溶浸采矿区地下水化学特征及水资源保护——以福建上杭洋坡坑为例

溶浸采矿工艺是直接向花岗岩风化层中注入酸、碱等化学试剂,然后从浸出点抽取浸出液以获得所需元素。这一工艺显著的环境影响是化学试剂将会直接污染到花岗岩风化层中地下水资源。且在南方部分地区,花岗岩风化层往往会富集具有供水意义的地下水资源。在这种矿区地下水资源的保护显得尤为重要;研究分析矿区花岗岩风化层的地下水资源的水化学特征,结果表明,矿区地下水类型以HCO3-Na和HCO3-Na.Ca为主,且与该地区的地质背景情况有很好的对应关系,其成因是岩石风化与大气降水共同作用的结果,是大气降水渗入岩层并经过溶滤作用、阳离子交换吸附作用等复杂水文地球化学过程,最终形成现今的地下水类型。阐明矿区地下水水化学特征及其成因机制的基础上,对溶浸采矿区的地下水资源保护提出合理化建议。     

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。     

云南勐兴铅锌矿区地下水化学成分与影响因素研究

云南勐兴铅锌矿矿区位于怒江与勐兴坝子夹持的近南北向分水岭西侧的斜坡地带,受地层产状及构造制约,构成单斜自流斜地,为独立的水文地质单元。通过对矿区丰水期、枯水期地下水水样进行化学成分分析,探讨地下水成分变化与影响因素之间联系,结果显示:按丰水期和枯水期进行地下水主要物理化学指标统计分类,地表出露泉点水化学类型以HCO_3-Ca·Mg为主,次之为HCO_3-Ca型水;坑道中以HCO_3-Ca为主,次之HCO_3-Na·Ca·Mg、HCO_3·SO_4-Ca型水,影响地下水化学成分的主要因素为含水层岩性、取样时期、循环周期与径流路径差异和地下水的污染程度。在对该矿区矿产资源开发利用过程中要防止地下水污染,加强对环境的保护,使其理论与方法对同类矿山起到借鉴作用。     

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。     

水化学在新疆伊犁河谷地下水循环中的指示作用

在分析研究区水文地质条件基础上,沿地下水运动方向,重点研究典型剖面水化学在地下水循环演化的指示意义。结果表明:"1号剖面"潜水主要水化学组分浓度在地貌类型(强倾斜砾质、缓倾斜含砾细土、冲洪积细土平原区)分界部位浓度上升,出现峰值。由北向南水化学类型依次为HCO_3—Ca、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3·SO_4—Ca·Na。"2号剖面"主要阳离子与阴离子具有相同的变化规律,在沿程变化图中出现了一个明显的拐点,即水样F4W04点。从水样点YN01W20到F4W04点,如Ca2+从188.4 mg/L降至48.1 mg/L等。由北向南水化学类型依次为HCO_3·SO_4—Ca·Na、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3—Ca。水化学结果指示了存在局部循环系统、中间循环系统,地下水以水平方向运移演化特征为主,循环交替强度由北向南逐步减弱,并且地下水循环速率与所处地貌类型紧密相关。     

纳林河矿区深埋型煤田综合水文地球化学特征研究

为查明纳林河矿区深埋型煤田的矿井水文地球化学特征,开展了各含水层的无机水化学、环境同位素和有机水化学综合研究,结果表明:地表水体和第四系中矿化度均较低,以HCO_3和Ca离子为主,白垩系洛河组水中SO_4和Na离子浓度略有升高,侏罗系含水层中矿化度则显著增加,属于S_O4-Na型水,表明随着地下水埋深的逐渐加大,矿化度逐渐变大,主要离子成分也逐渐增加,水化学类型表现出HCO_3-Ca·Mg→HCO_3-Na→SO_4-Na的变化规律。地表水体中δ~(18)O普遍高于-8.5‰,较富集重同位素,反映地表水受到较强烈的蒸发作用影响;井下水样中δ~(18)O普遍低于-8.5‰,多表现贫重同位素,δD、δ~(18)O值均较低,为深部弱循环特征,在采矿以前为封闭条件较好的滞留型地下水。各含水层中DOM荧光光谱特征差异也非常大,地表水中以类富里酸(Ⅲ区)为主,第四系水中Ⅳ区的荧光峰强度最高,直罗组含水层中则出现了Ⅱ区和Ⅳ区荧光峰的较高值;延安组含水层中荧光强度已不明显。综上所述,开展综合水文地球化学研究,可以更好的区分矿井各含水层水化学特征,为煤矿突水水源判别提供科学依据。     

