河北承德偏硅酸矿泉水成因模式:岩石风化与水岩作用证据

【研究目的】承德地处京津冀水源涵养功能区,矿泉水资源丰富,研究其赋存分布与形成机制对矿泉水可持续利用与水源涵养优化具有重要意义。【研究方法】采用岩石地球化学和水化学分析、化学风化指数、矿物表面微观形态分析,同位素示踪等方法系统梳理了研究区地下水偏硅酸空间分异的影响因素,从岩石风化与水化学耦合角度探讨了偏硅酸矿泉水的成藏机制。【研究结果】结果表明：研究区常温水体偏硅酸含量达30 mg/L以上样品占比达5.16%,地热水偏硅酸平均含量达61.76 mg/L。偏硅酸矿泉水成藏受岩石风化和地质构造控制,风化酸性介质影响,水化学形成作用制约。风化敏感程度愈高,易风化矿物含量愈高的含水介质赋存地下水偏硅酸含量愈高。研究区硅酸盐岩总体处于初等化学风化——长石类矿物和辉石等镁铁质矿物风化形成高岭石、蒙脱石和伊利石阶段。构造深部幔源CO₂、工矿活动和人类生产生活输入的外源硫酸和硝酸共同参与岩石风化脱硅过程,偏硅酸矿泉水、地热水温泉出露处多为构造复合部位或主干断裂与次级断裂的交汇部位。【结论】承德市偏硅酸矿泉水成因模式可概化为构造断裂深循环淋溶型、风化裂隙浅循环淋溶型和层间孔隙裂隙-补给富集埋藏型3类。植被覆盖较好的玄武岩、火山碎屑岩、陆源碎屑岩流域山前宽缓沟谷与导水断裂交汇带,侵入岩导水导热断裂带、侵入岩与围岩接触带,花岗岩、片麻岩和陆源碎屑岩与碳酸盐岩接触带为偏硅酸矿泉水开采潜力区。创新点：（1）从岩石风化与水岩作用水化学耦合角度探讨了偏硅酸矿泉水的成藏机制;（2）系统总结了承德市偏硅酸矿泉水空间分布的影响因素与成因模式。     

吉林省长春莲花山地区地下水中锶及偏硅酸的形成机理研究

【研究目的】长春莲花山地区地下水中富含Sr和偏硅酸,查明地下水中锶及偏硅酸的形成机理具有重要意义。【研究方法】通过Piper三线图法及对研究区矿泉水形成的物质基础、水动力条件、水化学条件的深入研究。【研究结果】研究发现长春莲花山地区发育的松散岩、碎屑岩、火成岩是该地区地下水中锶及偏硅酸的富集的物质基础;大气降水与地表水入渗补给等为地下水长期与周围岩石（矿物）发生水解和溶滤作用、为地下水最终富锶及偏硅酸创造了条件。【结论】区域地层中存在16.3～80 m巨厚的基岩风化带,使富锶及富含偏硅酸的地下水呈面状分布,部分区域两种地下水同时存在,这一点不同与以往在基岩构造带上发现的线状分布的矿泉水源;前人在此区域上没有发现富含锶及偏硅酸的矿泉水,这一发现为地方经济发展提供了新的空间。     

山东省烟台市牟平区水文地质特征分析

通过前期资料收集、水文地质调查、水文地质钻探、水文地质试验、地下水水位测量等手段,查明了牟平区水文地质条件,从而为牟平区地下水环境保护及水资源开发利用提供借鉴意义。调查结果表明,牟平区所处水文地质单元为鲁东低山丘陵松散岩碎屑岩变质岩类水文地质区(Ⅲ)、胶北隆起北坡水文地质亚区(Ⅲ2)、威海低山丘陵裂隙水水文地质小区(Ⅲ2-3);地下水可划分为四大类型:第四系松散岩类孔隙含水岩组(Ⅰ)、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组(Ⅱ)、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组(Ⅲ)及基岩裂隙含水岩组(Ⅳ)。     

南自来山铜钼矿水文地质特征及涌水量预测研究

南自来山铜钼矿位于安徽省池州市东南部梅街镇,根据矿区内出露的岩层、岩性组合及含水特征,划分四个含水岩组,分别为第四系松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组和岩浆岩类裂隙含水岩组。研究表明,矿体所在的仑山组白云石大理岩裂隙岩溶水为直接充水水源,其上覆的高家边组泥岩、粉砂岩裂隙水为间接充水水源,大气降水为矿坑地下水的主要补给来源。矿坑边界条件概化为东西两侧为隔水边界,南北两侧为进水边界。对矿山未来首采-25 0m中段涌水量采用两侧隔水边界中间为稳定流潜水完整井的“大井法”估算进行预测,可为矿山设计部门提供提供地质依据。     

