重庆北温泉水化学特征对汶川8.0级地震的响应

2008年5月1日至7月4日汶川8.0级地震前后,对距震中约400 km的重庆北温泉7个泉点进行采样监测,发现其水温、水量及水化学特征均发生了较大变化：（1）所有泉点震后水温都下降了1℃左右;（2）海拔相对较高的BWQ-2、BWQ-3、BWQ-4泉点相继断流,而下游海拔较低的BWQ-1泉点水量则增加了15 L/s,BWQ-6泉点水量也有所增加;（3）海拔较低泉点泉水中K＋、Na＋、Ca2＋浓度减少,Mg2＋浓度增大,且K＋、Na＋、Ca2＋浓度呈正相关;Fe3＋、Mn2＋浓度于地震当日成倍增长,随后逐渐减小,7月4日时浓度与5月1日相当;SO42-、F-浓度增大后逐渐减少。引起北温泉水物理化学变化的主因是：由于汶川强烈地震,导致北温泉区上覆盖层裂隙与下伏温泉含水层裂隙贯通,地表或上覆盖层低温水汇入含水层所致。     

易门井数字化水位水温同震响应及其机理探讨

研究了易门地震前兆观测井数字化水位水温观测资料对2004年12月26日印尼8.7级、2008年5月12日汶川8.0级和2011年3月11日日本9.0级大震同震响应特征,探讨其同震响应机理,给出水位水温同震响应的合理解释。表明易门井水位水温同震变化总是水位震荡下降—迅速恢复、水温迅速下降—缓慢恢复,形态相似。与观测井所在的地质构造、井深以及探头深度密切相关。     

地下水中锰离子氧化细菌的分离与筛选鉴定

从沈阳张士经济开发区净水厂的成熟生物滤池中,分离筛选得到了3株具有较强Mn~(2+)氧化能力的革兰氏阴性细菌,分别命名为Mn1、Mn2和Mn3.经3个菌株的16S rDNA鉴定及其系统发育学分析表明,菌株Mn1和Mn2为Delftia属,菌株Mn3为Klebsiella属.进一步考察了3株菌对地下水中浓度为2 mg/L的Mn~(2+)氧化及发酵能力.结果表明,3株菌均可在12 h内达到使1 m~3生物滤料成熟时所需的最少生物量;且Mn1、Mn2和Mn3对Mn~(2+)的相对氧化能力分别为96%、94%和85%,为生物滤池法去除地下水中铁锰的快速启动提供了菌种基础.     

酸性含Fe3+溶液作用下铀的溶解迁移特征

采用不同Fe~(3+)浓度的酸性溶液,对取自新疆伊犁盆地的砂岩铀矿石进行了溶浸对比试验,探讨了铀在酸性含Fe~(3+)溶液作用下的溶解迁移动力学特征及其与Fe~(3+)的关系。结果表明,在Fe~(3+)的氧化作用下,铀从矿石向溶液的迁移于10小时内快速达到平衡,溶解速度衰减迅速;铀的溶解速度与Fe~(3+)向Fe~(2+)转化速度呈正相关的指数函数关系,当Fe~(3+)向Fe~(2+)转化速度趋近零时,铀的氧化溶解基本停止,溶液中的铀达到平衡浓度;Fe~(3+)向Fe~(2+)浓度达到2g/L可使铀强烈溶解迁移,而溶液酸度增高会弱化铀溶解速度与Fe~(3+)转换速度的关系,但酸度在2g/L~4g/L(对应pH值1.65~1.33)之间变化不会对铀的浸出产生显著影响;保持Fe~(3+)浓度为2g/L、酸度为2g/L(pH值1.65)的水化学条件对铀的溶浸是经济且足够有效的。     

汶川8.0级地震与苏门签腊8.7级地震井水温度同震响应特征分析

基于中国大陆地下流体台网井水温度数字化观测数据,本文对比分析了2008年5月12日汶川8.0级地震与2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊8.7级地震引起的水温同震响应特征。结果表明,地震能引起井水温度发生同震响应,而井水温度同震响应特征可能主要与井孔本身的水文地质条件和区域构造环境有关。同时,根据水位同震响应资料和前人的研究结果,本文对水温同震响应的机理进行了探讨,认为在地震波动力加载作用下,井-含水层系统原有状态发生改变,很多因素可以引起井水温度发生变化,例如井孔垂直方向上因对流和水动力弥散引起的温度变化、井-含水层系统水平方向上水流状态改变引起的温度变化、井孔水由于气泡脱逸引起的温度变化、井孔水与井壁及水温探头摩擦引起的温度变化等,因而,合理考虑以上因素,才能有效分析井水温度同震响应的机理。     

