山东高青县沉积盆地型地热流体地球化学特征及成因探讨

高青县地热资源类型为沉积盆地型,主要热储层为古近系东营组孔隙 裂隙型砂岩热储,井口出水温度在53～768℃,水化学类型为Na Cl型。地温场受构造控制影响,为传导型地热系统。根据水化学主要离子组分特征及相关关系、氢氧同位素特征研究,证实高青热田地热水水源为晚更新世大气降水补给,其成因类型为沉积水,且滞留时间较长,水岩作用强烈。     

四川九寨沟景区钙华起源初探

九寨沟风景区以绝美的景色闻名于世。钙华作为其独特景观的重要构成要素,有着重要的观赏价值和研究价值。为了弄清九寨沟钙华的起源,特别是CO2的来源,对九寨沟主要水体的水化学和碳氢氧同位素以及现代钙华的碳同位素进行了取样分析。结果发现:(1)九寨沟水体来源于大气降水的补给;(2)水体中碳酸氢根离子和钙离子浓度较低,主要来源于土壤CO2对碳酸盐岩的溶解;(3)根据碳的来源分类,九寨沟钙华应为大气成因类钙华(或表生钙华);(4)九寨沟珍珠滩钙华与碳酸氢根间较大的碳同位素分馏表明,此处生长的藻类对钙华的形成可能有重要作用。      

西昌市尔乌泉域泉水水文地球化学特征及成因

泉和泉群是川西南乡村居民首要的生活水源,对本区泉水水文地球化学特征及成因的研究具有重要的科学价值和指导意义。以尔乌泉域泉水和地表水为研究对象,通过分析泉水和地表水常规水化学组分、氢氧同位素和氚同位素,探讨了该泉域泉水水文地球化学特征及成因。结果显示:尔乌泉域泉水为中偏碱性低矿化水,其水化学类型为HCO3—Ca·Mg和HCO3·SO4—Ca·Mg型水。地表水因受泉水补给影响具有与泉水相似的组分特征。氢氧同位素分析显示尔乌泉水和地表水补给来源为大气降水,且未发生氧同位素漂移。氚同位素进一步确定泉水为非现代水,地下水经历较长的径流时间。受断裂带和褶皱构造的影响,入渗补给的大气降水与碎屑岩中碳酸盐岩、石膏等矿物发生水岩相互作用,后与第四系黏土物质发生阳离子交换反应,致使泉水水化学组分以Ca2+、Mg2+、HCO-3和SO2-4为主。此外,居民生活污水的排放和化学肥料的施用也对泉水中Na+和SO2-4组分产生影响。     

不同岩溶动力系统的碳稳定同位素和地球化学特征及其意义——以我国几个典型岩溶地区为例

结合水化学的野外观测及室内计算,作者对桂林岩溶试验场、四川黄龙风景区和贵州乌江渡坝区3个岩溶动力系统的碳稳定同位素特征进行了分析,进而对系统的性质、系统中CO_2的来源、碳酸盐沉积过程中的碳同位素动力分馏、水化学和钙华的成因及热水钙华的~(14)C测年等地球化学问题作了探讨。结果表明,桂林岩溶试验场属于表层岩溶作用动力系统,其中的侵蚀动力主要来源于大气降水溶解土壤中的CO_2;四川黄龙风景区属于深部岩溶动力系统,侵蚀动力来自大气降水溶解幔源的CO_2;贵州乌江渡坝区岩溶系统,虽然属于表层岩溶动力系统,但其中一部分的同位素和水化学特征已受到人类活动的重大影响。     

基于水化学和同位素特征的四川黄龙沟泉群分类研究

本文采用水化学和同位素方法对四川黄龙沟沿途出露的7个泉点进行了分析.结果表明,泉水水化学和同位素的时空变化反映了CO2逸出、钙华沉积和蒸发效应等诸多因素的共同影响,是由这些泉水处在四个水循环转化段决定的.根据水化学和同位素特征可将这些泉水划分为三种不同的类型:深部泉、表生泉和转化泉.这些认识将为四川黄龙沟景观水资源的管...     

地热水氢氧同位素控制因素识别与定量计算:以青海贵德盆地为例

氢氧同位素在地热水研究中得到了广泛应用,但由于影响因素较多,对地热水氢氧同位素组成的控制过程通常缺少全面认识.本文以贵德盆地周边两条断裂带上五处温泉为例,通过对比不同地热水之间的水化学差异和热储温度差异,建立了不同地热水的水岩反应程度与氢氧同位素是否偏离大气降水线的关系.在前人识别并定量出扎仓寺地热水存在冷水混合作用的...     

