贵州石阡地区热矿水同位素地球化学研究

根据石阡地区热矿水分布区的水文地质、构造、岩相资料和热矿水的水化学及同位素的研究成果,可将本区热矿水分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个小区:Ⅰ区位于印江至石阡的袍木寨背斜、石阡断裂带北段上,含水围岩为咸化海相白云岩含膏盐建造,为矿化度高,Sr~(2+)、SO_4~(2-)、δD、δ~(18)O较高的SO_4~(2-)型水。Ⅲ区位于红石走滑断裂束,含水围岩为浅海灰岩建造,为矿化度低,Sr~(2+)、SO_4~(2-)、δD、δ~(18)O较低的HCO_3~-型水。Ⅰ、Ⅲ区热矿水年龄较低。Ⅱ区位于上述两构造带的复合部位,其热矿水为Ⅰ、Ⅲ区热矿水混合而成。为年龄较高的水化学和同位素组成介于上述二者之间的SO_4~(2-)·HCO_3~-型水。     

保定平原区潜水水化学演化特征及成因初探

研究区潜水水质总体较差,主要超标指标和组分为:(NO_3)~-、总硬度、Fe~(2+)、(NO_2)~-、TDS,其次为Cl~-、(SO_4)~(2-)。(NO_3)~-超标点大多出现在城镇居民区、农业生产区及地下水开采区,总硬度的升高主要是由水中Mg~(2+)含量的增加引起的,其含量与水中阴离子组分也有明显的正相关性,矿化度的增加则与水中(SO_4)~(2-)、Na~+的增加密切相关。与本区20世纪70—80年代水质情况对比,现在水质发生了显著的变化,总硬度、TDS、pH值基本上呈上升的趋势,高阳、雄县、安新局部地区矿化度、总硬度的增加显著,而水中各组分的增长幅度依次为:(SO_4)~(2-)Na~+(HCO_3)~-Cl~-Mg~(2+)Ca~(2+),水化学类型由70年代的HCO_3- Ca·Mg(Ca、Mg·Ca)型逐渐复杂多样化,地下水有碱化的趋势。主要从地下水开采方面初步探讨了本区水化学变化的原因。     

浅析黔东地区岩溶地下水水化学特征

黔东地区碳酸盐岩分布广泛,因其可溶性强,常发育成落水洞、溶洞、岩溶管道等岩溶形态。研究本区岩溶地下水的水化学特征有助于了解地下水的运移规律,具有重大的实际意义。统计分析岩溶地下水水化学特征认为,在丰水期,地下水中的主要组分Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO)3~-、SO_4~(2-)、和矿化度呈现下降的趋势,p H值呈现升高的趋势,地下水动态过程曲线呈尖齿状。在枯水期,主要离子呈现上升、p H值降低的趋势,其平面形态呈波状。从研究区岩溶地下水的化学组分的物质来源看,其主要矿物质成分为Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-。矿化度、硬度、钙镁离子浓度之间有明显的正相关关系。     

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。     

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。     

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。     

坪桥工业矿废渣影响下的典型裸露型岩溶水文地球化学特征与控制因素研究

岩溶水是贵州省生产、生活及城市发展的重要资源保障。贵州省丰富的锰矿开采对岩溶水水质安全构成了较大威胁。本文以坪桥工业园区工业废渣堆场为主要研究对象。在历史资料收集的基础上,通过野外现场水文地质和在水文地球化学调查、环境分析、环境监测以及环境地球化学分析的基础上,利用水化学分析技术,结合Piper三线图分析、离子组合比、Gibbs图分析和环境模型等方法,对坪桥工业园区的水文地球化学组分和污染特征进行了分析研究,研究结果表明:(1)工业矿废渣对左侧地下河的影响较大,SO_4~(2-)是地下水TDS的主要贡献者,是水体中的主要阴离子之一;(2)在碳酸盐地质背景下,受工业矿废渣的影响,水体化学类型呈多元化,区域内多数水体的水化学类型由最初的HCO_3~--Ca~(2+)型演化为SO_4~(2-)-Mg~(2+)、Ca~(2+)型;(3)研究区水体的水化学组成、变化及起源机制具有一致性,主要受岩石矿物风化溶解的控制,但地下水和部分地下河出口水的SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)可能有其他来源。     