两种类型天然紫色翡翠的致色机理

紫色翡翠是天然翡翠中的重要品种,具有很高的经济价值,其主要有2种类型,一种呈较纯的紫色,另一种为带有蓝色色调的紫色。为探究紫色翡翠的致色机理,除采用传统的谱学及化学成分分析外,本文重点采用电子顺磁共振(EPR)、X射线光电子能谱(XPS)等,对2种类型紫色翡翠致色机理、致色元素价态等进行深入研究。结果表明,2种类型紫色翡翠均为硬玉颗粒本身呈色。紫色样品致色与Mn有关(w(Mn O)=0.0035%～0.036%),紫外可见光吸收光谱具有由Mn导致的580 nm吸收带,电子顺磁共振分析显示其主要为Mn~(3+),而并非Mn~(2+)。蓝紫色翡翠由Fe、Ti元素联合致色(w(Fe O)=0.039%～0.25%;w(Ti O_2)=0.018%～0.17%),X射线光电子能谱分析显示其主要致色离子为Fe~(2+)、Fe~(3+)和Ti~(4+),认为蓝紫色翡翠为Fe~(2+)-Ti~(4+)和Fe~(2+)-Fe~(3+)电荷转移致色,由此导致紫外可见光吸收光谱中具530和610 nm的吸收带。     

Fe(Ⅱ)/阳离子掺杂针铁矿矿物系统对2-NP的还原转化性能研究

制备了不同阳离子掺杂改性的针铁矿,并采用XRD、红外、热重差热分析以及TEM等手段对其进行了表征,结果显示,掺入Mn~(2+)、Cr~(3+)、Al~(3+)后并未明显改变α-FeOOH的晶体结构类型,说明部分阳离子掺杂进入α-FeOOH晶格,从而分别形成因Fe~(3+)被Mn~(2+)、Cr~(3+)、Al~(3+)部分取代的固溶体;红外分析也得到类似结果;热重和差热分析以及TEM观察结果均表明几种金属阳离子没有形成氧化物相,可以确定这些离子已经进入针铁矿的晶格;紫外-可见漫反射光谱分析发现Mn~(2+)、Cr~(3+)掺杂者的能带隙较之纯相针铁矿的稍小,依次为2.18 e V和2.24 e V;而Al~(3+)掺杂者的能带隙与纯相针铁矿相比有所提高,增加至2.34 e V。此外还考查了不同阳离子掺杂及纯相针铁矿与Fe(Ⅱ)构成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的还原效果,研究表明,在溶液pH=6和25℃等的条件下,上述还原转化反应符合准一级动力学方程。其中,Fe(Ⅱ)/Al~(3+)掺杂针铁矿复合系统对2-NP的降解效果最好,在120 min时就达到了100%去除率,在一定浓度范围内,随着2-NP浓度的升高,2-NP的还原速率降低。而且,Fe(Ⅱ)/Al~(3+)-针铁矿复合系统速率常数(k)随着溶液的pH值增大而升高。     

浅海Mg~(2+)和SO_4~(2-)对微生物诱导形成锰碳酸盐的影响

为了模拟浅海环境下锰氧化物微生物还原作用诱导碳酸盐沉淀的过程,选取最常见的锰氧化物-水钠锰矿(K_(0.33)Mn_7O_(14)·7H_2O)为研究对象,在不同种类与浓度盐离子(Mg~(2+)、SO_4~(2-))存在条件下开展异化锰还原菌Dietzia cercidiphylli 45-1b好氧还原水钠锰矿的实验研究.通过测试体系蛋白、Mn~(2+)等离子浓度变化,利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收谱(XAS)表征反应前后矿物结构变化,来探讨不同初始Mg~(2+)和SO_4~(2-)浓度对于菌株45-1b还原水钠锰矿及诱导碳酸盐矿物沉淀的影响.结果显示体系pH值在4天内从7.0迅速上升至9.3,Mn~(2+)浓度在2天内迅速上升至166μmol/L,随后迅速下降至8μmol/L(第4天),其好氧还原产物为菱锰矿(MnCO3),且其产生量随Mg~(2+)浓度的升高而降低,随SO_4~(2-)浓度的升高而升高.上述实验结果表明好氧环境下菌株45-1b能够利用乙酸为电子供体,水钠锰矿为电子受体还原水钠锰矿释放Mn~(2+),最终转化有机碳为无机碳酸盐矿物菱锰矿.Mg~(2+)通过影响微生物生长和菱锰矿成核对水钠锰矿的还原及菱锰矿沉淀产生抑制作用,而SO_4~(2-)可以缓解Mg~(2+)的抑制作用并促进水钠锰矿的还原及菱锰矿沉淀.     

