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水文地球化学方法在地热资源勘查中的应用:以湖北省应城市为例

1988年

作者：李学礼

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汇雅图书（南通市图书馆）

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地质科技通报 2024年第3期43卷 68-80页

作者：卫兴师红杰陈松尚建波刘明亮长江大学油气地球化学与环境湖北省重点实验室武汉430100 长江大学资源与环境学院武汉430100 湖北省地质局资源与生态环境地质湖北省重点实验室湖北孝感432000 湖北省地质局第六地质大队湖北孝感432000

地热流体水文地球化学研究在指示地热资源的形成机制、赋存环境以及预测地热资源有利勘查区等方面具有广泛应用。为了探究湖北省应城市地热系统的热源以及成因机制,并对其地热异常区进行圈定。基于研究区内地热水与浅层地下冷水的水化... 详细信息

地热流体水文地球化学研究在指示地热资源的形成机制、赋存环境以及预测地热资源有利勘查区等方面具有广泛应用。为了探究湖北省应城市地热系统的热源以及成因机制,并对其地热异常区进行圈定。基于研究区内地热水与浅层地下冷水的水化学及同位素特征,探讨了地热流体中主要组分的地球化学起源,评估了地热流体的热储温度。结合区内浅层地下冷水的温度与水化学数据,对地热异常区进行了圈定。研究结果表明,地热水水化学类型主要为SO 4-Ca型,地热系统主要的热储围岩为海相碳酸盐岩,通过地热温标计算热储温度约112.2℃。大气降水入渗和碳酸盐岩热储层中的水-岩相互作用是地热水中化学组分的主要来源。地热水的水化学和氢氧同位素特征指示地热水的补给来源为研究区西部山区的大气降水,大气降水由补给区入渗后向东南盆地中心不断运移,循环深度为3436.7~5030.2 m。通过与典型岩浆热源型地热系统的对比以及岩石样品中放射性元素的数据结果,得出应城地热系统是由地温梯度正常加热而形成的。结合区内浅层地下冷水的温度与水化学数据,最终圈定地热异常区位于应城市区西南陈河镇以北地区,但仍需考虑井深、人为污染等客观限制因素对圈定结果的影响。

关键词：水文地球化学地热温标地热异常地热资源勘查地热系统应城市

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水文地球化学研究现状与进展

地球学报 2002年第5期23卷 477-482页

作者：叶思源孙继朝姜春永中国矿业大学北京100083 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北正定050803 山东地质工程勘查院山东济南250014

1938年 ,“水文地球化学”术语提出 ,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展 ,其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研... 详细信息

1938年 ,“水文地球化学”术语提出 ,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展 ,其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。其研究方法也日臻完善。随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究 ,以及人类开发资源和保护生态的需要 ,水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域。

关键词：水文地球化学油田水化学热力学化学动力学地方病海洋水地热水地下水质

短时间高强度旅游活动下洞穴CO_2的变化特征及对滴水水文地球化学的响应

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地理学报 2018年第9期73卷 1687-1701页

作者：张结周忠发汪炎林潘艳喜薛冰清张昊天田衷珲贵州师范大学喀斯特研究院/地理与环境科学学院贵阳550001 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550001 国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵阳550001

洞穴高强度旅游活动产生的CO_2对洞穴滴水水文地球化学及洞穴沉积物沉积具有重要影响。本文于2017年9月30日-10月9日对贵州绥阳大风洞洞穴CO_2、温度、相对湿度、游客数量及洞穴滴水水化学指标等进行连续监测,运用系统分析方法对各要素... 详细信息

