中国跨境河流水化学特征及其控制因素

利用Gibbs图、三角图、非参数检验、主成分分析等方法对比研究中国主要跨境河流(雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、伊犁河、额尔齐斯河、黑龙江、红河和狮泉河)的水化学特征, 探讨不同气候、岩性等条件下跨境河流河水中溶解性物质的主控因素及来源。结果表明: 河流pH范围为7.60±0.93~8.29±0.14, 呈弱碱性; 总溶解性固体(TDS)范围为139.14±106.58~238.03±85.47mg/L, 均高于世界河流平均值(100mg/L), 为弱矿化度水; 河水水化学组成中阳离子以Ca²⁺为主, 阴离子以HCO₃^-为主, 水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺型。主要离子在河流间存在显著性差异, 对河流水化学而言, 岩性为第一级影响因子; 河水离子主要受碳酸与硫酸参与的碳酸盐矿物化学风化作用控制, 总体上, 碳酸盐岩以方解石的风化作用为主; 雅鲁藏布江、澜沧江、伊犁河、黑龙江和狮泉河水化学还受到人为活动影响; 主要离子浓度未超过中国生活饮用水标准及世界卫生组织推荐标准。本研究为后续跨境流域岩石化学风化引起的大气CO₂消耗这一地质碳汇提供依据。

     

山东鲁中山区地热地质特征及热水成因

鲁中山区五级构造单元莱芜凹陷、东平凸起及新甫山凸起分布有热水资源。研究发现,不同构造位置热水埋深、热储类型及成因机制不尽相同。利用鲁中山区各构造单元典型地热井测温数据,热水与其他类型水体水化学组分、同位素对比分析结果,对地热地质特征、热水成因及热储温度值进行研究和计算。结果表明,大气降水为鲁中山区热水补给来源;区内热水水化学类型为SO4-Na·Ca型及SO4·R-Na·Ca型（R为Cl或HCO3）;较其他水体,地热水同位素δ18O和δD表现为贫化特征;各热储温度值低于100℃,属于中低温热储范畴,且热水均为未成熟水,表明地热水水－岩相互作用尚未达到离子平衡状态,溶解作用仍在进行,或热水受到了外源冷水的混合作用。位于盆地内部的冷家庄地热系统属于热传导型,盆缘凸起的安驾庄及桥沟地热系统属于热对流型。研究结果对鲁中山区地热水资源开发提供了理论依据。     

辽宁盘锦新近系馆陶组地下热水分布特征及成因分析

辽宁盘锦新近系馆陶组地下热水埋藏较深,开发历史较早,但利用率较低。研究认为,该区地温场变化主要受地幔隆起相对程度控制;东西两侧幔隆带部位,地壳的厚度相对较薄,结晶岩基底埋藏浅,深部热能传导到储热层消耗能量少,地温及地温梯度值相对较高;中部幔凹带地温以中凸起最高,凹陷区相对较低。在地幔隆起的控制下,区内馆陶组地下水水温受储热层埋藏深度的影响,储热层的埋藏深度大,降低了热能向地表的散失速度,所以水温相对较高;反之,水温相对较低。地下水水温变化规律为：西部的谷坡区,受地下水径流影响,水温一般25℃～28℃,而凹陷区则为30℃～35℃;到中部隆起区水温升高到35℃～50℃;东部凹陷区为31℃～38℃,谷坡为29℃。深部上地幔幔源热源（岩浆热）构成本区生热层,经构造导热作用传输到储热层。最后指出,中央凸起区是该区馆陶组地下热水勘查开发的有利地区,重点开发应在温热水（I区）。     

