高温地热流体中硼的地球化学研究进展

硼是高温地热流体中典型的特征元素之一,探讨其物质来源和富集规律,对认识地热系统的形成与演化以及地热资源的合理开发具有重要的指导意义.同时,硼也是一种典型的有害元素,伴随地热流体排放到地表后,会对地热区及周边环境造成严重的负面效应.近年来,在高温地热资源正在被大规模开发利用的背景下,高温地热流中硼的地球化学起源及其环境效应研究已引起国内外相关学者的广泛关注.本文综述了高温地热流体中硼的地球化学特征、物质来源以及环境地质效应,在此基础上总结了后期需要进一步加强的方向,以期为地热资源的合理开采、地热田周边地区的环境保护提供借鉴思路和指导作用.     

太原市深层孔隙水的水化学分带性及其地球化学模拟

太原市深层孔隙水具有明显的水化学分带性,具体表现为由山前到盆地依次分布硫酸一重碳酸型水、重碳酸一硫酸型水、重碳酸型水,且各类地下水均大体在南北向上呈条带状展布,这与补给水的水化学状况密切相关．利用地球化学模拟软件PHREEQC建立一系列地下水混合模型对深层孔隙水的水化学形成过程进行模拟,结果显示：盆地北部的深层孔隙水受到北部边山岩溶水、盆地北部浅层孔隙水、汾河水的补给,其中北部边山岩溶水是最主要的补给源;盆地西部的深层孔隙水由西部边山岩溶水与盆地西部浅层孔隙水混合而成;盆地南部的深层孔隙水则由盆地北部与西部的深层水混合而成．混合作用是控制区域水化学状况的最重要的因素．     

岩浆热源型地热系统释义

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象.然而,当前尚无\"岩浆热源型\"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议.本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了\"岩浆热源\"的形成机制及其对上覆地热系统影响的本质,综述了利用岩浆流体地球化学组成识别其对地热水定量贡献...     

岩浆热源型地热系统及其水文地球化学判据

在各类地热系统中,岩浆热源型地热系统具有突出的科学研究意义和开发利用价值.自岩浆热源释出的岩浆流体富含多种强酸性气体,有极强的岩石溶蚀能力,是发生于岩浆热源型地热系统内的水文地球化学过程大异于非岩浆热源型地热系统的根本原因.浅埋或深埋岩浆热源型地热区内均普遍发育三种不同类型的地热水:酸性SO4型、SO4-Cl型或Cl-...     

典型新生代断陷盆地内孔隙地下水地球化学过程及其模拟：以山西太原盆地为例

以地处中国北方半干旱地区的典型新生代断陷盆地--太原盆地为例,分析了影响孔隙地下水化学特征的水岩相互作用过程。研究结果显示:孔隙地下水的水化学类型表现出明显分带性,并与盆地水文地质单元分区吻合得很好。地下水地球化学过程的定性研究结论与基于PHREEQC的反向水文地球化学模拟结果一致,均表明对于地下水化学特征的形成和演化而言,硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解沉淀作用、排泄区地下水的蒸发浓缩作用及其与含水层介质的阳离子交换作用是控制性的地球化学过程。研究表明：地下水地球化学特征可指示地下水流动场,水化学过程研究是地下水系统结构研究的重要手段之一。     

碳酸盐岩热储中稀土元素的地球化学行为及其指示意义：以施甸地热系统为例

施甸中‒低温地热系统是滇‒藏‒川地热带的重要组成部分,强烈的构造运动使该地热系统热储结构复杂,当前对其地热水地球化学过程研究程度很低.通过分析施甸地热水中稀土元素(REEs)的地球化学行为,本文旨在揭示碳酸盐岩热储内的主导性水文地球化学过程.结果表明,施甸地热水大部分富集LREEs,显示其对围岩REEs特征的继承.地热水也表现出Ce、Eu和Y异常,其中Ce负异常因继承碳酸盐岩Ce负异常或保留地热水古氧化环境特征而形成,Eu正异常源于地热水对长石类矿物的溶解,Y正异常则是地热水运移过程中其中的Ho受碳酸盐矿物优先吸附造成.PHREEQC计算表明施甸地热水中REEs的主要形态为LnCO3+和Ln(CO3)2‒,在同一水样中,LnCO3+含量随原子系数增加依次递减,而Ln(CO3)2-则依次递增.此外,地热水中还存在少量Ln3+、LnF2+、LnHCO32+和LnSO4+,其含量均随原子系数增加依次减小,受地热水pH和F-、HCO3-、SO42-含量共同控制.REEs分析可为地热水地球化学过程研究提供重要证据.     

