桂南地区含氟地下热水的水文地球化学特征

为探究桂南地区含氟地下热水的水文地球化学特征,对桂南地区出露的温泉点和地热钻孔进行了两次调查和水样采集工作,分析了地下热水中各水化学指标、微量元素和氟(F-)含量,并探讨了影响高氟地下热水形成的地质环境因素。结果表明:(1)桂南地区地下热水主要有SO_4-HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca型、Cl-Na和SO_4-Na型以及HCO_3-Na型4种水化学类型;(2)地下热水中微量元素Rb、Cs、Li、Sc、SiO_2的含量与水温具有较好的正相关关系,根据地下热水中这几种微量元素的含量可大致确定地热异常区;(3)地下热水中有利于氟富集的条件包括强烈的蒸发作用、降雨淋溶作用、高温、碱性pH值、低Ca~(2+)含量、高Na~+含量。     

华北板块奥陶系碳酸盐岩热储的水化学特征及其成因机制

奥陶系碳酸盐岩是华北板块普遍且优质的中低温传导型热储层,以其独特的岩溶作用、高产量、低盐度、易回灌的特性而受到关注。对华北板块27眼奥陶系碳酸盐岩地热井进行水化学组分分析,将华北板块奥陶系碳酸盐岩地热水划分为3组:边山岩溶系统地热水,地热井深约600～2 100 m,地热水的水化学类型多为HCO_3-Na、SO_4·HCO_3-Ca·Na、SO_4-Ca型水,SO■离子含量较高,说明地热水中除石膏类矿物溶解生成SO■离子外,可能还存在黄铁矿、H_2S被氧化的现象;过渡岩溶系统地热水,地热井深约2 100～2 700 m,地热水的水化学类型主要为Cl·HCO_3-Na型水,随着井深的增加Cl~-离子含量也相对增高;深埋岩溶系统地热水,地热井深多大于2 700 m,地热水的水化学类型为Cl-Na型水,Cl~-离子含量较高,说明深埋岩溶系统地热水中除岩盐溶解生成Cl~-离子外,且随着温度和压力的改变,碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐等矿物的溶解度下降而被析出,局部还可能存在封闭水。此外,结合华北板块奥陶系碳酸盐岩地热水的水化学特征、水化学类型与井深的关系以及特征系数的分析,提出了华北板块奥陶系碳酸盐岩热储形成机制的概念模型。     

云南荞麦地流域地下水水化学特征及物质来源分析

为研究荞麦地流域地下水的水化学特征及物质来源,2017年7月在研究区共采集地下水的水样32个,综合运用聚类分析、因子分析和路径模型分析等方法,分析了荞麦地流域地下水水化学特征,并定性和定量探讨了荞麦地流域地下水水化学的物质来源.结果表明,研究区内水体整体呈弱碱性,Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-和N_3O~-等主要阴阳离子具有较高的空间变异性.通过聚类分析可知,研究区内地下水可分为两大类:A类和B类,分别具有两个子集:A_1、A_2、B_1和B_2,并且从A类地下水到B类地下水化学类型开始变得复杂,A类地下水水化学类型均为HCO_3-Ca型,B_1类地下水和B_2类地下水分别有HCO_3-Ca型、HCO_3-Na·Ca型、HCO_3-Na·Ca·Mg型和HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca·Mg型、HCO_3-Na·Ca型各3类.为进一步探讨地下水水化学的影响因素,通过因子分析和路径模型分析可确定碳酸盐岩、人类活动、蒸发岩和硅酸盐岩是地下水的主要物质来源.其中人类活动的作用和MgSO_4型蒸发岩的溶解,是形成以碳酸盐岩为地下水化学组分的主要来源,同时具有多元地下水水化学特征的重要原因.     

