地下热水的来源与补给机制分析——以重庆北温泉为例

地下热水的来源研究对地下热水资源量评价和可持续开发利用有重要意义。选取重庆市北温泉作为研究对象,采用水化学分析、D、O同位素以及实时在线监测对其热水来源进行了研究。研究认为:重庆市北温泉泉水为中-低温浅层中性地热水,水化学类型为SO4-Ca型,地下热水的δ18O值为-8.48‰~-7.09‰,δD值为-55.46‰~-53.26‰,其补给来源为雨水,补给高程为海拔641~1 206m的岩溶出露区。安装马歇尔槽和CDTP300高分辨率实时在线监测发现:1)地下热水水文地球化学特征在长时间内稳定,体现了稳定的水-岩作用过程;2)北温泉的流量与研究区降雨量呈现出以半年为单位的滞后,雨季偏低,旱季偏高;当场降雨后20d左右,温泉水的水温和电导率微降,水量增加。地下热水的来源为大气降水,其补给除了长时间长距离的含水层稳定补给外,热水上升过程中受地表水和浅层地下水的补给。     

广东韶关构造复杂区温泉分布规律与控制因素

研究广东省韶关市温泉的出露特点与分布特征,为韶关市温泉的整体勘查和开发利用提供依据。通过对研究区内温泉点的出露位置、构造、热储岩性和水化学特征等进行分析,总结韶关市温泉的分布规律和影响因素。就构造而言,研究区温泉多分布在深大断裂带附近或其衍生的次级断裂上,且往往出露在两组断裂交汇部位;就岩性而言,有54处温泉出露于侵入岩区及其与围岩接触带附近,22处出露于碳酸盐岩区,仅有6处出露于碎屑岩区。研究区温泉的分布受热源、构造和岩性共同控制,深大断裂连通了深部热源,构造裂隙则为地热水提供了主要的运移和储存的空间。NE向深断裂和EW向构造岩浆岩带交汇区域的侵入岩中构造裂隙极为发育,是温泉的集中分布区,而泥盆系-石炭系向斜盆地内断裂发育的碳酸盐岩中,温泉往往沿褶皱轴向形成集中分布带。     

水文地质单元交界区潜水水化学特征及演化分析:以泰州市区为例

泰州市区位于长江北部三角洲平原水文地质亚区与里下河低洼湖荡平原水文地质亚区的交界带。为对比研究两亚区潜水层的水化学特征,通过电荷平衡、统计分析、Piper图、Gibbs图、离子比例、相关分析等方法,分析了水化学主要指标空间分布、水化学类型、相关联系、离子来源,探讨了水化学演化的成因及两亚区的差异来源。结果表明：区内潜水阳离子含量Ca2+>Na+>Mg2+>K+,阴离子含量HCO3->SO42->Cl-,北部多为微咸水,中南部以淡水为主,主要指标含量从北到南逐渐降低,水化学特征以硅酸盐风化类水岩作用为主,全新世海侵的遗留成分仅对北部潜水有少量影响,人类活动影响均以农业灌溉为主,阳离子交换作用以正向阳离子交换的方式发生。亚区间水化学成分和水化学类型差异明显,两亚区水化学特征差异的主要成因是全新世海退后迥异的沉积环境以及地貌的影响。     

南水北调西线调水区温泉成因及对地下工程的影响分析

从南水北调西线工程调水区区域地质背景入手,对调水区温泉的水温、流量、水化学成份、水化学类型等方面进行分析,就西线调水引水线路所穿越温泉(群)的成因进行了判断论证,从地温场和地温梯度出发,说明了温泉产生的地学本质,并就热水对地下输水工程施工所可能带来的问题进行了预测.     

