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物探与化探, 2023, 47(1): 39-46 doi: 10.11720/wtyht.2023.2569

地质调查·资源勘查

新疆甜水海地区红山湖泉水化学特征及其意义

肖睿,1, 庞守吉,1, 祝有海1, 张帅1, 邹燚1,2

1.中国地质调查局 油气资源调查中心,北京 100083

2.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院,北京 100083

Hydrochemical characteristics and significance of the Hongshan Lake in the Tianshuihai area, Xinjiang, China

XIAO Rui,1, PANG Shou-Ji,1, ZHU You-Hai1, ZHANG Shuai1, ZOU Yi1,2

1. Oil & Gas Survey, China Geological Survey, Beijing 100083, China

2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China

通讯作者: 庞守吉(1982-),男,教授级高工,天然气水合物调查研究方向。Email:psj0409@163.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2021-10-18   修回日期: 2022-01-17  

基金资助: 广东省基础与应用基础研究重大项目(2020B0301030003)
中国地质调查局地质调查项目“天然气水合物产能模拟与调控”(DD20211350)
“陆域冻土区天然气水合物资源综合调查”(DD20190102)

Received: 2021-10-18   Revised: 2022-01-17  

作者简介 About authors

肖睿(1990-),男,工程师,天然气水合物调查研究方向。Email:didaxr@163.com

摘要

通过开展甜水海地区红山湖的泉水与湖水水文地球化学相关测试分析,探索区内水化学成分形成过程以及水体地球化学特征与来源,从而获得与油气有关的水文地球化学信息。结果显示:红山湖泉水总体呈弱碱性,以微咸水为主,水体主要离子质量浓度随着矿化度增加而增加,水化学类型为Na-HCO3型;其主要补给为大气降水,且补给的大气降水在顺断裂或裂隙深循环过程中与围岩发生了水岩作用;矿化度、水化学类型以及泉水特征系数指示其代表的地下水体水动力较弱,且变质程度较深,与油田中油气伴生的地层水特征相似,推断该区地质环境整体利于油气形成与保存。

关键词： 红山湖; 泉水; 地球化学特征; 油气

Abstract

Focusing on the spring and lake water in the Hongshan Lake in the Tianshuihai area, Xinjiang, China, this study explored the formation process of the hydrochemical components in the water and the geochemical characteristics and sources of the water bodies through hydrogeochemical testing and analyses. Accordingly, the hydrocarbon-related hydrogeochemical information was obtained. The results are as follows: The spring water in the Hongshan Lake is weakly alkaline in general and dominated by brackish water. The mass concentration of main ions in the water bodies increases with increasing salinity. The water has a hydrochemical type of Na-HCO3 and is mainly charged by atmospheric precipitation, which interacts with the surrounding rocks during the deep circulation along faults or fractures. The salinity, hydrochemical type, and characteristic coefficient of spring water indicate that the groundwater in this area features weak hydrodynamic force and deep metamorphic degree, which are similar to the characteristics of the formation water associated with hydrocarbon in oil fields. Therefore, it can be inferred that the geological environment in this area is conducive to the generation and preservation of hydrocarbon resources.

Keywords： Hongshan Lake; spring water; geochemical characteristics; hydrocarbon

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本文引用格式

肖睿, 庞守吉, 祝有海, 张帅, 邹燚. 新疆甜水海地区红山湖泉水化学特征及其意义[J]. 物探与化探, 2023, 47(1): 39-46 doi:10.11720/wtyht.2023.2569

XIAO Rui, PANG Shou-Ji, ZHU You-Hai, ZHANG Shuai, ZOU Yi. Hydrochemical characteristics and significance of the Hongshan Lake in the Tianshuihai area, Xinjiang, China[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(1): 39-46 doi:10.11720/wtyht.2023.2569

0 引言

水文地球化学在区域环境与矿产资源研究中发挥着越来越大的作用,而含油气沉积盆地流体地球化学是一门涉及多学科的交叉学科,其建立在水文地质学、水文地球化学和石油地质学之间,是当代地学研究的前沿[1⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-11]。

甜水海地区位于羊湖—泉水沟断裂带(向西被康西瓦断裂带截切)和乔戈里峰断裂带之间的甜水海—塔什库尔干地块,西接帕米尔构造带,东连北羌塘地块,是研究喀喇昆仑山—昆仑山地质演化的重要地区之一[12]。近年来该地区开展的1∶25万区域地质调查及相应的科学研究工作在地层划分、沉积环境研究等方面取得了一些重要进展[13⇓⇓⇓⇓-18],但鲜见水文地球化学及油气地质条件方面的研究。为此,本文对采自甜水海地区红山湖的泉水与湖水进行了水文地球化学相关测试分析,探索区内水化学成分形成过程以及水体地球化学特征与来源,从而获得与油气有关的水文地球化学信息。