围场牌楼御圣饮用天然矿泉水

围场牌楼御圣矿泉水出露于侏罗系张家口组凝灰岩、安山岩中，属偏硅酸、锶复合型矿泉水，其成因是含偏硅酸和锶的岩石经地下水深循环作用，长期溶滤围岩，使偏硅酸、锶不断富集的结果，除含偏硅酸、锶外，还含有有益于人体健康的微量元素。该矿泉水水量充沛，动态稳定，水质良好。     

山东省地下水氟富集规律及其驱动机制

本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西南平原地区地势低洼地带,地下水氟含量超过1 mg/L的分布面积13227 km2,最大值22 mg/L;深层承压孔隙水高氟区集中分布于平原盆地中心的德州、滨州、菏泽等地深层承压孔隙水水位降落漏斗区,氟含量超过2 mg/L的分布面积15086 km2,最大值7.5 mg/L,地下水开采是驱动深层承压孔隙水氟富集的主要因素;不同类型地下水氟平均含量从大到小依次是深层承压孔隙水、浅层松散岩类孔隙水、侵入岩变质岩基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水;深层承压孔隙水F-含量与Ca2+含量呈明显的负相关,其他类型地下水F-含量与Ca2+含量相关关系不明显.综合得出:山东省高氟地下水形成受地貌与地质构造部位、含水介质地球化学特性、人类地下水开采等三方面因素共同驱动,含氟矿物的溶解是地下水中氟的物质来源,淋滤、蒸发浓缩、水岩相互作用使得地下水氟含量进一步升高,氟-钙拮抗作用机制最终决定地下水中氟含量.此研究揭示了控制不同类型地下水氟富集的关键因素,深化了氟在地下水中化学行为的认识.     

山东大汶河流域中上游古近系含水岩组水文地质特征

利用古近系大汶口组及朱家沟组含水岩组5眼施工钻孔及55眼井孔调查资料,通过岩心、地下水常规离子组分及氢氧同位素样品测试结果,研究大汶河流域中上游莱芜盆地、大汶口盆地古近系含水岩组分布特征、物性及富水性、地下水化学及补给循环特征。结果表明:富水较好的大汶口组上段位于盆地腹部偏北,含水层岩性为半固结砂砾岩,水化学类型HCO_3-Ca·Mg型为主;朱家沟组含水岩组位于盆地边界断裂下降盘,含水层岩性为溶蚀发育的灰质砾岩,水化学类型复杂多变。现代大气降水作为地下水主要补给来源,蒸发浓缩作用,方解石、白云石和石膏溶解及人类污染活动参与了地下水化学组分的形成。归纳总结3种古近系不同类型含水岩组地下水富集规律:构造裂隙控水模式、半固结含水岩组裂隙孔隙水富集模式和灰质砾岩裂隙岩溶水富集模式。     

深圳市东湖矿泉水形成机理探讨

深圳市东湖矿泉水是自然界十分稀少的锶—锌—偏硅酸碳酸复合型矿泉水，通过对矿泉水赋存地的地质与水文地质条件的分析，并结合其水文地球化学特征，认为东湖矿泉水形成的主要控制性因素是构造作用和变质作用；在特定的水文地质条件下，深部碳酸盐类岩石受热硅化变质而产生大量CO2气体，使得各种化学元素在含有大量CO2的地下水的溶滤作用下不断迁移和富集而形成该区地下水中良好的元素组合。在其特征成分中，偏硅酸来自裂隙渗透水的溶滤和岩浆期后热液水的作用，微量元素锶主要来源于钾长石、钙长石，锌则主要来自岩浆活动以及岩脉中的黑云母、角闪石、辉石等铁镁硅酸盐矿物；并认为目前矿泉水含水层仍处于良好的地质环境保护下。     

滦河流域中上游富锶地下水成因类型与形成机制

承德市滦河流域富锶矿泉水资源丰富,成因类型多样,具有典型研究意义。通过水化学图解与多元统计分析、离子比值分析、矿物平衡体系分析,分析富锶地下水形成的地球化学背景,分区阐述富锶地下水水化学特征,探讨富锶地下水的形成机制。结果表明,研究区水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca、HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg为主。富锶地下水的形成受地质构造格局和岩浆活动控制,地质建造锶元素丰度影响,水文地球化学条件制约。断裂构造和地层岩性控制着富锶地下水形成分布的总体特征,水文地质条件影响着地下水化学锶元素的地球化学响应机制。地下水锶富集来源为含水介质长石矿物、碳酸盐矿物的风化溶解和阳离子交换吸附作用,矿泉水出露机制分为构造断裂深循环淋溶型、裂隙浅循环淋溶型、补给富集埋藏型3种类型。坝上高原孔隙裂隙水系统富锶地下水形成作用主要受大气降水和溶滤作用控制,滦河中上游裂隙水系统地下水阳离子交换吸附作用强烈,滦河中游孔隙岩溶裂隙水系统地下水化学主要受溶滤作用控制,蒸发浓缩作用和人为活动影响。     