洞穴高强度旅游活动产生的CO_2对洞穴滴水水文地球化学及洞穴沉积物沉积具有重要影响。本文于2017年9月30日-10月9日对贵州绥阳大风洞洞穴CO_2、温度、相对湿度、游客数量及洞穴滴水水化学指标等进行连续监测,运用系统分析方法对各要素进行综合分析。结果发现:(1)受游客数量和洞穴通风效应等因素影响,洞穴空气CO_2分压(PCO_2(A))在时间序列上呈现明显的昼夜变化和日际变化,表现为白昼高、夜间低,游客多的天数高,游客少的天数低。在空间变化上,由于通风程度和洞腔体积不同,不同监测点PCO_2(A)存在明显差异,由洞内深处至洞口分别为3#(神泉玉露)>1#(时光隧道)>2#(夜明珠);(2)通过比较PCO_2(A)和滴水水温,前者对CO_2溶解度影响比后者更为显著,表明PCO_2(A)是洞穴沉积过程中最重要的驱动因素之一;(3)洞穴滴水水温、滴水PCO_2分压(PCO_2(W))与PCO_2(A)变化趋势大体一致,也呈现出明显的昼夜变化和日际变化。p H、SIc和HCO_3^-变化趋势大体上与PCO_2(A)相反,EC和Ca2+则无明显的昼夜变化,但存在一定的日际变化。随着旅游活动强度的增加,滴水水化学变化幅度逐渐增大。此外,不同滴水点所在洞腔结构、大小、封闭程度等不同,使PCO_2(A)的扩散和通风程度存在差异,进而影响洞穴滴水水化学组分和洞穴沉积物沉积状况。因此,本研究对于洞穴环境保护和管理及其岩溶洞穴碳循环的研究具有重要意义。

关键词：人为二氧化碳短时间尺度高强度旅游活动洞穴滴水水文地球化学大风洞

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新疆乌鲁木齐河流域北部平原区水文地球化学

地球学报 2015年第1期36卷 77-84页

作者：殷秀兰凤蔚王瑞久蔡月梅朱瑾霍传英中国地质环境监测院北京100081 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071051 新疆维吾尔自治区地质环境监测总站新疆乌鲁木齐830091

乌鲁木齐河流域是西北干旱地区内流盆地的典型代表,也是水文地质研究的重点区域。本次研究利用以往工作的资料,并在流域下游北部平原区采集地下水和地表水样品21组,用无机离子作为示踪剂,结合环境同位素的分析,提出乌鲁木齐河流域平原... 详细信息

乌鲁木齐河流域是西北干旱地区内流盆地的典型代表,也是水文地质研究的重点区域。本次研究利用以往工作的资料,并在流域下游北部平原区采集地下水和地表水样品21组,用无机离子作为示踪剂,结合环境同位素的分析,提出乌鲁木齐河流域平原区的地表水普遍溶解有蒸发盐,与晚全新世（近4000年）以来我国西北地区气候不断变得干旱有关;并将北部平原区的地下水划分为三层不同水体：现代水（埋深21～65 m）是乌鲁木齐河河水经蒸发后入渗补给的,而下面二层水为晚全新世初期（埋深179～259 m）和晚更新世末次冰期（埋深～353 m）补给的水都是原地的降水入渗。

关键词：水文地球化学环境同位素北部平原地下水

帕米尔高原东北缘中高温地热流体水文地球化学特征及成因机制

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地球科学 2024年第10期49卷 3736-3748页

作者：赵钵渊王帅陈锋贺根义黄学莲王思佳祁士华中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学资源学院湖北武汉430074 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局地矿局第二水文工程地质大队新疆昌吉831100 中国地质大学环境学院湖北武汉430078

帕米尔构造结东北缘中高温地热资源丰富,前人的研究多限于研究单个地热田,缺乏区域的系统性研究.基于帕米尔高原东北缘的地热地质特征,以地热流体地球化学研究作为认识地热资源的有效手段,根据研究区8个温泉水、1个冷泉水、11个热井水以... 详细信息

