水文地球化學電子教案4

1、主講：蘇春利中國地質大學（武漢）環(huán)境學院地下水基本成因類型地下水基本成因類型l按照按照地下水的形成起源地下水的形成起源可分為：可分為：l溶濾溶濾-滲入水滲入水l沉積沉積-埋藏水埋藏水同期沉積水同期沉積水非同期沉積水非同期沉積水含有一定比例的其他成因水含有一定比例的其他成因水l內生水內生水l溶濾溶濾- -滲入水滲入水溶濾溶濾- -滲入水為大氣起源，溶濾作用對地滲入水為大氣起源，溶濾作用對地下水化學成分的形成起重要作用。下水化學成分的形成起重要作用。l沉積沉積- -埋藏水埋藏水也稱為封存水，埋藏于地質構造比較封也稱為封存水，埋藏于地質構造比較封閉的地下環(huán)境中，其成分可在一定程度閉的地下環(huán)境中，其成

2、分可在一定程度上反映形成沉積物時盆地的特點。上反映形成沉積物時盆地的特點。在沉積在沉積- -埋藏水的形成過程中，一般經歷埋藏水的形成過程中，一般經歷以下的演化階段，下面以海相地層為例以下的演化階段，下面以海相地層為例說明。說明。以上演化過程在不同的地質歷史時期可以上演化過程在不同的地質歷史時期可能會循環(huán)往復許多次。由此可見，沉積能會循環(huán)往復許多次。由此可見，沉積- -埋藏水的形成過程及其水化學成分是非埋藏水的形成過程及其水化學成分是非常復雜的。常復雜的。l擠壓階段：擠壓階段：淤泥、粘土中的沉淤泥、粘土中的沉積水受擠壓進入含水層積水受擠壓進入含水層l滲入階段：滲入階段：沉積物出露地表，沉積物出露

3、地表，大氣水或地表水入滲，并驅替沉大氣水或地表水入滲，并驅替沉積水，發(fā)生水交替作用積水，發(fā)生水交替作用l下一個擠壓階段：下一個擠壓階段：形成新的淤形成新的淤泥、粘土；含水層中的水由中心泥、粘土；含水層中的水由中心向盆地兩側運移向盆地兩側運移l內生水內生水1902年年捷克鴆斯捷克鴆斯提出提出“初生水初生水” ，即巖漿分異出來的水（，即巖漿分異出來的水（巖漿巖漿水水），），認為該水首次流出地表，繼而參與水圈總循環(huán)。認為該水首次流出地表，繼而參與水圈總循環(huán)。1940年年蘇聯奧弗琴尼柯夫蘇聯奧弗琴尼柯夫認為巖漿中確有水存在，并可使地下水圈認為巖漿中確有水存在，并可使地下水圈的水在地殼發(fā)展過程中稍有增加

4、，但不能認為地下水的儲量是巖漿的水在地殼發(fā)展過程中稍有增加，但不能認為地下水的儲量是巖漿活動造成的；他將高溫條件下礦物及巖石中結合態(tài)轉變?yōu)橛坞x態(tài)、活動造成的；他將高溫條件下礦物及巖石中結合態(tài)轉變?yōu)橛坞x態(tài)、并轉入現代水圈的水稱為并轉入現代水圈的水稱為“再生水再生水”。1975年年加弗里連科加弗里連科，在承認初生水基礎上，提出，在承認初生水基礎上，提出“深成水深成水”，包括，包括沿深大斷裂向地殼層和地表運移的，積極參與區(qū)域變質作用、接觸沿深大斷裂向地殼層和地表運移的，積極參與區(qū)域變質作用、接觸交代作用和花崗巖化作用的大量交代作用和花崗巖化作用的大量初生水初生水，以及以上作用終止后從巖，以及以上作用

5、終止后從巖石中脫出的石中脫出的再生水再生水。這部分水僅當存在適當通道時，才溢出地表。這部分水僅當存在適當通道時，才溢出地表。 滲入成因的（溶濾滲入成因的（溶濾- -滲入水）滲入水） 外生的外生的 沉積成因的（沉積沉積成因的（沉積- -埋藏水）埋藏水）地下水地下水 變質成因的（變質水、再生水）變質成因的（變質水、再生水） 內生的內生的 巖漿成因的（初生水、巖漿水）巖漿成因的（初生水、巖漿水） 混混合合滲入成因地下水滲入成因地下水滲入成因滲入成因地下水成分的形成過程地下水成分的形成過程l滲入成因地下水的形成經歷了：滲入成因地下水的形成經歷了：一、大氣降水階段一、大氣降水階段l可溶性氣體（可溶性氣體

6、（O2, CO2, N2等）及惰性氣體等）及惰性氣體lCO2溶于水后，形成碳酸，降低了雨水的溶于水后，形成碳酸，降低了雨水的pH值，提高了它的值，提高了它的侵蝕性侵蝕性一、大氣降水階段一、大氣降水階段l受風卷送的海水飛沫等影響，其受風卷送的海水飛沫等影響，其Na，Cl，Br，I 等含量相等含量相對增高，在海邊的雨水的礦化度可超過對增高，在海邊的雨水的礦化度可超過0.1g/l。：l雨水是無色、無味的，所含離子主要為雨水是無色、無味的，所含離子主要為Ca2+和和HCO3-，礦礦化度一般為化度一般為0.0n克克/升。升。：l雨水中雜質比較多，礦化度可達雨水中雜質比較多，礦化度可達0.n克克/升。升。

