莱州湾南岸卤水的稳定同位素与地球化学特征

莱州湾南岸卤水的开发利用始于20世纪50年代,如今卤水的含盐量比海水高出3～6倍。本文采用稳定同位素和水化学分析来鉴定卤水的盐分来源,为此在研究区内采集了9件卤水样品,采样井深度为30～80m。首先根据同位素盐效应,对卤水的δD和δ~(18)O值进行了校正。校正后的δD和δ~(18)O值关系图表明卤水的水分子来源于大气降水,而不是海水。δ~(18)O—Cl~-和Br~-—Cl~-关系表明卤水的盐分不同于海水蒸发的余留水。根据化学分水岭原理,卤水的Ca~(2+)/SO_(-4)~2和Ca~(2+)/Mg~(2+)值演化提示溶解盐起源不是蒸发的海水卤水。其它化学成分关系也证实了卤水的盐分源于海水蒸发盐的反复溶解。本研究说明卤水样品与海水盐分有关,但是与海水的水分子无关。     

七一冰川消融末期融水化学日变化特征

2006年9月1-8日在祁连山七一冰川作用区水文总控点逐时采集河水样, 并分析水样的主要可溶离子含量、电导率以及pH, 研究冰川作用区水化学组成日变化特征. 结果表明: 消融末期河水中pH的平均值约为7.60, 与离子浓度时间变化过程一致, 说明是偏碱性物质的输入增加了融水中化学物质的含量;SO~(2-)_4, Ca~(2+)分别是浓度最大的阴、阳离子, 属于SO~(2-)_4+HCO~-_3-Ca~(2+)+Mg~(2+)型水. 河水中可溶性离子浓度日变化过程具有不对称性, 表现为快速降低和缓慢的增加过程, 与流量变化呈显著反相关, Pearson相关说明流量是冰川区水化学特征随时间变化的控制性因素;阳离子通量计算显示, 在七一冰川区达54.7 t·km~(-2)·a~(-1), 其日变化过程与流量正相关, 与离子浓度成反相关, 说明径流量也是控制离子通量的主要因素.     

云南勐野井钾盐矿床中Br和I的影响因素及意义

为探究盐类矿床中Br和I元素的影响因素及其对钾盐矿床成因的指示意义,采集思茅盆地勐野井的石盐、钾盐样品,采用X射线衍射方法分析了其盐类矿物组成,用ICP-OES和离子色谱仪测试了阳离子(K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+))和阴离子(Cl~-、Br~-、I~-、SO_4~(2-))组成。结果显示,样品的Br含量为89.08×10~(-6)~555.45×10~(-6),高于海水含量,Br×10~3/Cl的质量比值为0.13~0.86,Br的主要影响因素是溶液的主要成分(SO_4~(2-),K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+))和蒸发作用;I含量为0.07×10~(-6)~0.27×10~(-6),I×10~6/Cl的摩尔比值为0.03~0.11,略高于海水值,I含量随I×10~6/Cl摩尔比值的增加呈上升趋势,说明蒸发作用是影响卤水I含量的因素之一。但Br和I呈负相关,表明有机质的含量是I含量的主要影响因素,蒸发作用可能是次要影响因素,I和I×10~6/Cl摩尔比值可能是判断海陆相的潜在指标之一。     

莱州湾沿岸寿光、莱州和龙口地下水的稳定同位素与地球化学

依据地下水咸化机理:蒸发、溶解和混合,海水入侵是地下淡水与较之更咸的海水的混合,海水和淡水的混合包括水分子的混合和溶解盐分的混合。只有溶剂水分子和溶质溶解盐分都发生了相同比例的混合,才能确定二种水体发生了混合。地下淡水变咸并不能都归因于海水入侵,也有可能源于蒸发或溶解。鉴定是否存在海水入侵可运用惰性示踪剂和反应示踪剂来共同识别。惰性示踪剂包括δD、δ~(18)O、Cl~-和Br~-,反应示踪剂包括主要化学成分和微量元素。本研究对莱州湾沿岸寿光、莱州和龙口的地下水进行了化学成分形成过程的对比研究。莱州采集样品6件,龙口10件,寿光9件。莱州和龙口的碎屑沉积物以硅酸盐矿物为主,而寿光的沉积物来源于南部鲁中南山地的碳酸盐岩。根据莱州采样点地理条件和样品的稳定同位素δD-δ~(18)O分布域确定了当地降雨入渗的多年平均值,进而明确龙口样品也源于就地降雨入渗补给,根据高程效应和当地水文情况确定寿光样品补给来自南部山区的降水,经河道排入洼地后入渗地下。Cl~--δ~(18)O关系表明盐分都来源于淡水溶解的蒸发盐,而非与海水混合。Br~-/Cl~-比值证实了蒸发盐溶解,还存在人为污染物和海侵沉积物中有机质分解的影响。从三线图可看出龙口样品经历了离子交换反应。主要成分和微量元素(HCO_3~-,H_2SiO_3,F~-,Li~+,Sr~(2+)和Ba~(2+))的含量与样品所处含水层的矿物组成有关,反映出水岩作用。所有样品都没有淡水和海水混合的现象。惰性示踪剂分析提供了区域地下水补给的框架,明确了大气水源因溶解蒸发盐而咸化,排除了淡水和海水混合的可能性。用反应示踪剂中主要化学成分和微量元素来分析水中化学成分的形成过程,在和海洋盐分输入对比基础上,二者偏差值主要源自水-岩相互作用结果,包括溶解、沉淀、离子交换等,以及局部样品的污染物输入。所以沿海地带研究地下水咸化,先要解决溶剂的混合问题,在此基础上辅以水文地球化学分析,利用水化学的多种示踪剂,主要解决溶质混合以及盐分来源问题。     