滇东高原煤矿聚集区扎外河流域水化学特征及演化规律

采煤废水是影响中国水环境的重要因素之一,研究其对岩溶小流域水化学特征及演化的影响,可以为流域水资源开发利用和水污染防治提供科学依据。通过数理统计、离子比例系数、Piper三线图和Gibbs图等方法,分析了扎外河流域水化学特征及主要物质来源。结果表明:矿坑水水化学类型为SO_4-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Na型,碳酸盐岩岩溶水和碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca·Mg型,而受采煤废水影响,地表水由HCO_3-Ca型过渡为HCO_3·SO_4-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Na型。碳酸盐岩风化是研究区Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-离子的主要来源;SO_4~(2-)离子则主要源于煤系地层黄铁矿的氧化和碳酸盐岩地层中石膏的溶解;硅酸盐风化是Na~+的主要来源,岩盐的溶解和阳离子交换作用也对Na~+有部分贡献。因子分析进一步表明,H_2CO_3和H_2SO_4参与的碳酸盐岩风化、农业活动、硅酸盐风化和阳离子交换作用综合控制了研究区水化学特征。矿业活动不仅改变了天然水体的水化学组分,还不同程度影响了流域内岩石的风化溶解过程。     

云南尼格地区热泉成因研究

为研究云南尼格地区热泉的成因模式,通过水文地球化学分析,从热泉的补给来源、高程、热储温度、热通道及热源特征等多方面阐述该地区主要热泉的成因模式。水化学特征研究认为该地区有两种不同类型的水,其中在碳酸盐地区为HCO3-Na·Ca型水,花岗岩地区为HCO3-Na型水;氢氧稳定同位素分析表明热泉补给来源为大气降水,估算补给高程约1853.77~2004.33 m;SiO2地热温标估算热储温度大致在98.68~125.71℃,循环深度为1431.7~1890.07 m;丫沙底温泉、尼格温泉和老虎滩温泉冷热水混合比例分别在35%,43%和80%。综合分析认为研究区热泉成因模式为断裂构造型,尼格地区热泉补给水为大气降水,经断裂深循环后最终在碳酸岩地区或者断层破碎带的适当位置出露于地表。热源为上地幔热流供热与花岗岩中U、Th、K等放射性元素衰变生热构成的复合型热源。     

拉萨河流域中下游地区水化学及 地表水-地下水转化关系研究

为研究拉萨河流域中下游地区水化学及地表水地下水转化关系,利用水化学资料分析了不同水体水化学和稳定同位素特征,并探讨了地表水-地下水之间的转化关系。结果表明:拉萨河流域中下游地区不同水体中主要离子含量均较低,矿化度较低,呈弱碱性,水化学类型均以HCO_3·SO_4(SO_4·HCO_3)-Ca·Mg(Mg·Ca)型为主。不同水体的水化学组成主要受岩石风化作用控制,且以碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解风化为主。水化学及同位素分析表明:水样点可分为地表水、地下水以及混合区三个区域,说明研究区地表水和地下水水力联系密切,存在明显的转化关系;地表水、地下水、泉水的主要来源均为大气降水,不同水体均受到不同程度的蒸发作用影响;支流地表水主要受地下水补给,拉萨河中下游地表水和地下水存在地段性互补关系,拉萨河是区域地下水的主要排泄通道。     

赣南红层地区地下水水化学特征及成因分析

为研究赣南红层地区地下水资源及保障区域供水安全,基于水文地球化学理论,运用数理统计、Pipper三线图、Gibbs模型、水化学平衡法、同位素示踪法和离子比例系数法等方法,分析了研究区地下水水化学特征及主要离子来源。结果表明：研究区地下水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3-Ca.Na为主,主要阳离子和阴离子分别为Ca2+^和HCO3-^；氢氧同位素特征显示研究区地下水起源于大气降水,Sr同位素主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩风化的混合。地下水中石膏、岩盐、白云石、方解石和硅酸盐岩均处于未饱和状态。影响研究区地下水离子组成的是硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化溶解作用,碳酸盐岩风化溶解控制区以方解石溶解为主。地下水在径流过程中存在阳离子交换作用,阳离子交换以地下水中的Ca2+^、Mg2+^置换围岩矿物的Na+^、K+^为主,人类活动对地下水离子组成的影响较小,其中工矿活动的影响大于农业活动和生活污水排放。     