一种新的热台温度校准方法:硫酸盐-水体系液-液相分离原位观测

以MgSO_4、ZnSO_4、CdSO_4和Li_2SO_4-H_2SO_4溶液为例,描述了熔融毛细硅管中硫酸盐-水体系的高温液-液相分离现象,即均一的溶液相分离为富集硫酸盐和贫硫酸盐的两个液相。相行为观测和原位拉曼光谱分析表明,金属离子和SO_4~(2–)之间复杂的络合作用是导致液-液相分离发生的主要原因。首先,液-液相分离的发生温度在低浓度溶液中随浓度升高而降低,而在高浓度溶液中则随浓度升高而升高,并呈现典型的临界相转变现象,而临界相转变现象是聚合物溶液的典型宏观特征;其次,ν_1(SO_4~(2–))光谱随温度升高逐渐变宽,且不对称性加强,表明离子络合作用随温度升高而加强。以MgSO_4水/重水溶液为例,随着温度升高,先后在溶液相中检出"自由"SO_4~(2–)(~980 cm~(–1))、接触离子对MgSO_40(~992 cm~(–1))和三离子离子对Mg_2SO_4~(2+)(~1003 cm~(–1))的信号,而相分离发生后在富集硫酸盐的液相中检测到位于~1020 cm~(–1)新的ν_1(SO_4~(2–))组分,其代表了更为复杂的Mg~(2+)-SO_4~(2–)络合物。关于Mg~(2+)-SO_4~(2–)络合作用和硫酸盐-水体系液-液相分离的研究,有助于深化白云岩成因和海底热液系统中SO_4~(2–)在多孔岩石中迁移及还原为S2–的研究。受溶液组分影响,硫酸盐溶液呈现较为宽广的液-液相分离发生温度范围(150~360℃),对特定组分的硫酸盐溶液来讲,液-液相分离发生温度可重复性强,能够作为热台温度校准的标样。结合熔融毛细硅管合成流体包裹体技术,提出了一种新的热台温度校准方法。     

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。     

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。     

NaCl-X-H2O三元体系25℃等温蒸发石盐流体包裹体均一温度实验研究

复杂卤水组分对于石盐流体包裹体均一温度的影响尚不明确,文章基于NaCl-X-H_2O(X=KCl, MgCl_2,CaCl_2, Na_2SO_4)三元卤水体系,尝试探讨K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、SO_4~(2-)对石盐流体包裹体均一温度测试结果的影响。不同卤水体系最大均一温度分析结果表明,K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)的存在总体上会导致石盐流体包裹体均一温度偏大,SO_4~(2-)的存在对均一温度的影响很小。以NaCl-H_2O体系为参照,NaCl-Na_2SO_4-H_2O体系平均均一温度较之要低,而NaCl-KCl-H_2O、NaCl-MgCl_2-H_2O和NaCl-CaCl_2-H_2O体系与其相反。NaCl-KCl-H_2O体系中的KCl浓度与平均均一温度呈现负相关关系,NaCl-MgCl_2-H_2O、NaCl-CaCl_2-H_2O、NaCl-Na_2SO_4-H_2O体系中的w(MgCl_2)、w(CaCl_2)和w(Na_2SO_4)与平均均一温度则呈现正相关关系。平均和最大均一温度分析结果都显示出复杂卤水体系中不同离子及其浓度对石盐流体包裹体均一温度会产生影响。本研究对于具有复杂化学组分卤水结晶析出石盐均一温度的研究具有重要的参考价值。     

白云岩喀斯特洞穴水理化性质特征及其环境指示研究:以绥阳双河洞为例

为揭示白云岩岩层中发育洞穴中的洞穴水地球化学特征的动态变化特征、控制因素及其环境意义,从2015年4月至2015年9月对绥阳双河洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测。结果表明:(1)双河洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3~–-Ca~(2+)-Mg~(2+)和SO_4~(2-)-HCO_3~–-Ca~(2+)-Mg~(2+)型水,阴离子中HCO_3~–和SO_4~(2-)是优势离子,阳离子中Ca~(2+)、Mg~(2+)为优势离子;(2)洞穴滴水中方解石饱和指数(SI_c)、白云石饱和指数(SI_d)之间有显著正相关性且与水样中气相二氧化碳分压对数(lg pCO_2)成反比;(3)洞穴水滴率、滴量、pH对气候有一定的响应,其地球化学指标具有显著的季节效应;(4)洞穴滴水中的电导率(EC)与Ca~(2+)离子浓度呈显著线性关系;(5)洞穴水中SO_4~(2-)和Cl~-含量占比(SC)对EC和总硬度(TH)之间的线性关系具有重要影响;(6)滴水中Sr/Ca、Mg/Ca比值表现出在略微滞后的情况下同步升高的现象,证明预先沉积作用(PCP)的存在。     