逐步判别模型在矿井突水水源判别中的应用

利用不同含水层的水化学成分差异,采用逐步判别方法借助SPSS统计软件,建立矿井突水水源的判别模型,选取矿井三类突水水源31个样品作为判别样品,以突水含水层Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~++Na~+、HCO3~-、Cl~-、SO_4~(2-)等常规离子组分为评价因子,并筛选出Ca~(2+)、HCO3~-两个指标作为判别指标,得到逐步线性判别函数,用于突水水源的判别,并采用马氏广义距离的F检验、回判检验及样品检验等多种方法进行验证,经验证,该模型判别效果较好,能较好识别突水水源。     

青岛市大沽河流域地下水水化学时空演化及影响因素分析

为探讨滨海流域地下水水化学成分的时空演化规律及影响因素,以青岛市大沽河流域为研究对象,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法、离子比例系数等方法对2001~2012年137个地下水样的水化学成分进行系统分析。研究结果表明:流域内地下水以碱土金属Ca~(2+)为优势阳离子,重碳酸根HCO_3~-为优势阴离子,主要离子含量年际变化不大,基本符合枯升丰降的原则,但区域差异较为明显;2001~2012年地下水化学类型由Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Mg~(2+)—HCO_3~-—Cl~-型变为Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Na~+—HCO_3~-—Cl~-、Na~+—Ca~(2+)—Cl~-—HCO_3~-混合型水;岩石风化作用是区内地下水化学组分的主要控制因素;农业活动中氮肥的过度施用、粪便及生活污水等人为来源的输入则为区内NO_3~-含量较高的主要影响因素。     

海相蒸发岩中的硫酸盐问题

<正> 问题的提出海水中最丰富的七种离子为 Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、K~+和 Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-。当海水蒸发浓缩时,这些离子结合成一系列矿物。如果蒸发达到钾盐相沉积,矿物中将包括高百分含量     

用氢氧稳定同位素揭示闽江河口区河水、地下水和海水的相互作用

为了揭示闽江河口两岸的地下水形成演化规律以及河口区河水、地下水和海水的相互作用, 分别于2009年枯水期(10至11月)和2010年丰水期(7至8月), 在闽江河口区采集了河水、地下水和海水样品, 测定了水样的氢氧稳定同位素组成和盐度。研究结果表明: (1)闽江河口两岸的浅层地下水主要接受降水补给, 北岸地下水还接受山区基岩裂隙水补给, 南岸浅层地下水在枯水期还接受经过蒸发作用的灌溉水补给; (2)闽江河口区, 枯、丰水期河水与地下水的补排关系始终表现为地下水补给河水, 枯水期南岸地下水在河口混合中的贡献明显增大; (3)海岸带含水层基本上不存在海水入侵, 仅局部含水层有微弱的海水入侵迹象; (4)丰水期和枯水期的淡咸水混合带在河口中的位置和混合类型存在明显差异。     

沂源地区不同类型岩土淋溶水与浸泡水的化学特征分析

为研究降水补给地下水过程中包气带岩土对水化学的影响,在沂源地区采集了不同地表岩土样品开展淋溶和浸泡试验。淋溶结果显示:易溶的Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_2~-、NO_3~-等阴离子率先溶解进入淋溶水中,之后K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Fe等含量逐渐增加,且淋溶初期p H值呈碱性,之后向中性过渡。浸泡结果显示:不同类型岩土样经过浸泡5min后,其水化学组分发生了显著变化;随浸泡时间增加,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-及含盐量均出现不同程度增加,但Cl~-、SO_4~(2-)在不同类型岩土中含量变化则是不同的。由此推测,降水转入地下水过程中,透过地表浅层包气带时就已经淋溶了大量物质,水化学性质发生了重大变化。     