7、二、植物二、植物-土壤影響階段土壤影響階段l1955年瑞典年瑞典Gorham 作了一個比較研究，在松柏針葉樹樹作了一個比較研究，在松柏針葉樹樹根下采的雨水樣與當地空中采的雨水樣相比，發(fā)現，經根下采的雨水樣與當地空中采的雨水樣相比，發(fā)現，經過植物的雨水的鈉和鈣含量高出過植物的雨水的鈉和鈣含量高出3倍，鉀則高出倍，鉀則高出17倍。倍。二、植物二、植物-土壤影響階段土壤影響階段二、植物二、植物-土壤影響階段土壤影響階段l土壤的氧化還原條件改變金屬元素的價態(tài)土壤的氧化還原條件改變金屬元素的價態(tài)氧化條件下氧化條件下lAs、Fe、Mn形成難溶化合物，阻礙其隨地下水遷移，并減小了對形成難溶化合物，阻礙其隨地

8、下水遷移，并減小了對農作物的危害農作物的危害lCr、Zn、Cu、Cd形成易溶化合物，有利于其隨地下水遷移，并形成易溶化合物，有利于其隨地下水遷移，并加強了對農作物的危害加強了對農作物的危害還原條件下還原條件下lAs、Fe、Mn形成易溶化合物，有利于其隨地下水遷移，并加強了形成易溶化合物，有利于其隨地下水遷移，并加強了對農作物的危害對農作物的危害lCr、Zn、Cu、Cd形成難溶化合物，阻礙其隨地下水遷移，并減形成難溶化合物，阻礙其隨地下水遷移，并減小了對農作物的危害小了對農作物的危害二、植物二、植物-土壤影響階段土壤影響階段三、水三、水-巖相互作用階段巖相互作用階段l在氣候溫和，降水充沛，地下徑

9、流發(fā)育的地區(qū)，巖石中在氣候溫和，降水充沛，地下徑流發(fā)育的地區(qū)，巖石中的各種鹽類在溶濾作用下依次溶出的各種鹽類在溶濾作用下依次溶出 氯化物溶出，形成氯化物溶出，形成氯化物型水氯化物型水出現于出現于含鹽層及鹽漬化區(qū)含鹽層及鹽漬化區(qū) 硫酸鹽及殘余氯化物溶出，形成硫酸鹽及殘余氯化物溶出，形成硫酸鹽型水硫酸鹽型水出現于出現于干旱、干旱、半干旱大陸區(qū)和石膏區(qū)半干旱大陸區(qū)和石膏區(qū) 易溶鹽大部分溶出后，含易溶鹽大部分溶出后，含CO2的水使碳酸鹽和鋁硅酸鹽產生的水使碳酸鹽和鋁硅酸鹽產生不全等溶解，形成不全等溶解，形成重碳酸型水重碳酸型水出現于出現于陸源沉積的近海區(qū)、陸源沉積的近海區(qū)、堿土區(qū)和火山巖區(qū)堿土區(qū)和火山

10、巖區(qū) 當硅酸鹽被溶濾時，可形成當硅酸鹽被溶濾時，可形成含硅酸、含硅酸、Fe3+較高的重碳酸型較高的重碳酸型水水出現于出現于風化強烈的濕熱氣候區(qū)風化強烈的濕熱氣候區(qū)三、水三、水-巖相互作用階段巖相互作用階段溶濾作用溶濾作用三、水三、水-巖相互作用階段巖相互作用階段離子交換作用離子交換作用三、水三、水-巖相互作用階段巖相互作用階段氧化還原作用氧化還原作用Al, Fe, Mn的氫氧化物的氫氧化物SiO2和粘土礦物和粘土礦物Al, Fe, Mn的磷酸鹽的磷酸鹽Ca和和Mg的碳酸鹽的碳酸鹽CaSO4 （石膏）石膏）Na2SO4（芒硝）芒硝）Na, K的氯化物的氯化物Mg的氯化物的氯化物Na, K和和Ca

11、的硝酸鹽的硝酸鹽硅酸硅酸-重碳酸型水重碳酸型水重碳酸重碳酸-鈣鎂水鈣鎂水蘇打水蘇打水Na2SO4型水型水Cl-Na水水水中鹽類析出順序水中鹽類析出順序地下水化學成分變化地下水化學成分變化四、四、蒸發(fā)濃縮階段蒸發(fā)濃縮階段表生帶地下水化學成分特征表生帶地下水化學成分特征l滲入成因的溶濾潛水滲入成因的溶濾潛水弱酸性、重碳酸鈣鎂淡水弱酸性、重碳酸鈣鎂淡水庫爾洛夫式庫爾洛夫式l大陸鹽化的潛水大陸鹽化的潛水微咸、弱堿、硫酸鹽微咸、弱堿、硫酸鹽-氯化物氯化物-重碳酸重碳酸-鈉鈣鎂鈉鈣鎂庫爾洛夫式庫爾洛夫式l兩種水兩種水4:1混合混合重碳酸重碳酸-硫酸硫酸-鈣鈉鎂水鈣鈉鎂水庫爾洛夫式庫爾洛夫式表生帶地下水的平

