色达—松潘断块温泉水文地球化学特征及成因分析

为查明色达—松潘断块地热资源赋存状态及热源来源,以四川黑水县内3处温泉(热水塘、上达古、卡龙沟)为研究对象,采集温泉水样进行水化学分析和同位素测试,研究地热水的补给来源和热储温度。研究结果显示,热水塘温泉的地下水化学类型为HCO₃-Na型,上达古温泉和卡龙沟温泉的地下水化学类型为HCO₃-Ca型,补给水源主要为大气降水,补给高程分别为5 121 m、3 890 m、3 921 m。结合矿物饱和指数,采用SiO₂地热温标计算3处温泉的热储温度,分别为119.036 ℃、49.034 ℃、30.215 ℃。综合分析认为研究区地下热水的成因主要为大气降水经高山补给区入渗至储集层,吸取地下深部向上传导的热量和放射性元素衰变释放的热量,并与围岩发生水-岩作用形成地下热水,在断裂发育部位热水沿断裂带向上运移,最后在地表出露形成温泉。     

水化学特征揭示的济北地热水与济南泉水关系

以济南北部地热田地热水及济南泉域岩溶地下水、泉水为研究对象,通过分析常规离子、微量元素及同位素,探讨了地热水的成因机理、补径排及地热水与上游泉域岩溶地下水、泉水的水力联系。研究认为,研究区地热水与岩溶地下水、泉水为同源补给,地热水属海相含盐沉积岩溶滤水。通过对氢氧稳定同位素和氚同位素法测年结果的分析,初步判定现代大气降水为地热水的主要补给来源。14C法测年结果分析表明,地热水接受更新世古降水补给,地热水为古降水和现代大气降水的混合水。      

地热驱动力:广东阳江新洲地热田驱动地热水运移的一种额外非重力作用的分析方法

Tóth总结提出的"嵌套式多级次水流系统",和张人权等学者归纳总结的重力驱动地下水流系统理论,是地下水运移的重要理论基础.地下水的流动可能受到重力势、压实势、构造挤压力共同作用.然而,在对流型水热系统中发现了地下水补给区位置低于排泄区的反常现象.由于温度升高导致地热水密度减小和压力增大,使得地热水的实际压力水头增大,是...     

基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。      

庐山星子温泉成因探讨

从温泉区域地质构造背景入手,利用环境同位素和SiO2温标测算研究资料提供的地热水与补给区的相对时空位置关系,在系统解析补给区与温泉区地貌、地质构造特征以及水文地质条件基础上,认为温泉地热水的成因与庐山地质构造演化所形成的特殊地貌、地质构造环境及水文地质条件有关,有其特殊的形成条件和自然历程.     

贵州省开阳县马岔河温泉水化学特征及成因

结合马岔河区域内多年的水质分析、监测资料,系统阐述了马岔河温泉水文地球化学特征,利用同位素手段,分析了马岔河温泉的水源、补给区高程;利用Na-K-Mg三角图解法判断水岩平衡状态,判断结果为马岔河温泉属于未成熟水,只能利用SiO2温标计算温泉的热浩温度。通过分析,认为其水源为大气降水,热源为深循环加热,热储温度72．33℃,热储深度为2690m。马岔河温泉的地质成因为：在正常区域地热场环境中,大气降水沿高渗透率的岩石渗入地下,深部地下水沿断层破碎带向马岔河运移,循环加热,深部地下水在马岔河断束上涌汇集,并与近源低温地下水混合,在地势低洼处出露形成温泉。     

福建盐田海水补给型地热系统地球化学特征及其成因

海水补给型地热系统具有补给资源量大,但温度低、水质咸化等特点,查明沿海地热水循环补给条件和成因机制,对东南沿海地热资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在泉州官桥盐田地热区分别采集了地热水、地下水和海水样品14个,利用水化学同位素特征分析和地球化学温标法,揭示了官桥盐田地热水循环补给和地热资源成因机制。结果表明：地热水水化学类型为Cl—Na型水,与海水水化学类型一致;H01和H02的溶解性固体总量（TDS）分别为2 610 mg/L和3 090 mg/L,地下水以TDS小于400 mg/L的HCO3—Na型水为主;地热水富集Br-,地下水中Br-未检测,表明盐田地热水存在现代海水或者海相沉积层古海水补给。根据盐田地热田H01和H02地热水Cl-混合模型计算,地热水H01海水混入比为9.13%,H02海水混入比为10.76%,显示H01在出露于第四系地层后混入了更多的地下水。综合分析认为,海水是盐田地热水的重要补给资源,地热水化学组分受海水混合作用影响明显,深层热水上升过程中存在两次或者多次地下水或者海水混入从而形成浅层热储,采用SiO2地热温标和多矿物平衡法估算的浅层热储温度在89～1...     

藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究

藏南地区地热资源丰富,是喜马拉雅地热带的重要组成部分,有望成为新的地热资源开发靶区。本文以藏南桑日-错那活动构造带内模麓温泉群为研究对象,以水化学和氢氧氚同位素为研究方法,分析模麓温泉群的水岩作用、热储温度、补给来源及径流时间,揭示了地热水的成因机制。模麓地热水pH在6.6～7.2之间,TDS为1 908mg/L～2 326 mg/L,水化学类型以HCO3·Cl-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型为主。地热水中主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物的溶解和少量地球深部物质。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法计算的初始热储温度为198℃～256℃,冷水混入比例为68%～85%。此外,对地热水中的Li、B、F等微量元素分析得出,研究区温泉水中微量组分除来自水-岩作用外,应该还与深部流体的混入有关,且该地区的氢氧同位素特征表明地下水补给主要来源于大气降水,补给高程为5 652m～5 664m,模麓地热水中的氚含量<0.5TU,表明其地热水为老水,有更长的径流时间,为水-岩作用提供了充足的时间,而宿麦郎曲河水为新水,补给径流时间短。研究区地热水与围岩遮拉组砂板岩发生水-岩作用,进行离子交换作用,在地...     

重庆市东温泉地热地质特征及成因模式探讨

重庆市东温泉是以三叠系嘉陵江组灰岩为热储层,以三叠系上统须家河组和侏罗系红色砂泥岩地层为盖层,以三叠系飞仙关组砂页岩为下部隔热层的层状深循环型地热系统。本文从地热显示、水文地球化学、热储结构及热水动态变化等方面分析了该市东温泉地热地质特征,并从热源及补径排条件等方面探讨了东温泉成因模式。结果可知:东温泉区共有天然温泉11处,人工钻井温泉6处,水温27℃~53℃,水质类型为SO4-Ca型,地热水热源主要来自地热增温,地热水补给源于大气降水。其成因模式主要为:大气降水在桃子荡背斜槽谷的灰岩出露区下渗形成浅层地下水,部分浅层地下水顺灰岩岩层的孔隙裂隙向深部运移,同时地热水顺构造线方向由南向北径流,在运移过程中不断溶解和富集矿物盐及微量元素,并以传导型的地热增温方式提高深部循环水的温度,在五布河流深切峡谷地段出露成泉,或以人工钻井形式排泄。研究结果对今后该区地热资源的合理开采及温泉开发远景规划等具有一定的指导意义。     

川藏铁路康定隧址区地热水成因及其工程影响分析

川藏铁路康定隧址区穿越鲜水河断裂带,属地热异常区,对铁路建设造成一定的热害威胁。采用野外调查、水化学分析和氢氧同位素测试等技术方法,开展了川藏铁路康定隧址区地热水成因研究。结果表明,康定隧址区地热水水化学类型主要为HCO₃·Cl—Na和HCO₃—Na型,聚集于折多塘、康定和中谷3个热水区。地热水均为未成熟水,热储温度为104～172 ℃,深部初始地热水温度为186～250 ℃,冷水混合比例为0.56～0.81。氢氧同位素显示地热水补给高程为3768～4926 m。在康定隧址区,地热水受到高海拔水源补给,主体断裂构造为导热构造,次级分支断裂和发育节理、裂隙的断层破碎带为导水构造,地热水形成后沿浅部断层破碎带出露形成温泉。FEFLOW数值模拟分析表明研究区100 m深度地温场温度为35.4～95.1 ℃,研究区内三个热水区之间存在低温通道。隧道建设时应重点关注康定热水区的高温水热灾害。     

Groundwater Flow Driven by Heat

The temperature of groundwater will be increasing gradually while it is recharged and infiltrated down to the depth because of the geothermal gradient. So the density of water is smaller and smaller. The author puts forward the heat-driving mechanism that the movement of the groundwater is caused by the density differences from different temperatures. Based on this idea, the author proposes the short range recharge model of geothermal water in flat terrain hilly area. The model explains the coexistence mechanism of recharge and discharge (hot springs) zones can be at the same altitude. Considering that the temperature is an important driving force of groundwater movement, the paper puts forward and demonstrates that the hot springs can expose at higher lands while the recharge zone being situated lower lying areas.     

