典型矿区深层地下水重金属含量特征及健康风险评价——以皖北矿区为例

以皖北矿区为例,分析测试了不同含水层(松散、煤系、太灰、奥灰)中的6种重金属元素(Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni),对其含量特征及健康风险评价进行了研究。结果表明,6种重金属在不同含水层含量大小次序各不一样,从整体来看,研究区地下水中所测重金属含量依次为NiZnPbCuCdCr,与太灰水一致;整体地下水中Cr、Cu和Zn均未超过(GB/T14848—93)中Ⅲ类水质标准,Cd、Pb和Ni有部分水样超过标准限值。化学致癌物Cd和Cr在各含水层所致健康危害风险值数量级在10-6~10-4 a-1,Cr健康风险值在各含水层中均大于Cd,Cr在煤系含水层危害风险值(1.29×10-4 a-1)已超过美国环境保护局(USEPA)最大可接受风险(1×10-4 a-1),为研究区首要的环境健康风险管理控制指标。化学非致癌物Cu、Zn、Pb、Ni四种重金属健康危害风险值较小,数量级在10–11~10-8 a-1,Pb和Ni健康危害风险值相对较高,也应引起重视。各含水层总的健康风险值大小次序为:煤系太灰奥灰松散,前三者已超过国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的(5×10-5 a-1)最大可接受风险,其中煤系含水层总的健康风险值为1.46×10-4 a-1,已超过USEPA(1×10-4 a-1)推荐的最大可接受风险。对矿区深层地下水开展重金属含量分析和健康风险评价,可为地下水水资源的开采利用和保护提供参考。     

三维直流电阻率法在水源井探测中的应用研究

水是人类生存不可缺少的重要资源,也是制约区域经济发展的瓶颈.研究区域的主要供水层为灰岩裂隙水,利用直流电阻率法寻找地下水资源,布置了2个测站,共长610 m,借助网络并行电法仪器设备WBD-GD采集数据,运用三维反演软件立体成像,根据实际需求选取了6个不同深度的水平切片,立体确定了水源井的大体位置,即既确定了水源井的平面位置,还确定了水源井的合理深度,后经验证效果显著,为山区石料厂的生产及生活提供了保障.     

皖北新元古代大地构造演化研究进展

皖北发育了保存完整的新元古代沉积记录和少量的岩浆活动记录,是理解华北板块东南缘新元古代大地构造演化的重要窗口。本文对前人工作进行了总结并指出了当前存在的主要问题:(1)皖北新元古代沉积时限需要确认及(2)构造背景需要进一步认识。这些问题的解决需要从沉积岩和岩浆岩研究相结合的角度进行:以碳酸盐Sr、C同位素演化曲线、碎屑锆石年代学及侵入岩年代学共同约束皖北新元古界沉积时限,并综合沉积作用和岩浆作用的地球化学特征探讨皖北新元古代构造背景。     

塔里木盆地瓦吉里塔格超镁铁岩地球化学反演

二叠纪是塔里木盆地热-构造演化史上最重要的时期,这一时期在塔里木盆地中部和西北部发生了大规模的基性-中酸性岩浆活动.对塔里木盆地西北部瓦吉里塔格超镁铁岩的地球化学反演表明:瓦吉里塔格超镁铁岩(包括角砾和胶结物)是由残余岩浆和橄榄石、单斜辉石不同比例混合的产物,其中角砾主要由橄榄石和残余岩浆组成,其比例达到了72∶28.与角砾中橄榄石(平均Fo=0.82)平衡的熔体的w(MgO)为9.06%、w(FeOt)为11.77%,是由w(MgO)为11.46%、w(FeOt)为12.12%的原始岩浆经7.3%的橄榄石(Fo=0.82)分异而成的.其原始岩浆并不属于高镁岩浆,而是地幔石榴子石橄榄岩低程度(<5%)部分熔融的产物,初始熔融温度约1 150～1 250 ℃,压力约2.2 GPa,深度约70 km.结合前人研究成果认为,塔里木盆地二叠纪岩浆活动的形成可能与软流圈上涌导致的软流圈-岩石圈的相互作用有关,目前尚没有直接的岩石地球化学证据表明有地幔柱活动的参与.     

新疆巴楚辉绿岩岩脉的岩石成因和大地构造意义

塔里木盆地西北部巴楚地区出露的二叠纪基性岩脉为研究塔里木盆地及其邻区晚古生代区域大地构造演化提供了重要信息。巴楚地区基性岩脉中辉绿岩脉富集大离子亲石元素、轻稀土元素以及高场强元素,La/Nb=0.84～1.23,Zr/Nb=5.80～7.81,Ce/Pb=2.6～15.4和 Nb/U=27.0～37.3,初始~(87)Sr/~(86)Sr=0.70495～0.70560,ε_(Nd)(t)=-1.7～ 2.0,明显不同于受俯冲交代地幔源区的产物,也区别于典型洋岛玄武岩(OIB),相反具有 OIB 型 富集岩石圈地幔的元素-同位素地球化学特征,能被理解为与二叠纪软流圈和岩石圈相互作用产物,其起源与软流圈地幔上涌有关,表明二叠纪时巴楚地区应处于软流圈上隆的岩石圈伸展构造背景。结合区域地质资料,可认为二叠纪时地幔源区属性自塔里木盆地内部向北至西南天山边缘呈规律性变化     