12、均化學成分特征表生帶地下水的平均化學成分特征766012426497035158439380220.pHKNaMgCaFNOClSOHCOM8 . 71 . 26 .260 .313 .404039 . 036 .3093042 .3727. 1pHKMgCaNaFNOHCOClSOM.82. 60 . 26 .268 .338 .373039 . 08 .2249 .2831 .4943. 0pHKMgNaCaFNOClSOHCOM.表生帶地下水化學成分特征表生帶地下水化學成分特征1 1、大氣降水；、大氣降水；2 2、森林帶的沼澤；、森林帶的沼澤；3 3、熱帶森林；、熱帶森林；4 4、熱帶、

13、熱帶草原；草原；5 5、亞熱帶森林；、亞熱帶森林；6 6、亞熱帶草原；、亞熱帶草原；7 7、永凍原始森、永凍原始森林；林；8 8、高山；、高山；9 9、山區(qū)森林；、山區(qū)森林；1010、山區(qū)草原；、山區(qū)草原；1111、混合林、混合林帶；帶；1212、南方原始森林；、南方原始森林；1313、森林草原；、森林草原；1414、溫帶草原、溫帶草原不同巖性地區(qū)不同巖性地區(qū)地下水化學成分的形成、演化地下水化學成分的形成、演化l碳酸鹽巖地區(qū)碳酸鹽巖地區(qū)l復雜沉積巖地區(qū)復雜沉積巖地區(qū)l結晶巖地區(qū)結晶巖地區(qū)碳酸鹽巖地區(qū)碳酸鹽巖地區(qū)地下水化學成分的形成和特征地下水化學成分的形成和特征l碳酸鹽巖約占地表沉積巖分布面積

14、的碳酸鹽巖約占地表沉積巖分布面積的20%我國碳酸鹽巖分布面積占整個國土面積的我國碳酸鹽巖分布面積占整個國土面積的1/3，以西，以西南地區(qū)與華北地區(qū)最為發(fā)育。南地區(qū)與華北地區(qū)最為發(fā)育。l主要分布于主要分布于Z、O、D、 C、P、T及部分及部分J、K和和N 的海相地層中。的海相地層中。碳酸鹽巖地區(qū)碳酸鹽巖地區(qū)地下水組分形成的影響因素地下水組分形成的影響因素l地下水化學成分的形成與方解石和白云石地下水化學成分的形成與方解石和白云石的溶解的溶解-沉淀過程密切相關沉淀過程密切相關:l受巖溶地下水系統開、閉性的影響受巖溶地下水系統開、閉性的影響l受水與礦物的相遇順序影響受水與礦物的相遇順序影響l受其他礦物

15、的影響受其他礦物的影響l受地下水中其他組分的影響受地下水中其他組分的影響l受地下水流動過程中環(huán)境溫度的影響受地下水流動過程中環(huán)境溫度的影響巖溶地下水系統巖溶地下水系統開閉性對地下水的影響開閉性對地下水的影響l開系統開系統特征：特征：PCO2基本保持不變基本保持不變判據判據l流量、水位動態(tài)對旱雨季響應明顯流量、水位動態(tài)對旱雨季響應明顯l地下水中有來自地表的污染物（地下水中有來自地表的污染物（NO3、Cl、細菌）細菌）l地下水中的計算地下水中的計算PCO2高于大氣高于大氣PCO2巖溶地下水系統巖溶地下水系統開閉性對地下水的影響開閉性對地下水的影響l開系統開系統PCO2保持不變，方解石白云石不斷保持

16、不變，方解石白云石不斷溶解至飽和溶解至飽和Lg (HCO3)與與pH呈線形關系呈線形關系HCO3,Ca,TDS高，高，pH低，低，SI 1泉華：開系統中的地下水以泉出露泉華：開系統中的地下水以泉出露地表（從溶洞流出），地表（從溶洞流出），CO2溢出，溢出，Pco2降低降低，在泉口附近形成在泉口附近形成CaCO3 或或 CaMg(CO3)2 沉淀沉淀 2213 HpKKHCOCOCO巖溶地下水系統巖溶地下水系統開閉性對地下水的影響開閉性對地下水的影響l閉系統閉系統特征：特征：PCO2不斷下降。不斷下降。判據判據l流量、水位動態(tài)對旱雨季無明顯響應流量、水位動態(tài)對旱雨季無明顯響應l地下水中無來自地表

