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山前岩溶热储聚热与富水机理:以济南北岩溶热储为例

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地质学报 2020年第5期94卷 1606-1624页

作者：康凤新隋海波郑婷婷山东省地质矿产勘查开发局济南250013 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济南250014 山东省地热清洁能源探测开发与回灌工程技术研究中心山东德州253072 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心济南250013

岩溶热储是中国北方两大主力供暖热储之一。山前岩溶热储主要位于岩溶地下水流系统下游埋藏型岩溶分布区,属深循环、弱开放、径流滞缓的区域地下水流系统之排泄区。本文以济南北岩溶热储为例,基于地质构造、同位素和水文地球化学特征,... 详细信息

岩溶热储是中国北方两大主力供暖热储之一。山前岩溶热储主要位于岩溶地下水流系统下游埋藏型岩溶分布区,属深循环、弱开放、径流滞缓的区域地下水流系统之排泄区。本文以济南北岩溶热储为例,基于地质构造、同位素和水文地球化学特征,揭示了地热水起源及其运移演化和富集机理:地热水一小部分来自于泰山北翼火成岩、变质岩分布区的大气降水入渗补给,大部分来源于寒武纪长清群和寒武纪-奥陶纪九龙群碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组分布区岩溶地下水的深循环径流补给;地热水主要循环富集于层间岩溶与断裂破碎带复合处、层间岩溶与岩体接触带复合处。根据地温场空间分布特征揭示的热源及其传递和聚集特征,提出了热储四元聚热机制:一元是大地热流毯状传导聚热、二元是凸起区高热导率分流聚热、三元是导热断裂或岩体接触带带状对流聚热、四元是地下水运移传导-对流聚热。在热储聚热与富水成因机理研究基础上,建立了基于水源、热源及热储赋存规律的岩溶热储地热田成矿模式,构建了如何寻找地热水富集区和热流聚集区的找矿模型,揭示了地热成矿规律,为地热资源探测找矿提供了依据。

关键词：岩溶热储弱开放聚热机理成矿模式找矿模型

山东柴汶河下游古近系朱家沟组含水岩组水文地质特征及地下水富集模式

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现代地质 2021年第3期35卷 675-681页

作者：李波吴璇张翼飞徐聪聪刘春伟关琴罗斐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 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014

鲁中南地区古近系朱家沟组是一套具"磨拉石建造"特征的沉积地层,岩性以灰质角砾岩为主,受断裂构造影响,其富水性差异明显。在区域水文地质调查的基础之上,利用柴汶河下游古近系朱家沟组地层调查点与钻孔资料,分析其含水层特征、地下水... 详细信息

鲁中南地区古近系朱家沟组是一套具"磨拉石建造"特征的沉积地层,岩性以灰质角砾岩为主,受断裂构造影响,其富水性差异明显。在区域水文地质调查的基础之上,利用柴汶河下游古近系朱家沟组地层调查点与钻孔资料,分析其含水层特征、地下水水化学特征及富水性。结果表明:古近系朱家沟组含水层岩性为钙质胶结灰质砾岩,在90 m以浅裂隙岩溶发育,单井涌水量100~300 m^(3)/d,局部>300 m^(3)/d;裂隙水与汶口盆地南侧岩溶水化学特征相似,表明两者水力联系密切;Gibbs图显示区域地下水呈现岩石风化型,趋向蒸发浓缩型;地下水离子成分主要源于岩盐溶解,并受到人类污染活动影响。依据钻孔资料分析区内地下水富集模式为断裂型灰质砾岩岩溶裂隙蓄水构造模式,认为碎屑岩断裂发育段可作为应急找水靶区。

关键词：柴汶河古近系朱家沟组水化学特征地下水富集模式

聊城市典型农业区土壤重金属分布特征、生态风险及来源解析

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干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 171-180页

作者：张文强滕跃柳浩然韩晓宇姜秉霖李海翔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济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心济南250014

选择聊城市典型农业区为研究对象,采集84份浅层土壤样品并测定了8种重金属元素含量。运用GIS及地统计学方法、地累积指数法、潜在生态风险指数法分析了土壤重金属空间分布及潜在生态风险,并应用相关性分析及正定矩阵因子分析(PMF)模型... 详细信息