张家口南部地区温泉形成的氢氧稳定同位素及气体组成证据

本文研究了张家口南部地区温泉（井）水的氢氧稳定同位素组成及溶解气体组分特征。结果表明,大气降水是该区温泉（井）水的补给来源。大气降水在深循环过程中,受地热增温,岩浆残余热的影响,使水温增高并在适当的构造部位涌出地表形成温泉．     

云南白水台钙华水池中水化学日变化及其生物控制的发现

为弄清云南白水台泉及其下游钙华水池中水化学的日变化,选取1号泉及其流经的两个钙华水池(6号和10号)作为研究对象并对其水温、pH值和电导率进行了自动监测。根据Ca2 、HCO3-与电导率存在的线性关系,用WATSPAC软件计算了水中方解石的饱和指数和PCO2。监测发现:泉水不存在显著的水化学日动态变化,而两个钙华水池表现出显著的日动态变化。其中10号钙华水池在白天温度较高时水中的CO2大量逸出并通过水下水生植物的光合作用加速了水中碳酸钙的沉积。6号钙华水池水生植物生长茂盛,其叶片和部分枝干露出水面,因而光合作用主要发生在空中,所以此处水化学表现为白天pH值降低和电导率升高的反常现象,即由温度主导的根呼吸作用,在白天释放更多的CO2进入水体而使沉积下来的碳酸钙重新溶解。     

玛曲高原区潜水水化学和氢氧同位素特征

玛曲高原区地下水是黄河的重要补给水源,然而其水化学特征及形成机理认识还十分有限。通过采集玛曲潜水、河水和黄河河道沉积物,系统研究了玛曲高原区地下水水化学、同位素特征以及水文地球化学过程。结果表明:河水和潜水的溶解性总固体含量低,分别为72~195 mg/L和207~459 mg/L,水化学成分以Ca2+和HCO3-为主,水样中砷浓度为0.46~17.7μg/L。氢氧同位素结果表明,地下水和河水补给来源为当地大气降水,河水相对潜水富集δ18O和δD。河水水化学组成主要受蒸发浓缩作用的影响,而潜水主要受碳酸盐岩溶解作用的影响。潜水水样SI白云石小于0的占68%,表明潜水中白云石处于不饱和状态。某些潜水砷含量超标的原因可能是沉积物铁锰氧化物矿物的还原性溶解,而砷的来源可能是玛曲河道和浅层松散沉积物中吸附态砷。研究成果有助于揭示黄河上游玛曲段地下水的来源及地下水化学成分的形成机理。     

新疆乌恰托云苏约克泉华景观特征及成因

苏约克泉华位于新疆乌恰县托云乡托云盆地北缘、天山山系西部吐尔尕特山南麓,是西北干旱地区泉华的典型代表。在对苏约克泉华水文地质、地貌、区域地质背景进行全面考察的基础上,通过岩石标本分析、水样全分析,以及河水和泉水的氢氧稳定同位素比较,对泉华景观的成因进行了初步研究。结果表明:苏约克泉为典型的冷泉,泉水水化学类型为HCO_3-Ca~(2+)型;吐尔尕特山南坡冰雪融水和夏季降水为其主要补给,补给高度与雪线高度吻合,区域内泉水均属于气候成因型;在地层深部的热变质作用和灰岩去碳酸化过程中产生的大量CO_2,成为逸气的主要气体成分;在深部水循环过程中部分CO_2与围岩、宿主岩石进行化学反应所形成的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)等离子,成为泉华的物质基础;泉华滩表面密集发育微型钙华池和边石坝。泉华的主要成分为CaCO_3,其次含有少量MgCO_3,类型上属于泉华中的钙华;氧化形成的高价Fe~(3+)使泉华滩呈现出以白色、棕红色为主多种色彩。     

