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。     

雄安新区容城地热田地热流体化学特征

地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO_3·Cl-Na型,保定山区水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na~+浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO_2的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、~(18)O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665.17～165.17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57～98℃,热循环深度在1331～2483m之间。     

阆中市思依镇地下水水化学特征分析

阆中市思依镇地处四川红层缺水地区,居民饮用水水源主要为浅层地下水,分析总结地下水水化学特征对地区供水具有重要意义。运用Piper三线图、Durov图、Scholler图等水化学分析图解,因子分析、聚类分析统计学方法确定研究区地下水水化学类型、地下水主要离子组分的分布特征,总结研究区地下水水化学特征。研究表明,研究区水化学类型主要为HCO_3-Ca型、HCO_3+SO_4-Ca型、HCO_3-Ca+Mg型三类,占水样总量的94.34%;地下水多为硬水,地下水主要阳离子为Ca~(2+),主要阴离子为HCO_3-+CO_3~(2-);区内地下水化学形成过程中溶滤作用为主导作用。     

江汉平原西部浅层孔隙水水文地球化学特征

为了揭示地下水由江汉平原周缘向中心径流过程中的水质演化和复杂的水文地球化学作用,以江汉平原西部地区为例,通过数理统计、水化学、同位素地球化学、离子比值关系等方法,开展了江汉平原西部边缘地带浅层孔隙地下水的水文地球化学特征研究。结果表明:平原区孔隙水以HCO_3-Ca·Mg型为主,丘岗区(丘陵和岗地)主要是HCO_3-Ca·Mg型,少量为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,还出现了HCO_3·NO_3-Ca·Mg型水,总溶解固体(total dissolved solids,TDS)升高主要是由于碳酸盐岩的溶解;浅层孔隙水均来源于大气降水,蒸发作用对该地区孔隙水的影响较小;方解石、白云石和石膏的溶解主导研究区的水文地球化学过程,也是孔隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)的主要来源,Na~+和K~+的主要来源是阳离子交换吸附。     

广西防城区地下水水化学特征及离子来源分析

查明防城区地下水水化学特征及主要离子来源,对该地区地下水资源保护和开发利用具有重要意义。以防城区地下水为研究对象,通过分析水化学组分和氢氧同位素特征,研究地下水水化学特征,确定补给来源,识别其主要组分的物质来源。研究结果表明:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3-Mg·Ca型、SO_4·Cl-Ca·Mg型和SO_4·Cl-Na型,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主。同位素分析显示,研究区地下水以大气降水补给为主。Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的溶解,而高位养殖、农业活动、工业排污等导致地下水中SO_4~(2-)、Na~+、K~+、Cl~-、NO_3~-含量增加。     

干旱地区水循环过程中的地下水化学特征研究——以蒙古国前巴音钼矿水源地为例

地下水的水化学类型在径流过程中会不断变化,并在径流与赋存的不同状态下体现出不同特征,体现出不同的地下水运移规律。本文以蒙古国前巴音钼矿水源地为例,选取水源地范围内的19个钻孔水样进行分析,取得了主要阴阳离子、TDS和水化学类型等数据。通过对地下水化学的空间分布特征、TDS值的变化和主要阴阳离子的演化规律进行研究发现:研究区水源地地下水补给来源为大气降水,沟谷东部地区的水循环强度高于西南部地区,外围地区最弱,地下水的水平径流较弱小于垂向;受水循环强度影响沟谷东部形成地矿化度的HCO_3型水,西南部形成HCO_3·Cl·SO_4、HCO_3·SO_4·Cl、HCO_3·SO_4型水,沟谷外围地区形成SO_4·HCO_3·Cl、Cl·SO_4·HCO_3、SO_4·HCO_3、Cl·SO_4型水,干旱地区水循环强度和补径排条件的差异会形成不同的水化学类。     

铜仁市地热水水化学类型及主要组分成因分析

铜仁市地热水水化学类型主要有HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Mg、SO4·HCO3-Ca、SO4-Ca、HCO3·Cl-Ca·Na、HCO3-Na和SO4·Cl-Ca·Na型8种类型;研究表明:铜仁市地热水的水化学成分受所溶滤围岩矿物组成控制,浅部循环的地热水常为重碳酸根型水,随着水流深度的增加,水化学组成由重碳酸根型、经重碳酸根—硫酸根和硫酸根—重碳酸根型水逐渐向硫酸根型转化;当地热水继续沿深大断裂向下进入深部带,并通过粘土类岩石时,易溶解的氯化物盐类逐渐增加,水化学特征由硫酸根型向硫酸根—氯型、氯—硫酸根型转化;通过对铜仁市地热水的主要组分进行相关性统计,分析地热水中主要组分的形成原因。     

