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．     

天然水中硫代钨酸盐的分析方法

天然水中硫代钨酸盐的分析对钨的环境地球化学研究具有重要意义.建立了利用反相离子对色谱-电感耦合等离子质谱同时测定天然水中钨酸盐(WO₄^2-)和4种硫代钨酸盐(WO₃S^2-、WO₂S₂^2-、WOS₃^2-、WS₄^2-)的方法,并采用电喷雾-高分辨质谱对这5种钨化合物进行鉴定.采集富硫化物地热水样品经干冰速冻并在-20℃冷冻保存运输至实验室后,在厌氧环境下解冻后,利用优化的色谱及质谱条件在30 min内完成5种钨化合物的分离和测定.以钨酸盐作为其他钨化合物的标准建立工作曲线,在0.001～20 mg/L浓度范围内具有良好线性关系(相关系数R²>0.999),WO₄^2-、WO₃S^2-、WO₂S₂     

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。     

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.     

高温热田深部母地热流体的温度计算及其升流后经历的冷却过程: 以腾冲热海热田为例

高温地热系统中赋存着大量的地热能资源.为了进一步了解高温地热系统, 以腾冲热海热田为典型研究区, 利用热泉地球化学组成, 基于多种地球化学模型确定了热田深部母地热流体的温度, 并分析了其升流后经历的不同冷却过程.热海热田的硫磺塘水热区和热水塘水热区所排泄的热泉源自共同的深部热储, 该热储中母地热流体的Cl-质量浓度为265 mg/L, 温度为336 ℃.在热海热田, 母地热流体在经历绝热冷却过程后直接形成了泉口温度最高的大滚锅泉, 而其他中性泉均由母地热流体先与浅部地下冷水混合再经历绝热冷却形成.母地热流体的深部热储之上存在多个温度在200 ℃以上的热储, 这些热储的形成受控于热海地区发育的多组方向不同的断裂.      

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。     

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。     

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。     

特约主编致读者

地球因其独特的海陆分布格局和合适的气候环境为我们人类提供了适宜的生存条件,是全球人类赖以生存的唯一的绿色家园。但随着人类对地球资源的疯狂掠夺,不可再生的化石能源逐渐短缺且其燃烧气体大规模排放,雾霾、沙尘等严重影响了人类的安居生活,绿色的家园开始不再是绿色的。因而,人类开始面临一个巨大的挑战,就是寻找到可以取代化石能源的一种新的可再生能源,解决人类日益增长的能源需求和人类对绿色家园的渴望的矛盾。 地热能因其储量大、分布广、无污染、来源可靠而被认为是最有可能取代化石能源的可再生能源之一,在国内外新能源勘测与评价中受到极高的关注。人类历史中有两次重要的工业革命,这两次工业革命都是在新的能源取代旧能源基础上产生的;人类是否会发生第三次工业革命,而这第三次工业革命是否是以干热岩为代表的清洁的、可再生的地热能取代现有的污染较大、不可再生的能源呢？我国地热资源极为丰富,据专家估算,浅层地热资源量相当于90多亿吨标准煤,而深层（埋深3~10 km）地热资源量是浅层地热的7 500倍。因此,研究与开发地热资源,尤其是深层地热资源,必定是有效解决我国能源结构,实现取热减灾减排,达到经济发展与家园保护共赢的最终途径。 位于地球深部的干热岩型地热能由于温度高、稳定性好、能量巨大而得到全世界的密切关注。但是,地球深部的这种地热资源的形成机制是什么,在地球内部有何分布特点及规律,控热构造是什么,评价有何标准,开发技术如何突破等在国内外研究中还很薄弱;尤其是我国,这方面的研究才刚刚起步,这极大地制约了后续的高效开发利用。目前,全球对于深层地热能梯级开发利用的一个首要目的就是发电,而发电必备条件是要有高温的热能,在现代技术条件能达到的地球深部何处存在这种高温的热能,如何高效取出这种高温的热能是必须首先解决的科学问题。因此对其开发利用的地热理论基础和勘探技术显得举足轻重。 李德威教授和《地学前缘》编委会在2018年5月份决心以专辑的形式刊发干热岩勘探、选区与评价方面的论文。可是,李德威教授由于积劳成疾,于2018年9月14日不幸去世,他在病逝前还挂念着出版干热岩专辑的事。为了继承他的遗愿,为了促进我国干热岩事业的发展,编辑部决定由我们代任特约主编,继续完成本专辑的出版工作。根据收录上来的论文内容,我们将该专辑改为深部地热资源专辑。 针对深部地热资源,本专辑共收录了20篇论文,分别从深部地热资源的形成机制与分布规律、干热岩成因与分类、干热岩勘查方法与选区评价、控热构造、地热流体地球化学、深部地热资源模拟开发与利用技术等方面进行了探讨。相信这些文章的发表能让读者们对深层地热资源（干热岩）有更深入的了解,能够引起大家共鸣,让更多的人理解、支持并能齐心携力进行深层地热资源的勘探与开发利用研究,为绿色家园的未来和可持续发展而努力奋斗。 感谢所有作者（包括论文没有在本专辑刊登的论文作者）、审稿专家和编辑部所有成员为本专辑的出版所付出的艰辛劳动。