汶川地震主滑移带（PSZ）：映秀—北川断裂带内的斜切逆冲断裂

2008年5月12日在青藏高原东缘龙门山地区发生了毁灭性的汶川地震(Ms 8.0),并沿映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别产生约270 km和80 km长、并具不同运动性质的地表破裂带。大地震后的断裂带科学钻探是研究地震机制的有效方法,为更好地了解汶川地震过程中的断裂机制、岩石的物理、化学变化和特征,2008年11月4日(汶川地震后的178 d)快速实施了汶川地震断裂带科学钻探项目(WFSD),该项目在这两条断裂带的上盘布置深浅不一的五口群钻(500～3000 m深)。笔者以汶川科钻一号孔(WFSD-1)岩心为主要研究对象,通过对岩心的岩石学研究和构造分析,识别出映秀—北川断裂带中的不同断裂岩分布和组合,以及确定了汶川地震主滑移带位置,为进一步研究汶川地震断裂机制提供了基础。     

汶川(Ms8.0)地震的河流地貌响应

2008年5月12日龙门山汶川(Ms8.0)地震导致了北川断裂、彭灌断裂和小鱼洞断裂发生了地表破裂,显示为两条近于平行的北东向逆冲-走滑型断层.同震变形在瞬间就改变了地形坡度,并产生了巨量的滑坡和泥石流,导致河流地貌产生相应的变化和响应.本文在整合汶川地震所导致的地表破裂、地形和水系变化相关数据的基础上,标定了汶川地震驱动的逆冲-走滑型构造作用对河流坡折点、河流转折点、河道走向的控制作用,刻画了平行的走滑-逆冲断层对河流地貌与不规则水系样式的控制作用,讨论了汶川地震驱动的隆升作用对河床梯度剖面的影响,探讨了汶川地震和暴雨驱动滑坡、泥石流和洪水及其剥蚀卸载作用对河道地貌和龙门山地形演化的影响.研究结果表明:1)汶川地震驱动的右行走滑作用导致水平位错和偏转,使水系产生新的河流流向的转折点;2)汶川地震驱动的逆冲作用导致的垂向位错使水系产生新的河流坡折点;3)汶川地震驱动的活动断层走向对河道走向具有控制作用;4)汶川地震驱动抬升作用导致河床梯度平衡剖面和剥蚀基准面的变化;5)汶川地震驱动的滑坡使得该地区剥蚀作用加强,同震滑坡量远大于同震岩石隆升增加的山脉体积,导致了龙门山造山带的物质亏损;6)龙门山地形雨的“雨影区”产生的强降雨带与汶川地震驱动的地表破裂带和滑坡带的空间分布位置一致,暴雨季节来临时容易出现滑坡、泥石流和洪水,这是未来几十年所面临的地质灾害.因此认为,在龙门山地震活动频繁的地区,河流地貌和水系样式主要受地震构造活动控制.     