大沽河流域上游水化学特征及其控制因素研究

大沽河流域是青岛市、烟台市重要的供水源区,为研究大沽河流域水化学特征及成因机制,选取大沽河流域上游补给区开展研究,采集35个地下水样品和5个地表水样品。综合运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图以及离子比值等方法,结合水文地质条件,分析研究区水化学特征,探索其水化学组成的成因机制。结果表明,大沽河流域地下水为弱碱性水,占优势的阴、阳离子分别为HCO-3、SO2-4和Ca2+、Mg2+。水化学类型共分多种,其中以HCO-3·SO2-4—Ca2+·Mg2+为主。大沽河流域水化学特征受水—岩作用、阳离子交换作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素,且阳离子交换作用活跃。Na+、K+、Cl-、偏硅酸主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca2+、Mg2+和SO2-4主要来源于碳酸盐岩的溶解,显著高于来自蒸发盐岩风化溶解的贡献。人类活动对地下水化学特征有较大影响,农业种植、养殖业等人类活动导致水中NO-3浓度普遍偏高,同时人类活动加剧了硅酸盐矿物的风化溶解,使得偏硅酸浓度升高,超过74%的水样偏硅酸质量浓度达到了25 mg/L。     

大沽河流域上游水化学特征及其控制因素研究

大沽河流域是青岛市、烟台市重要的供水源区,为研究大沽河流域水化学特征及成因机制,选取大沽河流域上游补给区开展研究,采集35个地下水样品和5个地表水样品。综合运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图以及离子比值等方法,结合水文地质条件,分析研究区水化学特征,探索其水化学组成的成因机制。结果表明,大沽河流域地下水为弱碱性水,占优势的阴、阳离子分别为HCO-3、SO2-4和Ca2+、Mg2+。水化学类型共分多种,其中以HCO-3·SO2-4—Ca2+·Mg2+为主。大沽河流域水化学特征受水—岩作用、阳离子交换作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素,且阳离子交换作用活跃。Na+、K+、Cl-、偏硅酸主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca2+、Mg2+和SO2-4主要来源于碳酸盐岩的溶解,显著高于来自蒸发盐岩风化溶解的贡献。人类活动对地下水化学特征有较大影响,农业种植、养殖业等人类活动导致水中NO-3浓度普遍偏高,同时人类活动加剧了硅酸盐矿物的风化溶解,使得偏硅酸浓度升高,超过74%的水样偏硅酸质量浓度达到了25 mg/L。     

砂岩孔隙热储地温场水化学场特征及地热水富集机理——鲁北馆陶组热储典型案例

鲁北平原不同构造单元,具有不同温度、矿化度、特殊化学成分、富水性的地热资源。其中馆陶组热储是区内资源最丰富、开采利用程度最高、规模最大,为最具经济开采价值的热储。正确认识其地温场、水化学场特征及地热水富集机理,成为目前人们最为关心的问题。本文根据对馆陶组热储盖层地温梯度、热储温度变化特征的分析,结合地质构造条件,揭示了地温场温度受断裂构造影响,高温区主要分布在武城-高唐-陵县、宁津-庆云、沾化-孤岛、高青-博兴等凸起区与断裂交汇部位。区内馆陶组地热水化学类型以Cl-Na为主,其次为Cl·SO_4-Na及SO_4·Cl-Na型,矿化度4.07～18.52g/L,pH值7.14～8.1,地热水中含有大量人体健康所需的微量元素。分析认为,区内馆陶组地热水成因为大气降水,蒙脱石向绿泥石转变是地热水中贫钾、贫镁原因,馆陶组热储地热水总体流向为西南流向东北,在各县市城区地热水由四周向城区漏斗中心运移。本文根据地热钻探揭露馆陶组底砾岩深度、厚度及地热井水位、单井涌水量等大量数据的分析,揭示了鲁北平原馆陶组地热水古沉积相环境,并划分出两个大的古河道带:即临清—武城—德州—陵县一线古河道带和沾化—河口—仙河一线古河道带。前者后期受南部高唐凸起和东部埕子口-宁津潜断隆控制,在德州—陵县一带形成了范围较大、岩性颗粒较粗、厚度较大的冲洪积扇区;后者主要受西北部刁口潜凸起、义和庄潜凸起与南部无棣潜凸起控制,在河口—孤岛—仙河一带形成了较大范围岩性颗粒较粗、厚度较大的冲洪积扇区。在下游受陈庄凸起、青坨凸起影响,将古河道带分叉为两部分,南部古河道带分布在利津—东营一带。地热水富水规律与古河道带一致,富水区主要分布在两个古河道带区域,单井涌水量一般大于85m~3/h,且距古河道带越近,含水层砂砾岩埋藏越深,颗粒越粗,富水条件越好;反之,富水条件越差。在古河道带冲洪积扇部位富水条件最好。     