潘谢矿区灰岩地下水水化学特征与成因分析

灰岩水是潘谢矿区的主要充水水源,对煤田的开采具有潜在的水害威胁。本文采用Piper三线图、饱和指数及离子比例系数分析了灰岩水水化学特征。结果表明:潘谢矿区灰岩水为弱碱性水,阳离子以Na~+离子为主,太灰水水化学类型以Cl-Na为主,奥灰水水化学类型多为Cl-Na和Cl·HCO_3-Na;岩盐溶解是潘谢矿区灰岩水形成Cl-Na型水质的主要原因,奥灰水HCO_3~-来源于方解石和白云石,Na~+因交替吸附作用而成为主要阳离子。     

桂南地下热水系统中氟的分布及迁移富集规律

选取广西桂南地区地下热水系统为研究对象,利用氢氧同位素及锶同位素研究手段,对研究区内地下热水中氟的空间分布规律及其控制因素进行研究。结果表明:研究区内地下热水中氟含量变化范围为0.01~17.93mg/L,其中43%地下水样品中氟含量超过饮用水氟骨症临界值1.5mg/L,高氟地下热水的主要水化学类型为Na-HCO3型,水体中氟含量与温度呈明显正相关性;地下热水氢氧同位素特征显示,研究区地下热水的主要来源为大气降水,同时受一定程度蒸发浓缩及水-岩作用影响,地下热水锶同位素特征显示,研究区地下热水水化学组成明显受长石、云母等铝硅酸盐风化及碳酸盐岩溶解影响;对地下热水水化学开展的因子分析结果显示,研究区地下热水系统中影响氟迁移释放的主要因素为萤石的溶解与沉淀过程。     

沁河冲洪积扇地下水水化学特征及成因分析

为研究河南省济源市沁河冲洪积扇地下水水化学特征及其成因,2016年10月采集水样共计60组,其中地下水水样51组,地表水水样9组.运用数理统计、舒卡列夫分类、Piper三线图、Schoeller图、Gibbs图和离子比值等方法,分析了研究区内地下水和地表水水化学类型分布特征,讨论了地下水和表水水化学演化过程的主要控制因素.结果表明:(1)研究区地表水和地下水中主要阴阳离子为Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-,地表水和地下水的补给来源密切相关;(2)地下水水化学类型以HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型为主;地表水水化学类型以HCO_3·SO_4-Ca·Mg型为主;(3)地下水和地表水主要离子的形成主要受碳酸盐矿物风化溶解作用、离子交换作用和蒸发作用共同影响,硫酸、碳酸参与了碳酸盐矿物的风化溶解过程.     

城镇化进程中新疆塔城盆地浅层地下水化学演变特征及成因

随着经济的发展,新疆塔城盆地地下水开采量持续增大,然而研究区水文地质研究基础薄弱,盆地地下水化学演化趋势及其成因不明,这使得未来的地下水开发利用存在较大风险.本文在对盆地内地下水进行系统采样分析的基础上,基于5种水化学图对地下水化学组分进行异常识别,并对比历史水化学数据,对盆地地下水化学演变进行了深入分析.结果表明:研究区地下水阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO~-_3和SO_4~(2-)为主,盆地广泛分布溶解性总固体小于1.0 g·L~(-1)的淡水.从山前淋溶迁移带到地下水径流缓慢的平原区,地下水化学类型由HCO_3-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型过渡到SO_4·HCO_3-Na·Ca型.对比1979年水化学数据,城镇化进程中,由于地下水的过量开采,水位埋深下降,原来的部分排泄区变为径流区,水循环交替加快,致使研究区HCO_3型和SO_4·HCO_3型水分布面明显增加,以硫酸根和氯离子为主的高TDS水化学类型分布面积明显减少.然而在城镇周边人口密集区地下水中水氯离子和硝酸根离子明显升高,地下水TDS和总硬度呈上升趋势,地下水盐化和硬化明显.研究区地下水化学演变主要受潜水流经的含水层介质及地下水流场变化影响,另外排污沟渠污水下渗是影响地下水水质的另一个主要因素.     

秦皇岛昌黎县海水入侵时空变化特征

为研究秦皇岛市昌黎县沿海地区海水入侵时空变化特征,运用数理统计、Piper三线图以及Gibbs图等对2019年6月采集的18组水样进行分析,结果表明:目前昌黎沿海地区海水入侵呈减缓趋势;水化学类型主要以HCO3-Na·Ca型、HCO3·SO4-Na·Ca型、HCO3·Cl-Ca型、HCO3·Cl-Na·Ca型和Cl-N...     