1 地质背景

红山湖为高山环绕的封闭盆地,高山深盆特征较为明显,其构造变形相对较弱,主要发育断裂及褶皱构造。区内断裂构造是在区域构造作用下形成的,在印度板块向欧亚板块俯冲、碰撞和挤压的强烈影响下,受到近SN向的挤压力,形成了一系列的NW—SE向或近乎EW向的断裂带,并在此基础上发展为断陷盆地[19-20],沿断裂位置有多个泉眼分布。

研究区出露的地层主要为上石炭统恰提尔组上段(C2q2)、上二叠统红山湖组(P2h)、上白垩统铁龙滩组下段(K2t1)和上段(K2t2)、中侏罗统龙山组二段(J2l2)及第四系冲洪积层(Qp3alp、Qhalp)、冲积层(Qhal),区内地层、构造分布见图1[21⇓-23]。区内低洼湖盆区分布大面积第四系松散堆积物,高山基岩区出露志留系地层。

图1

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图1   研究区地质略图(据文献[20]改编)

a—西昆仑及邻区地质构造略图;b—研究区地质略图;c—水体样品采样分布

Fig.1   Simplified geological map of the research area (adapted from reference [20])

a—geological structure map of West Kunlun and adjacent areas;b—geological sketch of study area;c—the distribution of water samples


2 样品采集与分析测试

本次研究样品采集自新疆甜水海岔路口地区红山湖及周边区域,采样点坐标: 35°26'08″N, 78°55'10″E。根据现场调查,采集红山湖南岸周边7个泉眼水和1个湖水样品,具体采样点如图1c所示。其中泉水多分布于湖畔沼泽中,为间歇性冷泉,水量极小,泉口多见自生碳酸盐。采集样品时,首先用泉水/湖水将空样品罐清洗3~5遍,然后将泉水样/湖水样装入罐中,最后以蜡封口保存,避免样品受到污染或损失。

样品分析测试由核工业北京地质研究院完成,分别进行了矿化度、pH值、阴阳离子以及氢氧同位素的测试分析。实验分析条件如下:矿化度分析使用FE38电导率仪进行,分析执行标准为《地下水质检验方法 溶解性固体总量的测定》(DZ/T 0064.9—1993);pH值分析使用AT-510自动电位滴定仪进行,分析执行标准为《地下水质检验方法 玻璃电极法测定pH值》(DZ/T 0064.5—1993);阴阳离子分析使用883 Basic IC plus,AT-510自动电位滴定仪及ICS-1100离子色谱系统进行,分析执行标准为《地下水质检验方法 滴定法测定碳酸根、重碳酸根和氢氧根》(DZ/T 0064.49—1993)、《地下水质检验方法 离子色谱法测定氯离子、氟离子、溴离子、硝酸根和硫酸根》(DZ/T 0064.51—1993)及《生活饮用水标准检验方法 金属指标》(GB/T 5750.6/22.2—2006)之22.2离子色谱法;氢氧同位素分析使用MAT-253 气体同位素质谱计进行,分析执行标准为《水中氢同位素锌还原法测定》(DZ/T 0184.19—1997)与《天然水中氧同位素二氧化碳—水平衡法测定》(DZ/T 0184.21—1997)。

3 水体化学特征

现场检测发现,泉水水温介于8~9 ℃,pH值为7.28~7.99,总体呈弱碱性;湖水温度约16.5 ℃,pH值为8.07,同样呈弱碱性。

样品测试分析结果显示,7个泉水矿化度相近,为1 983~3 076 mg/L,以微咸水为主,仅一件样品为咸水,而湖水矿化度可达119 177 mg/L,为盐水,泉水与湖水矿化度的不同表明其所处环境的水循环条件不同。

3.1 水体主要离子特征

水体的物性特征及其所携带的盐分浓度和元素组成可以反映其经历的水文地球化学过程。测试结果显示,主要阳离子和阴离子的质量浓度随着矿化度增加而增加(表1,图2a),泉水中盐类常规离子组分中阳离子为Na+、Ca2+、Mg2+、K+,其中Na+优势明显,质量浓度为447~693 mg/L,阳离子组分占比总体表现为Na+>Ca2+>Mg2+>K+(图2d);阴离子为HCO3-、Cl-、SO42-、F-、NO3-,其中主要为HCO3-、Cl-,质量浓度分别为707~891 mg/L、506~815 mg/L,阴离子组分占比总体表现为HCO3->Cl->SO42->F->NO3-(图2c),故Na+和HCO3-是泉水中盐类离子的主要组成部分。