河北牛驼镇与天津地热田水化学和氢氧同位素特征及其环境指示意义

本文分析了河北牛驼镇和天津两个中低温地热田水化学、氢氧同位素分布特征及其反映的地热水赋存环境。结果表明:两个地热田系统存在明显差异,从浅部第四系地下水到雾迷山组地热水存在各自的混合线。不同层位的浅层地下水、地热水物理混合作用明显。地热田蓟县系雾迷山组和奥陶系高温地热水与碳酸岩含水介质发生的水-岩相互作用,造成了δ18O发生飘移;馆陶组和明化镇组地热水主要是浅部第四系地下水与雾迷山组和奥陶系地热水发生混和作用的结果。牛驼镇地热田雾迷山组和奥陶系地热水中Cl~–和HCO_3~–含量增高的同时,SO_4~(2-)含量随之减小(0.20~1.30 mg/L),明显低于天津地热田雾迷山组及奥陶系地热水中的SO_4~(2-)含量(273~394 mg/L),指示牛驼镇地热田雾迷山组和奥陶系地热水发生了明显的脱硫酸作用。水化学、氢氧同位素分布特征揭示了牛驼镇地热田雾迷山组和奥陶系地热水处在还原环境中,与浅部第四系地下水水力联系弱,主要以侧向径流补给为主,而天津地热田奥陶系和雾迷山组地热水与浅部第四系地下水水力联系较强,同时存在垂向和侧向径流补给。牛驼镇和天津两个地热田均具有巨大的地热资源开发潜力,但在开发过程中要坚持资源环境并重的原则,保障地热资源的持续利用。     

山东省日照沿海浅层地下水化学特征与成因探讨

日照地处山东省东南沿海,浅层地下水类型为第四系松散岩类孔隙水与基岩裂隙水。通过对日照市浅层地下水1984~1992年与2013年水化学资料进行分析对比,结果显示,从1980年以来,日常市浅层地下水水化学特征发生巨大变化,由HCO_3型或HCO_3·Cl型为主逐渐转化为NO_3~-、SO_4~(2-)型,出现NO_3-Ca·Na型水和NO_3·SO_4型水等更复杂类型地下水。且靠近沿海区域的地下水Cl-离子含量相对较高。分析认为,该特征形成原因是东南季风携带了海水气溶胶干降或随降水湿降所致。该区近年来硫酸盐及硝酸盐污染急剧加重,致使浅层地下水中的硫酸根含量剧增,使地下水水质受到严重污染,应引起足够重视。     

山东省东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理

地下水作为人类重要的水源之一,已经受到了人类活动的明显影响而造成污染,深入研究地下水化学特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义.东汶河沂南地区分布着多种类型的含水层,并且农业、养殖业发达,是进行人类活动影响下的地下水水化学形成研究的理想地区.本文综合利用Piper三线图、离子比值法及数理统计(相关性分析、因子分析、聚类分析)等方法,对东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理进行研究.研究结果表明,本区地下水水化学类型总体以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型为主,TDS含量在243～1473 mg/L之间.地下水中HCO-3、SO2-4、Ca2+和Mg2+等离子主要来自于碳酸盐类矿物及硫酸盐类矿物的溶解,而Na+、K+、Cl-、NO-3则主要来自于岩盐溶解和人类活动污染.水岩作用对地下水水化学的影响超过了62.024％;受人类活动影响明显的水样占到了总水样数的13.6％,对地下水水化学的贡献率则达到了20.318％.河谷平原地区受到农业及养殖业等人类活动的污染明显.     

