .运用水岩作用的地球化学模拟软件模拟得出 ,广泛出露分布的中陶统灰岩因含石膏而使地下水在补给—径流区和地下浅部即含有高硫酸根 ,沿流动路径上在汇流区—排泄区地下水不断有侧向补给及与深部水的混合 ,而表现出硫酸根质量浓度逐渐降低 ;同时个别特高硫酸根的井水为石炭—二叠系中水污染中奥陶统含水层造成的 .相对而言 ,深部下奥陶统含水层的水质较好 .

湖南保靖县白岩洞地下河流域水文地球化学特征研究

白岩洞地下河系统工程主要是解决保靖县城供水水源问题。本文通过三个时段的大量野外实测数据,分析了白岩洞地下河流域内岩溶泉、地表水体和地下河水的岩溶水文地球化学特征及其动态变化。结果显示,该流域内岩溶泉可分为两个主要类型,一类是与深循环有关、沿区域断层带分布,其水文、水化学动态相对稳定,水化学变化受深源CO2浓度控制;另一类为岩溶表层带泉,受地表环境、降雨量影响大,水化学动态变化较大。而地下河及其支流水的水化学变化特征介于表层带岩溶泉和地表水之间,其三个时段的变化规律跟表层带泉相似,主要水化学指标枯季(12月)>雨季1(次年4月)>雨季2(次年7月),说明明显受降雨的稀释作用控制。

南北地震带南段水文地球化学特征及其与地震的关系

本文概述了南北地震带南段的水文地质条件和水文地球化学特征,并编绘了B、F、Li、Sr等微量元素的异常图,分析了水文地球化学与地震的关系。认为(1)构造对地震、地下热水和微量元素的高值区均具有控制作用,它们在空间分布上具有较明显的一致性;(2)高中温热水区(尤其是高中温热泉密集带),常常是地震活动的强烈区,但强震区不一定有高中温热泉密集;(3)在地震孕育过程中,温泉和热水井中的水温、流量和水化学成分均可发生变化。温泉热水中的水化学成分,特别是微量元素变化是地震预报的前兆信息之一。

云南维西花岗岩地区水文地球化学特征及形成机制研究

基于矿物风化分析,以典型花岗岩地区云南维西为例,对该地区2005年8月地下水和河水水化学性质(pH、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、HCO3-、SO42-)进行了观测,在Piper图上分析了花岗岩地区水文地球化学特征,并利用主成分分析法探讨了其形成机制。研究认为,在野外调查基础上可将云南维西地区地下水分为6类:花岗岩孔隙水、浅部裂隙水、矿带影响的浅部裂隙水、深部构造裂隙水、花岗岩与灰岩接触带水、花岗岩与第四系堆积物接触带水。利用主成分分析法可以提取影响这6类水的3项公因子:Y1(反映钙长石、黑云母、黄铁矿风化)、Y2(反映水循环深度)、Y3(反映钠长石、钾长石溶滤作用)。地下水和河水公因子得分图分析表明:(1)全风化带孔隙水长石、黑云母溶滤作用弱,而且几乎没有黄铁矿氧化作用;(2)浅部裂隙水和花岗岩与第四系堆积物接触带水两者埋深差不多,但后者因水岩接触面积更大,长石、云母溶滤作用以及黄铁矿氧化作用更强;(3)矿带作用下,浅部裂隙地下水体现一定程度的深部构造裂隙水特征,其钠长石、钾长石风化在所有风化带中最强。因钙长石、黑云母矿物活性相对较弱,其增加幅度不如钾长石、钠长石明显;(4)深部构造裂隙水循环深度大,水岩作用充分,钙长石风化强于其他矿物,钾长石、钠长石因为影响因素多,特别是风化淋滤时间的影响,其风化增强不明显;(5)花岗岩与灰岩接触带水失去花岗岩水特征,更多地表现为灰岩水性质;(6)河水主要离子主要来源于循环较浅的裂隙水、全风化带孔隙水等,循环深度大的地下水贡献小。

济南西部冲积平原地下水水文地球化学特征研究

以济南西部冲积平原孔隙水和岩溶水为研究对象,采用Gibbs图解法、饱和指数法、离子比值法、钠吸附比值法、离子相关性分析法、因子分析法等研究方法对水化学数据进行深度分析,旨在摸清济南西部冲积平原岩溶水和孔隙水的水文地球化学过程。结果显示:济南西部冲积平原孔隙水和岩溶水水文地球化学过程主要受水岩相互作用和人类活动控制,既存在联系,也存在差异。孔隙水和岩溶水水化学类型以HCO_(3)-Ca为主,孔隙水离子空间分布离散性大于岩溶水。根据Gibbs图,孔隙水与岩溶水的水化学成分的形成主要受岩石风化控制,孔隙水还受到一定的蒸发浓缩作用。饱和指数、离子比例系数图和离子相关性分析显示,Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_(3)^(-)大多来自于方解石和白云石的溶解,蒸发岩的溶解对Na^(+)和Cl^(-)、Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)有贡献,Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和Ca^(2+)存在人类活动造成的外源输入。因子分析显示孔隙水水化学组分受到岩溶水补给和人类活动的双重影响;岩溶水水化学组分主要受水岩相互作用控制,同时也受到一定的人类活动影响。目前济南西部孔隙水受人类活动影响较大,而岩溶水水化学组分主要受水岩作用控制。济南西部是济南市重要的水源地,今后应该重视对研究区地下水环境质量的监测和保护。