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岩溶水动态、矿物饱和指数与水源地选择

煤田地质与勘探 1996年第2期24卷 31-34页

作者：李振拴左建平山西煤田水文地质229队山西省东山煤矿地测科

在分析区域地下水动态特征的基础上，用化学热力学方法计算出每个钻孔岩溶水的碳酸盐岩矿物饱和指数，结合二者之间的关系，找到了富水分布规律。通过勘探证实，在碳酸盐岩分布区，供水水源地应选择在地下水动态变化不大、滞后期不长、... 详细信息

在分析区域地下水动态特征的基础上，用化学热力学方法计算出每个钻孔岩溶水的碳酸盐岩矿物饱和指数，结合二者之间的关系，找到了富水分布规律。通过勘探证实，在碳酸盐岩分布区，供水水源地应选择在地下水动态变化不大、滞后期不长、碳酸盐岩矿物馆和指数βｃ＞１～βｄ＜１的灰岩浅埋区。

关键词：岩溶水矿物饱和指数水源地选择

地下水水化学垂向分带特征及成因机制-以新街矿区为例

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煤炭科学技术 2024年第8期52卷 222-233页

作者：王旭东闫祖喻郭强张锁唐佳伟胡瑜恬刘小庆李井峰神华新街能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017200 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102211

矿井水作为煤矿矿区主要的潜在供水水源,具有较好的综合再利用潜力。然而,煤层顶板充水含水层与围岩发生的复杂多样的物理、化学反应共同影响煤矿矿井水水质。因此,确定不同充水含水层地下水水质状况及其成因机制,对矿井水的保护与综合... 详细信息

矿井水作为煤矿矿区主要的潜在供水水源,具有较好的综合再利用潜力。然而,煤层顶板充水含水层与围岩发生的复杂多样的物理、化学反应共同影响煤矿矿井水水质。因此,确定不同充水含水层地下水水质状况及其成因机制,对矿井水的保护与综合利用具有至关重要的意义。本研究基于新街矿区一井田的地下水样本和岩石矿物成分数据,采用多元统计分析与水文地球化学方法,并通过PHREEQC软件对水化学平衡进行模拟,深入探讨了不同含水层地下水的化学特征及其矿物溶解/沉淀的垂直分带规律,旨在揭示其成因机制。研究发现:①矿区地下水的化学特征呈现出明显的垂直异质性,其中志丹群以HCO_(3)-Na·Ca、HCO_(3)-Mg·Ca型为主,而安定组至延安组则主要为SO_(2)-4Cl·SO_(4)-Na、SO_(4)-Na型,TDS、Na^(+)、可能是主导水质垂向分异的关键驱动因子。②关键水质指SO_(4)^(2-)标,如TDS、Na+和的浓度与含水层深度(从志丹群至延安组)呈线性关系,通过离子比值分析发现K^(+)、Na^(+)主要源于硅酸盐矿物溶解,Ca^(2+)、Mg^(2+)浓度受到碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐矿物溶解作用的共同影响。③矿物饱和指数的深度变化表明,白云石、斜长石和岩盐等矿物在不同含水层中存在未饱和与过饱和状态的交替,志丹群和安定组的地下水中,许多矿物显示出进一步溶解的趋势;而在直罗组和延安组,多数矿物已达到过饱和状态。④水岩相互作用控制不同深度矿井水的水化学组成,最上层的志丹群水化学组分主要受钠长石、钾长石、方解石、绿泥石等矿物溶解作用的影响,深部含水层硅酸盐矿物、石膏、岩盐和黄铁矿的溶解反应更强,并伴随着阳离子交替吸附作用,形成了高矿化的Cl·SO_(4)-Na、SO_(4)-Na型水。本研究深入探讨了煤矿区不同含水层地下水化学的垂直分带特征及其矿物溶解机制,为矿井水资源的精准管理、水质调控和环境保护提供了坚实的科学基础,具有重要的理论指导价值和实践应用前景。