东天山北麓平原区地下水化学特征研究

通过分析东天山北麓平原区160组地下水化学样品检测结果,采用舒卡列夫分类法和Piper三线图解法,研究了地下水化学分带特征。南部山前冲洪积砾质平原地下水化学类型为HCO_3·SO_4型,中部细土平原逐渐向SO_4·HCO_3型过渡,北部沙漠区以SO_4·Cl型为主,地下水溢出带为Cl·SO_4型。根据水化学剖面分析地下水各组分含量在径流途经中的变化趋势,分析结果表明,沿地下水径流方向由南向北,地下水中的硫酸盐、氯化物和钠都呈现出逐渐增大的变化规律,导致了水中溶解性总固体逐渐增大,水质逐渐变差。     

三江平原富锦地区浅层地下水水化学特征及其形成作用

三江平原富锦地区是我国重要的产粮基地,农业灌溉对当地地下水水质造成了一定程度的影响,而地下水水质的变化制约着当地农业的发展及居民的饮水安全,因此对三江平原富锦地区地下水水化学特征及其形成作用进行研究具有十分重要的意义。本次研究对浅层地下水及地表水进行采样,运用Gibbs图、离子比例系数、δD和δ~(18)O同位素、克里金插值及反向地球化学模拟等方法,对三江平原富锦地区浅层地下水的水化学形成机制进行了分析。研究结果表明:地下水中TDS、NO_3-N质量浓度沿地下水流向呈递增趋势,地下水水化学类型以HCO_3-Ca和SO_4-Ca为主;硅铝酸盐以及岩盐的风化溶解是研究区地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥、地下水开采等人类活动影响是控制地下水化学特征形成的主要作用。     

新疆天北经济带地下水水化学特征与循环演化研究

以天山北麓经济带呼图壁河、玛纳斯河、安集海、奎屯河四个地下水水化学演化剖面为例,从水化学类型随地形地貌的变化特征和水化学演化规律方面揭示了该区域地下水的循环演化及水化学形成机制。潜水和浅层承压水从山前到沙漠边缘水化学类型呈现出明显的分带特征,总体上表现为HCO_3·SO_4-Ca(Mg)→HCO_3·SO_4-Na·Ca→SO_4·Cl-Na(Ca)→Cl·SO_4-Na(Mg);深层承压水从山前补给后进入深层循环,和潜水及浅层承压水表现出相异的循环机制和水化学类型。通过地下水水化学演化剖面的横向和纵向对比,发现TDS由山前到沙漠边缘区变化巨大,由东到西变化规律差异性也较为明显。此外结合区域地下水水化学特征和水文地质条件,从饱和指数和苏林水化学类型两个方面进行分析,探讨天北经济带的地下水水化学循环演化和形成机制。     

湖南省地热水水文地球化学特征

为了查明湖南省地热水的赋存状况、估算研究区热储的温度、冷热水的混合比值及热水循环深度等信息,文章利用离子比值法、phreeqc计算矿物饱和指数法以及硅—焓模型等方法,对研究区69处地热水进行水文地球化学分析。结果表明:研究区地热水主要的水化学类型为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg,其次为SO4·HCO3-Ca·Mg和SO4-Ca;77%地热水中钙镁离子的比值大于3,表明地热水的封存时间久;利用phreeqc计算出多矿物饱和指数,表明二氧化硅矿物最接近饱和状态;使用硅—焓混合模型估算研究区热储温度和冷水混入比例,表明热储温度范围为32~226 ℃,均值为140 ℃,冷水混入比例平均为85%,占比较大;利用地温梯度计算地热水循环深度范围为5~6 km,平均深度5.34 km。总之,湖南省地热水演化时间长,径流时间比较久,区域循环深度大,热液经热储增温后,经过长时间的径流、水岩作用等,地热水在高压以及热动力驱动下向地表循环,在地表附近与冷水混合后形成以低温为主的“未成熟”中低温热水。      

滦河流域中上游富锶地下水成因类型与形成机制

承德市滦河流域富锶矿泉水资源丰富,成因类型多样,具有典型研究意义。通过水化学图解与多元统计分析、离子比值分析、矿物平衡体系分析,分析富锶地下水形成的地球化学背景,分区阐述富锶地下水水化学特征,探讨富锶地下水的形成机制。结果表明,研究区水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca、HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg为主。富锶地下水的形成受地质构造格局和岩浆活动控制,地质建造锶元素丰度影响,水文地球化学条件制约。断裂构造和地层岩性控制着富锶地下水形成分布的总体特征,水文地质条件影响着地下水化学锶元素的地球化学响应机制。地下水锶富集来源为含水介质长石矿物、碳酸盐矿物的风化溶解和阳离子交换吸附作用,矿泉水出露机制分为构造断裂深循环淋溶型、裂隙浅循环淋溶型、补给富集埋藏型3种类型。坝上高原孔隙裂隙水系统富锶地下水形成作用主要受大气降水和溶滤作用控制,滦河中上游裂隙水系统地下水阳离子交换吸附作用强烈,滦河中游孔隙岩溶裂隙水系统地下水化学主要受溶滤作用控制,蒸发浓缩作用和人为活动影响。     

