鄂尔多斯地下水同位素组成与气候变化关系

鄂尔多斯盆地地下水中18O同位素组成与区域古气候变化关系研究有利于认识区域水循环规律,在对鄂尔多斯盆地地下水18O、14C同位素资料分析基础上,结合相关古气候变化研究成果,对比研究鄂尔多斯盆地地下水的同位素组成与古气候变化的关系,认为:①鄂尔多斯盆地地下水中稳定同位素(δ18O)含量的变化与该区古气候的变化具有良好的对应关系,特别在10 kaB.P.前后,鄂尔多斯盆地南部的古气候变化与其地下水中的δ18O含量变化十分明显;②鄂尔多斯盆地南部,10.2～11.9 kaB.P.、13.1～14.4 kaB.P.及16.2～18.9 kaB.P.三个时间段,可能由于当时古气温较低,导致地下水相对补给偏少;③古地下水的补给过程受古气候的变化影响呈现非等速补给特征.     

中国北方平原盆地地下水氢氧同位素组成特征

在系统收集整理中国北方河北平原、太原盆地、鄂尔多斯盆地以及银川平原的地下水氢氧同位素资料基础上,依据同位素形成演化相似性原理,对比分析同位素组成得出:深层地下水是在过去更寒冷的气候条件下形成;研究区的大气降水不但在现代气候条件下存在大陆效应和高程效应,而且在 25 kaB.P.以来的古气候条件下也存在大陆效应和高程效应;古气候条件下各盆地平原之间的蒸发强度的差异可能比现代气候条件下各盆地平原之间的蒸发强度的差异大.     

关中盆地地下热水接受补给时温度及热储层温度的估算

通过对关中盆地地热井中地下热水的同位素和水化学成分分析,结合研究区的地热地质和水文地质条件,进行了地下热水补给时的温度研究,结果表明,关中盆地地下热水接受补给时的温度以西安地区最低,咸阳次之。同时应用Na-K-Mg三角图和水化学平衡温度理论的方法,估算在平衡条件下关中盆地最大热储温度为118℃。热储温度计算结果表明,关中盆地腹部应为中低温热储层。     

漳州盆地水热系统的氢氧稳定同位素研究

本文对我国东南沿海地区温度最高的典型花岗岩裂隙热水盆地——漳州盆地水热系统的地下热水及各类相关的其它类型天然水的氢氧稳定同位素(δD和δ~(18)O)特征进行了研究。对漳州地区的大气降水线、地下热水起源、地下热水的补给源(区)以及影响地下热水同位素成分的形成与演化的海水与大气降水的混合等地球化学作用问题进行讨论。     

南阳城区地下热水同位素特征及其水文地质意义

南阳城区地下热水的氢氧稳定同位素研究表明,本区地热水起源于降水补给。氚同位素揭示了地热水的形成年龄,采用同位素方法对本区地下热水与浅层冷水的混合作用对地下热水温度的影响进行了讨论,探讨了南阳城区地下热水的了解补给运移条件。     

全安盆地水文地质特征及热水成因分析

在简要分析全安盆地水文地质特征、地下水赋存条件及划分地下水类型基础上,对盆地西部周地—暖水塘地区地下热水形成原因、赋存环境进行研究,认为多期次构造运动形成的断裂、裂隙沟通深部地下热水是盆地热水来源的主要原因;采取地下热水样品并开展氢氧稳定同位素、逸出气体、水化学成份测试,认为地下热水由大气降水补给,长期水动态观测结果也显示大气降水与地下热水关系较密切。     

四川康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征及热储温度计算

为研究四川省康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征和热储温度,对二道桥地区5个温泉(井)即二道桥温泉(SC107、SC107-2)、康巴人家温泉(SC107-3)、自流热水井(SC107-4)、自喷热水井(SC107-5)进行调查和分析。研究区温泉的分布及出露主要受雅拉沟断裂和雅拉河谷控制。温泉水温33.2~46 ℃,为中低温温泉,pH为6~6.5。水样的氢氧稳定同位素特征表明研究区地下热水的补给来源为大气降水。利用氢氧稳定同位素高程效应及温度效应估算区内地下热水补给区高程为3 000~4 500 m,补给区温度为-3.5~-0.3 ℃,表明地下热水有一部分补给源自附近山区的冰雪融水。Na-K-Mg三角图显示研究区热水均为未成熟水,不宜用阳离子地热温标计算热储温度。应用SiO₂地热温标、多矿物饱和指数法以及用固定铝方法对部分温泉多矿物平衡图进行修正,得出研究区地下热水的热储温度为65~75 ℃。研究区温泉在东部跑马山以及西部农戈山附近接受大气降水补给,降水沿着大雪山—农戈山断裂和跑马山断裂下渗,地下水经历深循环,在此过程中获得大地热流加热,最终在雅拉河谷雅拉沟断裂附近出露成泉。     

