贵阳市岩溶地下水水化学演化机制:水化学和锶同位素证据

岩溶地下水的水化学特征及其水岩作用过程研究对岩溶地下水合理开发利用和污染防治具有重要意义.综合利用水化学分析、主要离子比值、锶含量和87Sr/86Sr比值分析和反向水文地球化学模拟,深入分析了贵阳市地下水和地表水不同季节的水化学特征变化和水文地球化学演化过程.水化学特征分析表明,贵阳市地下水以HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,水化学组成在季节和空间分布上存在一定的规律性变化,地表水与地下水的直接混合对地下水化学组成有一定的影响.锶同位素比值和水文地球化学反向模拟表明,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的控制,以方解石和白云石为主的碳酸盐的溶解－沉淀作用以及硫酸盐和岩盐的溶解是控制研究区地下水水化学特征的重要过程,并受上覆孔隙含水层硅酸盐矿物水解的影响.      

贵阳市三桥地区岩溶地下水水化学特征及其演化规律

贵阳市三桥地区岩溶地下水是贵阳市重要的生活及工农业用水水源,而贵州省岩溶系统发育异常复杂,对于岩溶水水化学及其演化特征尤其是水-岩相互作用方面的研究尚未见报道,为了保障该地区供水水质安全,以贵阳市三桥地区岩溶地下水为研究对象,通过系统的样品采集与氢氧同位素分析和水文地球化学模拟,针对岩溶地下水水化学组分的空间分布、演化特征及水-岩作用过程进行了系统的研究.研究表明:岩溶地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型;研究区岩溶水主要来源于大气降水补给;研究区水化学特征主要受方解石、白云石、岩盐和石膏的溶解作用以及阳离子交替吸附作用控制.      

内蒙古额济纳平原地下水氢氧稳定同位素和水化学特征及其演化规律

【研究目的】为研究内蒙古额济纳平原地下水水化学特征及其演化规律,于2020年8月采集水样87组,氢氧同位素样品69组。【研究方法】综合运用数理统计、离子比例分析、水文地球化学模拟等方法,分析额济纳平原第四系地下水及北部白垩系地下水水文地球化学特征,探讨水文地球化学演化规律。【研究结果】结果表明：(1)该区地下水水化学类型以SO₄-Na型为主。地下水中阴离子以SO₄^2-为主,其次为Cl^-;阳离子以Na⁺为主,Ca²⁺与Mg²⁺浓度差异不大。(2)研究区地下水SO₄^2-、Cl^-、TDS、总硬度、Na⁺和Mg²⁺浓度具有第四系承压水>第四系潜水>白垩系承压水的特点。(3)第四系潜水离子组分主要受溶滤作用、混合作用控制,局部地区受蒸发作用影响显著;第四系承压水离子组分主要受溶滤作用和阳离子交换作用控制;平原北部白垩系承压水...     

安徽马鞍山市当涂地区地下水水化学特征及演化机制

【研究目的】 了解长江中下游平原地区地下水流系统并深入分析其地下水水化学特征及其演化机制。【研究方法】 综合马鞍山市当涂地区的水文地质条件、水动力场等,基于研究区水化学基本特征,运用多元统计分析、水化学图件、离子比值和反向水文地球化学模拟等方法对该地区浅层地下水水化学演化进行分析。【研究结果】 结果表明：（1）研究区地下水主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主。（2）研究区地下水水化学类型主要可分为7类,其中松散岩类孔隙含水岩组和碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的水化学类型主要为HCO₃^-Ca型、HCO₃^-Ca·Na型、HCO₃·Cl-Ca·Na型以及HCO₃^-Ca·Mg型;基岩类裂隙含水岩组的化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃^-Ca·Mg型。（3）研究区浅层地下水水样超标率为46%,总体水质较差,超标率较高的组分依次为Mn、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硝酸盐（以N计）、Fe、As、氨氮（以N计）等。（4）研究区地下水的化学组分主要受到岩石风化作用的控制;此外,还存在Na-Ca的正向阳离子交替吸附作用。反向水文地球化学模拟结果进一步定量论证了水岩相互作用对本区浅层地下水组分的形成和演化起着主导作用。【结论】 研究区地下水主要为低矿化度偏碱性,主要可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩类裂隙水。主要离子比例和反向水文地球化学模拟揭示了本区浅层地下水化学组分主要是地下水溶滤方解石、白云石等碳酸盐矿物、石英、长石等硅酸盐矿物,高岭土等黏土矿物以及岩盐、石膏等达到过饱和之后形成的。     