关键词：矿井水水化学特征垂向分带矿物饱和指数新街矿区

水化学温度计估算粤西沿海深部地热系统热交换温度

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地球科学（中国地质大学学报） 2016年第12期41卷 2075-2087页

作者：郭静毛绪美童晟冯亮中国地质大学环境学院湖北武汉430074

在实际案例分析中,采用传统地球化学温标计算的温度与实测温度往往有一定的差距,研究系统中矿物-流体的平衡状态、判断作为估算热交换温度的地热温标是否使用、选出最合适的计算结果非常重要.在讨论热水与矿物的平衡状态时,采用Na-K-Mg... 详细信息

在实际案例分析中,采用传统地球化学温标计算的温度与实测温度往往有一定的差距,研究系统中矿物-流体的平衡状态、判断作为估算热交换温度的地热温标是否使用、选出最合适的计算结果非常重要.在讨论热水与矿物的平衡状态时,采用Na-K-Mg三角图解法和PHREEQCI程度模拟计算矿物饱和指数的方法进行研究,结果表明：（1）粤西沿海地热系统采集的23组水样的分析发现其热水水化学特征为热水呈中低温弱碱性、氟含量较高源于热水与花岗岩的水岩相互作用、由内陆至沿海地区水化学类型由HCO3·Cl-Ca·Na型向Cl-Na型转化;（2）浅层水的混合使得硅温标的估算值低于实测温度;只有21号水样适合用阳离子温标,其热交换平衡温度为150~170℃;1号和19号样可用K-Mg温标计算其热交换温度下限值,分别为136.2和151.6℃,其余水样则适合用log（Q/K）-T平衡法估算,深部热水在经历深循环后上升至地表,在浅层受到冷水混合.

关键词：热交换温度水化学温度计 Na-K-Mg三角图矿物饱和指数热泉环境地质地球化学

基于长期监测的济南趵突泉水文地球化学演化规律研究

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中国岩溶 2023年第5期42卷 1061-1073页

作者：柳浩然张文强刘文马雪莹关琴张海林山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东济南250014 山东省地质矿产勘查开发局地下水资源与环境重点实验室山东济南250014

为了做好泉水保护工作,文章基于济南趵突泉60多年水文地球化学监测数据,动态分析趵突泉水文地球化学演化规律。结果显示:济南趵突泉水中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)分别为阴、阳离子优势离子,SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、Na^(+)+K^(+)等占比逐渐增加... 详细信息

为了做好泉水保护工作,文章基于济南趵突泉60多年水文地球化学监测数据,动态分析趵突泉水文地球化学演化规律。结果显示:济南趵突泉水中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)分别为阴、阳离子优势离子,SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、Na^(+)+K^(+)等占比逐渐增加,水化学类型以HCO_(3)^(-)Ca型为主,且呈现多元化、复杂化趋势;趵突泉水化学组分主要来源于水-岩作用,主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物风化溶解的共同作用,且呈现出向硅酸盐岩风化溶解偏移的趋势,Cl^(-)存在除岩盐矿物溶解外的其他来源并逐年增加,石膏溶解作用产生的Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)浓度逐渐增加,指示了石膏溶解作用在不断增强。氯碱指数反映了趵突泉水存在反向阳离子交换作用,且枯水期较丰水期强。矿物饱和指数指示了趵突泉总体处于过饱和状态,且总体上丰水期较枯水期、平水期偏高。研究表明,济南趵突泉水文地球化学特征主要受水-岩作用控制,农业活动、生活污水和人工补源等人类活动因素在不同历史时期对趵突泉水化学组分产生影响。