表1   研究区水体化学分析结果

Table 1  Results of water chemical analysis in the study area

编号采样点矿化度/
(mg·L-1)		水体化
学类型		电导率/
(μs·cm-1)		pH
值		δD
V-SMOW		δO
V-SMOW		阴、阳离子浓度/(mg·L-1)
F-Cl-NO3-SO42-Na+K+Mg2+Ca2+HCO3-
W1间歇性冷泉水2370微咸水32077.68-96.1-13.00.440642<0.0894.555525.347.9113.0891
W2泉华水,水中出现
钙华,池底发白		2102微咸水28977.98-83.7-11.30.540616<0.0895.555325.849.855.1707
W3泉华水,间歇性冷
泉喷口处		1983微咸水28267.99-84.5-11.00.460515<0.0883.449924.545.768.9747
W4钙华区水2093微咸水30327.98-88.0-11.30.520573<0.08105.048124.451.888.0768
W5最新形成的碳酸盐区2091微咸水29637.4-94.0-12.60.560506<0.08104.044721.546.5125.0841
W6冷泉渗流口3076咸水28967.28-93.9-11.90.560815<0.08112.069328.955.9186.01184
W7底部呈红色的水体2110微咸水42227.74-91.0-11.90.580537<0.0893.049524.449.593.1817
W8湖水样119177盐水1370008.07-60.3-8.1<0.0264082<0.088938.0411491238.02407.0538.0825

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图2

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图2   离子浓度图解

a—泉水主要离子总含量; b—湖水主要离子总含量; c—主要阴离子所占的百分比; d—主要阳离子所占的百分比

Fig.2   Ion concentration diagrams

a—total concentration of major ions in the springs; b—total concentration of major ions in the lake; c—percentage of major anion; d—percentage of major cation


而湖水的离子组成与泉水则有所差异,阳离子占比依次为Na+>Mg2+>K+>Ca2+,阴离子占比表现为Cl->SO42->HCO3->F->NO3-,Ca2+浓度相比Na+而言明显减少(图2b),而阴离子中Cl-则占绝对的优势,一般蒸发浓缩和盐类矿物溶解均可造成高Cl-浓度,故湖水中Na+和Cl-是盐类离子的主要组成部分。

3.2 水体的化学类型

基于Piper 三线图,可以将水化学类型划分为Ca2+ (Mg2+ )-SO42- (A区)、Ca-HCO3(B区)、Na(K)-Cl(C区)和Na-HCO3(D区)4 种类型,一般而言,水化学类型遵循一定的演化规律,即碳酸盐型—硫酸盐型—硫酸镁型—氯化物型[24⇓-26]。 基于Piper 图解(图3),泉水绝大部分位于Piper 图中的D 区,水化学类型为Na-HCO3型,处于水体演化的初期阶段,而湖水(W8)则位于C区,即氯化物型(Na(K)-Cl)湖泊,表明已处于湖泊演化的后期。

图3

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图3   研究区水体离子浓度Piper图

Fig.3   Piper diagram of ionic concentration in water samples from the study area


而按照苏林(1946)分类的原则,根据水中Na+、Cl-、Mg2+、SO42-4种离子之间的当量比例,将研究区水样进行化学类型分类,其中泉水样的水化学类型主要为CaCl2型,有6件,其余为MgCl2型。CaCl2水型通常出现在水文地裸露质封闭性良好的地壳内部,一般出现在与地表隔绝良好的圈闭构造中,多属封闭性环境;而MgCl2水型则常为过渡型,一般是由海洋成因的地下水经浓缩而成的,矿化度一般较高,NaHCO3 及Na2SO4型水在一定环境条件下也可以转变为MgCl2 型水[10-11,27]。陈义才、王启军等[28-29]研究表明,已知油气田的水型往往以CaCl2型、NaHCO3型为主。研究区内以CaCl2型水体为主,反映了该区地下水良好的封闭性。