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。     

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。     

保定市一亩泉漏斗区地下水水化学特征演变及驱动机制解析

笔者等在对比分析一亩泉漏斗区地下水开采前—开采中—压采全过程地下水水化学特征基础上,综合利用数理统计分析、离子比例分析、水文地球化学模拟技术,揭示了漏斗区地下水水化学特征演化规律,解析了水化学特征演变驱动机制。结果表明,研究区地下水水化学特征演化表现出阶段性,在开采初期至压采初期,水化学类型、TDS、总硬度保持稳定,水化学类型以HCO^-₃—Ca²⁺·Mg²⁺型为主;在漏斗恢复期地下水水化学类型种类增多,TDS和总硬度显著增大,表现出向盐化和硬化方向演化趋势;1960～2010年研究区地下水水化学成分主要受脱白云石化作用、阳离子交换作用控制,呈自然演化规律;2010年以后,在漏斗恢复背景下,包气带中水岩相互作用过程加剧,地下水水化学演变受溶滤作用和离子交换作用控制,人类活动对地下水水化学特征的影响逐渐显现。研究结果可为漏斗区地下水保护与修复提供科学依据。     

保德煤矿奥陶纪灰岩水水化学特征及形成机理

奥陶纪灰岩（简称奥灰）水是保德煤矿煤层开采的主要威胁水源,且为主要供水水源之一。为研究保德煤矿奥灰水水化学特征,并分析其形成机理,对保德煤矿区奥灰水进行系统取样,综合运用相关性分析、离子比例系数、饱和指数反演、氯碱指数等方法进行分析。研究结果表明：奥灰水的水质类型从径流区到滞流区呈HCO₃-Na（Na·Ca）→HCO₃·Cl-Na·Ca（Ca·Mg）→Cl-Na（Na·Ca）的变化趋势,各离子质量浓度与TDS值呈线性关系,除HCO₃^-外,其余离子质量浓度均与TDS值呈正相关;阳离子交替吸附、BSR反应、溶滤沉析作用是控制矿区地下水化学环境的主要作用。根据饱和指数（SI）计算及路径模拟结果证实,径流区方解石、白云石和石膏大量溶解,滞流区出现白云石沉淀,石膏始终处于不饱和状态,趋于发生溶解。该结论可为保德煤矿深部煤炭开采水害防治与矿井水利用提供依据。     

保定市一亩泉漏斗区地下水水化学特征演变及驱动机制解析

本文在对比分析一亩泉漏斗区地下水开采前—开采中—压采全过程地下水水化学特征基础上,综合利用数理统计分析、离子比例分析、水文地球化学模拟技术,揭示了漏斗区地下水水化学特征演化规律,解析了水化学特征演变驱动机制。结果表明,研究区地下水水化学特征演化表现出阶段性,在开采初期至压采初期,水化学类型、TDS、总硬度保持稳定,水化学类型以HCO-3—Ca2+·Mg2+型为主;在漏斗恢复期地下水水化学类型种类增多,TDS和总硬度显著增大,表现出向盐化和硬化方向演化趋势;1960~2010年研究区地下水水化学成分主要受脱白云石化作用、阳离子交换作用控制,呈自然演化规律;2010年以后,在漏斗恢复背景下,包气带中水岩相互作用过程加剧,地下水水化学演变受溶滤作用和离子交换作用控制,人类活动对地下水水化学特征的影响逐渐显现。研究结果可为漏斗区地下水保护与修复提供科学依据。     

四川省红原县大骨节病区水化学特征与致病因子初探

通过采集我国大骨节病重病区四川省红原县病区作为饮用水源的地表水和地下水样37件,并测试其水化学成分.结果表明:病区饮用水水化学特征以低矿化度的重碳酸钙型水为主,其补给来源主要为冰雪融水和大气降水.病区饮用水化学组分中Se、Zn元素呈现富集特征,Sr、Ba、F元素处于贫乏状态.利用SPSS软件分析发现饮用不同水源间患病率有显著差异,饮用地表水较地下水更容易患病,并结合因子分析方法进一步解释了大骨节发病机理与饮用水中Ca、SO4、Sr、F4种元素的质量浓度密切相关,水中这4种元素组分的质量浓度越低,大骨节的患病率就越高.     