基于时间序列分形的济南岩溶大泉动态研究

为研究岩溶大泉动态变化的影响机制,以济南泉域为例,根据2003年关闭地下水供水水源地以来趵突泉及黑虎泉的泉水位、泉域内降水量、地下水开采及人工补源资料,采用分形理论中时间序列分形维数法,计算各要素数据序列分维值及稳定性指数,结果表明:旬尺度下泉水位分维值大于月尺度下泉水位分维值;奥陶系灰岩分布区雨量站降水量分维值较小,但奥陶系灰岩降水入渗补给条件好,因此与泉群的水位波动关系更为密切。各泉水位影响因素中,人工补源因素的稳定性最差,极易受外界因素干扰发生改变。利用灰色关联度验证分析表明降水量、人工开采量、人工补源量与趵突泉泉水位的关联度分别为0. 858、0. 647、0. 667,与黑虎泉泉水位的关联度分别为0. 859、0. 646、0. 668;关联度总体排序为:降水量>人工补源量>人工开采量,说明2003年以来影响泉水位动态的首要因素是大气降水并非人工开采,即泉水动态主控因素发生转变。在分析了泉域资源量的演化基础上,对各影响因素的分维值与泉水位动态分维值进行回归分析认为,为保持泉水持续喷涌奥陶系灰岩分布区更适宜作为泉水人工补源地带。研究结果为济南岩溶大泉的保护提供科学依据。     

Use of the subsurface thermal regime as a groundwater-flow tracer in the semi-arid western Nile Delta,Egypt

Temperature profiles from 25 boreholes were used to understand the spatial and vertical groundwater flow systems in the Western Nile Delta region of Egypt, as a case study of a semi-arid region. The study area is located between the Nile River and Wadi El Natrun. The recharge areas, which are located in the northeastern and the northwestern parts of the study area, have low subsurface temperatures. The discharge areas, which are located in the western (Wadi El Natrun) and southern (Moghra aquifer) parts of the study area, have higher subsurface temperatures. In the deeper zones, the effects of faults and the recharge area in the northeastern direction disappear at 80 m below sea level. For that depth, one main recharge and one main discharge area are recognized. The recharge area is located to the north in the Quaternary aquifer, and the discharge area is located to the south in the Miocene aquifer. Two-dimensional groundwater-flow and heat-transport models reveal that the sealing faults are the major factor disturbing the regional subsurface thermal regime in the study area. Besides the main recharge and discharge areas, the low permeability of the faults creates local discharge areas in its up-throw side and local recharge areas in its down-throw side. The estimated average linear groundwater velocity in the recharge area is 0.9 mm/day to the eastern direction and 14 mm/day to the northwest. The average linear groundwater discharge velocities range from 0.4 to 0.9 mm/day in the southern part.     

ANN技术在岩溶地下水可开采量评价中的应用——以山西晋祠泉域为例

以晋祠泉域为例,分析该泉域水文地质特征。应用神经网络技术(ANN)建立泉域内县代表性的难老泉岩溶地下水位与各种补排项之间定量数学模型,对该泉域地下水可开采量进行了评价。研究结果表明,所建立的岩溶地下水位多因素神经网络模型具有较好的拟合精度,仿真程度较高,所得到的地下水可采资源量评价结果与该地区地下水开发利用实际情况较为一致。同时,还计算了不同降雨条件下地下水的可开采量,使其对地下水的开采规划更具有指导意义。     

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

济南明水泉域岩溶地下水数值模拟及泉水水位动态预测

应用地下水模拟软件GMS建立山东济南明水泉域的三维地下水流数值模拟模型,对泉域内岩溶地下水进行数值模拟和水平衡分析,评价了泉域岩溶地下水资源总量和在保持泉水常年喷涌条件下的岩溶地下水可采资源量。在此基础上,应用时间序列分析法对泉水水位动态进行了预测。结果表明:明水泉域多年（2003-2014年）地下水补给量为1.23×108 m3·a-1,排泄量为1.36×108 m3·a-1,均衡差为-1.30×108 m3·a-1;模型预测未来20年泉水最低水位为55.65 m,最高水位为68.72 m,平均泉流量为34.6×104 m3·d-1。      