3.3 水体特征系数

水体特征系数可以反映水体所处的水文地球化学环境和水岩相互作用强度。本文采用钠氯系数、脱硫系数、氯镁系数以及镁钙系数对研究区泉水及湖水化学特征进行了系统分析。

钠氯系数(γNa+/γCl-)代表水体中钠盐的富集程度,常被用来作为判断水体来源、变质程度及水动力条件的指标。通常,标准海水的钠氯系数平均值为0.85,岩盐层溶滤形成的地下水大约为1,受大气降水淋滤作用影响的地下水一般大于1,经过阳离子交替吸附和强烈的水岩相互作用的沉积水小于0.85[11,30⇓⇓-33]。研究区泉水的钠氯系数介于0.839~0.968,而湖水则为0.64,微显封存特征。一般情况下,水体中的Na+的化学稳定性相对Cl-差,在水体演变过程中随着矿化度变高,可能由于吸附、沉淀等化学反应导致Na+减少,而Cl-一般变化不大,故而湖水钠氯系数明显低于泉水[32]。而在油田水分析中,低钠氯系数与水变质程度高、油气保存条件好具有一致性,泉水与湖水钠氯系数均小于1,表示该水样代表的地下水体水动力较弱,水交替呈阻滞状态,有利于油气的保存[31]。

脱硫系数(100×γSO42-/γCl-)是反映脱硫酸作用及水体环境氧化还原程度的重要参数,常被作为还原条件好坏的界线指标。在还原环境中,当存在有机质时,脱硫酸细菌能使SO42-还原成H2S,使水体中SO42-减少以致消失,通常脱硫系数越小,脱硫酸作用越强,水体环境越还原[30-31,34-35]。脱硫系数小于 1,表示该水样代表的地下水体位于还原环境;脱硫系数为1~15,则表示该水样代表的地下水体位于弱还原环境;而脱硫系数大于15,则为弱氧化环境,大于50为氧化环境。研究区泉水的脱硫系数较低,介于6.87~10.28,而湖水则为6.97,表示该水样代表的地下水体位于弱还原环境。

氯镁系数(γCl-/γMg2+)可反映地层水在运移过程中水岩作用的强度和离子交替置换的程度,地下径流越慢,水岩作用时间越长,离子交换作用彻底[11,31-32]。研究区泉水的氯镁系数介于10.84~14.58,而湖水则为26.62,反映出该区水体总体径流较慢,离子交换作用较彻底,流体中钠离子、镁离子可能较少,而钙离子相对较多,一般而言,油气伴生的地层水氯镁系数通常大于5.13,指示该区水体变质程度较深。

钙镁系数(γCa2+ /γMg2+)也是水化学的重要特性参数之一,反映地下卤水的变质程度,封闭时间越长,封闭性越好,则变质程度越高,判断标准界限值为3,深层地下卤水系数一般大于3[30,34-35]。研究区泉水的钙镁系数为1.11~3.33,而湖水为0.22,反映研究区泉水变质程度相对较高,水体运移环境相对封闭,而湖水则处于相对开放的状态。

3.4 水体氢氧同位素特征

针对不同泉水及湖水样品进行稳定同位素δD和δ18O分析,如图4所示,泉水的δD介于-96.1‰~-83.7‰,平均值为-90.17‰,δ18O介于-13‰~-11‰,平均值为-11.86‰,整体同位素值偏负,符合高海拔地区稳定同位素偏负的一般规律。

图4

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图4   研究区水体氢氧同位素关系

Fig.4   Relationship between hydrogen and oxygen isotope of the water samples in the study area


4 泉水地质意义

4.1 泉水的来源及成因

4.1.1 泉水的来源

地层中的原始沉积水可能来自于海水或淡水,经历了蒸发、与地表水或其他地层水混合、流体岩石作用等变化过程,导致水体性质发生改变[33]。

根据水体的稳定同位素资料可以比较有效地确定水体的来源与形成过程。而稳定同位素D(氘)和18O分别为氢、氧元素的重稳定同位素,由轻、重同位素分别组成的水分子具有明显不同的扩散分布特征,水汽的蒸发、冷凝及不同水体的混合可导致水体中氢、氧同位素含量的非均匀分布,因此,D(氘)和18O作为保守的天然稳定同位素,是水体运移、交换及混合的理想示踪剂[10]。泉水氢氧同位素分布总体靠近大气降水曲线(D=8×18O +10),且小幅度偏离大气降水线(图4),表明其补给来源为大气降水。而湖水与泉水相比有较为明显的差异,富集相对偏重的氢氧同位素,这可能由于自晚更新世以来,处在海拔4 000~5 000 m 左右高原上的盆地气候日趋干旱,湖盆水源补给明显减少,同时湖水受蒸发较大因素影响[26],使得水体中氢氧同位素发生了分馏。