秭归地区陆源碎屑岩导热系数试验研究

岩土体的导热系数是重要的物理参数,在岩土工程中有着广泛应用。秭归地区的黄陵背斜西翼是我国南方著名的标准地层剖面,以秭归地区黄陵背斜西翼岩层陆源碎屑岩为研究对象开展导热系数试验研究,可为我国南方地区开展地热能开发、隧道工程及矿产开采等科研工作提供重要的参考依据。探究了各岩层岩石导热系数与岩石颗粒组分、胶结物之间的变化规律及差异性。试验结果表明,黄陵背斜西翼陆源碎屑岩导热系数差异较大,在0.72～4.47 W/(m·K)之间,且导热系数大小为石英砂岩粉砂岩泥岩。陆源碎屑岩导热系数受岩石岩性、颗粒组分、粒径、胶结类型及含水状态的影响较大。     

地热系统来源有害组分的环境效应及其处理

地热能是亟待加强开发利用的可再生新能源,但地热研究者与从业者需正视与地热系统相关的各类环境问题。本文聚焦地热系统来源有害组分,从其形成机制入手,总结了其类型、存在形态和环境效应,认为地热水回灌或无干扰井下换热均不可能彻底解除地热开发利用的环境和人类健康威胁,且地热水天然排泄所导致的周边环境内水质劣化同样不容忽视。在此基础上,提出水处理是地热成因环境污染防治的重要手段之一,综述了在此领域今后应着力发展的方向。     

高氟孔隙地下水地球化学成因:以山西东山调水工程区为例

分析了山西东山调水工程调入区高氟地下水的区域分布规律,并对高氟水形成机制进行了深入研究,发现研究区高氟水的主要水化学特征为HCO-₃和Na+浓度高、pH值高,且多为HCO₃-Na型水。认为该区高氟水形成的主导性地球化学过程包括含氟矿物溶解、地下水中OH-与氟代羟基云母矿物的离子交换等。另外,排泄区的蒸发浓缩过程和含氟工业废水排放也是研究区部分地区出现高氟水的重要因素。      

西藏搭格架高温热泉中砷的地球化学异常及其存在形态

西藏搭格架高温热泉是我国大陆少有的大型间歇性喷泉,砷元素作为对人类威胁极大的环境问题普遍存在于热泉之中,搭格架高温热泉中砷元素质量浓度最高已达到了9.75 mg/L,其对地表水和浅层地下水的污染不容忽视。硫代砷是富含硫化物热泉中砷的存在形态之一,鉴于国内相关研究较少,本文对西藏搭格架地热区的热泉样品进行了水化学分析,并利用水文地球化学模拟软件PHREEQC开展了对热泉中砷元素存在形态的地球化学模拟。结果表明：西藏搭格架热泉中砷元素的存在形态有亚砷酸盐、砷酸盐和硫代砷,其中亚砷酸盐与砷酸盐是砷的主要存在形态,且在pH影响下两者之间存在相互转化关系;各种硫代砷按质量浓度由高至低依次为一硫代砷酸盐、三硫代砷酸盐、二硫代砷酸盐、一硫代亚砷酸盐、四硫代砷酸盐;硫代砷形态占总砷浓度比例主要受热泉中硫化物质量浓度、Eh（氧化还原电位）和pH等因素的控制,在硫化物质量浓度总体偏低的情况下,硫化物质量浓度的上升可促进其他形态的砷向硫代砷形态转化,强还原性环境有利于硫代砷形态的存在;此外,在中性环境下,硫代砷占总砷浓度比例随pH上升亦有上升趋势。