中国西南深切峡谷岸坡地应力场基本特征

基于西南地区10个大型水电工程95点空间应力测试数据与50点硐壁应力恢复法测试数据,统计分析了边坡地应力场随垂向、水平向深度变化规律,根据主应力量级、倾角变化规律分析边坡浅表部地应力场特征,探讨了西南深切峡谷地区边坡地应力场分布规律。研究表明,（1）边坡应力场在宏观上可划分为浅表部区(0～300 m)与深部区(>300 m);（2）浅表部区主应力量级、倾角波动较为剧烈,而深部区主应力量级、倾角较为稳定,其最大主应力介于15～30 MPa,中间主应力介于10～20 MPa,最小主应力介于5～12 MPa,最大、最小主应力倾角介于0°～30°,最大主应力约为最小主应力的1.5～3.5倍;（3）浅表部区地应力场具有由主应力较小、最大主应力倾角与坡角近平行转变为主应力急剧增高、最大主应力倾角变化不明显,继而转变为主应力量级、最大主应力倾角剧烈波动,最后逐渐转变与深部应力场近于一致的特征。     

南海西沙海域东岛北峡谷体系形态、演化及其成因机制

海底峡谷是全球大陆边缘分布较广泛的地貌单元,是地形地貌、深水沉积和海洋地质灾害领域研究的重要内容。本研究基于高分辨率多波束测深和二维地震资料,以南海西沙东部海域为研究区,深入剖析了东岛北海底峡谷体系。东岛北海底峡谷分布在水深1000～3150 m范围,长度137 km,下切深度70～400 m,表现出西高东低的地形特征,总体由一条主峡谷和4条分支峡谷构成。峡谷上游有东岛西北部Ⅰ区和永兴海台东部Ⅱ区的沉积物供给,峡谷中游加入了东岛东北部Ⅲ区供给的沉积物。3个物源区的沉积物供应以线状的峡谷、水道和面状的块体流沉积类型为主。主峡谷北坡周缘分布有大量的海底麻坑,侧壁呈阶梯状不断后撤垮塌,因重力驱动作用和水流侵蚀,使峡谷壁外缘发育呈不规则小型“枝杈”状水道;主峡谷南岸因浊流作用,发育沉积物波。NE走向主断裂,控制着主干峡谷NE方向延伸,而峡谷南岸分布海山和海丘地形、岩浆底辟,影响主峡谷各分段的转向;同时峡谷和周缘下部地层发育的断层,控制峡谷侧壁向谷底呈阶梯状下降。     

兰州市地下水化学特征及演化模拟

为探究兰州市浅层地下水水质演化过程,通过对兰州市浅层地下水所取的40组水样进行分析测试,运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型、离子比例系数方法对该区地下水特征进行分析,并运用PHREEQC软件反向模拟地下水演化规律。结果表明：兰州市地下水pH平均值为7.59,地下水呈弱碱性,地下水TDS值相对较高,其平均值为2353.21 mg/L ;SO42-和Na+分别是研究区地下水中优势阴、阳离子;SO4·Cl-Na·Mg和SO4·HCO3-Na·Ca型为主要地下水化学类型。研究区地下水化学组分主要受蒸发-浓缩作用影响;在两路径模拟中,均为方解石发生溶解,Na+将Ca2+发生阳离子交替吸附作用,白云石、岩盐、石膏均发生沉淀。     