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K~+、Na~+、Cl~-主要来源于盐岩的溶解;而Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na~+、C~l-和SO_4~(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca~(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na~+、Cl~-质量浓度较低,Ca~(2+)和Mg~(2+)、HCO_3~-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl~-、Na~+明显超过了HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.     

云南昌宁玉地里温泉水文地球化学特征及形成模式

以水化学及同位素技术为基础,对昌宁县玉地里温泉的地质及地热特征进行了研究,并取得了一些重要的认识.通过对比研究该温泉地下热水1980年和2012年的水文地球化学数据,发现经过30多年的循环演化,其水化学类型仍为HCO3-Na型.δD和δ18O同位素为该温泉首次获得,数据显示地下热水具有现代大气降水的氢氧同位素组成特征,属断裂带对流型深循环低温地下热水系统,其补给源区位于东部和南部山区,热储层和盖层的构造及岩性特征与地下热水的深循环和化学组成有着密切联系.     

蛤蟆通河流域地下水化学特征及控制因素

为研究蛤蟆通河流域水化学特征及主要离子来源,2017年先后采集地下水样品59组,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了蛤蟆通流域地下水的水文地球化学特征,并探讨了蛤蟆通流域的水化学演化规律及主要离子来源.结果表明,该区地下水阳离子以Ca~(2+)为主,占阳离子总量的质量分数为22. 1%～72. 4%,平均为48. 7%;阴离子以HCO_3~-为主,占阴离子总量的质量分数为35. 3%～97. 5%,平均为80%; TDS介于93. 3～521. 1 mg·L~(-1),平均值为219. 1 mg·L~(-1),均为淡水;地下水类型以HCO_3-Ca、HCO_3-Ca·Mg和HCO_3-Ca·Na型水为主;地下水样品均分布在Gibbs模型左中部,说明该流域水化学离子组成受岩石风化作用控制;通过离子来源分析,该区主要离子来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化溶解.     

鲜水河断裂带虾拉沱盆地断面地下水化学特征及控制因素

为研究鲜水河断裂带内地下水水化学特征及离子来源,在采集虾拉沱盆地内降水、地表水、地下水、温泉水样品的基础上,综合运用离子比值、相关性分析、Gibbs图、Piper三线图和饱和指数等方法,分析了地下水中主要离子特征,并结合氢氧同位素信息分析了地下水的补给来源.结果表明,虾拉沱盆地地下水均为弱碱性,阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)和Na~+为主,Ca~(2+)占总离子2. 6%～53. 6%,平均为28. 84%,Mg~(2+)占总离子2. 7%～57%,平均为40. 6%,Na~+占总离子6. 2%～93. 1%,平均为28. 6%;阴离子以HCO_3~-为主,占总离子82. 4%～98%,平均为89. 6%,而章谷温泉主要以HCO_3~-和Na~+为主,分别占阴阳离子的93. 1%和98%,TDS介于116. 11～372. 75 mg·L~(-1),均值281. 91 mg·L~(-1);地下水水化学类型为HCO_3~-Mg·Ca和HCO_3~-Ca·Mg型,水文地球化学过程受碳酸盐岩风化溶解控制;温泉受断裂带控制明显,主要发育在鲜水河主断层附近,水化学类型为HCO_3~-Na型,水文地球化学过程受硅酸盐岩溶解控制.     

岩溶易旱区地下水水文地球化学特征及其控制因素——以兴仁县为例

地下水是岩溶易旱区极其重要的水资源,是当地生态环境和人类生存的基本保障。通过收集整理岩溶易旱区兴仁县地下水水化学数据,分析与研究,发现岩溶易旱区地下水的溶解组分主要来源于碳酸盐岩的溶蚀,水化学类型主要为HCO_3-Ca型和HCO_3-Ca·Mg型,部分地区由于受到岩层中石膏夹层溶解的影响,水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型。地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-等离子受流经区域地层岩性和水-岩相互作用的影响,表现出显著的区域性特征,属自然来源;K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-等指标与人类活动关系密切,SO_4~(2-)受水-岩相互作用和人类活动共同影响。岩溶易旱区地下水水文地球化学容易受到人为活动的干扰且日趋明显,降低人为活动对岩溶地下水的影响是确保岩溶易旱区地下水环境及饮水安全的关键。     