GBW(E080166)和GBW(E08167)简介

为加强水分析质量管理,地矿部委托水文工程地质研究所(水文地质专业测试中心)研制的水标样阳离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和阴离子(SO_4~(2+)、Cl~-、F~-、No_3~-),已经国家技术监督局批准为国家     

地下水环境水化学分类

一、地下水的离子伴存理论 地下水是一种多组分的天然溶液。它的主要化学成分即为主离子,包括碱金属主阳离子Na~+和K~+,碱土金属主阳离子Ca~(2+)与Mg(2+);Cl~-无氧强酸主阴离子,HGO_3-《包括CO(_3~2-),     

流动注射技术在土壤压出液系统分析中的应用研究

本文将流动注射分析用于土壤压出液中电导率、pH值、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、Cl~-和SO_4~(2-)含量的连续测定。样品用量仅2—5ml,分析速度快,精密、准确,自动化程度较高。对合成样品分析的结果符合计算值,是少量样品多组份分析的有效方法。     

电气石岩——一种和矿化有关的岩石类型

电气石是一种复杂的含水、氟、氯硅酸盐矿物族,其一般分子式为WX_3Y_6(BO_3)_3Si_3O_(18)(OH,F,Cl),其中W=Na~+、Ca~(2+)、K~+,X=Al~(3+)、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Li~+、Mg~(2+)、Mn~(2+),Y=Al~(3+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、V~(3+)。该矿物族存在许多端员矿物,如黑电气石、镁电气石和钙镁电气石等。电气石在很大范围的温压条件下稳定,故其可提供有关岩浆或流体的一些信息,如P、T、fo_2、α_(H_2O)、α_(F)~-、Mg/(Mg+Fe)比值等(Plimer,1988);同时该矿物类质同象替换十分复杂,其常量元素组成可提供其形成的地质体系化学组成的线索,Henry和Guidotti(1985)在Al-∑Fe-Mg和Ca-∑Fe-Mg三角图解上确定了不同类型岩石中电气石的特定区域。电     

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:(1)地下水中氟含量的变化范围为0.8～6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定的上限(1.0 mg/L);(2)总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水(ρ(F~-)≤1.0 mg/L)分布在国道314以北的补给区,高氟地下水(ρ(F~-)1.0 mg/L)分布在国道314以南的径流区和排泄区;(3)高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO_3-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO_4-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO~-_3;(4)地下水的pH值范围为7.9～8.9(均值为8.4),表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ(F~-)与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F~-,这表明水中OH~-与矿物表面F~-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;(5)地下水的F~-含量与Ca~(2+)含量呈负相关,即高氟地下水中ρ(Ca~(2+))小于低氟地下水。考虑到氟化钙(CaF_2)是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ(F~-)与ρ(Ca~(2+))间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca~(2+)、Mg~(2+)作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ(F~-)与ρ(Mg~(2+))间也呈负相关关系,且和ρ(F~-)与ρ(Ca~(2+))间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca~(2+)、Mg~(2+)作用的存在;(6)绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ(F~-)与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ(F~-)的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca~(2+)、Mg~(2+)与Na~+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ(F~-)与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值(5.71)远大于低氟地下水SAR均值(1.67),这也进一步证明高氟地下水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)与含水介质的Na~+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;(7)所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数(SI)与F~-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物(主要是萤石)的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态(SI0)。这表明CaCO_3的沉淀可能促进了CaF_2的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;(8)研究区低氟地下水的δ~(18)O值介于-11.20‰～-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ~(18)O值介于-11.65‰～-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ~(18)O。此外,F~-质量浓度较低(ρ(F~-)≤3.0 mg/L)的地下水样中δ~(18)O值与F~-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ~(18)O值;F~-质量浓度较高(ρ(F~-)≥4.8 mg/L)的地下水样中δ~(18)O值与F~-质量浓度的相关性不显著,随F~-质量浓度的增高,δ~(18)O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;(9)研究区地下水中ρ(F~-)/ρ(Cl~-)比值与ρ(F~-)间呈现正相关,即ρ(F~-)/ρ(Cl~-)比值随ρ(F~-)增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征(包括氟的富集)主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH~-与矿物表面F~-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附(地下水中Ca~(2+)与岩土颗粒表面Na~+之间)及方解石沉淀所引起的地下水中Ca~(2+)的衰减。     

深圳大沙河河水与海水关系的水文化学识别

为了解深圳沿岸河口处海水与河水的混合关系,在大沙河下游靠近河口段密集取17件河水样,依据其水化学数据,分析了主要离子Ca、Mg、Na、K、SO4、HCO3与Cl的关系,Br与Cl的关系以及piper三线图解,在研究区河段从上游至入海口,对河水样品有如下认识:(1)上游4个样品(Cl<100mg/L)接受降水和地下水的补给;(2)4个样品(150mg/L     