Influence of the Chuxiong Yao’an Earthquake on the Mineralization of Hot Springs in the Tengchong Geothermal Area, Southwestern China

<正>The Tengchong geothermal area,an active tectonic region with frequent earthquakes,is located in Yunnan Province of southwestern China.This area contains abundant active hot springs, which often display high metal concentrations and obvious mineralization phenomena.At 19:19 on 9 July 2009,an earthquake occurred in Yao'an,Chuxiong,Yunnan Province,which is 300 km to the northeast of the Tengchong geothermal area.We sampled water in the hot springs in the Tengchong area from 4 July to 9 July 2009 and from 10 July to 15 July 2009 to study the changes of elemental concentrations before and after the earthquake and discuss the influence of the earthquake on the mineralization of the hot springs.The concentrations of most trace elements increased slightly,but the concentration of REE(rare earth elements) decreased by 50%after the earthquake in the hot springs around a NS-trending fault.The elemental concentrations remained unchanged in Longtan and Suanshuigou,which are related to an inactive crater.The elemental concentrations in other springs controlled by superficial and small-scale faults decreased after the earthquake.The earthquake can stimulate the activity of deep faults and magma chambers,as is responsible for the increase of metal concentrations in the hot springs along the NS-trending deep fault;whereas it can decrease the porosity of permeable rocks,resulting in the decline of the flux of ore-bearing fluids and the corresponding mineralization in the hot springs related to superficial faults.     

四川昭觉竹核温泉水文地球化学特征及成因

四川昭觉县作为国家级贫困县,位于甘孜—新龙—理塘地热带的延伸区域内,拥有丰富的地热资源,但利用率低。为了揭示川西甘孜—新龙—理塘地热带热循环机理,助力当地的扶贫攻坚,合理开发利用地热资源,选择四川昭觉竹核温泉为研究对象,对其进行水化学和稳定同位素测试分析。结果表明:竹核温泉的水化学类型为HCO₃-Na型,补给区的温度约为14.71 ℃,补给高程为3 345~3 560 m;采用SiO₂地热温标法计算出热储平均温度为95.41 ℃,利用混合模型和硅-焓图解法估算出大温泉的混入冷水比例分别为77%、75.95%,小温泉的混入冷水比例分别为81%、78.61%,储热循环的深度范围为3 426.38~3 766.81 m;竹核温泉受木佛山断层和竹核断层等断裂带控制,在地热深循环的过程中与浅层冷水发生混合,与围岩发生水-岩反应,出露地表形成了以“大温泉、小温泉”为中心的中-低温地热资源。     

南北地震带南段水文地球化学特征及其与地震的关系

本文概述了南北地震带南段的水文地质条件和水文地球化学特征,并编绘了B、F、Li、Sr等微量元素的异常图,分析了水文地球化学与地震的关系。认为(1)构造对地震、地下热水和微量元素的高值区均具有控制作用,它们在空间分布上具有较明显的一致性;(2)高中温热水区(尤其是高中温热泉密集带),常常是地震活动的强烈区,但强震区不一定有高中温热泉密集;(3)在地震孕育过程中,温泉和热水井中的水温、流量和水化学成分均可发生变化。温泉热水中的水化学成分,特别是微量元素变化是地震预报的前兆信息之一。      

Conditions for the formation of the chemical composition of the water of the Firuza MGU carbonated spring (Northern Pamirs)

We considered the geological conditions and chemical composition of the water of the Firuza MGU carbonated spring, which was discovered in 2015 in Northern Pamir. This paper reports on the detailed composition of the miсrocomponents of the water as determined by an Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry analysis (ICP-MS). A comparative review of the water composition and content of similar microcomponents in waters of carbonated springs in Kamchatka and the Russian Far East is given. On the basis of the B: Cl and K: Li: Rb: Cs ratios, which are close to the same ratios for chloride sodium hot springs in areas of active volcanism, it is concluded that the water of the spring has a deep origin. The temperature of the formation of water calculated by a Na–K geothermometer method is 147.3°C, suggesting the formation of the spring at a depth of approximately 5 km.     

株洲县湾塘—王家洲区段温泉形成机制及发展前景探讨

通过对株洲县湾塘－王家洲区段地层、构造、水文、岩浆岩的研究，探讨了本区温泉的形成机制，根据温泉的特征，将本区温泉分为低温温泉和中温温泉两类；运用水文地质的研究方法对本区的地下热水水质、水温和可供开采有补给保证的地下热水资源量进行了科学的分析计算和概括；从经济和社会效益角角对本区温泉的开发前景进行了探讨。     