福建地热水氢氧环境同位素特征浅析

福建省地热水氢氧环境同位素研究结果表明,大气降水是地下热水主要的补给来源。地热水的补给高程分布于165.5～1 853.3 m,各地区的补给高程差异明显。地热水氢氧环境同位素的分布特征显示受高程效应、蒸发效应及水-岩同位素交换反应等共同影响。矿化度大于1.0 g/L的地热水,氢氧环境同位素含量与氯离子含量、矿化度呈正相关,认为主要是海水混入的影响。     

利用稳定同位素方法识别内蒙古佘太盆地地下水补给来源

为研究近几十年来佘太盆地地下水补给变化情况,通过现场调查分析,对佘太盆地浅层地下水开展同位素样品采集工作,并测定了其氢、氧稳定同位素的值。在分析同位素分布特征及变化规律的基础上,结合当地地质及水文地质条件识别了地下水补给来源和补给区并构建了浅层地下水的补给模式图,探讨了区域上浅层地下水的补给流动状况。通过分析研究区大气降水和地下水中的氢氧稳定同位素的变化特征发现:当地大气降水并不是地下水的主要补给来源,其补给源区为周边山区,补给来源主要是周边山区的大气降水,且地下水所经历的蒸发作用较明显;盆地的东、西部地下水的补给源区不尽相同,西部的补给区高程要高于东部的补给区高程,但两部分地下水所经历的蒸发强度基本相同。     

关中盆地秦岭山前地下热水的循环机理

地热资源作为清洁能源在经济建设和环境保护中倍受青睐,而地下热水循环机理的研究是合理开发地热资源的前提。以关中盆地横跨山前冲积扇-黄土台塬-冲积平原三类地貌单元的典型剖面为研究对象,在地下热水野外调查的基础上通过地下热水动力场、化学场和同位素场的研究构建了关中盆地秦岭山前地下热水的循环模式:地下热水主要来自第四纪末次冰期海拔2 006~2 032 m大气降水的补给,大气降水经秦岭山前断层破碎带向下渗透进入盆地深部,在异常高的地热梯度下受热后沿着渭河北侧导水断裂带上升。从补给径流区至排泄区,地下热水径流速度由快变缓,年龄逐渐变老(从21 097 a到31 809 a),水化学类型由HCO3—Na型向Cl—Na型过渡,水岩作用从弱到强,依次发生了溶滤作用、脱硫酸作用和去白云岩化作用,可交换岩石对地下热水18O的贡献比例依次为0%、10%、10%~25%。     

Indication of hydrogen and oxygen stable isotopes on the characteristics and circulation patterns of medium-low temperature geothermal resources in the Guanzhong Basin,China

Guanzhong Basin is a typical medium-low temperature geothermal field mainly controlled by geo-pressure in the west of China.The characteristics of hydrogen and oxygen isotopes were used to analyze the flow and storage modes of geothermal resources in the basin.In this paper,the basin was divided into six geotectonic units,where a total of 121 samples were collected from geothermal wells and surface water bodies for the analysis of hydrogen-oxygen isotopes.Analytical results show that the isotopic signatures of hydrogen and oxygen throughout Guanzhong Basin reveal a trend of gradual increase from the basin edge areas to the basin center.In terms of recharge systems,the area in the south edge belongs to the geothermal system of Qinling Mountain piedmont,while to the north of Weihe fault is the geothermal system of North mountain piedmont,where the atmospheric temperature is about 0.2℃-1.8℃in the recharge areas.The main factors that affect the geothermal waterδ18O drifting include the depth of geothermal reservoir and temperature of geothermal reservoir,lithological characteristics,water-rock interaction,geothermal reservoir environment and residence time.Theδ18O-δD relation shows that the main source is the meteoric water,together with some sedimentary water,but there are no deep magmatic water and mantle water which recharge the geothermal water in the basin.Through examining the distribution pattern of hydrogen-oxygen isotopic signatures,the groundwater circulation model of this basin can be divided into open circulation type,semi-open type,closed type and sedimentary type.This provides some important information for rational exploitation of the geothermal resources.     