海南岛东海岸官塘地区地热水水化学特征及其循环演化过程识别

地热水资源的形成与演化过程认识是区域地热资源科学合理开发利用的重要基础.运用水化学及同位素分析方法,结合区域地质构造特征,系统揭示了海南东海岸官塘地区地热水水化学特征、地热储温度以及补给来源,构建了官塘地区地热水循环演化概念模型.研究结果表明：该区地热水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Na型,其组分主要来源于硅酸盐矿物溶解及深部CO₂等气体;地热水主要受到大气降水补给,补给海拔约为1 122.2～1 569.4 m,并且地热水上升过程中与浅部地下水之间存在较为显著的混合作用.在考虑混合和蒸汽损失的条件下,深部地热水与冷水混合前蒸汽损失的质量百分比约为18.2%～25.2%,地热水温度为190.4～217.8℃,冷水混合比例可达到66.8%～80.8%.该地区地热水开发程度逐年提高,导致地热水水位大幅下降,使得浅部冷水补给量增大,这可能是造成该地区开采地热水温度下降的关键影响因素.     

内蒙古程家营盆地地下水水文地球化学特征及其成因

通过水文地质调查、水样采集,结合地下水流动系统、吉布斯图、Piper三线图,对程家营盆地地下水水化学特征进行研究;结果表明,该区地下水呈弱碱性,水质较好,TDS、COD浓度较低,水化学类型为HCO_3-Ca;F~-、Mg~(2+)主要受物质来源和山泉水影响;受水-岩相互作用影响,地下水Na~+、Cl~-、HCO_3~-沿地下水径流方向逐渐升高;SO_4~(2-)、K~+表现出沿地下水径流方向逐渐降低趋势;河流沿岸阶地区域地下水径流速度慢、水位埋深浅,受蒸发浓缩作用影响较强形成高TDS地下水;Ca~(2+)离子随受水温和SO_4~(2-)离子浓度升高而降低。程家营盆地地下水水化学特征研究成果,对该区地下水资源的管理、保护以及可持续开发具有重要意义。     

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。      

广东省龙门岩溶热储温度计算及流体演化特征

岩溶地热系统具有巨大的能源开发潜力,广东省龙门县马星和隔陂地热异常区是两个典型的岩溶地热田.为探究热储温度及流体演化特征,基于离子比值关系、氘氧同位素、地温计等方法对其进行分析讨论.结果表明研究区为中性偏碱性低TDS的HCO₃型地热水,方解石类碳酸盐矿物和硅酸盐矿物溶解及阳离子交换作用共同控制了水化学演化过程.大气降水是区内地热水的主要补给来源,马星和隔陂地热田的热储温度分别约为105.0～148.0℃和101.5～131.0℃,冷水混入的体积比约为44.2%和48.5%.在热储水化学及温度特征的基础上,建立了流体演化概念模型.     

毕节市北部岩溶地下水水文地球化学特征

我国西南地区赋存丰富的岩溶水资源,这些水资源是当地居民生产生活用水的主要来源。以贵州省毕节市北部海子街镇及其邻区岩溶地下水为研究对象,通过分析常规水化学组分和氢氧同位素,确定研究区岩溶水的补给特征,识别岩溶水主要组分的物质来源和判断发生的水岩相互作用过程。结果显示:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3—Ca型、HCO_3·SO_4—Ca型和HCO_3—Ca·Mg型。阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,而阳离子以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,部分水样N_3O~-和SO2-4含量偏高。氢氧同位素分析显示,研究区地下水以当地大气降水补给为主。补给入渗的大气降水与碳酸盐岩、石膏和盐岩矿物发生反应致使岩溶水化学组分以HCO-3、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,而生活污水、农业药物和采矿活动导致地下水中NO_3~-和SO_4~(2-)含量增加。相应成果可为当地地下水资源的开发和管理提供科学依据。