岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca2+、Mg2+、HCO₃?、SO₄2?是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄2?型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K+、Na+、Cl?、SO₄2?为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。      

重庆市南川区南部岩溶地下水水文地球化学特征

以重庆市南川区南部地区岩溶地下水为研究对象,通过野外调查和取样测试分析,对研究区内149件地下水样品进行水化学常规分析和微量重金属元素分析,结果表明:研究区内地下水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca和HCO3-SO4-Ca型为主。地下水中主要阴阳离子HCO3-、SO42-、Ca2+和Mg2+浓度均表现出与含水岩组相对应的关系,即碳酸盐岩类岩溶水＞碳酸盐岩夹碎屑岩水＞碎屑岩水。地下水中Mg2+ /Ca2+摩尔比值表明研究区内绝大部分地下水径流过程中以方解石和白云石的共同溶解为主。地下水中微量重金属元素含量整体偏低,绝大部分水质都在Ⅲ类水标准以内,只有极个别点受到污染导致部分重金属组分偏高      

四川昭觉地区优质偏硅酸地下水的特征、成因及其开发利用建议

【研究目的】近年来,随着生活水平的不断提高,人们对健康饮水的要求也在不断提高,寻找与开发富含H₂SiO₃等矿物质优质地下水已成为关键。【研究方法】本文以昭觉地区水文地质调查工程、地下水污染调查工程所获取的地下水化学数据为基础,探讨了昭觉地区富H₂SiO₃地下水的分布特点、元素水文地球化学特征、形成条件及成因。【研究结果】结果显示：（1）全县富H₂SiO₃（≥25 mg/L）地下水均属于低矿化度偏碱性水,分布在基底岩石为玄武岩的6个片区,H₂SiO₃含量一般介于25.74~46.04 mg/L,pH含量一般介于7.4~8.58,TDS含量一般介于49.4~333 mg/L;（2）玄武岩地下水存在HCO₃－Ca、HCO₃－Ca·Mg、HCO₃－Ca·Na、HCO₃－Ca·Mg·Na、HCO₃－Na等5种水化学类型,总体以HCO₃－Ca · Mg为主,其次为HCO₃－Ca,再次为HCO₃－Ca · Na,三者分别占总采样点数的50.00%、25.76%、12.12%;（3）全县富H₂SiO₃地下水的形成受水岩相互作用、硅酸盐矿物的分布范围及其可溶性、围岩裂隙发育程度、水源涵养及补给条件等四方面因素影响,其中水岩相互作用占据主导作用;（4）在后续开发利用过程中,需进一步揭示影响地下水中H₂SiO₃分布与迁移的因素。【结论】研究结果可以为昭觉地区矿泉水产业的发展及城乡优质水源地的建设提供依据。创新点：系统总结了昭觉县优质偏硅酸地下水空间分布特征和水化学特征;从形成条件与水岩作用的角度探讨了优质偏硅酸地下水的形成机制。     

基于CFP的岩溶管道流数值模拟研究——以桂林寨底地下河子系统为例

为了描述岩溶多重含水介质存在非达西流问题,研究管道流CFP模型在岩溶区数值模拟中的应用。在分析管道流CFP基本原理的基础上,通过建立概念模型算例(5个管道,上下临界雷诺数分别为2 000和4 000),探讨不同管道水文地质参数对出口流量及水流状态的影响,并对参数敏感性进行分析,最后将CFPM1模型应用于广西寨底岩溶地下河系统,探讨在实际应用中的管道流模型适用性。概念模型结果表明,参数敏感度从大到小依次为:管道直径、水力梯度、管道渗透系数、弯曲度及粗糙度,流量与雷诺数随管道参数增大而增大,水流状态从层流变为紊流。寨底岩溶管道流模型中3个观测井及地下河出口实测流量表明CFPM1能较好地模拟出岩溶地下水水位变化趋势。得出结论:CFPM1管道流模型允许岩溶管道与基岩含水层进行水流交换,能够较好地刻画岩溶区管道介质非达西流特征,但管道参数获取较为困难,且不能刻画岩溶管道形态变化。该方法具有一定通用性,可为实际应用提供指导。     