帕米尔构造结东北缘中高温地热资源丰富,前人的研究多限于研究单个地热田,缺乏区域的系统性研究.基于帕米尔高原东北缘的地热地质特征,以地热流体地球化学研究作为认识地热资源的有效手段,根据研究区8个温泉水、1个冷泉水、11个热井水以及6个地表水的理化数据,进行了水化学成因、特征及同位素分析,揭示帕米尔北东侧区域性地热流体的热储温度特征及冷却机制的演化模式,为帕米尔北东侧地热资源勘探提供一定的地球化学依据.研究结果表明,地热水中主量离子主要受钠/钾长石、阳离子交换作用以及岩浆水的影响,热水样品B/Cl、B/Li、B/Cs、Li/Cs、Na/Cl、K/Cl的高相关性特征显示热水可能有共同的母质地热储层.氢氧同位素特征表明地热水受大气降水、雪融水及深部岩浆水补给.多种溶质温度计、硅-焓模型以及氯-焓模型重建了热水的热储温度、冷却过程及演化模式,推断出研究区下方可能存在多个热储层,其中最深部的母质热储的温度约为358~418℃,Cl含量约为300~400 mg/L.结合区域地质及地热地质条件分析,认为帕米尔高原东北缘地热异常为地壳中的熔融岩浆及高产热花岗岩共同作用的结果.

关键词：帕米尔高原中高温地热系统水文地球化学地热温度计高放射性花岗岩水文地质学

华北型煤田奥陶系岩溶水水文地球化学特征及其对地热的指示意义

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煤炭学报 2023年第10期48卷 3831-3844页

作者：张杰陈陆望侯晓伟张苗胡永胜合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

华北型煤田奥陶系岩溶水是集水、热于一体的绿色能源,明确受煤层开采影响其补给来源、热储赋存环境、径流与循环等形成演化特征对于地热资源的勘探与开发具有重要意义。在充分了解典型华北型煤田-淮北煤田地质、水文地质及地热地质条件... 详细信息

华北型煤田奥陶系岩溶水是集水、热于一体的绿色能源,明确受煤层开采影响其补给来源、热储赋存环境、径流与循环等形成演化特征对于地热资源的勘探与开发具有重要意义。在充分了解典型华北型煤田-淮北煤田地质、水文地质及地热地质条件的基础上,采集区内岩溶地热水样品进行水化学及同位素测试并收集相关成果进行数据补充,揭示了岩溶地热水水化学成分特征及水-岩作用类型,明确了地热水补给来源,评估了岩溶热储温度及地热水循环深度,提出了研究区地热水形成演化模式。结果表明:淮北煤田岩溶地热水主要来源于大气降水补给,北部闸河矿区以直接入渗补给为主,水化学表现为HCO_(3)-Ca型,水-岩作用以溶滤溶解为主,指示该区地热水更新速率较快、循环路径短;南部宿县和临涣矿区仅在部分区域接受大气降水蒸发入渗补给并与古地下水混合明显,水化学类型多样,包括SO_(4)-Ca、SO_(4)-Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg、SO_(4)-Ca·Na、Cl·SO_(4)-Na、Cl-Na等,水-岩作用类型以溶滤溶解及阳离子交替吸附(正反向)为主并伴有脱白云石化作用,指示该区地热水滞留时间久、循环路径长,热储环境更为封闭。选用石英温标及改进的SiO_(2)温标估算该区热储温度范围34.8~69.1℃,地热水循环深度881~2281 m。淮北煤田岩溶地热水形成演化受构造控制明显,地热水循环更新能力、热储温度、循环深度以及水化学环境均存在显著空间差异,岩溶地热资源的开发和利用应综合考虑区域特点。

关键词：岩溶地热水水文地球化学氢氧稳定同位素热储环境华北型煤田

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降雨条件下岩溶槽谷泉水的水文地球化学特征

水利学报 2009年第1期39卷 67-74页

作者：杨平恒罗鉴银袁道先贺秋芳西南大学地理科学学院重庆400715 西南大学岩溶环境与石漠化治理研究所重庆400715 中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004

在示踪试验判断岩溶含水介质形态的基础上,通过观测降雨条件下姜家泉泉水的电导率、pH值、水温、泉口实时水位、降雨量以及降雨的pH值、钙离子浓度、电导率和计算出的泉水方解石饱和指数及CO2分压,分析了降雨条件下岩溶槽谷泉水文地球... 详细信息