选择聊城市典型农业区为研究对象,采集84份浅层土壤样品并测定了8种重金属元素含量。运用GIS及地统计学方法、地累积指数法、潜在生态风险指数法分析了土壤重金属空间分布及潜在生态风险,并应用相关性分析及正定矩阵因子分析(PMF)模型识别了重金属的可能来源及贡献率。结果表明:1)研究区As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量是聊城市土壤环境背景值的1.05、1.16、1.28、1.06、1.08、1.05、1.07和1.11倍,除Cd最大值略高于GB 15618-2018中农业土壤污染风险筛选值标准,其余各项元素均小于风险筛选值。2)各重金属地累积指数平均值由大到小依次为Cr>Cd>Zn>Pb>Hg>Cu>As>Ni。其中Hg和Cd空间变异性最大,局部累积程度最高,分别有21.4%、6.0%的采样点处于轻度-中度污染。3)潜在生态风险评价结果表明,Hg存在轻微至强生态风险,Cd存在轻微至中度生态风险;其余各元素均为轻微生态风险,总体生态风险较低。4)PMF模型源解析结果表明土壤重金属主要有四种来源,分别为地质背景引起的自然来源、燃煤活动-交通运输混合源、工业来源及农业活动源,其相对贡献率分别是25.33%、35.92%、22.40%、16.35%。As、Ni主要为自然源,Cd、Zn、Pb、Cu主要来源于燃煤活动-交通运输,Cr主要受地质背景和工业来源大气沉降共同作用,Hg主要来源于肥料农药施用等农业活动。

关键词：土壤重金属地累积指数潜在生态风险指数 PMF模型源解析

基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

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中国岩溶 2020年第5期39卷 650-657页

作者：彭凯刘文魏善明刘传娥陈燕董浩苏动袁炜韩琳山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心/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济南250014

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地... 详细信息

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。

关键词：岩溶水文地球化学同位素补给来源

山东省东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理

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地质学报 2021年第6期95卷 1973-1983页

作者：魏善明丁冠涛袁国霞汪丽芳聂玉朋杜金亮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 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014 山东省地质测绘院山东济南250002 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061

地下水作为人类重要的水源之一,已经受到了人类活动的明显影响而造成污染,深入研究地下水化学特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义。东汶河沂南地区分布着多种类型的含水层,并且农业、养殖业发达,是进行人类活动影响... 详细信息

地下水作为人类重要的水源之一,已经受到了人类活动的明显影响而造成污染,深入研究地下水化学特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义。东汶河沂南地区分布着多种类型的含水层,并且农业、养殖业发达,是进行人类活动影响下的地下水水化学形成研究的理想地区。本文综合利用Piper三线图、离子比值法及数理统计(相关性分析、因子分析、聚类分析)等方法,对东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理进行研究。研究结果表明,本区地下水水化学类型总体以HCO_(3)-Ca、HCO_(3)-Ca·Mg型为主,TDS含量在243~1473mg/L之间。地下水中HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)和Mg^(2+)等离子主要来自于碳酸盐类矿物及硫酸盐类矿物的溶解,而Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)则主要来自于岩盐溶解和人类活动污染。水岩作用对地下水水化学的影响超过了62.024%;受人类活动影响明显的水样占到了总水样数的13.6%,对地下水水化学的贡献率则达到了20.318%。河谷平原地区受到农业及养殖业等人类活动的污染明显。

关键词：岩溶水文地球化学水岩作用污染地下水资源东汶河沂南地区

草酸强化天然铁矿石异相光助Fenton催化降解萘酚

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中国环境科学 2023年第11期43卷 6016-6024页

作者：胡彩萍锁进然丁冠涛徐天缘魏善明王坤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(山东省地矿工程勘察院) 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

对安徽马鞍山天然铁矿石的结构与成分进行表征分析,利用响应曲面方法箱线型设计(BBD)评估影响萘酚降解效率因素之间的交互作用,并探讨草酸强化铁矿石异相光助Fenton催化体系的机理.结果显示,马鞍山铁矿石的矿石矿物主要为磁铁矿.性能评... 详细信息