17、的污染物（地下水中無來自地表的污染物（NO3、Cl、細菌）細菌）l地下水中計算地下水中計算PCO2較低較低巖溶地下水系統巖溶地下水系統開閉性對地下水的影響開閉性對地下水的影響l閉系統閉系統PCO2快速下降，對方解快速下降，對方解石白云石溶解能力降低，石白云石溶解能力降低，達到飽和相對困難達到飽和相對困難HCO3與與pH呈非線性呈非線性, pH增加增加HCO3增加很少增加很少HCO3,Ca,TDS低，低，pH高，高，SI88）出露地表后變化出露地表后變化形成泉華形成泉華一般無泉華一般無泉華地下水組分變化大地下水組分變化大地下水組分變化小地下水組分變化小巖溶地下水系統巖溶地下水系統礦物溶解順序對地

18、下水的影響礦物溶解順序對地下水的影響l地下水流動過程中所遇到的礦物的順序不同，將地下水流動過程中所遇到的礦物的順序不同，將會導致地下水化學組分的差異會導致地下水化學組分的差異l3種溶解順序種溶解順序l白云石白云石方解石方解石l方解石方解石白云石白云石l同步溶解同步溶解l第一種溶解順序：白云石第一種溶解順序：白云石方解石方解石先遇白云石，飽和后，再遇方解石先遇白云石，飽和后，再遇方解石對于以上的溶解順序，地下水溫度將對水化學過程產生影響對于以上的溶解順序，地下水溫度將對水化學過程產生影響原因原因lKc=Ca2+CO32- lKd= Ca2+Mg2+CO32-2 Ca2+ CO32- 2lT =

19、10 C時，時，Kd = Kclt Kc ；即白云石飽和后，水流經方解石時出現沉淀即白云石飽和后，水流經方解石時出現沉淀lt 10 C時，時，Kd 白云石，故方解石先飽和而沉淀，白云石，故方解石先飽和而沉淀，白云石繼續(xù)溶解白云石繼續(xù)溶解；l結果：地下水中的結果：地下水中的Ca2+與與Mg2+的摩爾濃度之比初始值高，后的摩爾濃度之比初始值高，后來逐漸漸低；來逐漸漸低；l如果白云石含量遠大于方解石（如灰質白云巖），白云石將如果白云石含量遠大于方解石（如灰質白云巖），白云石將先達到飽和，此時，方解石的溶解就更難了，最終形成的地先達到飽和，此時，方解石的溶解就更難了，最終形成的地下水中的下水中的Ca2

20、+與與Mg2+的摩爾濃度之比可能小于前一種情況。的摩爾濃度之比可能小于前一種情況。若方解石、白云石均達到溶解平衡，則若方解石、白云石均達到溶解平衡，則 DCKKMgCa/222碳酸鹽巖地區(qū)碳酸鹽巖地區(qū)其他因素對地下水的影響其他因素對地下水的影響l地下水溫度的影響地下水溫度的影響大多數礦物的溶解度隨溫度增加而增大，但碳酸鹽巖區(qū)的主要大多數礦物的溶解度隨溫度增加而增大，但碳酸鹽巖區(qū)的主要礦物礦物方解石方解石與與白云石白云石恰好相反，而且溶解度隨水溫變化較大。恰好相反，而且溶解度隨水溫變化較大。對碳酸鹽巖區(qū)而言，在地下水流動過程中，若沿流徑水溫增加，對碳酸鹽巖區(qū)而言，在地下水流動過程中，若沿流徑水溫

21、增加，則水中鈣、重碳酸、則水中鈣、重碳酸、TDS等可能不遵循含量隨流程增加而升高等可能不遵循含量隨流程增加而升高的規(guī)律；與此相反，由低溫區(qū)到高溫區(qū)，可能產生方解石和白的規(guī)律；與此相反，由低溫區(qū)到高溫區(qū)，可能產生方解石和白云石沉淀，地下水的云石沉淀，地下水的TDS下降。下降。例如，融雪季節(jié)時地表附近對方解石飽和的低溫水下滲至地下例如，融雪季節(jié)時地表附近對方解石飽和的低溫水下滲至地下常溫帶時，將達到過飽和，從而產生常溫帶時，將達到過飽和，從而產生CaCO3沉淀，地下水中的沉淀，地下水中的TDS將小于地表附近的入滲水。將小于地表附近的入滲水。碳酸鹽巖地區(qū)碳酸鹽巖地區(qū)其他因素對地下水的影響其他因素對地

22、下水的影響l含水層中其他礦物的影響含水層中其他礦物的影響不純的灰?guī)r與白云巖含石膏與硬石膏；不純的灰?guī)r與白云巖含石膏與硬石膏；石膏與硬石膏的存在將引起同離子效應，使石膏與硬石膏的存在將引起同離子效應，使HCO3-含量下降。含量下降。l地下水中其他組分的影響地下水中其他組分的影響埋藏型碳酸鹽巖區(qū)，入滲水經過土壤帶與其他上覆地層將增加地下埋藏型碳酸鹽巖區(qū)，入滲水經過土壤帶與其他上覆地層將增加地下水中的易溶鹽類，如水中的易溶鹽類，如Cl-、SO42-、Na+；TDS較高時，離子強度的增加會降低較高時，離子強度的增加會降低Ca2+ 、Mg2+ 、HCO3-的活度的活度系數，增加碳酸鹽礦物的溶解度；系數，