天津市蓟县系雾迷山组地热流体地球化学特征

蓟县系雾迷山组是天津地区最重要的基岩裂隙型热储层。通过对天津市平原区不同构造单元的70组蓟县系雾迷山组地热流体样品的水化学测试,从其化学类型、特殊组分、热储温度及地热水成因等方面进行分析研究。结果表明,流体化学类型北部以HCO_3·SO_4-Na、HCO_3·SO_4·Cl-Na为主,往南变为Cl·HCO_3-Na、Cl·HCO_3·SO_4-Na、Cl·SO_4·HCO_3-Na为主,南部为Cl·SO_4-Na为主;地热流体中的氟、偏硅酸、偏硼酸、温度均达到了"有医疗价值浓度"或"命名矿水浓度"标准;由于雾迷山组地热流体水-岩之间未达到离子平衡状态,K-Mg温标不适用于本地区热储温度的计算,采用玉髓温标来预测热储温度的方法比较适用于本地区的热储。通过成因分析可知该热储属于贫溴的含岩盐地层溶滤水,具有陆相沉积水的特征。     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:(1)地下水中总溶解性固体物质(total dissolved solids,简称TDS)质量浓度范围为316～6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO_3·SO_4-Na·Mg·Ca型和SO_4-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO_3-Ca·Mg型水。(2)δ~2H-δ~(18)O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。(3)地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。     

江苏沛县水源地地下水化学特征及成因分析

以沛县水源地第Ⅲ承压含水层为研究对象,通过系统研究地下水化学组成,采用地下水水化学组分基本特征、舒卡列夫分类、Piper三线图、相关系数法探讨了区域地下水化学特征及其成因机制。结果表明,研究区地下水均为弱碱性微咸水,水化学类型主要为HCO_3-Na·Ca或HCO_3·SO_4-Na·Ca·Mg,含水层地下水化学类型主要受岩石风化作用影响,且沛县位于黄河冲积平原河间泛流地带,同时受鲁西南山区碳酸盐地下水补给、区域地下水径流不畅以及含水层中砂岩的溶释作用等多方面因素影响,导致含水层溶解性总固体(TDS)浓度偏高;氟化物偏高的主要原因是冲积平原形成的巨厚黏土、粉质黏土富含的氟化物以及区域偏干旱的气候条件和鲁西南冲积平原区的含有氟化物地下水的补给等。     

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。     

济南北部地热水水化学特征及其形成机理

对地热水水化学特征及其形成机理进行研究可以为地热资源开发与保护提供水文地球化学依据.目前缺乏对济北地热田水化学形成机理的研究,限制了该地热田的开发.通过对南部岩溶冷水、地热田地热水采样,并综合运用Pipper三线图、相关性分析、离子比值法、矿物饱和指数法及反向地球化学模拟等手段,对该地热田地热水水化学形成机理展开研究.结果表明,由南向北,地下水中TDS含量及主要离子含量均有一定的上升趋势,地下水水化学类型由HCO_3-Ca型向HCO_3-Ca·Mg、SO_4-Ca、SO_4-Ca·Na型转化,表现出明显的分带特征;碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、岩盐矿物的溶解—沉淀是控制本区地下水水化学特征的重要过程,同时伴随着钠长石、钾长石等硅酸盐矿物的溶解,南部冷水受到了人类活动的影响.     

