典型陆相开放性断陷湖盆水化学场响应——以渤海湾盆地沾化凹陷为例

通过对沾化凹陷古近系1 160条数据体的试油资料,内容包含矿化度、水型、各离子含量(氯离子、钠离子、钙离子、镁离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子等)、原油物性(原油密度、粘度、凝固点及含蜡量等)的分析,对沾化凹陷古近系的水化学场特征进行了研究,研究结果表明,与东营凹陷古近系沙河街组三段与四段封闭性滞留型水化学场特征明显不同,沾化凹陷古近系在宏观上呈现一系列开放性敞流湖盆水化学场的重要特征:矿化度及各离子含量较低(矿化度平均在10 g/L 左右),平面上水化学场环带状特征及剖面上的分带性不明显,而主要呈现平面的分区性及剖面的旋回性; 主要发育NaHCO₃型地层水(比例达到80%),变质系数、碳酸盐平衡系数高(分别在1.0和50以上),显示地层水变质作用及交替活动能力强; 不同类型地层水Cl^--HCO₃^-响应有明显差异,低矿化度NaHCO₃型地层水rCl^-/r(HCO₃^-)比值基本小于10,表明研究区溶解、溶蚀作用明显; 少量Ca²⁺ 和Mg²⁺ 负相关性显示,在研究区这种白云岩化作用主要发生在CaCl₂型地层水中; Na⁺-Ca²⁺ 关系显示,Na相对亏损、Ca相对富集特征不明显,代表Ca的相对富集数量的流体线(Ca_excess=0.997 4(Na_deficit)＋29.355(R²=0.859 6))远低于世界平均盆地流体线; 原油物性响应明显,研究区大多次生稠油分布在低矿化度型地层水中,显示了原油在开放性敞流型湖盆地层水载体中发生运移、聚集时的稠化作用。受湖盆中各次级洼陷的不均衡性发育和演化,研究区这种总体开放性敞流湖盆水化学场特征并不排除局部(如渤南洼陷)有封闭性滞留型湖盆水化学场特征。     

惠民凹陷沙河街组地层水化学特征及其成因

根据惠民凹陷沙河街组水化学分析数据,探讨水化学成分分布特征,并初步进行地层水来源及成因方面的分析。研究结果表明:沙河街组发育的是以(Cl^-和Na⁺+K⁺为主要离子组分的(CaCl₂,型水,矿化度及其他水化学组分纵向上呈增加-减小交替变化的特点。各水化学参数反映凹陷内沙四段、沙三中下亚段和沙二段地层较好的封闭性,地层水总体被CaCO₃饱和,尚未达到CaSO₄饱和程度。与海水、湖水蒸发曲线进行对比,直观地反映水中离子的富集和贫乏程度,进而进行相应的地层水成因研究,即沙河街组地层水中Na⁺, Cl^-浓缩,Ca²⁺富集,以及Mg²⁺ 、 SO₄^2-贫乏的现象是蒸发浓缩作用、斜长石钠长石化、脱硫酸作用、有机质生烃等共同作用的结果。此外,平面上沙四段以上各层地层水矿化度低值区均分布在临南洼陷内,粘土矿物脱水作用可以解释洼陷及周边地层水的淡化现象。     

鄂尔多斯盆地寨科地区和双河地区长2油层组地层水特征及差异

鄂尔多斯盆地志丹地区长2油层组油水分布关系复杂,地层水特征及其地质意义缺少系统研究。为明确鄂尔多斯盆地长2油层组地层水特征在空间上的差异,本文对寨科地区和双河地区长2油层组地层水的化学组成、分类、矿化度以及离子特征参数分布规律等进行了深入研究。结果表明,研究区长2油层组地层水的离子组成主要以Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-、Na⁺+k⁺、Ca⁺、Mg⁺为主,双河地区和寨科地区离子浓度存在明显的差异,双河地区各离子浓度均低于寨科地区,表明两地区地层水的水—岩相互作用强度以及受后期改造程度差别较大;研究区长2油层组浅湖区域的封闭性好于滨湖区域;寨科地区的矿化度、变质系数和钠氯系数高于双河地区,脱硫系数小于双河地区,说明寨科地区的封闭性好于双河地区,结合区域的地质条件,分析认为这种现象的发生,可能由于双河地区长2油层组的顶部受到河谷侵蚀而具有一定的开启性,进而导致浅表水渗入而引起的。     