23、增加碳酸鹽礦物的溶解度；TDS較高時，地下水組分中絡合物的比例將大大增加；這也會增加較高時，地下水組分中絡合物的比例將大大增加；這也會增加碳酸鹽礦物的溶解度。碳酸鹽礦物的溶解度。復雜沉積巖系統復雜沉積巖系統地下水化學成分形成和演變地下水化學成分形成和演變l復雜沉積系統復雜沉積系統巖石地層：如砂巖、灰?guī)r、石膏層的互層巖石地層：如砂巖、灰?guī)r、石膏層的互層松散沉積物地層：如砂礫石層與粘性土層的互層松散沉積物地層：如砂礫石層與粘性土層的互層礦物種類比較齊全礦物種類比較齊全l影響地下水成分的重要因素影響地下水成分的重要因素水與各種巖石的相遇順序水與各種巖石的相遇順序l相遇順序相遇順序(1)假定通過灰?guī)r、

24、石膏、砂巖和頁巖四種巖石，第假定通過灰?guī)r、石膏、砂巖和頁巖四種巖石，第1種順序：種順序：方解石溶解方解石溶解低低TDS, HCOTDS, HCO3 3-Ca-Ca石膏溶解，同離子效石膏溶解，同離子效應，方解石過飽和應，方解石過飽和高高TDS, SOTDS, SO4 4HCOHCO3 3-Ca-Ca石英、長石少量溶解，石英、長石少量溶解，成分變化不明顯成分變化不明顯蒙脫石中的蒙脫石中的NaNa被被CaCa交交換，水中換，水中NaNa增加增加 SO SO4 4-Na-Na復雜沉積巖系統復雜沉積巖系統地下水化學成分形成和演變地下水化學成分形成和演變石英、長石不全等溶解石英、長石不全等溶解低低TDS,

25、 HCOTDS, HCO3 3KK少量少量由于由于CaCa少，不交換少，不交換成分變化不明顯成分變化不明顯HCOHCO3 3-Ca-Ca方解石溶解方解石溶解石膏溶解，同離子石膏溶解，同離子效應，方解石沉淀，效應，方解石沉淀，HCOHCO3 3降降 SO SO4 4-Ca-Cal相遇順序相遇順序(2)(2)仍然通過灰?guī)r、石膏、砂巖和頁巖四種巖石，但為第仍然通過灰?guī)r、石膏、砂巖和頁巖四種巖石，但為第2 2種順序：種順序：復雜沉積巖系統復雜沉積巖系統地下水化學成分形成和演變地下水化學成分形成和演變結晶巖區(qū)結晶巖區(qū)地下水化學成分形成和演變地下水化學成分形成和演變l結晶巖結晶巖形成于地殼深部高溫高壓環(huán)境

26、的巖漿巖和變質巖，結晶程形成于地殼深部高溫高壓環(huán)境的巖漿巖和變質巖，結晶程度高，含石英、長石、云母等硅酸鹽礦物；度高，含石英、長石、云母等硅酸鹽礦物；鑒于其形成環(huán)境，結晶巖在地球淺部熱力學性質不穩(wěn)定，鑒于其形成環(huán)境，結晶巖在地球淺部熱力學性質不穩(wěn)定，與水接觸后可發(fā)生水解，形成高嶺石、蒙脫石、伊利石等與水接觸后可發(fā)生水解，形成高嶺石、蒙脫石、伊利石等粘土礦物。粘土礦物。l結晶巖地區(qū)地下水的特點結晶巖地區(qū)地下水的特點以以HCO3-、Na+為主，其次為為主，其次為Ca2+、Mg2+，SiO2含量較高，含量較高，TDS低；低；沿水流途徑，優(yōu)勢陰離子向沿水流途徑，優(yōu)勢陰離子向SO4、Cl轉化不明顯，水化

27、學類轉化不明顯，水化學類型為型為HCO3-Na。結晶巖區(qū)結晶巖區(qū)地下水化學成分形成和演變地下水化學成分形成和演變l分析方法分析方法礦物穩(wěn)定場圖法礦物穩(wěn)定場圖法l對于巖漿巖地區(qū)對于巖漿巖地區(qū)絕大部分水點位于高嶺土場區(qū)內；絕大部分水點位于高嶺土場區(qū)內；少量在蒙脫石區(qū)；少量在蒙脫石區(qū)；在原生鋁硅酸鹽區(qū)、水鋁礦區(qū)、云母區(qū)幾乎沒有水點在原生鋁硅酸鹽區(qū)、水鋁礦區(qū)、云母區(qū)幾乎沒有水點水文地球化學模擬水文地球化學模擬l通過礦物穩(wěn)定場圖判斷可能發(fā)生的礦物水解反應與反應生成通過礦物穩(wěn)定場圖判斷可能發(fā)生的礦物水解反應與反應生成的粘土礦物；的粘土礦物；l利用實測水化學資料，結合礦物穩(wěn)定場圖的判斷結果，利用利用實測水化