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。     

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。     

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。     

贺兰山西麓典型干旱区绿洲地下水水化学特征与演变规律

针对地下水资源过量开采而出现的绿洲水文生态问题,以贺兰山西麓具有典型特征的内蒙古腰坝绿洲为研究对象,分开采期、非开采期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三线图示法,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。研究结果表明：①季节变化对潜水和承压水水化学类型空间变异性影响较小,潜水水文化学性质受外界因素干扰较大,承压水受外界因素干扰较少;②蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制研究区潜水水质演变的主要水文化学过程;③潜水子系统总溶解固体较高,水化学类型变化也较复杂,主要从HCO3·SO4.Cl-Na·Mg·Ca型向Cl·SO4·HCO3-Mg·Na、Cl·SO4-Na·Mg型演化。承压水水化学类型比较单一,主要以低矿化度的HCO3-Na·Mg·Ca型为主。     

阜阳颍东浅层地下水化学特征与空间分布规律研究

本研究在阜阳颍东区随机采取了30个浅层地下水水样进行水化学分析,使用统计分析方法和Piper图示法分析了地下水水化学类型和统计特征,采用克里格(Kriging)方法对地下水化学的空间分布进行插值,并分析了地下水化学的空间分布规律。结果显示,研究区浅层地下水pH值为7.84~8.83,平均值为8.23,属弱碱性水。SO_4~(2-)、K~+和NO_3~-的变异系数较大,对环境因素变化较为敏感,其他指标变异系数相对较小,在浅层地下水中相对较为稳定。工业区与居民区附近浅层地下水水质较接近,主要水化学类型为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca+Mg型;农业区水化学类型主要为HCO_3-Na+K和HCO_3-Ca+Mg型。区内浅层地下水化学的空间分布规律并不完全与地下水径流一致,除了受地下水径流和岩石性质影响外,还受人类活动、土地利用类型和大气降水的补给条件等影响。     

汉中玉矿区地下水水文地球化学特征

通过分析常规水化学组分显示,汉中玉矿区地下水水化学类型主要为HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3-Ca型。前者赋存于麻窝子组白云质大理岩中,属弱碱性微硬水,后者赋存于晋宁期侵入岩体中,属弱碱性极软水,均达到偏硅酸矿泉水标准。     

西藏沃卡温泉水文地球化学特征及成因

通过沃卡温泉出露特征、水化学及同位素组成调查,结合温泉发育的地质背景,研究沃卡温泉的水文地球化学特征和成因。研究表明沃卡温泉出露呈北东向带状展布,明显受断裂控制,温泉水化学类型为Cl·SO_4-Na和SO_4·HCO_3-Na型,阳离子成分为Na+为主,阴离子以Cl~-、SO_4~(2-),pH8.31~8.56,偏碱性,矿化度249.3~366.6mg/l,δD(‰)-150~-157.2,δ18O(‰)-18.3~-22,揭示温泉来源于大气降水补给,补给高程在5 000~5 300m之间。地球化学温标估算沃卡温泉热储温度155℃。泉类型主要为断裂深循环型,沃卡温泉热源主要为深循环地热增温。     

德阳市城市规划区地下水化学特征分析

根据39个丰水期地下水的水化学分析结果,对德阳市城市规划区内地下水水化学特征及空间分布进行了研究。研究表明:(1)沿地下水渗流途径,TDS以及Mg2+、Na+、SO42-浓度呈上升趋势;而Ca2+浓度却呈下降趋势。(2)地下水化学类型具有较明显的分带性,在渗流途径的上游,水化学类型以HCO3-Ca型水和HCO3-Ca+Mg型水为主;在径流途径的下游或排泄区域,水化学类型以HCO3+SO4-Ca+Mg型水和HCO3+SO4-Na+Ca型水为主。(3)区内铁锰污染比较明显,部分地区总铁和锰的含量达到Ⅳ类地下水标准,铁锰超标主要是受原生地质环境的影响;总硬度超标明显,39件水样中12件达到Ⅳ类地下水标准。     

卫宁北山山前地下水特征分析及水质评价

以卫宁北山石空段地下水为研究对象,结合中宁平原盆地已有的地质、水文地质资料,介绍了山前地下水水文地质、赋存、补给径流排泄特征、水化学特征和地下水变化动态。地下水受构造地貌控制由山前流向黄河,补给来源主要为大气降水,水岩相互作用从A1—A5点以溶滤、A6—A7混合作用为主,逐渐演变成A8—A10的以浓缩-蒸发为主。水质测试表明:地下水由山前至滨河由苦咸水转化为淡水(微咸水),水化学类型由Cl·SO4-Na(Cl·SO4-Na)型转为HCO3·SO4-Ca·Na型,平原区水质属于较差类别。受人类活动影响,主要污染物为氨氮等。