牡丹江市主城区第四系地下水主要离子特征与成因分析

以牡丹江市主城区为研究区,对该区采集的24组第四系地下水样品中常规离子进行检测和分析,利用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型、离子比例关系等方法识别地下水主要离子成因。结果表明,研究区第四系地下水中主要离子含量变化均具有较强的离散性,阴离子平均浓度HCO₃^->SO₄^2->Cl^-,阳离子平均浓度Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺>K⁺,地下水整体为淡水,呈中性偏弱酸性,水化学类型以HCO₃—Na·Ca型水为主;水中的化学组分主要来源于岩石风化溶解,其中,Na⁺和K⁺主要来源于硅酸盐矿物的溶解,Ca²⁺和Mg²⁺主要受碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐矿物风化溶解作用共同控制,同时水中阳离子间存在一定交换作用。     

有机污染物(菲)在弱透水层中的越流迁移特征

采用高渗透压渗流试验装置,模拟已被污染的浅层地下水越流通过弱透水层污染深层地下水的过程,研究不同矿化度、不同pH条件下有机污染物（菲）通过饱和黏性土弱透水层时的质量浓度变化特征。结果表明：矿化度的增加有利于弱透水层吸附截留渗滤液中的菲;高矿化度水中的Na+交替土层中的Ca²⁺、Mg²⁺,使水中的Ca²⁺、Mg²⁺质量浓度增加,与HCO^-₃、菲组合形成络合物;不同pH条件下,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO^-₃对菲的迁移有阻滞作用,SO^2-₄参与还原反应并可与菲形成络合物,对菲迁移有促进作用。菲在弱透水层中的迁移能力很弱,衰减率达82％～96％,高渗透压下菲的污染锋面迁移速度为0.714 m/d,pH=8时菲通过弱透水层的迁移质量浓度最小。控制渗滤液的pH、组分可有效阻止菲在弱透水层中的迁移。     

福建长乐地区海水入侵(上溯)对水化学变化的影响

海水入侵是沿海地区主要环境地质问题,分析沿海地下水和河水水化学特征,对圈定海水入侵范围及判断影响程度具有重要意义。通过在福建长乐市海水入侵含水层和闽江口海水上溯区采取23件水样进行室内常规离子测试,获得了海水入侵(上溯)区水中主要离子含量。利用海水稀释线分析主要离子与Cl离子之间的相对变化,对比离子实际浓度与理想浓度的差异,分析海水入侵对水化学变化的影响。研究结果显示,随着海水与淡水混合,水化学类型从海水到淡水依次为Na-Cl型水-Na-Cl·HCO₃型水-Na·Ca-HCO₃·Cl型水-Ca-HCO₃型水;引起水化学类型和TDS变化的主要因素为Na⁺和Cl^-的增加;Ca²⁺、Mg²⁺高于海水稀释线和理想浓度线,Na⁺、K⁺在海水稀释线和理想浓度线上下跳跃：Br^-/Cl^-与海水稀释线吻合较好,可以作为判断海水入侵范围的依据。     

沁水盆地南部15号煤层和顶板K2灰岩水文地球化学演化特征

针对煤层气井产水量大、降压困难、产气效果不佳等问题,基于沁水盆地南部煤矿15号煤层顶板K₂灰岩水以及15号煤层气井水矿化度和离子数据,利用统计、对比方法,系统研究两者的水化学成分特征、类型、成因机理,建立了地层水演化模型,系统阐述灰岩和煤层水在补给区、径流区、滞流区发生的各种反应和作用。研究结果表明:K₂灰岩水和15号煤层水会发生离子交换、混合作用及CO₂作用,在补给区和强径流区,K₂灰岩水水型以Ca-Mg-HCO₃-SO₄型为主,煤层水水型以Na-HCO₃-SO₄型为主;缓径流区K₂灰岩水一般为Na-Ca-Cl-HCO₃型,而煤层水以Na-Cl-HCO₃或Na-HCO₃型为主;滞流区K₂灰岩水和煤层水水型相同,为Na-HCO₃或Na-Cl-HCO₃水型。研究结果为15号煤的煤层气开发提供可靠的水文地质依据。      

长春莲花山地区地下水化学特征及成因分析

在调查取样的基础上,充分利用前人成果资料,应用SPSS及地下水污染分析软件,对莲花山地区区域地质条件、水化学参数空间分布特征、地下水化学类型、地下水化学成因进行分析研究,认为：莲花山地区地下水的硬度较高且矿化度较大;HCO₃^-浓度的平均值最大,在地下水的离子中占据主导地位;TDS（溶解性总固体）浓度较高且不同区域间浓度相差较大;莲花山地区部分区域偏硅酸、锶达到矿泉水标准,是矿泉水开发潜力区;研究区Na⁺和K⁺同时来自岩盐和硅酸岩的溶解;研究区浅层地下水中的Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐的溶解;莲花山地区浅层地下水发生了阳离子交换作用.     