28、學資料，結合礦物穩(wěn)定場圖的判斷結果，利用反向地球化學模擬來計算反應過程中原生礦物的反應量。反向地球化學模擬來計算反應過程中原生礦物的反應量。l例題：例題：P113-表表3-7礦物穩(wěn)定場圖礦物穩(wěn)定場圖三種滲入成因的地下水三種滲入成因的地下水NaHCO3型水（蘇打水）型水（蘇打水）lNa /Cl 1；(Na -Cl )/SO4 1 Na2SO4型水型水 lNa /Cl 1；(Na-Cl)/SO4 7，一般在一般在8左右）左右）軟水或極軟水軟水或極軟水礦化度多在礦化度多在0.6 g/L以上以上NaHCO3型水型水蘇打水蘇打水l形成作用與條件形成作用與條件1、陽離子交替吸附作用、陽離子交替吸附作用條件

29、條件l灌溉地段洗鹽灌溉地段洗鹽 ：潛水鹽化使?jié)撍}化使Na+的濃度增大，使土壤中富含吸附的濃度增大，使土壤中富含吸附狀狀Na+ ，而用而用HCO3-Ca水灌溉時，可出現陽離子交替吸附作用，水灌溉時，可出現陽離子交替吸附作用，形成蘇打水。形成蘇打水。l在濱海平原發(fā)生海退作用后，在海退不久的地方，在濱海平原發(fā)生海退作用后，在海退不久的地方，富含富含Ca2+的陸的陸地水與富含吸附狀地水與富含吸附狀Na的剛形成的海相粘土質沉積物進行上述陽離的剛形成的海相粘土質沉積物進行上述陽離子交替吸附作用子交替吸附作用，形成蘇打水。，形成蘇打水。)(2)(2)(2323吸附吸附 CaNaHCONaHCOCaNaHC

30、O3型水型水蘇打水蘇打水l形成作用與條件形成作用與條件2、脫硫酸作用、脫硫酸作用l在封閉還原環(huán)境中，脫硫酸菌參與脫硫酸作用，水中在封閉還原環(huán)境中，脫硫酸菌參與脫硫酸作用，水中SO42-減少乃減少乃至消失，出現至消失，出現H2S，形成蘇打水。形成蘇打水。條件條件l發(fā)生在湖泊、海洋底部淤泥沉積物中，沼澤及盆地深部承壓含水層發(fā)生在湖泊、海洋底部淤泥沉積物中，沼澤及盆地深部承壓含水層中，尤其是油田水中，在上述情況中，中，尤其是油田水中，在上述情況中，Na+常為主要陽離子；常為主要陽離子；l如果水中不僅主要含有如果水中不僅主要含有Na+，還含有較多的還含有較多的Ca2+、Mg2+，那么只有那么只有在在C

31、a2+、Mg2+以磷酸鹽礦物的形式沉淀后，才會出現蘇打水，即只以磷酸鹽礦物的形式沉淀后，才會出現蘇打水，即只有在這些水相對于磷酸鹽礦物飽和以后，才有可能形成蘇打水。有在這些水相對于磷酸鹽礦物飽和以后，才有可能形成蘇打水。 SHHCOOHSOC23224222有機l形成作用與條件形成作用與條件3、風化作用、風化作用l原理原理含含Na的鋁硅酸鹽礦物（如斜長石）在含的鋁硅酸鹽礦物（如斜長石）在含CO2的大氣降水的大氣降水作用下發(fā)生水解，水中出現作用下發(fā)生水解，水中出現Na+和和HCO3-上述情況常見于侵入巖的風化殼中上述情況常見于侵入巖的風化殼中l(wèi)反應方程反應方程Na0.62Ca0.38Al1.38

32、Si2.62O8 + 1.38CO2 + 4.55H2O = 0.69Al2Si2O5 (OH)4 + 0.62Na+ + 0.38Ca2+ + 1.24H4SiO4 + 1.38HCO3- NaHCO3型水型水蘇打水蘇打水l形成過程形成過程含鈉長石的含鈉長石的侵入巖區(qū)侵入巖區(qū)，與含與含SO42-、CO2的滲入成因地下水，發(fā)生的滲入成因地下水，發(fā)生相互作用可形成相互作用可形成Na2SO4型水。型水。地殼表層處于氧化條件的蘇打水入滲至深部的地殼表層處于氧化條件的蘇打水入滲至深部的硫化礦床及含煤地硫化礦床及含煤地層層（常含有硫化物）中，也可形成（常含有硫化物）中，也可形成Na2SO4型水。其形成是