淄博市淄川区饮用天然矿泉水赋存条件与形成机理研究

淄博市淄川区饮用天然矿泉水按照含水层性质可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和岩浆岩类构造裂隙水3大类。区内29眼井泉监测点饮用天然矿泉水检测结果显示,研究区存在锶型、锂型和锶锂复合型3种类型矿泉水。从水岩作用角度分析了矿泉水中锶和锂的来源,认为研究区广泛分布寒武纪碳酸盐岩,石灰岩尤其是鲕状灰岩中丰富的锶元素,是锶矿泉水形成主要的物源条件之一;地下水沿灰岩裂隙岩溶运动为矿泉水的形成创造了重要的水动力条件;研究区腐殖质经低矿化近中性的大气降水淋滤后,形成富含腐殖酸的偏酸性溶液入渗地下,对地下岩层产生溶解、溶滤作用,随着溶解过程的进行,岩石中的锶元素大量进入地下水中。     

安徽马鞍山市当涂地区地下水水化学特征及演化机制

【研究目的】 了解长江中下游平原地区地下水流系统并深入分析其地下水水化学特征及其演化机制。【研究方法】 综合马鞍山市当涂地区的水文地质条件、水动力场等,基于研究区水化学基本特征,运用多元统计分析、水化学图件、离子比值和反向水文地球化学模拟等方法对该地区浅层地下水水化学演化进行分析。【研究结果】 结果表明：（1）研究区地下水主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主。（2）研究区地下水水化学类型主要可分为7类,其中松散岩类孔隙含水岩组和碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的水化学类型主要为HCO₃^-Ca型、HCO₃^-Ca·Na型、HCO₃·Cl-Ca·Na型以及HCO₃^-Ca·Mg型;基岩类裂隙含水岩组的化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃^-Ca·Mg型。（3）研究区浅层地下水水样超标率为46%,总体水质较差,超标率较高的组分依次为Mn、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硝酸盐（以N计）、Fe、As、氨氮（以N计）等。（4）研究区地下水的化学组分主要受到岩石风化作用的控制;此外,还存在Na-Ca的正向阳离子交替吸附作用。反向水文地球化学模拟结果进一步定量论证了水岩相互作用对本区浅层地下水组分的形成和演化起着主导作用。【结论】 研究区地下水主要为低矿化度偏碱性,主要可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩类裂隙水。主要离子比例和反向水文地球化学模拟揭示了本区浅层地下水化学组分主要是地下水溶滤方解石、白云石等碳酸盐矿物、石英、长石等硅酸盐矿物,高岭土等黏土矿物以及岩盐、石膏等达到过饱和之后形成的。     

皖南黄山地区矿泉水资源分布及成因

皖南黄山地区多处区域赋存有丰富的天然矿泉水资源,类型多为重碳酸钙型含偏硅酸矿泉水。该地区的矿泉水资源分布与岩浆岩体的分布密切相关,且主要与印支期（晚三叠世）岩浆活动形成的花岗闪长岩有关,在花岗闪长岩分布区普遍赋存含偏硅酸饮用天然矿泉水。研究区矿泉水受断裂构造控制,赋存于花岗闪长岩的构造裂隙、节理裂隙和风化网状裂隙中,系地下水在深循环过程中经较充分的水岩作用而形成。分析研究该地区矿泉水资源的分布和成因,对其开发利用具有一定的指导意义。     

太行山北段岩溶裂隙水的富水性及其电性特征

为揭示太行山北段岩溶裂隙水富水性分布规律,采用电阻率、极化率、半衰时和偏离度分析不同含水层介质结构、不同含水岩组和不同地下水系统岩溶裂隙水与电性参数的关系,探讨研究区岩溶裂隙水富水性的影响因素及其电性响应特征。结果表明:含水层介质结构按照溶蚀孔洞型→断层型→褶皱型→岩体阻水型的排列顺序,半衰时值分布范围依次降低,而偏离度值分布范围依次升高;四种电性参数对奥陶系含水岩组、蓟县系含水岩组具有较强的分辨能力;极化率、半衰时和偏离度难以识别拒马河、界河－唐河以及瀑河－漕河三种岩溶裂隙地下水系统类型;奥陶系含水岩组的富水性优于蓟县系含水岩组;就含水层介质结构而言,溶蚀孔洞型富水性最佳,断层型和褶皱型次之,岩体阻水型富水性最差。      