松辽盆地油田地下水化学场的垂直分带性与平面分区性

松辽盆地地下水动力场的形成与演化控制了地下水化学场的形成与分布,地下水化学分布特征又反映地下水动力场的演化结果。在地下水化学场的形成过程中,影响沉积盆地地下水化学性质的因素较多,这些因素对地下水化学性质的影响作用在垂向上具有阶段性,在平面上具有选择性。前者导致地下水化学性质的垂直分带性,从浅到深可以划分出:1)大气水下渗淡化带,2)近地表蒸发浓缩带,3)泥岩压实排水淡化带(C₁)—压滤浓缩带(C₂),4)粘土矿物脱水淡化带和5)渗滤浓缩带等5种水化学剖面单元类型。后者决定了地下水化学场的平面分区性:1)盆地边缘为大气水下渗淡化区,2)盆地中央为泥岩压实排水淡化区,3)越流区为过渡区,4)越流-蒸发区为浓缩区。在泥岩压实排水形成的离心流方向上,矿化度、Na⁺浓度、Cl^-浓度和盐化系数升高,(CO₃^2-+HCO₃^-、SO₄^2-浓度、钠氯系数(γNa⁺/γCl^-)和脱硫系数(SO₄^2-/SO₄^2-+Cl^-)降低。在大气水下渗向心流方向上,矿化度、离子浓度和钠氯系数、脱硫系数和盐化系数一致升高。     

沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害

沿海地区地下水化学条件复杂,为查明地下水水质对地下水源热泵系统(GWHP)的危害,对危害机理进行了研究。通过对江苏省盐城地区潜水和第Ⅰ承压水的水化学分析,确定主要离子来源以及成因作用,重点分析了Mg²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺的危害性,最终利用水文地球化学软件PHREEQC计算饱和指数I_s,分析了地下水越流混合作用、地下水回灌叠加对地下水源热泵的潜在危害。结果表明：盐城地区地下水TDS(溶解性总固体)质量浓度高,硬度高,Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-、Cl^-是主要质量浓度异常的离子;潜水ρ(TDS)为180.42～4 497.00 mg/L,ρ(Na⁺)、ρ(Mg²⁺)、ρ(Ca²⁺)分别为278.16、72.91、72.74 mg/L,ρ(HCO₃     

河北省任丘市浅层地下水化学特征及形成机制

浅层地下水是任丘市重要的水资源之一,为研究其水化学特征及其形成机制,本文在实地调查取样分析化验的基础上,以水文地球化学理论为指导,借助多元数理统计的方法,从多个角度揭示了研究区浅层地下水的形成演化过程:①通过离散分析,认为研究区各主要离子变异系数较大,说明研究区浅层地下水受人为影响明显,水化学特征复杂.②通过相关分析,...     

鄂尔多斯盆地下侏罗统地层水化学特征及成因分析

通过对鄂尔多斯盆地下侏罗统地层水研究发现,延安组、富县组地层水化学特征具有复杂性和规律性。复杂性表现在地层水矿化度、钠氯系数、变质系数等水化学参数,在纵向上和平面上变化显著,地层水类型多样;规律性表现在地层水化学特征的垂直分异性、东西分带性、地貌分区性。分析结果表明:1）不同水文旋回地层水的混合交替作用导致了地层水化学特征的垂直分异性;2）构造特征决定了水化学特征的东西分带性。在盆地东部和西缘地区,地层埋藏浅或出露地表,渗入水补给交替强烈;靠近天环坳陷轴部地区,地层埋藏深度大,且远离补给区,处于相对滞留环境;3）富县组、延10古地貌特征、水岩反应导致地层水化学特征地貌分区性;4）阶地、斜坡、河间丘地区,在渗入水交替活跃程度、水动力、岩性组合、低幅度圈闭发育条件等方面均具有成藏优势。该研究为侏罗系古地貌油藏有利目标预测提供重要依据。     

雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素

为了解雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素,利用2015年采集的8个河水水样,运用数理统计、聚类分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比值等方法,分析了雅鲁藏布江丰水期河水水化学特征,并探讨了其主要控制因素。结果表明：河水中阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子则以HCO₃^-和SO₄^2-为主,阴、阳离子分别约占其总量的96%和85%。河水水化学类型均为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型。TDS含量介于202.46~371.27 mg·L^-1,均值为299.30 mg·L^-1,较世界河流平均值高。自上至下,河水水化学特征表现出一定的差异性,河水中主要离子以及TDS、TH、EC的含量沿程表现出下降的趋势,其原因主要有支流河水汇入和降水增加的稀释作用。河水水样均落在Gibbs模型图中部偏左,表明河水中主要离子化学组分主要受水岩作用控制。离子比值法分析表明研究区碳酸盐岩以及蒸发岩的风化溶解是河水水化学的主要控制因素,且存在硅酸盐类矿物的风化。     