山东省地热水水化学研究及赋存特征

为研究山东省地热水水化学特征及赋存特征,利用2015年采集的104组山东省地热水样的分析检测结果,开展对地热分区的水化学特征的论述。研究发现鲁东隆起地热区水化学类型以HCO_3·SO_4-Na型水和Cl-Na·Ca型水为主,鲁中南地热区水化学类型较为复杂,主要为SO_4型水,鲁西北坳陷地热区水化学类型以Cl-Na型水为主;根据山东省地质构造、水文地质条件和地热水赋存特征等因素,将全省地热水资源分成鲁东、鲁西北和鲁中南3个大区,其中鲁中南区又可划分为4个亚区。从热储层岩性、热储类型、盖层特征及其成因类型等方面对各地热分区进行了概述。     

岩溶水水化学特征的主成分分析和因子分析

【目的】为了解岩溶区地下水水化学特征以及地下水成分的来源。【方法】以广西果化镇地下水为研究对象,于2017年7月共采集地下水样品21件,运用Gw_chart软件制作水化学Piper三线图,结合R软件进行相关性分析、主成分分析法、因子分析法等对数据进行处理。【结果】研究区岩溶地下水水化学类型主要为重碳酸-钙型水,Ca2+和Mg2+为地下水中主要阳离子,HCO-3和SO2-4为地下水中主要阴离子。HCO-3与Ca2+,Na++K+与Cl-,SO2-4与Mg+2、Ca2+,相关性较强,它们经历了相似的化学反应过程。通过主成分分析法提取了3个主成分,共解释了91%的方差,可以很好地代表原始数据;通过因子分析提取出3个公共因子,共解释了86%的方差。【结论】自然因素水-岩作用为水化学元素特征与来源主导因素,人类活动也起到了重要作用。     

青海省曲乃亥温泉地质特征及成因分析

为了研究曲乃亥温泉地质特征及成因,通过地热地质调查、可控源音频大地电磁测深剖面测量(CSAMT)、水样测试和阳离子温标计算等方法对该区地质、断裂构造、温泉水化学特征及热储温度等进行研究。结果表明,曲乃亥温泉主要接受北西侧山区大气降水补给,沿东西向张性下多隆断层及节理裂隙下渗至深部,经深部放射性热源加热后,热水沿近北北西向曲乃亥逆断层迁移至浅部。由于曲乃亥逆断层下盘相对阻水,热水在该逆断层与下多隆断裂交汇的共用上盘地势较低处出露成泉。该温泉水温最高96.6℃,水化学类型属Cl-Na型,热储温度为165.08℃,温泉天然放热量为3 604.22×10~7 kJ/a,折合标准煤1 230 t/a。本研究成果可为该温泉区地热资源合理勘查开发利用及保护提供基础数据及地质依据。     

吉林省西部主要湖泊的水化学特征及其水质评价

在吉林省西部6个主要湖泊中采集52套样品,对水中主要阴阳离子、Pb、Zn、Cu、As、Ni、Co、Ni、Fe、F等微量元素和酚、氰等有机物进行了测定,确定了水化学类型,探讨了水中溶质的来源,并对水质进行了评价.得出查干湖、向海水库、龙沼、牛心套堡泡等的水化学类型为HCO3-Na型,月亮泡的水化学类型为HCO3-Ca型;大布苏湖的水化学类型为Cl-Na型.吉林省西部的湖水中F含量普遍较高,均超出了国家渔业用水水质标准.     