赣南山区矿泉水出露模式探讨

赣南属于典型的山区,也是严重缺水区,一般在山区沟谷两侧有优质矿泉水涌出地表。宁都县位于赣南北部,具有赣南典型的地貌特征、构造特征。现以宁都县为例,探讨矿泉水的分布与出露模式。通过区域地质调查、水文地质条件分析及水质分析,发现:矿泉水类型主要为偏硅酸矿泉水,含量30.72~48.56 mg/L,水化学类型为HCO_3-CaNa型水,水温普遍低于25℃,溶解性总固体小于153.53 mg/L,属于低矿化冷矿泉;断裂构造为矿泉水形成提供水动力条件,也为矿泉水的运移、贮存提供良好空间;地形地貌以侵蚀构造山地丘陵为主,高差大、切割深的径流条件促进了地下水中偏硅酸的富集;花岗岩中的高含量SiO_2为矿泉水提供了物质基础,且风化程度高、裂隙发育,水岩作用进行充分。     

潍坊南部山区地下水赋存规律及地电特征研究

通过对潍坊南部山区水文地质条件进行详细研究,根据研究区地下水赋存特征,将地下水类型划分为第四系孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水三类。根据研究区地貌类型,孔隙水划分为山前坡洪积扇和近山前冲洪积平原两种类型;根据研究区岩溶发育类型,岩溶水划分为岩性接触溶蚀带型、层状岩溶裂隙带型及岩溶溶蚀破碎带型;根据研究区含水裂隙成因,裂隙水划分为风化裂隙水、构造裂隙水和成岩裂隙水三类。本文对研究区内各类地下水的赋存规律进行研究,初步总结了各类地下水的地电特征,为区内地下水资源的合理开发利用提供科学依据。     

川南红层地区地下水赋存环境及水化学特征分析—以宜宾市屏山县为例

在对宜宾市屏山县地区地下水水文地质调查的基础上,对屏山地区地层分布、构造及含水特征等地下水赋存环境进行了研究,将地下水分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙层间水和碳酸盐类裂隙溶洞水;通过分析研究区122组水质样品的水化学特征,结合Piper三线图,建立了地下水类型空间分布图;在此基础上,利用相关性分析、主成分分析和离子比例系数分析,解释了地下水的控制性影响因素,揭示了屏山地区地下水化学空间分布特征及成因规律。结果表明：屏山地下水类型主要以HCO3--Ca2+、HCO3-·SO42--Ca2+、HCO3--Ca2+·Mg2+和HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+型为主,主要受到地层岩性的溶滤作用和大气降雨的影响,对指导川南地区地下水开发利用规划具有重要的现实意义。     

山西省寿阳县超深水位岩溶矿泉水田的开发与利用

山西寿阳县矿泉水田位于娘子关泉群岩溶水系统西北部补给径流区。受多期构造影响,使该处奥灰岩溶深埋,而其深部地下水交替却较为积极,使补给区游离CO2随大气降水进入岩石裂隙,溶解奥灰岩中的菱锶矿,形成了超深水位岩溶矿泉水田。该处矿泉水具有高锶、低钠特征和优势,且含有锶、锌、钼、偏硅酸等有益于人体健康的元素或组分,有较好的开发前景。     

寿阳段王煤矿奥灰岩溶水富水性研究

段王煤矿位于沁水煤田北部边缘,多年的开采已使第四系松散孔隙潜水和石炭-二叠系碎屑岩裂隙水基本疏干。区内有供水意义的含水层为奥陶系岩溶裂隙水。通过对区内奥灰岩地层岩性及富水性的分析研究,说明上马家沟组中、上段（0252.3）为区内的富水层段。奥灰岩水位在区内埋藏较深,静止水位为575～655m。奥灰岩溶水在垂向上表现为随着埋深的增大,岩溶发育程度减弱,富水性变弱,在水平方向上表现为北部富水性弱,南部较强的特点。奥灰水在本区西北奥灰裸露处得到降水补给后,向东南径流,途经矿区,至娘子关排泄,其水位具有逐年下降的趋势。奥灰水的变化规律通过区内两水井的抽水试验结果对比也得到了佐证。     

马关某渣库场区水文地质特征分析

马关县地处云贵高原南部,区内岩溶地貌发育,以峰林、岩溶洼地、谷地为主。为探讨拟建项目场区的水文地质特征,初步认识拟建工程建筑物与地下水之间的相互影响程度。对研究区开展全面的水文地质条件调查,并进行水文地质钻探、抽水试验、注水试验、包气带饱和渗透等现场试验工作。结合前人研究成果,综合得出研究区内地下水类型主要为松散岩类孔隙水、碎屑岩裂隙水和碳酸盐岩类岩溶裂隙水;区内地下水动态及补、径、排条件稳定,对工程建筑物的稳定性影响较小;出露地层的渗透性为弱-中等,且包气带具有一定厚度,渗透性低,整体防污性能较好。