马尾松针叶组织硫酸盐和叶水氧同位素对针叶硫酸盐来源的示踪研究

为探讨植物组织中硫酸盐的来源,在贵州和云南两省部分地区采集了马尾松针叶样品,并测定了其针叶组织中硫酸盐和叶水的氧同位组成。结果显示,所有采样点的针叶δ~(18)O_(SO_4~(2-))值均比大气硫酸盐δ~(18)O_(SO_4~(2-))值显著偏负,说明马尾松针叶中的硫酸盐并不直接来源于叶片吸收的大气硫酸盐。其中,晋宁山区(背景区)的针叶δ~(18)O_(SO_4~(2-))与土壤δ~(18)O_(SO_4~(2-))相近,表明该区针叶硫酸盐主要由根部吸收土壤硫酸盐补给。而在城市地区,土壤δ~(18)O_(SO_4~(2-))值和针叶δ~(18)O_(SO_4~(2-))值有较大差异,且叶水δ~(18)O_(H_2O)值与针叶硫酸盐δ~(18)O_(SO_4~(2-))值呈显著正相关,表明城市地区的针叶硫酸盐主要来源于大气SO_2在叶肉中氧化。两个点污染源(昆明钢铁厂和曲靖火电厂)附近针叶中δ~(18)O_(SO_4~(2-))值都随着与工厂距离的变大而趋于偏负,说明污染源附近针叶吸收了来自工厂烟道排放的原生硫酸盐。     

兖州煤田奥陶系灰岩地下水水化学特征及其形成机理

鲁西南兖州煤田的奥陶系灰岩地下水对煤田深部煤炭开采具有潜在的水害威胁,且为研究区的主要供水水源之一,其水化学特征及形成机理分析,可为该区深部煤炭开采水害防治和地下水资源利用提供依据。经过目的层水样的采集与测试可知,地下水水化学类型以SO_4-Ca-Mg型为主,SO_4~(2-)含量为537~2 296 mg/L,Ca~(2+)和Mg~(2+)的平均含量分别为455.7 mg/L和116.6 mg/L,TDS的范围为961~3 555 mg/L,pH值为6.9~8.0。Ca~(2+)和SO_4~(2-)随TDS的增加而增加,呈良好线性关系,推断TDS的增加主要来自Ca~(2+)和SO_4~(2-)的贡献。由饱和指数(SI)可知,地下水中的白云石和方解石均处于过饱和状态,而绝大部分的水样的石膏饱和指数均小于0,处于不饱和状态。石膏的饱和指数与地下水中TDS呈正相关关系。这些结果表明,在该含水层中地下水运移过程中不断发生水岩相互作用,主要包括石膏溶解、白云石和方解石沉淀或溶解、离子交换等反应。     

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~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)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。     

容量法测定水样中硫酸根

本文对EDTA滴定过量Pb间接测定SO_4~(2-)的方法作了改进。加入乙醇抑制PbSO_4沉淀的溶解,使滴定不需分离沉淀而直接进行。用六次甲基四胺调节控制pH为5.2—5.4,可避免大量共存Ca~(2+)、Mg~(2+)的干扰。改进后的方法简单、快速,准确度和精密度均好,可适用SO_4~(2-)含量高于1mg/L的天然水分析。     

矿石中硫的测定—EDTA分离容量法

矿石中硫的测定以重量法较为准确,燃烧法较为快速,但均需较特殊设备。在例行容量测定中,由于干扰元素较多,难于得到满意的结果。为了适应地质野外化验工作的需要,我们采用逆王水(或碱熔)分解样品,把矿石中的硫氧化成SO_4~(2-),在2％的硝酸介质中,用EDTA络合Pb~(2+)、Sr~(2+)、Ca~(2+)等干扰元素,然后加入Ba~(2+),使生成BaSO_4沉淀,经过滤分离大多数干扰元素后,用EDTA法测定Ba~(2+),换算出硫的含量。此法适于测定2％以上的硫。我们曾对十个矿种的样品进行过测定,得到了满意的结果。     

晴隆晶洞石膏的成因初探

本文对一个罕见的晶洞石膏进行成因初探。从晶体生长的地质特征,矿床氧化带辉锑矿、黄铁矿矿体和围岩的地球化学演化过程,表生矿物的共生组合,石膏包体与晶洞顶板滴水的成份,pH值、盐度,密度和氢同位素的对比研究,及与双硫化物硫同位素(δS~(34))的对比分析等方面,查明石膏结晶溶液的性质及物质来源,探讨结晶环境和成因。研究结果认为:(1)矿液是密度小、盐度低、含Ca~(2+)、SO_4~(2-)为主     

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。     

应用数理统计进行地下水化学污染综合分类的初步探讨

(一) 水化学污染综合分类的必要性 天然地下水化学分类是评价水质状况的标志。前人常规分类方法很多,大都考虑水中主要含量成分,以阴、阳离子六项(HCO_3~-、SO_4~2、Cl~-、K~ Na~ 、Ca~(2 )、Mg~(2 ))为基础,来划分水质类型。但是地下水