塔里木盆地塔河油田岩溶峡谷区海西早期洞穴系统发育模式*

塔河油田岩溶峡谷区发育大型岩溶洞穴型储集层,勘探效果较好。基于三维地震资料、钻井资料,并结合地震属性提取技术,对地下岩溶洞穴系统、古地貌、古水文系统进行精细刻画,探讨洞穴形成机理,进而总结洞穴发育模式。研究结果表明: (1)峡谷上游段地表水垂向侵蚀作用强烈,峡谷失去了排水功能演变为干谷,下游段水动力条件减弱。(2)峡谷区岩溶洞穴类型划分为暗河洞穴、峡谷—断裂双控型洞穴。暗河洞穴主要发育在峡谷上游段,与峡谷呈“映射”关系。峡谷—断裂双控洞穴发育于峡谷两侧,垂向上具有多层性特征。(3)综上探讨峡谷区岩溶洞穴形成机理,认为较充足的水源补给条件以及水流强烈的垂向侵蚀溶蚀作用控制了暗河洞穴发育,多期次排泄基面下降以及断裂系统共同控制峡谷—断裂双控洞穴的发育。结合现代恩施地区洞穴系统特征,提出了峡谷地区洞穴发育模式,为下一步洞穴储集层预测和勘探实践提供理论借鉴。     

河流峡谷区地下水温度异常特征分析

河流峡谷地区特有的地形地貌、地质特征等自然、地质条件使得这些地区的地下水温度场表现出了异常的现象。以金沙江上游溪洛渡水电站峡谷区为例,采用数值模拟、类比和回归等方法对电站峡谷区地下水温度场作了系统的分析,探讨了河流峡谷区地下水温度场异常的机理,实例分析表明:溪洛渡峡谷区地下水温度异常是由于区域循环地下水流经过深部加温后在排泄处表现出来的正常现象,并非活动构造形成的,在该区选址建坝是可行的。     

中国东北松嫩平原地下水水化学特征与演变规律

在全球气候变化和高强度人类活动的影响下,松嫩平原地下水环境日益恶化,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素。选取具有典型代表意义的洮儿河流域作为研究区,对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三角图示法,全面系统地研究地下水水化学的时空变异特征与演变规律,揭示了风化溶滤、蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制地下水质演变的主要水文化学过程,从而为流域乃至松嫩平原盐渍土区水资源可持续开发利用和管理提供科学依据。     

安徽大别山区温泉的水化学与同位素特征及成因

安徽大别山区位于扬子板块和中朝板块之间的碰撞造山带东部, 南东侧以池-太断裂为界, 北西侧止于金寨深断裂, 向东至庐江东汤池。对大别山区5个温泉, 即太湖县汤泉乡汤湾温泉(AH2)、岳西县温泉镇温泉(AH6)、岳西县菖蒲镇溪沸温泉(AH7)、庐江县东汤池温泉(AH11)和舒城县西汤池温泉(AH12)进行调查和分析。深大断裂和与之平行或斜交的小型断裂控制着大别山区温泉的出露, 地下热储带分布于花岗岩和变质花岗岩中。温泉水温为40~70℃, pH值为7~8.8, 均为中低温、弱碱性温泉。温泉氢氧稳定同位素组成表明, 大别山区温泉的补给水源为大气降水, 并具有轻微的18O漂移现象。利用同位素高程效应公式估算温泉补给区高程为950~1300 m, 补给区平均温度约为8.2℃。地下水在大别山区接受大气降水入渗补给, 经历深循环受到来自深部热源的加热之后, 沿断裂带或破碎带上升, 在山谷、河谷的低处出露形成温泉。估算的热储温度为80~120℃, 热水循环深度为1400~1800 m。结合硅焓方程法和实地调查, 认为AH2和AH7不存在冷热水混合, AH6、AH11和AH12若继续扩大开采, 不排除会发现热水与浅部冷水的混合。     

河北汤泉地热流体水文地球化学特征及其成因

提要：汤泉位于河北省遵化市西北部,为山前丘陵地貌,地热资源丰富。本文通过对该地区地热流体研究发现：Na⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺与SO^2-₄、HCO^-₃、Cl^-、NO^-₃是该地区地下热水的主要成分,水化学类型主要为SO^2-₄-Na⁺型,属于未污染的天然弱碱性水;流体中F^-含量平均为9.36 mg/l,远高于国家地下水质量标准ⅴ级;可溶性SiO₂的含量可作为地热温标;地热流体总矿化度平均为782.33 mg/l,属于淡水;为中等腐蚀型水,不结碳酸钙垢,无CaSO₄?2H₂O垢和SiO₂垢生成的可能;地热流体属于含岩盐地层溶滤的陆相沉积水;根据氢氧稳定同位素可知,河北汤泉地热流体主要来源于大气降水。