关键词：趵突泉水文地球化学演化规律矿物饱和指数

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大沽河地下咸淡水过渡带的水-岩作用模拟

中国海洋大学学报（自然科学版） 2015年第1期45卷 95-101页

作者：陈然郑西来中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100

大沽河是青岛市最大的地下水源地,过量开采导致严重的地下咸水入侵,研究地下咸-淡水的地球化学作用对于地下咸水的治理具有重要的指导作用。本文选取大沽河地下咸淡水过渡带作为研究区,在地下水动态监测的基础上,通过地下水水质和含水... 详细信息

大沽河是青岛市最大的地下水源地,过量开采导致严重的地下咸水入侵,研究地下咸-淡水的地球化学作用对于地下咸水的治理具有重要的指导作用。本文选取大沽河地下咸淡水过渡带作为研究区,在地下水动态监测的基础上,通过地下水水质和含水介质矿物分析,借助当前成熟的水文地球化学模拟软件—PHREEQC 2.0,计算地下水中主要离子和络合离子的含量,定量确定矿物的饱和指数和地下水流向上矿物相与水之间的物质交换量。研究结果表明:(1)地下水中钠、钾、镁、钙主要以单一离子形态存在,硫、碳主要以络阴离子形态存在,而硅和铝主要以络合物形态存在;(2)在地下水流动路径上,方解石、白云石、伊利石、高岭土处于过饱和状态;而石膏、CO2、氯化钠、萤石、玉髓处于不饱和状态;(3)咸淡水过渡带地下水化学类型由HCO3-Ca·Na型水向Cl-Na型水转变的趋势。

关键词：大沽河咸淡水过渡带矿物饱和指数水-岩作用

山东北部泥质海岸带白浪河地区地下水水化学演化过程

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海洋地质前沿 2024年第3期40卷 64-74页

作者：常新月高茂生罗锡明孙启明刘震林侯国华中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 中国地质大学(北京)海洋学院北京100083

莱州湾沿岸是中国海(咸)水入侵典型区域之一,受多次海侵海退事件影响,形成了复杂的地下含水系统。为探究其地下水系统水化学特征及演化规律,对比分析白浪河地区内地下水的水化学特征及主要离子的变化规律,研究了不同分区的水化学演化过... 详细信息

莱州湾沿岸是中国海(咸)水入侵典型区域之一,受多次海侵海退事件影响,形成了复杂的地下含水系统。为探究其地下水系统水化学特征及演化规律,对比分析白浪河地区内地下水的水化学特征及主要离子的变化规律,研究了不同分区的水化学演化过程。结果表明,内陆的咸水主要由淡水/卤水混合形成,滨海的咸水主要由淡水/海水混合形成。现存卤水在形成过程中发生了淡水的混入,水岩相互作用和阳离子交换在一定程度上改变了卤水的水化学组成。矿物饱和指数结果表明,不同分区的地下水体中,方解石和白云石基本处于饱和状态,岩盐均未达到饱和状态,石膏仅在卤水中达到饱和状态。从陆到海,地下水系统中发生的阳离子交换过程不同,淡水区和微咸水区浅层的地下水主要是水中的Ca^(2+)与含水介质吸附的Na^(+)交换,而其他分区的阳离子交换过程与之相反。

关键词：白浪河演化过程卤水矿物饱和指数

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珊瑚岛礁地下含水层的水-岩作用研究

人民长江 2020年第7期51卷 112-117,140页

作者：唐健健胡明鉴汪稔广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

珊瑚岛礁地下含水层的水-岩作用研究对于岛礁地下水资源开发和保护意义重大。基于西沙珊瑚岛礁水文地质勘察和野外样品采集工作,运用PHREEQC模拟软件初步探讨了地下水水化学组分形成的水文地球化学作用,获得了珊瑚岛礁含水层岩土化学特... 详细信息