康定-老榆林地热系统氢氧同位素迁移数值模拟分析

以康定老榆林地区地热系统为研究对象,利用TOUGH-Isotope程序进行水-热-同位素耦合数值模拟,并鉴于研究区大气降水氢氧同位素季节性明显、地震活动活跃,探讨了补给水同位素特征、热储层渗透性变化对地热系统氢氧同位素迁移过程的影响.研究结果表明氢氧同位素模拟值与研究区ZK3钻孔流出水测试值基本拟合,高温地热系统的对流-弥散作用对氢氧同位素迁移过程影响明显;研究区地热水循环条件较好,水-岩作用程度较低,导致氧同位素重化现象不明显;补给水同位素特征、热储层渗透性两个因素对地热水循环过程中的氢氧同位素分布具有明显的影响.开展地热系统流体氢氧同位素迁移过程研究,有助于提高对地热系统动态演化的定量化认识,为地热开发提供支持.      

Arsenic Distribution Pattern in Different Sources of Drinking Water and their Geological Background in Guanzhong Basin,Shaanxi, China

To study arsenic(As) content and distribution patterns as well as the genesis of different kinds of water, especially the different sources of drinking water in Guanzhong Basin, Shaanxi province, China, 139 water samples were collected at 62 sampling points from wells of different depths, from hot springs, and rivers. The As content of these samples was measured by the intermittent flowhydride generation atomic fluorescence spectrometry method(HG-AFS). The As concentrations in the drinking water in Guanzhong Basin vary greatly(0.00–68.08 μg/L), and the As concentration of groundwater in southern Guanzhong Basin is different from that in the northern Guanzhong Basin. Even within the same location in southern Guanzhong Basin, the As concentrations at different depths vary greatly. As concentration of groundwater from the shallow wells(50 m deep, 0.56–3.87 μg/L) is much lower than from deep wells(110–360 m deep, 19.34–62.91 μg/L), whereas As concentration in water of any depth in northern Guanzhong Basin is 10 μg/L. Southern Guanzhong Basin is a newly discovered high-As groundwater area in China. The high-As groundwater is mainly distributed in areas between the Qinling Mountains and Weihe River; it has only been found at depths ranging from 110 to 360 m in confined aquifers, which store water in the Lishi and Wucheng Loess(Lower and Middle Pleistocene) in the southern Guanzhong Basin. As concentration of hot spring water is 6.47–11.94 μg/L; that of geothermal water between 1000 and 1500 m deep is 43.68–68.08 μg/L. The high-As well water at depths from 110 to 360 m in southern Guanzhong Basin has a very low fluorine(F) value, which is generally 0.10 mg/L. Otherwise, the hot springs of Lintong and Tangyu and the geothermal water in southern Guanzhong Basin have very high F values(8.07–14.96 mg/L). The results indicate that highAs groundwater in depths from 110 to 360 m is unlikely to have a direct relationship with the geothermal water in the same area. As concentration of all reservoirs and rivers(both contaminated and uncontaminated) in the Guanzhong Basin is 10 μg/L. This shows that pollution in the surface water is not the source of the high-As in the southern Guanzhong Basin. The partition boundaries of the high- and low-As groundwater area corresponds to the partition boundaries of the tectonic units in the Guanzhong Basin. This probably indicates that the high-As groundwater areas can be correlated to their geological underpinning and structural framework. In southern Guanzhong Basin, the main sources of drinking water for villages and small towns today are wells between 110–360 m deep. All of their As contents exceed the limit of the Chinese National Standard and the International Standard(10 μg/L) and so local residents should use other sources of clean water that are 50 m deep, instead of deep groundwater(110 to 360 m) for their drinking water supply.     