天津塘沽地区馆陶组地热流体演变特征研究

本文通过对塘沽地区馆陶组长观地热井的地热流体水化学数据进行整理分析,研究了地热流体中Na+、Cl-、HCO3-、SO42-、Ca2+、Mg2+的形成和演变规律.研究表明,塘沽地区馆陶组地热流体具有溶滤水的特征,地热流体的补给和循环比较强烈.通过对微量元素的对比分析,发现塘沽馆陶组地热流体补给来源相同.     

济源-开封凹陷东段馆陶组热储水化学特征及成因启示

对济源-开封凹陷东段馆陶组地热水进行分析研究发现,其水化学性质为中性水、盐水、极硬水,以Cl-Na型水为主,其化学特征、控制因素、特征系数等与上部明化镇组地热水、第四系地下水及地表水差异明显.馆陶组地热水为陆相含盐岩地层沉积型溶滤水,赋存介质为砂岩孔隙,区域发育的断裂、裂隙为其提供导热和运移的通道,在大地热流的传导增温下,不断发生溶滤作用、蒸发浓缩作用等,同时热储层封闭性良好,热水运移较停滞,还原性彻底,浓缩程度高.开封断隆内馆陶组地热水的以上特征与开封-兰考断陷相比程度更高.     

临清市馆陶组地热水化学特征及结垢腐蚀性研究

临清地区地下蕴含着丰富的地热资源,开采目的层主要为馆陶组热储。文章对馆陶组地下热水热储特征、化学成分、同位素及其结垢腐蚀性进行了分析研究。结果显示该层地下热水为C l—Na型水,TDS较大为咸水,弱碱性,具大陆溶滤水的特征,主要是由大气降水补给,年龄介于5~48 a,地热水有强腐蚀性,不结垢。     

江苏地下热水水化学特征概略分析

江苏省地下热水主要赋存于花岗闪长斑岩，石灰岩及第三系和第四系砂，中粗砂，中细砂中。水中可溶ＳｉＯ２含量较高，水化学类型多为氯化物型，硫酸盐型，氯化物重碳酸盐型及重碳酸盐型。水化学成分与温度密切相关，并且随着温度的升高，水化学类型呈现重碳酸盐型→氯化物型或重碳盐型→硫酸盐型→氯化物型的变化趋势。多年水化学动态稳定，适宜直接利用。     

疏勒河源区水化学特征及其控制因素分析

以疏勒河源区为研究区,自2018年12月至2019年11月分别采集河水、泉水和雪样样品44个、4个和7个,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法定性分析不同水体水化学特征及控制因素,利用质量平衡法（正向地球化学模型）量化不同来源对不同季节河水水化学成分的贡献率。结果表明：疏勒河源区不同水体水化学特征存在差异,TDS含量为泉水>河水>冰川融水>雪水,河水水化学类型冬季为HCO₃^--Mg²⁺?Ca²⁺型,春季为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺?Na⁺型,夏、秋季均为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型,泉水和雪水分别为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型、HCO₃^--Ca²⁺型;受多种因素共同影响,不同季节河水主离子时空变化均存在差异;河水和泉水水化学组成受岩石风化作用控制,主离子来源于以白云石为主的碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和盐岩、石膏、硫酸盐矿物等蒸发岩溶解;正向地球化学模型计算结果表明冬春季河水阳离子主要来源于硅酸盐岩风化溶解,夏秋季碳酸盐岩对河水阳离子贡献率大于硅酸盐岩,总体河水阳离子主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化。     