33、由于型水。其形成是由于與礦體或含煤地層接觸反應，硫化物被氧化，產生與礦體或含煤地層接觸反應，硫化物被氧化，產生SO42-，使水使水中中SO42-含量劇增，含量劇增，pH降低，形成降低，形成Na2SO4型水。型水。1.在含在含芒硝的鹽礦區(qū)芒硝的鹽礦區(qū)可見到可見到Na2SO4型水，這種情況下水中常含有型水，這種情況下水中常含有Cl-，水的水的TDS可達可達40100g/l；在冬季，芒硝礦區(qū)出露的泉水在在冬季，芒硝礦區(qū)出露的泉水在泉口易形成鹽華（芒硝的溶解度曲線在泉口易形成鹽華（芒硝的溶解度曲線在34.1處為拐點）。處為拐點）。Na2SO4型水型水l形成過程形成過程蘇打水與硫酸鎂型水相混合，經混合作

34、用形成蘇打水與硫酸鎂型水相混合，經混合作用形成MgCO3沉淀與沉淀與Na2SO4型水。型水。蘇打水在流經含石膏地層時將沉淀形成更難溶的方解石，以蘇打水在流經含石膏地層時將沉淀形成更難溶的方解石，以及及Na2SO4型水。型水。陽離子交替吸附：在石膏區(qū)形成的陽離子交替吸附：在石膏區(qū)形成的SO4-Ca型水如進一步通過型水如進一步通過含吸附態(tài)含吸附態(tài)Na+的粘性土，經陽離子交替過程后形成的粘性土，經陽離子交替過程后形成Na2SO4型型水。水。Na2SO4型水型水CaSOCaSO4 4 + 2Na+ 2Na+ + = Na = Na2 2SOSO4 4 + 2Ca+ 2Ca2+2+l概述概述自然界自然界

35、98%的地下水屬鹵的地下水屬鹵水、鹽水和咸水，其水化水、鹽水和咸水，其水化學類型以學類型以氯化物型氯化物型為主；為主；自然界也可形成自然界也可形成氯化物型氯化物型的淡水，如四川沙溝村的的淡水，如四川沙溝村的Cl-Na型型水，水，TDS僅僅0.264g/l。NaCl型水型水淡水：淡水：TDS 50gL。l形成過程形成過程在侵入巖風化殼中經常含有一定量的在侵入巖風化殼中經常含有一定量的Cl-Na水，這里鈉水，這里鈉離子由含鈉的鋁硅酸鹽礦物水解而進入地下水中，離子由含鈉的鋁硅酸鹽礦物水解而進入地下水中， Cl-則則是礦物結晶格架中分散狀的是礦物結晶格架中分散狀的Cl遭受破壞進入水中；侵入遭受破壞進入

36、水中；侵入巖一般貧巖一般貧Cl-，故水的故水的rCl rNa。這種方式形成的水蒸發(fā)這種方式形成的水蒸發(fā)濃縮時，常變?yōu)闈饪s時，常變?yōu)镃l-Na型型咸水，但仍保持咸水，但仍保持rCl Na+ SO42- Mg2+ Ca2+ K+ HCO3- Br- 有機質含量：有機質含量：0.22.7mg/L海相淤泥海相淤泥的組成及沉積環(huán)境特征的組成及沉積環(huán)境特征l海相沉積物的組成海相沉積物的組成陸源的泥沙陸源的泥沙海水沉淀產生的化學沉積物海水沉淀產生的化學沉積物海水沉淀產生的生物堆積海水沉淀產生的生物堆積l有機質、各種微生物；有機質、各種微生物； 海相淤泥的海相淤泥的C Corgorg含量為含量為0.27%0.

37、27%； l多處于還原環(huán)境多處于還原環(huán)境富含有機質和微生物的嫌氧的還原環(huán)境富含有機質和微生物的嫌氧的還原環(huán)境垂向上，海相淤泥距水表面數厘米以下，即由氧化環(huán)境轉為垂向上，海相淤泥距水表面數厘米以下，即由氧化環(huán)境轉為還原環(huán)境；還原環(huán)境；橫向上，由海盆地邊緣向中央，沉積物由偏氧化的環(huán)境轉為橫向上，由海盆地邊緣向中央，沉積物由偏氧化的環(huán)境轉為偏還原的環(huán)境偏還原的環(huán)境海相淤泥沉積物海相淤泥沉積物中發(fā)生的各種地球化學作用中發(fā)生的各種地球化學作用l沉積水（淤泥水）的變質作用沉積水（淤泥水）的變質作用脫硫酸作用脫硫酸作用l海相淤泥水中的海相淤泥水中的 SO42-被有機物和微生物還原，生成被有機物和微生物還原，

38、生成H2S和和S2-；l結果結果水中水中消失，出現消失，出現和和，pH增大增大有機質很少的淤泥水有機質很少的淤泥水幾乎不發(fā)生還原，埋藏幾十萬年，成分仍與海水相似幾乎不發(fā)生還原，埋藏幾十萬年，成分仍與海水相似陽離子交替吸附作用陽離子交替吸附作用l過程過程淺海盆地發(fā)生海侵時，富含交換性淺海盆地發(fā)生海侵時，富含交換性Ca2+的陸源沉積物與的陸源沉積物與Na+占優(yōu)勢的海水相作用，發(fā)生交替吸附反應；占優(yōu)勢的海水相作用，發(fā)生交替吸附反應；河流帶入近海的泥沙沉積物也富含交換性河流帶入近海的泥沙沉積物也富含交換性Ca2+，同樣可與同樣可與Na+發(fā)生交換反應。發(fā)生交換反應。2NaCl + CaX = CaCl2