内蒙古乌努格吐山斑岩型铜钼矿床元素迁移定量探讨

元素的富集贫化是矿床中固有的客观规律。在以往相关研究中, 研究者们多从定性的角度对此进行讨论, 定量研究不够系统。本文以内蒙古乌努格吐山斑岩型铜钼矿床为例, 利用Grant方程, 定量探讨了该矿床蚀变围岩中元素的带入、带出特征。结果表明, 不同元素的质量迁移在矿化蚀变范围内表现出一定的规律性, 相对于原岩而言, 各蚀变带中Cu、Mo、Au、Ag、W、Sn、As、F、Hg、S等表现为明显的带入特征, 而CaO、Na2O、TiO2、Zr、Ba、Sr、Rb和REE则表现为明显的带出特征。这些元素的带入带出导致矿床及蚀变围岩中元素的富集贫化。元素质量迁移定量计算思路和方法, 为地球化学勘查向定量化方向发展提供了可行的途径。     

广西红水河中下游马山地区地下水重金属含量及分布特征

为了解红水河中下游马山地区地下水重金属含量及分布特征,以西南岩溶地下水污染调查评价中广西红水河中下游马山地区地下水数据为基础,对该地区27件样品的重金属含量特征、重金属间相关关系、重金属与其它化学组分的相关性以及地下水重金属分布特征进行了研究。结果表明:研究区地下水中重金属含量整体偏低,平均质量浓度顺序为Fe＞(Al)＞Zn＞Mn＞Pb＞Se＞As＞Cd,重金属平均质量浓度均小于中国生活饮用水标准值,且绝大部分重金属含量远远低于该标准值。Mn与Fe、As、Al存在显著或极显著的正相关关系,Zn与Pb、Cd存在明显的相关性,Se与其它７种重金属的相关性均不明显,可能是由于Se与其它重金属的来源差异较大所致。地下水的酸碱性对重金属的富集影响较小,但地下水中主化学成分HCO3-和Ca2+对重金属的富集有较大影响,TDS对绝大部分重金属的影响较小,对As和Cd具有一定的影响。地下水中Mn、Zn、As、Pb、Cd、Se、Al、Fe质量浓度在空间上表现出一定的地区分布特点,整体上重金属高浓度点主要集中在马山县城周围以及古寨、乔利街乡镇周围。      

长江中下游马头斑岩型钼铜矿床常量元素、稀土元素特征及迁移规律研究

安徽马头钼铜矿是长江中下游成矿带中斑岩型矿床的典型代表,矿床在空间上划分出了3个不同的蚀变分带,即钾长石化带、石英-绢云母化带和青磐岩化带.本文对该矿床不同蚀变带内的常量元素迁移规律和稀土元素特征进行了探讨:①常量元素的迁移规律明显,从钾长石化带和石英-绢云母化带到青磐岩化带,均为带入的主要成分有K2O、CaO、Fe2O3、SiO2、H2O+,说明引起蚀变的流体中富含K2O、CaO等;而Na2O、FeO、MnO等成分的明显带出,说明矿化蚀变作用导致Na2O、FeO等成分向矿体迁移方向流失,其中Na2O的贫化最明显,与成矿元素Mo、Cu呈显著的负相关.②马头钼铜矿床花岗闪长斑岩的稀土配分模式图表现为左高右低的较平滑曲线,轻稀土富集,重稀土亏损.稀土元素的质量迁移计算结果同样证明了稀土元素在矿化蚀变过程中发生了分馏,且从钾长石化带到青磐岩化带,稀土元素带出量呈递增趋势.③该矿床样品的稀土元素配分特征表明,较新鲜花岗闪长斑岩与蚀变围岩的曲线基本相同,表明成矿物质主要来自花岗闪长岩熔体,并且可能有海水的混入.由δEu、δCe值及Fe2O3与FeO带出带入的关系可知,斑岩流体晚期氧逸度逐渐升高,表明成矿环境可能由相对还原过渡到氧化环境.④除Al2O3、TiO2保持惰性外,常量元素、稀土元素在矿化蚀变过程中都发生不同程度的带入带出,富集贫化特征和迁移规律不完全相同.     