深变质岩区地热流体化学特征及成因——以滇西陇川盆地温泉为例

为了对深变质岩区地热流体的成因和演化进行深入研究,在滇西陇川盆地开展了地质、放射性测量、磁法测量、水文地质和水文地球化学等调查工作,深入分析了盆地内尺巴处温泉的水文地球化学及同位素特征。结果表明：温泉水化学类型为HCO₃·SO₄·CO₃-Na型,温泉中Li⁺质量浓度为0.220 mg/L,达到了锂矿泉水的命名标准,F^-质量浓度为8.29 mg/L,可称为氟水,具医疗价值;温泉热水中冷水混入比例为0.72,热水补给高程为1 166.83 m,补给区温度为9.96℃,热储温度为191.71℃,循环深度为2 082.29 m,温泉天然放热量为9.49×10¹² J/a;温泉水来源于大气降水,为深循环上升泉;地下水水化学组分的成因类型为岩石风化型,其主要组分来源于水岩相互作用;热源主要为深部未冷却的岩浆传导热及活动断裂产生的构造热,其次有少部分岩体中放射性同位素产生的放射热;深变质岩区温泉水中的pH值,SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、SiO₂质量浓度及总碱度高于冷水泉,Ca²⁺、Mg²⁺质量浓度低于冷水泉。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111001332

Isoprenoidal glycerol dialkyl glycerol tetraethers（iGDGTs） from the Gulu hot springs （23-83.6℃,pH>7） and Yangbajing hot springs（80—128℃,pH>7） were analyzed in order to investigate the distribution of archaeal lipids among different hot springs in Tibet.A soil sample from Gulu was incubated at different temperatures and analyzed for changes in iGDGTs to help evaluate whether surrounding soil may contribute to the iGDGTs in hot springs.The sources of bacterial GDGTs（bGDGTs） in these hot springs were also investigated.The results revealed different profiles of iGDGTs between Gulu and Yangbajing hot springs. Core iGDGTs and polar iGDGTs also presented different patterns in each hot spring.The PCA analysis showed that the structure of polar iGDGTs can be explained by three factors and suggested multiple sources of these compounds.Bivariate correlation analysis showed significant positive correlations between polar and core bGDGTs.suggesting the in situ production of bGDGTs in the hot springs.Furthermore,in the soil incubation experiment,temperature had the most significant influence on concentration of bGDGTs rather than iGDGTs.and polar bGDGTs had greater variability than core bGDGTs with changing temperature.Our results indicated that soil input had little influence on the composition of GDGTs in Tibetan hot springs. On the other hand,ring index and TEX₈₆ values were both positively correlated with incubation temperature, suggesting that the structure of archaeal lipids changed in response to varying temperature during incubation.     

模拟温泉形成的一种管道渗流实验

自然界中温泉形成的循环机制比较复杂,前人的实验模型研究很少有报导。根据断裂-深循环型温泉的特点可以设计一个简易实验装置,对温泉的形成进行模拟实验。实验采用充满砂的半圆弧形圆管实验装置,开展不同水温下热水循环的模拟实验,以便了解地下热水循环过程温泉流量的影响因素。利用室温实验计算出实验用砂的渗透系数K的范围在50.59～57.94 m/d。实验结果表明,温泉流量除与水头差、介质渗透系数和截面积呈正比例关系外,还随温度增大而增大。温泉形成过程是伴随能量转换的地下水循环过程,地下水从深部热源获得的热量使其温度升高,粘滞性降低,导致其流量增大。利用河北北部和广西东南部温泉的流量、温度数据进行验证,进一步分析了实验结果的合理性。     

色达—松潘断块温泉水文地球化学特征及成因分析

为查明色达—松潘断块地热资源赋存状态及热源来源,以四川黑水县内3处温泉(热水塘、上达古、卡龙沟)为研究对象,采集温泉水样进行水化学分析和同位素测试,研究地热水的补给来源和热储温度。研究结果显示,热水塘温泉的地下水化学类型为HCO₃-Na型,上达古温泉和卡龙沟温泉的地下水化学类型为HCO₃-Ca型,补给水源主要为大气降水,补给高程分别为5 121 m、3 890 m、3 921 m。结合矿物饱和指数,采用SiO₂地热温标计算3处温泉的热储温度,分别为119.036 ℃、49.034 ℃、30.215 ℃。综合分析认为研究区地下热水的成因主要为大气降水经高山补给区入渗至储集层,吸取地下深部向上传导的热量和放射性元素衰变释放的热量,并与围岩发生水-岩作用形成地下热水,在断裂发育部位热水沿断裂带向上运移,最后在地表出露形成温泉。