额尔齐斯河源区融雪期积雪与河流的水化学特征

在2014年3~4月期间,在连续收集了融雪期额尔齐斯河正源-卡依尔特斯河河水和冰雪融水水样的基础上,综合运用描述性统计、Gibbs分析图和Piper三线图等方法,对卡依尔特斯河融雪期径流中水化学特征其控制因素等进行了分析.研究区不同水体在融雪期内,主离子组成以及水化学类型差异显著.河水中总溶解固体(TDS)含量变化范围为24.9~50.3mg·L-1;河水中的优势阳离子为Ca~(2+)和Na~+,分别占阳离子总量的61%和17%,河水中优势阴离子为HCO_3~-,占阴离子总量的95%.河水的水化学类型为HCO_3~--Ca~(2+).地表水样品的水化学组成落在Gibbs分布模型的中部偏左下部分,表明研究区的水化学离子组成受到岩石风化作用和大气降水作用的共同影响,且岩石风化作用占主导.     

巴尔喀什湖流域水化学和同位素空间分布及环境特征

巴尔喀什湖位于哈萨克斯坦境内,是世界上最大的湖泊之一.伊犁河是巴尔喀什湖的主要补给河流,也是中哈两国重要的跨境河流.通过数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和主成分分析(PCA)等方法,对巴尔喀什湖流域不同水体的化学参数和氢氧稳定同位素(δD和δ~(18)O)进行分析,初步研究了该区域水化学类型和同位素空间分布特征,探讨了其形成原因和环境意义.结果表明,不同水体的水化学类型不同,湖泊水体的主要化学类型为SO_4-Na和Cl-Na,入湖河流的水化学类型为HCO_3-Ca型,其中伊犁河水化学类型从上游到下游由重碳酸盐型过渡到硫酸化物型、氯化物型; Gibbs图显示湖泊水体离子组成位于蒸发作用区,河流水体离子组成位于蒸发作用和岩石风化作用之间,伊犁河从上游到下游向蒸发控制带偏移,反映了上游河水受降水、冰雪融水的补给影响较大,而下游水体受蒸发作用影响较大;此外,PCA分析指示人类活动对湖泊、伊犁河中下游和其他入湖河流水化学的影响.湖泊和河流水体的氢氧同位素组成变化差异较大,湖泊水体氢氧同位素偏正,位于全球大气降水线和哈萨克斯坦地区蒸发线之间,氘盈余小于全球降水线,反映了较强的蒸发作用导致湖水同位素富集;河流水体的氢氧同位素位于全球降水线附近,河流水体的氢氧同位素关系方程的斜率(伊犁河:5. 7,其他入湖河流:3. 1)均低于全球降水线(8),表明降水和蒸发过程影响河流水体同位素组成.湖泊水体化学参数和同位素显著相关,尤其是东部水体,表明强烈的蒸发作用同时导致水体同位素的富集和水化学离子的浓缩.     

淮南新集矿区主要充水含水层水化学特征及成因

为探明新集矿区深层地下水离子组成及其演化特征,采集了研究区砂岩水和太灰水等共20个水样,测试分析常规离子和氢氧同位素数据,采用Piper三线图、相关性分析、离子比例系数与饱和指数等方法,探讨了研究区深层地下水水化学特征及其成因。结果表明:(1)研究区砂岩水为高矿化度水,平均矿化度为2 743. 73mg/L,水化学类型主要为Cl-Na型,太灰水多为中矿化度水,平均矿化度为1 468. 33mg/L,水化学类型主要为HCO3·Cl-Na型和Cl-Na型;(2)研究区地下水的补给不仅有大气降水和地表水,还有古气候条件下形成的古溶滤-渗入水,且由于矿物质与深层地下水的水岩作用使得氧同位素发生漂移;(3)含水层中主要发生的水岩相互作用有硅酸盐和蒸发盐岩的溶解及阳离子交替吸附作用,盐岩和石膏在研究区地下水中是反应性矿物,白云石和方解石的溶解在矿区地下水中呈过饱和状态。     