由于岩石中富含氧元素而少氢元素,因此水岩反应主要引起地下水中δ18O值的正向漂移,而δD值几乎不受影响,取氘过量参数d=δD-8δ18O,可用来表征δ18O偏移雨水线的程度,水岩作用越强烈,δ18O的正向漂移量越大,d值越小[10]。研究区泉水d值为1.3~7.9,湖水为4.5,说明水体所处环境含水层封闭性较好,泉水循环较差,在岩石中滞留时间长,大气降水在下渗过程中与地表岩石发生了广泛的同位素交换反应。

由此推断,泉水主要补给为大气降水,而且补给的大气降水在顺断裂或裂隙深循环过程中,应该与围岩发生了水岩作用,这也导致了采集的泉水中的Na+和HCO3-浓度较高,水化学类型(Na-HCO3)不同于湖水的水化学类型(Na(K)-Cl)。而湖水可能是以大气降水为主,掺杂了不同程度的泉水混合与水岩反应,这与前文所述研究区泉水与湖水所处环境水循环条件不同相吻合。

4.1.2 离子来源控制因素

岩石和土壤的风化分解,以及大气的输入(或沉降)是天然水体中可溶性离子的主要来源。利用分析水化学特征的主控因素Gibbs图[36-37]对研究区泉水与湖水进行分析(图5),研究区水体介于Gibbs图中蒸发结晶和岩石风化的区域,显示蒸发结晶和岩石风化分别是影响研究区泉水与湖水水体离子含量的主控因素。

图5

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图5   研究区泉水的Gibbs 图式

Fig.5   Gibbs diagram of the studied lakes in the study area


红山湖作为半封闭湖泊,强烈的蒸发浓缩作用导致其矿化度较高,也使得Ca2+等离子形成如碳酸钙等溶解度较小的矿物成分析出,与野外实地考察中在泉水口发现的大量碳酸盐沉积一致,这致使水体中Ca2+、HCO3-在总离子含量中比例降低,优势阳离子由泉水的Na+、Ca2+变成湖水中的Na+、Mg2+,优势阴离子由泉水的HCO3-变成湖水中的Cl-。

4.2 地层水化学与天然气藏的关系

一般认为埋藏较深,水交替强度较弱,地层水矿化度较高,特别是NaHCO3型水分布区可为油气藏保存提供有利环境,由于构造条件和离子扩散等因素的影响,深部矿化度较高的地层水可以影响浅层地下水并形成水化学异常,这种异常往往与深部油气藏存在的有利环境吻合[11,31⇓-33]。前文分析可知,红山湖地区泉水矿化度较高,其水化学类型为Na-HCO3型,显示该区可能具有较好的油气保存条件。

此外,有研究表明钠氯系数、脱硫系数、镁钙系数可以反映地层水化学环境和水动力条件,与油气藏的分布和保存有密切关系[33]。如前述,研究区泉水特征系数指示其代表的地下水体水动力较弱,水交替呈阻滞状态,水体变质程度较深,且处于弱还原环境,与油田中油气伴生的地层水特征相似,推断该区地质环境整体利于油气形成与保存。

5 结论

1)红山湖泉水总体呈弱碱性,以微咸水为主,水体主要阳离子和阴离子的质量浓度随着矿化度增加而增加,泉水中盐类常规离子主要有Na+、Ca2+、Mg2+、K+及HCO3-、Cl-、SO42-、F-、NO3-,且Na+和HCO3-是泉水中盐类离子的主要组成部分,水化学类型为Na-HCO3型,而湖水为盐水,其离子丰度组成与泉水则有所差异,Na+和Cl-为主要组成部分,水化学类型为Na(K)-Cl型,表明已处于湖泊演化的后期。

2)水体的稳定同位素表明泉水主要补给为大气降水,而且补给的大气降水在顺断裂或裂隙深循环过程中,与围岩发生了水岩作用,导致了采集的泉水中的Na+和HCO3-浓度较高。而湖水可能是以大气降水为主,掺杂了不同程度泉水混合与水岩反应,这与前文所述研究区泉水与湖水所处环境水循环条件不同相吻合。

3)红山湖地区泉水矿化度较高,其水化学类型为Na-HCO3型,泉水特征系数指示其代表的地下水体水动力较弱,水交替呈阻滞状态,水体变质程度较深,且处于弱还原环境,与油田中油气伴生的地层水特征相似,推断该区地质环境整体利于油气形成与保存。

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牛新生, 黄华, 郑绵平.