珊瑚岛礁地下含水层的水-岩作用研究对于岛礁地下水资源开发和保护意义重大。基于西沙珊瑚岛礁水文地质勘察和野外样品采集工作,运用PHREEQC模拟软件初步探讨了地下水水化学组分形成的水文地球化学作用,获得了珊瑚岛礁含水层岩土化学特征并建立了水-岩作用概念模型。研究结果表明:含水层碳酸盐类矿物质量分数占总体97%以上,从上部砂砾沉积层到不整合面下部的珊瑚礁灰岩地层,文石和高镁方解石占比减小,方解石占比增加,出现方解石化。地下水中文石、方解石、白云石的饱和指数与深度呈负相关性,而生石膏的饱和指数和深度具有一定的正相关性。地下含水层的上部水体对碳酸盐矿物的溶蚀作用强于下部高TDS水体。

关键词：珊瑚岛礁水化学地下水碳酸盐矿物饱和指数

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山东省巨野县浅层地下水咸化特征及成因

济南大学学报（自然科学版） 2024年第3期38卷 257-266页

作者：冯国伟刘本华徐晶徐聪罗杰王琦济南大学水利与环境学院山东济南250022

为了深入了解浅层地下水的水化学特征及形成原因,在山东省巨野县采集20组浅层地下水样品,采用数理统计、Durov图、主成分分析、离子比值以及矿物饱和指数等方法,对地下水样检测结果进行统计分析,研究该地区地下水咸化特征及产生机制。... 详细信息

为了深入了解浅层地下水的水化学特征及形成原因,在山东省巨野县采集20组浅层地下水样品,采用数理统计、Durov图、主成分分析、离子比值以及矿物饱和指数等方法,对地下水样检测结果进行统计分析,研究该地区地下水咸化特征及产生机制。结果表明:研究区浅层地下水总体呈弱碱性,溶解性总固体的质量浓度为1680~14000 mg/L,地下水化学类型主要分为SO_(4)·Cl-Na·Mg、HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)-Na·Mg以及HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Mg型;浅层地下水的咸化程度主要受蒸发浓缩作用影响,水中离子主要来自硅酸盐、岩盐矿物的溶解,钾盐、石膏、岩盐、硬石膏是溶解性总固体的主要来源,造成研究区地下水咸化的最主要矿物是钾盐、岩盐。

关键词：浅层地下水咸化溶解性总固体矿物饱和指数

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山东霄云煤矿砂岩高氟地下水成因及健康风险评价

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中国科技论文 2023年第9期18卷 993-999页

作者：施龙青何莉詹召伟王彦敏王传晨山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 济宁矿业集团有限公司霄云煤矿山东济宁272000

为探究济宁市霄云煤矿高氟地下水形成机理,利用水化学分析、相关性分析、钠吸附比及饱和指数等方法对砂岩高氟地下水分布及形成原因进行分析。同时,利用非致癌物健康风险评价模型对不同受体人群进行健康风险评价。研究结果表明:矿区砂... 详细信息

为探究济宁市霄云煤矿高氟地下水形成机理,利用水化学分析、相关性分析、钠吸附比及饱和指数等方法对砂岩高氟地下水分布及形成原因进行分析。同时,利用非致癌物健康风险评价模型对不同受体人群进行健康风险评价。研究结果表明:矿区砂岩地下水F-质量浓度为0.97~5.23 mg/L,且有93.7%的样品F-质量浓度超标。矿区砂岩高氟地下水主要分布在矿区中部及西北部,且具有弱碱性、高Na^(+)、高HCO_(3)^(-)、低Ca^(2+)的水化学特征。弱碱性环境及OH^(-)、HCO_(3)^(-)与F^(-)的竞争吸附是矿区高氟地下水形成的重要因素,萤石的溶解与方解石、白云石的沉淀是矿区高氟地下水形成的主要机制。矿区不同受体人群平均非致癌健康风险指数分别为:婴儿5.11,儿童3.16,成年男性2.91,成年女性2.52,均超过风险指数阈值。建议加快发展高效除氟材料与技术,保障矿区居民饮水安全。

关键词：高氟地下水矿物饱和指数健康风险评价霄云煤矿