对安徽马鞍山天然铁矿石的结构与成分进行表征分析,利用响应曲面方法箱线型设计(BBD)评估影响萘酚降解效率因素之间的交互作用,并探讨草酸强化铁矿石异相光助Fenton催化体系的机理.结果显示,马鞍山铁矿石的矿石矿物主要为磁铁矿.性能评价结果显示草酸显著提高铁矿石异相光助Fenton催化性能,萘酚去除率由40%提高至>99%.BBD设计表明影响萘酚降解的主导因素是草酸浓度,其次是H_(2)O_(2)浓度,铁矿石剂量的影响稍小,三者之间均存在交互影响.EPR结果表明草酸的引入可以显著提高体系中的CO_(2)^(•)−和O_(2)^(•)−含量.草酸强化铁矿石异相光助Fenton高效催化降解萘酚主要归因于草酸与铁矿石形成的草酸铁络合物的光分解提高体系中O_(2)•−产量,另一方面光分解产物Fe(Ⅱ)加速Fenton反应产生•OH的速率.研究结果可为绿色环保水污染物控制技术研发提供指导.

关键词：铁矿草酸异相Fenton 多环芳烃机理

济南趵突泉泉域岩溶水硝酸盐污染特征及其来源识别

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中国岩溶 2022年第6期41卷 998-1006页

作者：张海林王重林广奇徐源马雪莹关琴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(山东省地矿工程勘察院) 山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014

为有效防治硝酸盐污染,保障区域饮用水安全,识别硝酸盐的污染来源,在系统分析济南趵突泉水文地质条件的基础上,进行岩溶水取样调查,采用N、O双同位素技术,识别其泉域内硝酸盐的主要污染来源,并利用IsoSource模型定量计算各污染来源的贡... 详细信息

为有效防治硝酸盐污染,保障区域饮用水安全,识别硝酸盐的污染来源,在系统分析济南趵突泉水文地质条件的基础上,进行岩溶水取样调查,采用N、O双同位素技术,识别其泉域内硝酸盐的主要污染来源,并利用IsoSource模型定量计算各污染来源的贡献率。结果表明:趵突泉泉域岩溶水中硝酸盐主要污染来源有动物粪便与污水、土壤有机氮、化肥中的NH_(4)^(+);其中动物粪便与污水来源贡献率最大,均值达到51.07%,其次是土壤有机氮和化肥,均值分别为25.21%、23.71%。

关键词：硝酸盐氮氧同位素岩溶水趵突泉泉域

山东莱芜盆地东部水文地质条件及富水块段特征

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中国岩溶 2020年第5期39卷 637-649页

作者：李波王金晓吴璇刘春伟徐聪聪罗斐滕跃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济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心济南250014

基于在莱芜盆地开展的1∶5万水文地质调查工作,详细论述了盆地东部地区水文地质条件,将区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水与岩浆岩变质岩类裂隙水四类,并总结了其含水岩组富水性;分析了区... 详细信息

基于在莱芜盆地开展的1∶5万水文地质调查工作,详细论述了盆地东部地区水文地质条件,将区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水与岩浆岩变质岩类裂隙水四类,并总结了其含水岩组富水性;分析了区内地下水补给、径流、排泄特征与地下水动态变化特征;通过收集分析区内钻孔资料,总结了岩溶区岩溶发育特征,发现区内岩溶发育主要集中在200 m以浅,以溶蚀裂隙、蜂窝状溶孔为主;对清泥沟断裂、兴隆山-高峪铺断裂、铜冶店-孙祖断裂等主要控水断裂进行分析,提出东泉、清泥沟、丈八丘三个岩溶水富水块段,分析了各块段的富水机理,并提出各富水块段允许开采地下水量,为地下水合理开发利用提供一定参考资料。

关键词：莱芜盆地水文地质调查控水构造富水块段

泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

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地质学报 2024年第2期98卷 579-590页

作者：孙斌李常锁魏善明丁冠涛郭秀军高帅刘春伟杨振华中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 山东省地质矿产勘查开发局八○一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) 山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年... 详细信息

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明:地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄-渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。

关键词：济南岩溶含水介质泉水地热水循环四场