拉脊山-化隆变质核杂岩构造及其隆升机制探讨

中祁连拉脊山、化隆地区的变质核杂岩是由韧性变形的太古宙、元古宙化隆群变质岩系组成核; 由脆-韧性变形和经受了低压变质的中、上寒武统和岩体组成中间层; 由脆性变形和未变质的下白垩统组成盖层.变质核杂岩的组成与结构显示了对称伸展和隆升的特征.23~ 32Ma是快速隆升的时期.主剥离断层剪切位移量约25~ 27km, 并根据矿物对计算, 变质核杂岩的伸展变质温度约625~ 630℃, 变质深度约20km, 变质压力约为0.63GPa, 属偏低压型区域热流变质作用.从青藏高原热壳、热幔、厚壳的演化历史及构造隆升活动来看, 认为拉脊山、化隆变质核杂岩是地幔热隆引起地壳伸展的典型实例, 是研究青藏高原岩石圈结构和高原隆升的重要窗口.      

灰岩含水层中稀土元素在地下水与围岩间的分异:以皖北任楼煤矿太原组灰岩含水层为例

采取了皖北任楼煤矿太原组灰岩和灰岩水样品进行稀土元素测试分析,结果显示灰岩样品稀土总量较低,平均为36.947×10-6,灰岩样品稀土配分模式表现为轻稀土富集、重稀土亏损型;灰岩水样品稀土总量平均为0.052 6×10-6,灰岩水样品轻、重稀土均富集,轻、重稀土之间分异明显。对灰岩含水层水岩相互作用进行研究,结果表明:轻稀土表现稳定,重稀土分异明显,尤其在Y处有一个明显的峰值;Y元素与Ca元素呈正相关关系,相比石灰岩,灰岩水的Y/Ho、Y/Dy分异更为明显。研究认为,灰岩水中Y元素的峰值效应也可作为灰岩水源识别的依据。     

皖北沟后组页岩地球化学特征及其地质意义

沟后组在研究华北板块东南缘前寒武纪-寒武纪大地构造演化上具有重要意义。通过对沟后组页岩主微量元素地球化学的分析,取得了如下认识:Al2O3-Zr-TiO2和Zr/Sc-Th/Sc判别图解表明该套页岩中的碎屑物组分是火成岩没有再循环的特征,而是首次风化沉积的产物,因此其地球化学特征可以用于物源示踪。(SiO2/20)-(Na2O+K2O)-(MgO+TiO2+FeO*)、TiO2-Ni、Th-Hf-Co及Hf-La/Th图解及部分元素比值(如Co/Th、La/Sc及Zr/Sc)表明沟后组页岩的源区主要为中酸性火成岩。其CIA值较低(62),可能与钾交代有关,而较高的CIW值(89)表明其源区经历了中等-较高程度的风化。主微量元素一致表明其物源区具有活动性质。     

淮南张集矿水文地球化学特征及水源识别

为了研究淮南张集矿的地下水水化学特征及其水源,共收集45个样品的常规水化学资料(其中,第四系水12个、煤系水27个、灰岩水6个)。借助Piper图和Durov图划分了三个含水层的水质类型,并对主要组分的特征进行了分析。通过对比分析各含水层不同组分的箱线图,研究发现当[K++Na+]500mg/L、[Cl-]450mg/L、[TDS]1500mg/L时,能区分出煤系水;当[K++Na+]200mg/L、[HCO-3]250mg/L、[SO2-4]35mg/L、p H9时能区分出灰岩水,剩下的可能是第四系水。在此基础上建立的水源识别模型对第四系水、煤系水、灰岩水进行判别,正确率分别为:96.3%、100%、93.7%,有较好的水源识别效果。     

皖北新元古代贾园组混积岩物源和构造背景的地球化学示踪

在野外调查和岩石学研究的基础上, 对皖北新元古代贾园组混积岩进行了系统的元素地球化学(包括稀土元素)分析, 结果表明: 该套混积岩主要由不同比例(1:1.5～1:9)的碳酸盐和陆源碎屑组分混合而成, 属于“相缘渐变沉积混合”。其元素含量与碳酸盐组分和陆源碎屑组分比例密切相关, 但La、Th、Zr及Sc等元素之间的比值主要受控于陆源碎屑而相对稳定, 可以用于识别碎屑物源区及其构造背景。地球化学特征证实混积岩中陆源碎屑组分主要来自与大陆岛弧有关的长英质火山岩, 但也存在少量古老基底的参与。结合最近研究进展推断, 皖北新元古代沉积活动可能主要发生在与1.0～0.8 Ga之间, 其沉积环境与Rodinia超大陆汇聚过程中导致的华北板块东南缘弧后伸展有关。