地热水氢氧同位素控制因素识别与定量计算:以青海贵德盆地为例

氢氧同位素在地热水研究中得到了广泛应用,但由于影响因素较多,对地热水氢氧同位素组成的控制过程通常缺少全面认识。本文以贵德盆地周边两条断裂带上五处温泉为例,通过对比不同地热水之间的水化学差异和热储温度差异,建立了不同地热水的水岩反应程度与氢氧同位素是否偏离大气降水线的关系。在前人识别并定量出扎仓寺地热水存在冷水混合作用的基础上,借助冷水混合比例估算了冷水混合和水汽分离引起的氢氧同位素的变化幅度,在此基础上通过“氧漂移”规律恢复了扎仓寺地热水在发生水岩反应前的氢氧同位素组成。本文关于三个过程对氢氧同位素影响程度的计算方法可以用于分析其他地区地热水的氢氧同位素成因,从而加深对地热水循环过程的认识。     

关中盆地浅层地热能赋存规律及资源量估算

通过野外地质调查及室内综合研究,分析了关中盆地浅层地热能的开发利用情况、赋存特征和形成模式,并对资源量进行了估算,总结了盆地不同地貌单元、不同岩性的岩土体热物性参数特征,计算了区域恒温带深度和浅层大地热流值。关中盆地地热能的形成模式主要为热传导型和热对流型: 热传导型地热资源主要分布于西安凹陷、固市凹陷等完整地质块体内; 热对流型地热资源主要分布于深大断裂直接沟通地表的区域以及断裂带周边区域。采用层次分析法对关中盆地浅层地热能进行适宜性分区,认为关中盆地整体属于地埋管地源热泵系统适宜区或较适宜区,地下水地源热泵系统适宜区和较适宜区主要分布在盆地中部漫滩区和阶地区。利用热储法,计算关中盆地浅层地热能热容量为1.38×10¹⁶ kJ/℃,浅层地热能储量巨大,开发利用前景优良。     

沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究

地热资源按地质构造及成因的不同可划分为火山型及沉积盆地型两种类型。国内外许多学者对沉积型地热系统的同位素水文地球化学研究较多,而火山型地热系统研究不足,且沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究还有待进一步深入。文章以关中盆地腹部沉积型地热系统及腾冲火山地热系统为代表,应用同位素水文地球化学方法对不同类型地热流体的地质构造、地热流体起源及成因、热储开放程度等进行系统对比研究,进而揭示其异同之处,为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。关中盆地与腾冲热海地热系统在热储空间、构造条件、热源方面均存在较大差异,前者热储更为封闭,热储层更厚,后者热储通道更为畅通,热源更为丰富;腾冲热海地热系统热储温度高,埋藏更浅,热水循环更快,更易于开发利用。关中盆地与腾冲热海地热系统均存在比较明显的δ18O富集现象,关中盆地地热流体滞留时间更长是δ18O富集的主控因素,腾冲较高的热储温度是δ18O富集的主控因素;关中盆地腹部为沉积-半封闭型、封闭型,腾冲热海地热系统为火山-半封闭型;在漫长的地质历史时期,水岩反应的程度是决定热储流体水化学类型的主控因素。     

张掖盆地地热资源赋存特征及成因分析

张掖盆地地处甘肃省河西走廊黑河流域中游地区,地势南东高北西低。已有勘探资料显示,张掖盆地赋存丰富的水热型地热资源。通过研究该区域地球物理勘探、钻探、地温测量及水文地球化学等成果资料,分析了张掖盆地地热资源赋存特征,探讨了其成因模式。张掖盆地地热田属沉积盆地型中低温地热田,热储为呈层状分布的新近系白杨河组砂岩、砂砾岩,选择钾镁地球化学温标计算热储温度为47～82°C,盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩及第四系松散地层;地热水类型主要为碎屑岩类孔隙水,根据氢氧同位素特征推断其主要补给来源为南部祁连山区大气降水;祁连山北缘深大断裂和盆地内NNW向基底断裂是地热流体深循环良好的导水通道,地下水接受补给后沿导水断裂带或岩层孔隙裂隙运移,在深部热传导的增温作用下,赋存于碎屑岩类孔隙之中形成了本区的地热资源。水质分析结果表明：本区地热水属于溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为Cl·SO₄—Na型,F-、SiO₂、溶解性总固体、总硬度含量随水温的升高而增大;区内地热水3H值普遍小于2.0 TU,说明形成年代较早;¹⁴C分析结果进一步证实,区域地...     

氢氧同位素习性及其在四川盆地卤水成因分类的研究

依据氢、氧同位素地质学方法及其分布规律性，可将四川盆地广泛分布的卤水划分出四种类型：大气水渗入淋滤型、海相沉积型、海相沉积与大气降水叠加型、海相沉积与岩浆水叠加型卤水。用氢、氧同位素法研究水成因，分类明确，标志明显，有确定的成因涵义，应用效果良好，可弥补水文、地球化学法的不足。