黄土区洛川塬地下水化学特征及影响因素分析

地下水是黄土塬区的主要水源,探讨其水化学特征及控制因素对于地下水资源合理利用和有效管理具有重要意义.以洛川塬为研究区域,通过该区2015～2017年采集的地下水的阴阳离子测定,运用Piper图、Gibbs图、相关性分析和正演模型等方法,对地下水的水化学特征及其控制因素进行了分析.结果表明:①地下水为弱碱性低矿化度水,水化学类型为CaMg-HCO_3型;②地下水的离子浓度特别是Na~+、Ca~(2+)和HCO_3离子有时空变异,可能受降水淋溶土壤、阳离子交换和地下水的水平流动等因素影响.③影响地下水离子浓度的主要因素为碳酸岩和硅酸岩风化作用,其中碳酸盐岩风化平均贡献率介于47%～85%,硅酸盐岩风化的贡献率介于6%～38%.蒸发岩溶解、人类活动及大气输入的贡献非常小,平均贡献率均小于5%.可见,深厚的黄土为优质地下水的储存提供了良好的条件,目前水质仍然受自然因素主导.     

贵州草海水化学特征及离子来源分析

为明确草海水体化学的时空分布特征,揭示水-岩作用以及人类活动对水化学的影响,分别在枯水期和丰水期对草海湖水、河水及地下水进行系统采样,并通过Piper、Gibbs等水文地球化学方法分析水化学控制因素和主要离子来源。结果表明,草海水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO_3-SO_4-Ca-Mg型。HCO_3~-、Ca~(2+)为优势离子,分别占总阴离子、总阳离子的48%和44%,有明显河水与地下水输入特征。草海水化学过程主要受方解石、白云石等碳酸盐类风化和人为活动影响,同时还伴随有蒸发盐岩和硫酸盐岩(石膏和硬石膏)的溶解。草海水体HCO_3~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)主要来自方解石和白云石等碳酸盐矿物风化,SO_4~(2-)主要来源于硫酸盐岩溶解,K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-主要受城市生活污水和农业面源污染影响。主成分分析显示碳酸盐岩、硫酸盐岩和硅酸盐岩等水-岩作用对草海水化学的贡献率约为51%,城镇生活污水、蒸发作用及生物作用的贡献率约为37%。     

天津河水和地下水主要离子特征及成因分析

文章对天津地区主要河流及地下水体进行了系统研究,通过对其水化学特征的分析,以期探讨其水体组成及成因。研究结果表明:(1)天津地区水体的优势阳离子为Na+,阴离子地表水以Cl-和SO42-占主导,地下水以Cl-和HCO3-为主。地表水随河流流向直至入海水体呈现为由HCO3-Na(Ca)型过渡为Cl(SO4)-Na型直至演化为Cl-Na型;地下水体随径流方向(从北至南),呈现为由HCO3-Ca型向Cl-Na型水演化。水体的离子组成和水化学特征均呈现出显著的水平地带分布特征。(2)蒸发-浓缩和岩石风化是天津地区水化学类型的主导因素,且沿径流方向呈现为岩石风化向蒸发-浓缩机制的转换。(3)影响天津河水水化学成分的基岩主要为硅酸盐岩,地下水主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩的影响。此外,海水入侵以及离子交换对水体的水化学组成和特征也有重要作用。     

马莲河流域河水化学特征和化学风化过程分析

采用Gibbs图解和端元分析方法研究了马莲河水化学特征、离子来源和化学风化作用,利用质量平衡正演模型评价了各风化作用对水化学组分的贡献率。结果表明,马莲河水为高TDS咸水,阳离子以Na~+、Mg~(2+)为主,阴离子以Cl~-、SO_4~(2-)为主;沿河水流向TDS降低,水化学类型由Cl-Na型演变为HCO_3·SO_4-Na·Mg型;河水化学组分的主要形成作用为化学风化,蒸发盐主导了流域风化过程,对离子组分平均贡献率高达76.5%,硅酸盐和碳酸盐风化较弱;化学风化具空间变异,从上游到下游,硫酸盐和碳酸盐贡献率增加,岩盐贡献率降低。岩性是控制流域化学风化作用的首要因素,降雨量和径流量可能也有一定影响。