在示踪试验判断岩溶含水介质形态的基础上,通过观测降雨条件下姜家泉泉水的电导率、pH值、水温、泉口实时水位、降雨量以及降雨的pH值、钙离子浓度、电导率和计算出的泉水方解石饱和指数及CO2分压,分析了降雨条件下岩溶槽谷泉水文地球化学行为的动态变化。研究结果表明在以管道为主的岩溶含水介质槽谷中,泉水水位随降雨暴涨暴落,其水温、电导率、pH值、方解石饱和指数和CO2分压对降雨响应迅速,能敏锐地感应和反馈环境的变化。酸雨将可能引起泉水pH值的降低和电导率的升高,因而应重视酸雨对岩溶泉水文地球化学行为和岩溶含水介质演化过程的影响。降雨期间雨水将地表土壤带入地下河,引起泉水浊度的升高,表明此时泉水可能受到微生物的污染。

关键词：降雨水文地球化学响应岩溶泉地下河

西南典型岩溶地下河系统水文地球化学特征对比：以重庆市青木关、老龙洞为例

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环境科学 2016年第9期37卷 3365-3374页

作者：詹兆君陈峰杨平恒任娟张海月刘黛薇蓝家程张宇西南大学地理科学学院三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 国土资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆408435

为探究不同土地利用类型和人类活动方式下西南典型岩溶地下河的水文地球化学特征,以地质背景相似的重庆青木关和老龙洞地下河为例,从月动态、单场降雨动态两个尺度,利用独立样本t检验、主成分分析(PCA)等方法对两岩溶地下河出口姜家泉... 详细信息

为探究不同土地利用类型和人类活动方式下西南典型岩溶地下河的水文地球化学特征,以地质背景相似的重庆青木关和老龙洞地下河为例,从月动态、单场降雨动态两个尺度,利用独立样本t检验、主成分分析(PCA)等方法对两岩溶地下河出口姜家泉、老龙洞的水文地球化学特征及其影响因素进行对比研究.结果表明,姜家泉与老龙洞的Ca^(2+)、HCO_3^-、Mg^(2+)、K^+、NO_3^-、Na^+、SO_4^(2-)、Cl^-、电导率等差异显著,姜家泉K+、NO-3的月动态变化幅度和浓度均值大于老龙洞,Na^+、SO_4^(2-)、Cl^-的月动态变化幅度和浓度均值则小于老龙洞.由PCA分析可知,水-岩作用对两岩溶地下河水的水化学特征及变化都起重要作用,但青木关主要受农业活动影响,老龙洞则主要受城镇活动、工业活动影响.由于人类活动影响方式和程度的差异,两岩溶地下河对单场降雨的响应也不同,姜家泉各指标变化与流量变化高度一致,老龙洞各指标的变化相对无序.青木关水化学特征的动态变化受水土流失、农业活动影响较大,水-岩作用次之.老龙洞则主要受到水-岩作用的影响,受城镇活动、工业活动、水土流失作用的影响也较明显.

关键词：地下河水文地球化学独立样本t检验主成分分析青木关老龙洞

水文地球化学预报地震的理论基础、方法与实例

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地震 1990年第5期10卷 47-53,60页

作者：张炜国家地震局分析预报中心

本文对水文地球化学预报地震的理论基础、方法及现状进行了全面阐述。作者认为,为了解决地震预报问题,必须扩大研究领域,在用地球物理方法研究的同时,开展地震孕育过程中地球化学问题的研究,并提出了从水文地球化学的角度研究震源及外... 详细信息

本文对水文地球化学预报地震的理论基础、方法及现状进行了全面阐述。作者认为,为了解决地震预报问题,必须扩大研究领域,在用地球物理方法研究的同时,开展地震孕育过程中地球化学问题的研究,并提出了从水文地球化学的角度研究震源及外国介质状态变化的必要性与可能性。文中介绍了地震水文地球化学观测台网的建设及水化多组分综合观测所取得的成果,并给出了近年来在探索新的反映地震灵敏组分方面如汞和氢的震例。对我国水化地震观测使用的仪器设备的现状及合理的采水方式、观测资料的收集整理、分析处理系统方面取得的成果及存在问题以及如何提高地震监测预报水平等进行了讨论。

关键词：地震预报水文地球化学