祁连山中段排露沟流域水化学特征及成因

2012年11月-2013年10月,在祁连山中段排露沟流域持续采集1 a的大气降水和出口断面径流样品,对主要可溶离子、pH、电导率EC和总溶解固体TDS进行了分析。结果表明：流域径流与大气降水相比,各项对应离子浓度显著增加,径流TDS均值（255.50 mg·L^-1）远大于降水（46.77 mg·L^-1）。径流离子类型为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO₃^-,呈弱碱性。大气降水离子类型为Ca²⁺-HCO₃^-,接近中性。所有径流样品都落在Gibbs分布图的左中端,表明径流离子组成主要受流域岩石风化作用控制。根据Piper图和主要离子的摩尔比值,综合分析得出控制径流离子过程主要是流域碳酸盐岩风化,其次伴随部分硫酸盐和硅酸盐岩石风化。并通过海盐校正分析方法,得出大气降水对出口断面径流主要离子贡献率仅为4.58%。     

西藏觉拥温泉水化学特征分析

正地热能作为一种清洁能源,其在城市生态建设方面具有重要意义(张满波,2008),引起众多学者的关注。王坤等(2002)指出可利用环境同位素来研究地热水起源。杨连伟等(2018)利用钻孔测温曲线对江西井冈山曲潭地热水地温特征及形成机理进行了分析,发现由于冷热水比重不同,冷水下沉,热水上升,产生对流,形成地热系统。常梦瑶等(2017)通过对比正常海水中γNa/γCl、Br/I、Cl/Br比例系数,对西藏申扎县南部地堑系温泉水     

桂江流域河流水化学特征及影响因素

2012年4月9-16日在桂江流域采集河流水样15个进行分析测试。研究结果表明:(1)桂江河水样品pH值介于6.36~8.46,平均值为7.58;EC范围为18~316μs/cm,平均值为175μs/cm;流域河水SIc平均值为-0.7,其变化受流域碳酸盐岩的分布控制。(2)桂江的水为HCO3-Ca型水,HCO3-和Ca2+平均分别占阴、阳离子的76%和77%,主要来自岩石风化。(3)中游部分河水NO3-和SO42-较高,可能是受工农业等人类活动的影响引起,此外硫酸参与了碳酸盐矿物的溶解。(4)Ca2+、Mg2+和HCO3-总体呈现中游高,上游和下游较低;SO42-和NO3-仅在中游部分受到人类活动影响较多的支流偏高,上下游相对较低且相差不大;Cl-、Na+和K+则呈现出中下游较高,上游较低的特征。      

银川地区承压水水化学特征及控制因素

银川平原属中温带干旱区,蒸发强烈,潜水水质差,承压水是银川市地下水开采的主要水源。通过ArcMap空间分析、传统作图分析、氢氧同位素分析等方法,分析银川地区承压含水层水化学特征及各含水层水化学特征的差异,探讨了承压水水化学分布特征的控制因素。研究表明,潜水和承压水水化学分布特征在水平和垂直方向上均存在较大差异;第一和第二承压水水化学分布特征在水平方向上相似,在垂直方向上存在一定差异。水平方向上,两层承压水水化学特征存在一定分带性,而潜水无明显规律性。两层承压水在靠近西侧补给区溶解性总固体（TDS）较小,阴离子以HCO-3为主,阳离子以Mg2+和Ca2+为主,向东溶解性总固体逐渐增加,在银川断裂附近,阴离子变为以Cl-和SO2-4为主,阳离子以Na+为主。垂向上,由于银川断裂贯穿承压和潜水含水层,且潜水水位高于承压水位,第二承压水可能主要受到更深层地下水沿着断裂的混入作用,第一承压水可能同时受到更深层地下水和潜水的混入,使得在银川断裂附近,部分第二承压水TDS大于第一承压水,且具有更高含量的Na+和Cl-,及更低含量的Ca2+和HCO-3,也有部分第一承压水TDS大于第二承压水,该部分第一承压水中的个别水样TDS大于潜水。由此得出,银川断裂的发育及其对潜水及承压含水层的贯通作用是控制该区地下水水质的一个重要因素。如果承压水继续过量开采,承压水位持续下降,将进一步激发潜水和更深层地下水的混入,从而导致承压水质恶化。因此控制银川区承压水的过量开采,对于承压水资源的可持续利用至关重要。     