胶东金矿床碳酸盐矿物的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

对胶东四类金矿床(盆地边缘砾岩型、斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型)矿石中的碳酸盐矿物开展了系统的碳-氧同位素和锶-钕同位素地球化学研究。研究结果表明，与宏观的成矿地质条件和矿床地质特征相对应，山东金矿床可能有亲岩浆岩和亲沉积盆地两个不同的成矿系统。前者包括斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型三类金矿床，后者指盆地边缘砾岩型金矿床，二者具有不同的碳-氧和锶-钕同位素地球化学特征。山东亲岩浆岩系列的金矿床，其锶-钕同位素与同时代的幔源岩浆岩一致，碳同位素显示幔源碳和岩浆碳的特征，氧同位素则显示初生水与大气降水不同比例混合的可能性，因此有可能是以CO2为主、富合成矿金属的地幔流体与浅部下渗大气降水相互作用的结果。而与岩浆岩关系不密切、主要受盆地边缘断裂控制的盆地边缘砾岩型金矿床，其碳-氧和锶-钕同位素组成均较分散，可能主要与地壳浅部下渗大气降水对上地壳各种岩石淋滤萃取演化而成的成矿流体有关。     

钙华洞穴的形成与保护

钙华洞穴是由钙华或钙华与碳酸盐岩共同形成的封闭或半封闭的空间。按成因,钙华洞穴可分为沉淀型(建造型)和岩溶型(改造型)两种类型。沉淀型钙华洞穴是钙化瀑布发育过程中的产物,是由于水量的分异和流态的变化造成不同位置上CaCO3 沉积量的差异而出现洞穴空间雏型并经进一步发展形成;岩溶型钙华洞穴则是钙华体在溶蚀过程中伴有不同程度的塌陷和再造所致。钙华洞穴小巧玲珑,景观精美奇特,具有较高的观赏性,但由于钙华洞穴的顶板较薄,使其具有较多的不稳定性。另外,洞内的次生碳酸钙形态极易被污染破坏。因此在开发利用时,应对钙华洞穴的稳定性进行科学评价,并加强洞穴生态环境的保护和监测工作。      

海相碳酸盐矿物的阴极发光性与其成岩蚀变的关系

引言众所周知,原始的海相碳酸盐矿物为文石、高镁方解石和低镁方解石,但它们对成岩蚀变极度敏感,在大气淡水成岩环境中,文石和高镁方解石都会转变为成岩低镁方解石,同时,原始的低镁方解石也会有不同程度的蚀变。在进行古代碳酸盐岩的沉积环境和古海洋学研究时,往往需要测定岩石中的微量元素及氧、碳、锶等同位素组成,用以判断古海水     

灰岩碳氧同位素特征与隐伏花岗岩的关系——以栗木水溪庙矿区为例

对栗木水溪庙矿区泥盆系上统融县组灰岩的碳氧同位素进行了研究,该地区灰岩的碳氧同位素组成可提供隐伏花岗岩隆起及其相关流体的重要信息。受隐伏花岗岩侵入驱动的流体与上覆融县组灰岩发生反应的温度在110℃左右,流体的初始同位素组成为δ18OSMOW=-3‰,δ13CPDB≤-7‰,反应的水岩比值（w/r）可能小于5。这种岩浆水与大气降水的混合流体与围岩之间的水岩反应使得地表灰岩的δ18O和δ13C值降低,产生负异常。研究表明,围岩的δ18O值降低受反应的水岩比值和温度控制;δ13C值降低主要与反应的水岩比值有关。反应的温度越高,w/r值越大,灰岩的碳氧同位素负异常越明显。因此,水溪庙矿区地表出露的碳酸盐地层中的碳氧同位素变化可在地球化学勘查中用于指示下伏花岗岩岩脊的隐伏位置。     

基于微岩相分析的藻类在钙华沉积中的作用研究——以四川黄龙为例

在地表环境下,钙华沉积常常是物理化学和生物沉积过程共同作用的结果.藻类因其在钙华沉积环境中具有较大的生物量及其自身拥有多样的代谢方式,对钙华沉积过程和形态具有重要影响.本研究以四川黄龙钙华为例,通过对典型沉积点的水化学、藻类群落组成和现代钙华微岩相结构进行综合分析,来揭示藻类在钙华沉积中的作用.研究发现,黄龙钙华沉积环...     