Mixing of magmatic CO2 into volcano groundwater flow at Aso volcano assessed combining carbon and water stable isotopes

To understand deep groundwater flow systems and their interaction with CO₂ emanated from magma at depth in a volcanic edifice, deep groundwater samples were collected from hot spring wells in the Aso volcanic area for hydrogen, oxygen and carbon isotope analyses and measurements of the stable carbon isotope ratios and concentrations of dissolved inorganic carbon (DIC). Relations between the stable carbon isotope ratio (δ¹³C_DIC) and DIC concentrations of the sampled waters show that magma-derived CO₂ mixed into the deep groundwater. Furthermore, groundwaters of deeper areas, except samples from fumarolic areas, show higher δ¹³C_DIC values. The waters' stable hydrogen and oxygen isotope ratios (δD and δ¹⁸O) reflect the meteoric-water origin of that region's deep groundwater. A negative correlation was found between the altitude of the well bottom and the altitude of groundwater recharge as calculated using the equation of the recharge-water line and δD value. This applies especially in the Aso-dani area, where deeper groundwater correlates with higher recharge. Groundwater recharged at high altitude has higher δ¹³C_DIC of than groundwater recharged at low altitude, strongly suggesting that magmatic CO₂ is present to a much greater degree in deeper groundwater. These results indicate that magmatic CO₂ mixes into deeper groundwater flowing nearer the magma conduit or chamber.     

基于数值模拟的汾河二库对晋祠泉岩溶水系统渗漏补给作用研究

汾河二库的下闸蓄水，改变了晋祠泉域汾河地表水对岩溶水的渗漏补给条件，对区域岩溶水流场变化有着长远的影响。本研究通过系统梳理库区水文地质条件，勾画地表水渗漏补给岩溶水范围，考虑地层岩性、蓄水高度等因素，确定二库不同蓄水水位下晋祠泉域获渗漏量占比；构建晋祠泉三维岩溶地下水流模型，研究二库渗漏对泉域岩溶地下水补给作用，并预测不同蓄水情景下晋祠泉口水位变化趋势。结果表明:晋祠泉域获渗漏量占比随二库蓄水位非线性变化，最低为92.8%，在二库蓄水位达902 m后稳定在93.7%，而渗漏量与二库蓄水高度呈正相关；泉域岩溶水径流区受渗漏补给作用最显著，其次为排泄区、北部补给区；渗漏补给作用下，地下水位回升值受二库水位和补水距离影响；维持设计水位（905.7 m）和2017年水位（895.9~902.4 m）时，预计晋祠泉口水位分别在2021年7月和2023年1月达到泉口高程。      

济南四大泉群泉水补给来源混合比探讨

济南泉水众多闻名于世,人类活动造成泉水断流。为恢复名泉,多年来一直实施地下水自备井限采、集中开采的水源地禁采、回灌补源等措施,但保泉效果并不明显。根据泉水位观测、示踪试验、水质指标测试、岩溶发育程度分析、数理统计等方法,研究泉水补给来源的混合比例。研究结果表明：泉水位及泉水电导率动态变化特征揭示泉水补给来源存在季节性差异,丰水期泉水以东南方向管道流补给为主,枯水期泉水以西南方向裂隙流补给为主;岩溶水系统排泄区的水位动态与泉水位具有明显的相关性,奥陶系灰岩补给区地下水位与泉水位的相关性高于张夏组岩溶水水位与泉水位的相关性,枯水期在张夏组灰岩含水层进行回灌补源并不能遏制泉水位下降的势态;根据42组水质资料计算,泉水的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、总硬度等常规离子组分含量介于寒武系张夏组岩溶水和奥陶系岩溶水之间,四大泉群流量中,来自于张夏组含水层的补给比例占11%~32%,凤山组-奥陶系含水层的补给比例占24%~60%,历阳湖占5%~10%,兴济河占0~6%,玉符河占1%~8%,市区回灌对五龙潭的流量有重要影响。可见,北方岩溶发育极其不均,泉水动态变化反映出北方岩溶的管道流与裂隙流并存,济南保泉回灌补源地点宜选择在奥陶系灰岩分布区。