安徽马头斑岩型钼铜矿床蚀变带常量元素迁移规律及其定量计算

文章对安徽马头斑岩型钼铜矿床花岗闪长斑岩体和粉砂岩在矿化蚀变过程中常量元素的迁移规律进行了探讨。马头矿床元素质量迁移计算结果表明,在钼铜矿化蚀变过程中常量元素均发生不同程度的带入带出,迁移规律明显。在花岗闪长斑岩中,从钾化带、绢英岩化带到青磐岩化带,均为带入的常量元素有K₂O、CaO、SiO₂、H₂O⁺,而Na₂O明显带出,说明矿化与去钠化、钾长石化等蚀变密切相关。在粉砂岩中,蚀变岩明显带出的有Na₂O、CaO、MgO、Fe₂O₃、H₂O⁺等,而且黄铁辉钼矿化粉砂岩在常量元素的迁移程度远比青磐岩化粉砂岩大。马头矿床成矿系统质量变化定量计算结果表明,花岗闪长斑岩和粉砂岩系统的质量变化整体上表现为净带入与净带出,且净带出量大于净带入量,因此马头矿床成矿系统总体上是净带出的,即马头矿床钼铜矿化产出在元素总体负异常体系中。该项研究成果为揭示矿化蚀变过程中元素的作用机制提供了线索,并且可能成为深部成矿潜力定量评价的有效途径之一。     

利用ICP-MS研究桂林寨底地下河系统中碳酸盐岩稀土元素特征及其形成环境

氢化物发生与ICP-MS联用(HG-ICP-MS)可降低基体效应和多原子离子干扰,本文自制了一种与ICP-MS联用的氢化物发生装置,该装置采用三通将酸、碱和试样引入多接头的混合反应器中,再经自行设计的气液分离器随载气进入等离子体中,据此建立了HG-ICP-MS测定地质样品中稀散元素锗和碲的分析方法。实验中以20%盐酸+2%硼氢化钾(0.1%氢氧化钾介质)作为最佳氢化物发生反应体系,0.95 L/min为最佳载气流量,获得分析信号的灵敏度和稳定性较高,连续测定20次Ge和Te信号强度的相对标准偏差分别8.3%和2.1%,残余在ICP-MS中的Ge和Te信号强度在200 s内基本清洗完毕。Ge和Te检出限分别为0.007 μg/g和0.006 μg/g,其中Te检出限比采用敞口四酸溶样ICP-MS直接测定的检出限(0.1 μg/g)更低,应用于分析实际样品可给出准确结果。     

广西红水河中下游澄江地区地下水地球化学特征

以西南岩溶地下水污染调查评价中广西红水河中下游澄江地区地下水数据为基础,对该地区26件样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关特征以及化学成分的空间分布特征及影响因素进行了研究。结果表明：该地区地下水水化学类型为Ca-HCO₃型或Ca·Mg-HCO₃型;地下水中测试指标背景含量均未超过Ⅲ类水标准;大部分测试指标在该地区地下水中分布较均匀,只有Zn、Se和Hg在局部富集,分布不均匀;该地区地下水中元素含量与pH值没有明显的相关关系,而总硬度、HCO^-3、Ca²⁺、Mg2⁺、K⁺、Na⁺、SO^2-₄、NO^-3、I^-等元素间则显示出一定的相关关系,地下水中起决定性作用的是HCO^-3、Ca²⁺、Mg²⁺;该地区地下水中元素含量空间上具有片状分布特点,主要受地质背景、地理条件和人类活动的综合作用所制约。