广西红水河中下游澄江地区地下水地球化学特征

以西南岩溶地下水污染调查评价中广西红水河中下游澄江地区地下水数据为基础,对该地区26件样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关特征以及化学成分的空间分布特征及影响因素进行了研究。结果表明：该地区地下水水化学类型为Ca-HCO₃型或Ca·Mg-HCO₃型;地下水中测试指标背景含量均未超过Ⅲ类水标准;大部分测试指标在该地区地下水中分布较均匀,只有Zn、Se和Hg在局部富集,分布不均匀;该地区地下水中元素含量与pH值没有明显的相关关系,而总硬度、HCO^-3、Ca²⁺、Mg2⁺、K⁺、Na⁺、SO^2-₄、NO^-3、I^-等元素间则显示出一定的相关关系,地下水中起决定性作用的是HCO^-3、Ca²⁺、Mg²⁺;该地区地下水中元素含量空间上具有片状分布特点,主要受地质背景、地理条件和人类活动的综合作用所制约。     

离子色谱法测定冰川末端大气PM2.5可溶性离子及其来源解析

为了研究祁连山西段冰川末端地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征,于2011年采集了一批大气PM_2.5的Telfon滤膜样品,并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析。样品采用超纯水超声萃取各种水溶性离子,优化的萃取溶液体积为25 mL,萃取时间为30 min,萃取液用0.45μm纤维滤膜过滤,各种离子在一定浓度范围内线性关系良好,相关系数r>0.999。所测样品的阴阳离子中,SO₄^2-、NO₃^-、Ca²⁺、和NH₄⁺的质量浓度约占到水溶性离子总量的88%。可溶性离子浓度呈现出春夏高、秋冬低的季节变化特征,夏季可溶性离子浓度最高。     

塔吉克斯坦水体同位素和水化学特征及成因

2011年9～10月采集了中亚干旱半干旱地区塔吉克斯坦不同区域的河水、泉水和湖水,通过不同水体样品水化学指标、氢氧同位素分析,初步研究了该区域水化学类型和同位素空间分布特征,并探讨了其形成原因和环境意义。研究结果表明:塔吉克斯坦河水和泉水的主要水化学类型为Ca-HCO₃-型,水体离子主要来源于方解石和白云石风化,局部地区受蒸发岩风化和硅酸盐风化的影响,偶见Ca-SO₄2-和Na-HCO₃-型水体分布。湖泊多分布在东部山区,受多年干旱蒸发影响,水化学类型为Mg-SO₄2-和Na-Cl-型,以微咸水和咸水湖为主。研究区内河水和泉水氢氧同位素变化范围分别为-129.38×10-3～-65.19×10-3和-17.06×10-3～-9.33×10-3,空间上从东向西逐渐富集。受水体来源的区域差异影响,东部和西部河水水体氢氧同位素关系式存在明显不同。反映了东部地区河水以冰川补给为主,西部地区以降水补给为主,而湖水氢氧同位素的变化主要反映了水体蒸发程度。     

艾比湖区域地表水水化学特征干湿季变化及其控制因素

对2014年艾比湖区域的地表水进行观测和取样,综合运用多元统计、Piper阴阳离子三角图、Gibbs图等方法,对艾比湖区域干湿季地表水化学特征及控制因素进行了分析.结果表明：在湿季5月,Na⁺和Cl^-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的70.34%和52.97%,其次是Mg²⁺和SO₄^2-;在干季10月,Na⁺和Cl^-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的70.57%和66.48%,其次是Mg²⁺和SO₄^2-.进而判断出在湿季,艾比湖区域地表水水化学类型为以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO₃^--Ca²⁺-Na⁺型;而在干季,艾比湖区域地表水水化学类型为以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO₃^--Ca²⁺型.此外,探讨了离子控制的因素.就自然因素而言,在干湿季,艾比湖区域地表水化学离子组成受岩石风化作用和蒸发结晶作用的共同影响,大气降水的输入作用十分微弱.就人为因素而言,根据相关研究,干湿季人为活动中的主要因素是人口和地区生产总值,说明该区域受到人为活动的影响.本研究为我国干旱地区对于河水水化学变化、水质特征、水质保护都具有重要的意义.