典型华北型煤矿区主要充水含水层水文地球化学特征及控制因素

地下水形成、演化过程中控制因素不同所造成的水化学组分的差异性是矿井涌水水源识别的基础,为揭示矿井主要充水含水层水化学作用及控制因素,以位于太行山东麓的典型华北型煤矿区——鹤壁矿区为研究对象,采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子相关性分析与主成分分析法对矿区122个地下水水化学资料进行了分析研究。结果表明鹤壁矿区主要充水含水层中地下水的化学组分主要受岩石的风化作用控制。奥灰水主要水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,水中Ca~(2+)、Mg~(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石和白云石)的溶解。二灰水主要水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型或SO_4·HCO_3-Ca·Mg型,其中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-的主要来源于碳酸盐岩的溶解,SO_4~(2-)来自硫酸盐岩的溶解作用和黄铁矿的氧化作用。砂岩水主要水化学类型为HCO_3-Na型,Na~+、Cl~-与HCO_3~-主要来自盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化作用。八灰水既有HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,也有HCO_3-Na型,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_~3-和SO_4~(2-)的来源与二灰水一致,Na~+和Cl~-可能来自盐岩的溶解作用以及砂岩水与八灰水的混合作用。     

贵州纳朵洞洞穴水化学性质和δ~(13)C_(DIC)特征及其影响因素研究

文章对2013年4月至2014年5月期间贵州关岭纳朵洞四处滴水(D3、D4、D10、D11)和一处池水(DC)进行了动态监测,逐月采集洞穴水样品,分别测定样品的稳定碳同位素组成和水文地球化学参数,探讨了纳朵洞洞穴水化学性质、δ~(13)C_(DIC)值变化特征及其之间的相关性。结果表明:(1)洞穴水在监测期间相对方解石为过饱和水,且正在沉积碳酸盐,而在雨季洞穴水SIc降低,PCO_2升高;(2)洞穴水的溶解无机碳同位素值(δ~(13)C_(DIC))呈现显著的季节变化规律,夏季值偏轻,冬季偏重,可以较好的响应外界环境变化;(3)5个监测点洞穴水同期的δ~(13)C_(DIC)值存在较大差异,洞穴水δ~(13)C_(DIC)值分别与其相应的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO~-_3、EC和SIc等水文地球化学指标之间存在较好的相关关系,受到不同程度土壤淋溶、基岩溶解以及前期方解石沉淀(PCP)的共同作用。因此,结合水文地球化学过程分析洞穴次生沉积物中碳同位素携带的环境信号,将提高对δ~(13)C解译的准确性。     

榆林北部气田山2段地层水化学特征与天然气聚集关系

通过对榆林北部气田山2段地层水样品测试结果的统计与分析,可知目的层段地层水以偏酸性为主,矿化度较高,以CaCl_2水型为主,总体反映了地层水封闭条件较好,处于还原的阻滞-停滞水文地质状态,有利于天然气的聚集与保存。地层水化学特征与天然气藏关系研究表明:地层水总矿化度高值区、CaCl_2型水分布区、rNa~+/Cl~-低值区(0.5)、rMg~(2+)/Ca~(2+)低值区(0.1)、r(Cl~--Na~+)/2Mg~(2+)高值区(10)等均与天然气富集区有较好的对应关系。     

新疆乌勇布拉克盐湖盐壳层矿物沉积特征研究

新疆乌勇布拉克盐湖以富含硝酸盐资源为主要特征,为进一步探讨盐湖型硝酸盐的富集成矿过程和盐湖环境演化历程,对该区盐壳层矿物沉积特征和NO~-_3等离子含量进行分析研究。结果表明,盐壳层主要盐类矿物有石膏、无水芒硝、钙芒硝、石盐、白钠镁矾等,盐类矿物析出部位与组合变化皆表明乌勇布拉克盐湖演化属"牛眼式"演化过程。盐壳层中K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)具有自冲洪积扇向湖中心迁移富集的潜在趋势,冲洪积扇中上部壳层中NO~-_3含量最高达4.35%,相对扇前缘和湖中心明显偏高,可能是由冲洪积扇中上部长有稀疏旱生植被所造成的,说明生物硝化与反硝化作用对NO~-_3含量的变化不容忽视。     

Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)在包气带上层系统中的自净作用

本文以野外土化学分析资料和室内原状土Ph(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)的混合溶液淋滤实验资料为基础,以热力学基本原理为理论根据,建立Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)在土层系统中的迁移形式的数学模型。以此,评价Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)在包气带土层系统中的积累位置、积累方式及其迁移条件。确定配位体(∑HCO~-_3、∑Cl~-,∑SO~(2-)_4)浓度变化对于Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)稳定迁移形式和稳定迁移浓度大小的影响程度。