贺州大汤温泉的形成条件及其水化学特征

为了合理开发和保护贺州市南乡镇大汤温泉资源,通过对温泉区地理环境和地质条件的分析来探讨温泉的形成条件,并对温泉水质的化学成分进行测定.贺州市南乡镇大汤地热田是一个带状热储,区域内的几条深大断裂构成其地下热水储热和深循环通道.该温泉以大气降水补给为主,补给区为周边分水岭.由于分水岭的地势较高,地下水在获得降雨补给后,有足够的水头压力沿着构造断裂实现由浅至深再由深至浅循环.在循环过程中,地下水通过热传导从深部地壳中获得热量,并通过与围岩发生的地球化学作用而获得丰富的微量元素.水化学分析表明,南乡温泉出露的热水不仅矿化度低、且富含氟、含偏硅酸和多种有益的微量元素,其氟和偏硅酸含量可达矿水命名标准,具有很高的医疗价值.     

松散层水化学特征及离子来源分析-以丁集煤矿为例

以丁集矿12组松散层下含的水常规离子浓度为水文地球化学分析基础数据,运用Piper三线图、离子比例系数分析、相关性分析和主成分分析,对研究区松散层下含水的水文地质特征进行研究。结果表明:常规水化学组分中,阴、阳离子的优势离子分别是Cl-l和Na++K+,水化学类型主要为Cl-Na。主导研究区水化学特征的是水-岩作用,主要经历了岩盐的溶解作用,硅酸盐矿物和碳酸盐岩的风化-溶解作用,以及硫酸盐矿物的溶解和黄铁矿的氧化作用等。     

安徽省地热温泉资源分布与特征

在对安徽省地热温泉资源分布及其影响因素进行综合分析的基础上,从水温、流量、水化学、热储层等角度系统探讨了全省地热温泉资源的特征,特别是地热温泉的水质类型及功效特征,结果表明:1)安徽省已发现的地热温泉资源主要分布在淮北、沿江、大别山区和皖南山区,其地理分布与地质构造、地层岩性和地形地貌的关系密切,断裂带范围内多温泉出露和人工热水孔,断裂复合交汇处尤多,火成岩、沉积岩岩性对于温泉形成和出露都会产生一定的影响,同时,开发历史、社会需求等方面也会影响温泉资源的选址、开发与规划。2)温泉的水温多为温热水或温水,少数为热水,大部分温泉流量的季节变化不大。3)在水化学特征方面,靠近深大断裂带的温泉水矿化度高,多数属于SO_4-Ca-Na型、SO_4-Na型或SO_4-HCO_3-Ca-Na型水,与古老地层及花岗岩岩体有关的温泉属于HCO_3-Ca-Na型水,而断陷盆地内的温泉或热水孔多以Cl-Na型水为主;热储层主要有层状、带状、层状兼带状三种类型,其中断陷盆地为层状及层状兼带状,断块隆起带和深大断裂带为带状。4)地热温泉热矿水兼备医疗和保健的理化作用,其中所含的化合物及微量元素对人体的药理和生物功效优于一般的人工水疗及药物浴疗。     

巴中市恩阳镇地区浅层地下水水文地球化学特征分析

通过采取研究区45组浅层地下水样,基于水文地球化学基础理论,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、相关性分析、离子比例系数分析和水化学平衡分析,对研究区地下水水文地球化学特征进行研究。结果表明:地下水化学组分中,阳离子以Ca~(2+)为主,均值为91.11 mg·L~(-1);阴离子以HCO3-为主,均值为330.15 mg·L~(-1);TDS均值为481.2 mg·L~(-1);地下水化学类型主要为HCO_3-Ca型。研究区地下水系统属于开系统,主导研究区地下水水化学特征的是岩石风化溶滤作用,碳酸盐矿物的风化溶滤是研究区地下水离子的主要来源,以方解石(CaCO_3)、白云石[CaMg(CO_3)_2]溶滤为主,其中,方解石大部分处于非饱和状态(SI_C小于1),白云石处于饱和状态(SI_D大于1)。     