重庆市统景温泉水化学特征及混合作用

为了探讨温泉水的热储温度、深部热水与冷水的混合作用,以期为勘探、评价和合理开发利用温泉资源提供科学依据,文章对重庆统景温泉、岩溶地下水和地表水物理化学指标进行监测和分析.结果表明:(1)温泉水化学类型为SO4-Ca·Mg型,浅层岩溶水为HCO3-Ca·Mg型,温塘河为HCO3-Ca型;温泉水TDS、Ca2+、Mg2+、SO42-、Si、B、Sr高于岩溶地下水和地表水,主要与温泉水流经碳酸盐岩热储层并发生强烈的水岩作用有关.(2)不同地热温标法的对比应用发现,阳离子和玉髓地热温标法不适用,而无蒸汽损失石英和修正后的SiO2地热温标法更适于计算统景温泉热储的温度,利用这两种方法算出来的热储平均温度为86℃.(3)通过Na-K-Mg三角图判断出岩溶地下水在深部含水层与地下热水发生混合.利用混合模型和硅—焓图解法估算出鸳鸯泉中冷水的混入比例分别为89%、86%;2号井中冷水的混入比例分别为80%、79%.2号井冷水混入比例比鸳鸯泉低,可能受2号井周围水泥护壁的影响.     

Hydrochemical characteristics and controlling factors for waters’ chemical composition in the Tarim Basin,Western China

This paper covers the chemical and isotopic composition of river water, groundwater from wells (15–25 m), saline spring water and stagnant surface water providing evidence for controlling factors of water composition and water evolution process in the Tarim Basin, Xinjiang, western China. Analytical data for major and minor ions of totaling 537 water samples were obtained from both years of teamwork and old reference materials. It is found that the ion background value ratio SO₄/Cl for river water (2.75) of the Tarim Basin is two times higher than that of the Qaidam Basin (0.88) and 18 times higher than seawater (0.14); K/Cl of these two basins (0.06 and 0.07) are all two times higher than seawater (0.02). This reveals that material sources of Lop Nur are relatively richer in potassium and sulfate, while poorer in chloride. Gradual changes of stable isotopic compositions in waters clearly indicate the effect of evaporation on water evolution of the basin. Besides evaporation and weathering of surrounding rocks, wide distribution of chloride type water, which commonly exist in saline springs/brines and seldom exist in other waters, indicates that hydrothermal Ca–Cl brines discharged from deep within the earth join water evolution of the basin.     

川西北中二叠统栖霞组白云岩储层特征及控制因素

本文以四川盆地西北部钻井岩心及露头剖面样品的镜下岩石学特征为基础,以微区多参数实验分析数据为依据,对四川盆地西北部中二叠统栖霞组白云岩储层进行了研究。认为栖霞组白云岩储层类型主要为结晶型白云岩及残余颗粒型白云岩。储集空间主要为晶间孔、晶间溶孔、粒间孔、溶蚀孔洞以及裂缝。白云岩储层的发育主要受到沉积微相、早期白云石化作用、晚期白云石化作用、溶蚀作用以及构造作用等因素控制。其中浅滩沉积微相是储层形成的环境基础;早期白云石化作用是储层保存的重要条件;溶蚀作用及构造裂缝是储层改善的关键因素;而晚期白云石的生成则对储集空间有一定的破坏作用。