世界自然遗产-四川黄龙钙华景观的形成与演化

本文对作者十余年来在四川黄龙(世界遗产地)的钙华研究成果和最新的一些监测发现进行了综述, 目的是为公众更好地了解黄龙、保护黄龙提供科学基础。主要结果和结论是: (1)黄龙钙华的形成是由于地球深部高分压的CO2在碳酸盐岩补给区产生富含碳酸氢钙的地下水, 当其以泉的形式出露地表时, 由于泉水的CO2分压远远高于空气, 泉水中的CO2大量逸出, 结果导致碳酸钙过饱和而发生沉积; (2)黄龙钙华的颜色以黄色为主色调, 主要是在雨季因雨水冲刷土壤向水中混入泥沙的缘故; 而在旱季, 钙华主要形成于清亮干净的泉水, 因此, 钙华的颜色呈现出纯净碳酸钙沉积的本色-白色。这也是黄龙洞钙华剖面年层中出现黄-白相间亚层的原因; (3)高精度的铀-钍同位素测年表明, 黄龙钙华主体是全新世以来形成的; (4)地表水向地下河的漏失是黄龙地表水日益减少, 导致钙华体表面干涸, 从而气生蓝藻大量滋生, 致使某些钙华变黑的主要原因, 因此, 有必要尽早采取防渗补水措施; (5)旅游活动已对黄龙钙华景观产生影响, 包括上游人为践踏使下游钙华池淤塞, 以及磷酸盐污染使硅藻等过度繁殖和钙华沉积速率可能降低等, 因此, 必须尽早采取相应防控措施。     

Br/Cl ratios and O, H, C, and B isotopic constraints on the origin of saline waters from eastern Canada

Saline groundwaters were recovered from undisturbed (Restigouche deposit) and active (Brunswick #12 mine) Zn-Pb volcanogenic massive sulfide deposits in the Bathurst Mining Camp (BMC), northern New Brunswick, Canada. These groundwaters, along with fresh to brackish meteoric ground and surface waters from the BMC, have been analyzed to determine their major, trace element and stable isotopic (O, H, C, and B) compositions. Saline groundwaters (total dissolved solids = 22-45 g/L) are characterized by relatively high Na/Ca ratios compared to brines from the Canadian Shield and low Na/Cl_molar and δ¹¹B isotopic compositions (−2.5‰ to 11.1‰) compared to seawater. Although saline waters from the Canadian Shield commonly have oxygen and hydrogen isotopic compositions that plot to the left of the global meteoric water line, those from the BMC fall close to the water line. Fracture and vein carbonate minerals at the Restigouche deposit have restricted carbon isotopic compositions of around −5‰ to −6‰. The carbon isotopic compositions of the saline waters at the Restigouche deposit (+12‰ δ¹³C_DIC) are the result of fractionation of dissolved inorganic carbon by methanogenesis. We suggest that, unlike previous models for shield brines, the composition of saline waters in the BMC is best explained by prolonged water-rock reaction, with no requirement of precursor seawater. We suggest that elevated Br/Cl ratios of saline waters compared to seawater may be explained by differential uptake of Br and Cl during groundwater evolution through water-rock reaction.     

Hydrogeochemistry and geothermometry of thermal springs from the Guelma region,Algeria

This paper reports the results of our studies, the chemical analysis of thermal spring’s waters and their geological settings, the use of different statistical methods to evaluate the origin of the dissolved constituents of spring waters and the estimation of the reservoir temperature of the associated geothermal fields of the Guelma region, Algeria. A major component in 13 spring water samples was analyzed using various techniques. The waters of the thermal springs at Guelma basin vary in temperature between 20 and 94oC. Q-mode hierarchical cluster analysis suggests three groups. The water springs were classified as low, moderate and high salinity. Mineral saturation indices (SI) calculated from major ions indicate the spring waters are supersaturated with the most of the carbonate minerals, and all of the spring water samples are under-saturated with evaporite minerals. The thermal spring waters have a meteoric origin, and all samples are immature with strong mixing between warm and shallow waters, where the temperatures of reservoirs to which the thermal waters are related ranged between 64° and 124°C. The deep circulation of meteoric waters in the study area is supplied by the high geothermal gradient around 4.5°C per 100 m and reaches a high temperature before rising to the surface. The estimated circulation depths ranged from 1425 and 3542 m.     

Geochemical mechanisms of travertine formation from fresh waters in southern Siberia

The subject of study was the chemical composition of common fresh-water springs precipitating travertines in tectonically passive regions of the Kolyvan'-Tomsk folded area and northwestern Salair. Attention was paid to the specific character of manifestation, mineralogy, and petrography of the produced travertines. Results of the study of isotopic composition of carbon in hydrocarbonate ion of waters and carbonate travertines are reported. It is shown that the genetic type of CO₂ accompanying the formation of travertines is biogenic. Study of the equilibrium of the underground waters with aluminosilicate and carbonate minerals has shown that the travertines are the product of evolution of an equilibrium-nonequilibrium water-rock system. New mechanisms of travertine formation from cool fresh waters are proposed.