江汉盆地潜江凹陷地下卤水地球化学特征和分布规律

[J]. 地学前缘, 2021, 28(6):56-65.

DOI:10.13745/j.esf.sf.2021.1.42      [本文引用: 2]

江汉盆地潜江凹陷潜江组赋存有丰富的地下卤水,因其有较高的经济价值,是江汉盆地油气资源之外的又一种重要的战略资源。然而,长期的油田注水开采也对地下卤水产生了一定的影响,为进一步评估这种影响并探讨地下卤水微量元素的分布情况,通过采集和分析潜江组第一至第四卤水组的地下卤水样品开展其地球化学特征和分布规律的研究。结果表明,潜江凹陷潜江组地下卤水受油田生产影响,虽然普遍发生了淡化,但仍然拥有较高的TDS含量,淡化影响有限。卤水储层从上至下,第一卤水组至第四卤水组,随着深度的增加,硫酸钠亚型卤水和碳酸盐型水逐渐变少,氯化物型水逐渐增多。尽管区内地下卤水普遍经受油田注水生产的影响,但是卤水中Li、B、Br等元素依然保持较高的含量,大部分样品达到或超过边界工业品位,尤其以第二、第三卤水Li、B、Br品位较高,第四卤水组次之,第一卤水组最低。潜江凹陷地下卤水样品的钠氯系数接近于1,具备溶滤卤水特征,属于非海相地层的卤水,氯溴系数分析揭示区内现存地下卤水是溶滤卤水和沉积卤水混合以后的结果,卤水的脱硫系数和钙镁系数反映卤水的储集空间封闭性相对较差,凹陷内从第一至第三下卤水储集体的空间的封闭性逐渐变好,第四卤水组略变差。平面上,Li、B、Br具有相似的分布特征,凹陷内,卤水的浓集中心从下至上具有明显的迁移特征,钟市、浩子口、王场、周矶所围限的区域是高浓度卤水分布中心地带,其分布明显受控于卤水储集体的分布。

Niu X S, Huang H, Zheng M P.

Geochemical characteristics and distribution patterns of subsurface brines in the Qiangjiang Depression,Jianghan Basin

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邢晓红, 刘桂民, 李红琴, 等.

哈思山地区泉水成因及其氢氧稳定同位素特征探讨

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Xing X H, Liu G M, Li H Q, et al.

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张景涛, 史浙明, 王广才, 等.

柴达木盆地大柴旦地区地下水水化学特征及演化规律

[J]. 地学前缘, 2021, 28(4):194-205.

DOI:10.13745/j.esf.sf.2020.6.40      [本文引用: 1]

地下水在干旱/半干旱地区的生态环境保护中起着主导作用。柴达木盆地北缘的大柴旦湖地处西北干旱区,其生态环境较为脆弱,了解该地区的地下水水化学演化特征,对这一生态敏感地区的地下水可持续利用至关重要。本研究通过采集该地区28 个具有代表性的水样,运用数理统计、Piper图、Gibbs图、离子比值、饱和指数和反向水文地球化学模拟等方法,分析了研究区地下水水化学类型分布特征,探讨了地下水水化学演化过程中的水岩作用。结果表明:(1)由山前冲洪积扇到大柴旦湖,地下水水化学类型由HCO<sub>3</sub>&#x000b7;Cl&#x000b7;SO<sub>4</sub>-Na&#x000b7;Ca型向SO<sub>4</sub>&#x000b7;Cl-Ca&#x000b7;Na、Cl-Na型演化转变,总溶解固体物含量由小于1 g/L增至380 g/L以上。(2)Gibbs图、主要离子比值分析及饱和指数表明,研究区地下水水化学特征主要受水岩作用和蒸发结晶作用控制,沿地下水流路径上,主要发生了岩盐、石膏的溶解,方解石的沉淀,白云石和长石的溶解或沉淀。氯碱指数、[(Na<sup>+</sup>+K<sup>+</sup>)-Cl<sup>-</sup>]与[(Ca<sup>2+</sup>+Mg<sup>2+</sup>)-( HCO 3 -+ SO 4 2 -)]关系表明,阳离子交换作用也影响着该地区地下水水化学组分的形成。(3)通过反向水文地球化学模拟,定量验证了地下水径流过程的主要水-岩作用。

Zhang J T, Shi Z M, Wang G C, et al.

Hydrochemical characteristics and evolution of groundwater in the Dachaidan area,Qaidam Basin

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