东平湖地区地下水化学特征及质量评价

为分析东平湖周边地区地下水化学特征及地下水质量,运用离子分析、数理统计、Piper三线图及Gibbs图等方法,对研究区枯水期及丰水期溶解性总固体（TDS）时空分布、离子特征、水化学类型、影响因素和离子来源进行了分析;采用综合评价法对地下水水质进行了评价,并对其时空分布及水质成因进行了简析。结果表明：东平湖周边地区地下水TDS值普遍偏高,枯水期与丰水期空间分布规律差异不大;地下水中阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主,水化学类型枯水期以HCO3?SO4-Ca?Na型水为主,丰水期以HCO3 -Ca?Na型水为主;枯水期地下水化学特征主要受岩石风化作用影响,部分受蒸发浓缩作用影响,离子主要来源为蒸发岩溶解及碳酸盐溶解的共同作用,丰水期主要受岩石风化作用影响,离子主要来源为碳酸盐溶解;研究区地下水水质相对较差,枯水期与丰水期水样中Ⅳ类水（较差）及Ⅴ类水（极差）占比均超过了50％,但丰水期Ⅱ（良好）、Ⅲ（较好）类水比枯水期同类水分布区域更广。     

衢江流域地表水与地下水的转化关系

地表水和地下水之间的转换关系是流域水循环和水环境问题研究的关键.以水化学和氢氧同位素作为示踪剂可以在一定程度上反映流域内地表水和地下水之间的关系.以衢江流域为研究区,分析了流域内地表水、地下水的水化学和氢氧稳定同位素的空间分布规律和演化趋势,定性和定量地揭示了流域内地表水与地下水的转化关系,结果表明:①溶解性总固体(TDS)、pH指标显示研究区地表水与地下水水化学指标空间变化特征相似,两者转化频繁;流域上游主要是地下水补给地表水,中下游则主要是地表水补给地下水;②阴阳离子组分显示:研究区水化学类型主要是HCO3-Ca、HCO3·Cl-Ca类型水,流域内水的最终来源为大气降水;水中离子主要受岩石风化和降水因素影响;③δD-18δO关系显示氢氧同位素含量沿河水流向不断富集;依据氢氧同位素与大气降水线之间的关系,显示出研究区地下水和地表水均受大气降水补给;④地表水与地下水的定量关系显示:研究区上游主要是地下水补给地表水,地下水对地表水的平均贡献率为19.67％,日均补给量为2.73×106 m3/d;中下游主要是地表水补给地下水,地表水对地下水的平均贡献率为22.77％,日均补给量为3.49×106 m3/d.     

拉萨河谷地区孔隙地下水水化学特征及水文地球化学模拟

为研究拉萨河谷地区地下水水化学特征及演化规律,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图等进行水化学分析,并运用PHREEQC软件进行水文地球化学反向模拟。结果表明:拉萨河谷地区地下水主要阳离子呈Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+的关系,阴离子则存在HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-的关系;拉萨河谷地区与堆龙曲河谷地区地下水水化学组分具有一定的差异性,且地下水水化学类型均以HCO_3·SO_4-Ca·Mg为主,水岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素。堆龙曲模拟路径发生了斜长石和伊利石的连续溶解,绿泥石的连续沉淀;盐岩先沉淀后溶解,石膏先溶解后沉淀;石英先发生沉淀,后未参与反应;CO_2先逸出,后又溶解。拉萨河路径发生了绿泥石连续沉淀,斜长石开始未参与反应,后发生了溶解;盐岩、石膏、石英和伊利石发生了先溶解后沉淀,CO_2则发生了先溶解后逸出。两条路径都发生了阳离子交换作用,地下水的演化受矿物相的溶解沉淀以及阳离子交换作用的共同影响。     

西北某区地下水同位素特征分析

采用环境同位素和水化学等分析方法,通过分析研究西北某区地下水的环境同位素特征和化学特征,确定了该研究区内地下水的起源及其相对年龄,明确了地下水的相对补给区与排泄区。研究结果表明,区内地下水的化学类型主要为SO4.Cl-Na.Ca型,地下水赋存的环境属于弱碱性强氧化环境,最终来源主要为大气降水,大部分属于古老地下水,且地下水同位素δ值高程效应明显。地下水的补给和更新能力很差,呈现出研究区含水系统水循环交替速度很慢,更新周期很长的特征。