39、 + 2NaXl結果結果水中水中Na+減少，減少，Ca2+增多。增多。l條件條件Na+吸附能力吸附能力 Ca2+，此反應才能進行。，此反應才能進行。碳酸鹽的沉淀碳酸鹽的沉淀l導致碳酸鹽沉淀的兩種作用：導致碳酸鹽沉淀的兩種作用：脫硫酸作用脫硫酸作用使水中使水中HCO3-含量和含量和pH上升上升陽離子交換作用陽離子交換作用使水中使水中Ca2+含量上升含量上升lCa2+OH-+HCO3-CaCO3 +H2OlCa2+Mg2+2OH-+2HCO3-CaMg(CO3)2 +2H2OlFe2+OH-+HCO3-FeCO3 +H2Ol結果：結果：水中水中Ca2+、Mg2+、Fe2+和和HCO3-產生沉淀，含

40、量減??；產生沉淀，含量減?。籆a2+含量減少，又會影響陽離子交替吸附；含量減少，又會影響陽離子交替吸附；水中水中Na+更少，更少，Na、Cl的摩爾比下降。的摩爾比下降。反硝化作用反硝化作用l原理原理l結果結果水的水的pH值增高，出現值增高，出現HCO3-和和CO32-l淤泥水中硝酸根含量一般較低，此作用一般影響不大淤泥水中硝酸根含量一般較低，此作用一般影響不大有機物質的分解有機物質的分解l脫硫酸作用與反硝化作用脫硫酸作用與反硝化作用最終產生最終產生N2、H2Sl細胞及蛋白質分解細胞及蛋白質分解最終產生最終產生CH4、NH4+ 、H2l許多海生生物中經常含有許多海生生物中經常含有I及一定量的及一

41、定量的Br隨著有機物的分解，隨著有機物的分解，I和和Br，特別是特別是I將進入將進入淤泥水，使水的淤泥水，使水的I含量大為增加，含量大為增加，Br含量有所含量有所增加增加金屬硫化物的沉淀金屬硫化物的沉淀l原理原理l結果結果H2S消失消失l如水中不含如水中不含Fe2+或或Fe2+較少時，較少時，H2S在水中在水中聚集聚集海相淤泥沉積物海相淤泥沉積物地球化學作用地球化學作用小結小結l上述六種作用對主要離子含量的影響上述六種作用對主要離子含量的影響HCO3-l脫硫酸作用脫硫酸作用增加增加l碳酸鹽礦物的沉淀碳酸鹽礦物的沉淀減少減少l反硝化作用反硝化作用增加增加SO42-l脫硫酸作用脫硫酸作用減少減少C

42、l-l無作用影響無作用影響基本不變基本不變Ca2+l陽離子交換作用陽離子交換作用增加增加l碳酸鹽礦物的沉淀碳酸鹽礦物的沉淀減少減少Mg2+l碳酸鹽礦物的沉淀碳酸鹽礦物的沉淀減少減少Na+l陽離子交換作用陽離子交換作用減少減少海相淤泥沉積物海相淤泥沉積物地球化學作用地球化學作用小結小結l上述六種作用：上述六種作用：開始于海盆沉積的初期，即在海相沉積物形成之初就開始了；開始于海盆沉積的初期，即在海相沉積物形成之初就開始了；經過上述作用，將形成三種不同的海相淤泥水：經過上述作用，將形成三種不同的海相淤泥水：l與海水組成非常相似的淤泥水與海水組成非常相似的淤泥水淤泥中不含或含少量有機物，陸源泥沙的相對

43、含量低；淤泥中不含或含少量有機物，陸源泥沙的相對含量低；水化學組分未水化學組分未經脫硫酸作用與陽離子交換作用的明顯改造經脫硫酸作用與陽離子交換作用的明顯改造l幾乎不含幾乎不含SO42-的氯化物水，陽離子以的氯化物水，陽離子以Na、Mg為主為主淤泥中含大量有機物，陸源泥沙的相對含量低；淤泥中含大量有機物，陸源泥沙的相對含量低；水化學組分經脫硫酸水化學組分經脫硫酸作用改造，但未經陽離子交換作用的明顯改造作用改造，但未經陽離子交換作用的明顯改造l幾乎不含幾乎不含SO42-的氯化物水，陽離子以的氯化物水，陽離子以Na、Ca為主為主淤泥中含大量有機物，陸源泥沙的相對含量高；淤泥中含大量有機物，陸源泥沙的

44、相對含量高；水化學組分經脫硫酸水化學組分經脫硫酸作用改造，經陽離子交換作用改造作用改造，經陽離子交換作用改造18775 . 949035MgNaSOClM海相淤泥水在形成后期的其他海相淤泥水在形成后期的其他水化學過程水化學過程l蒸發(fā)濃縮作用蒸發(fā)濃縮作用海相沉積水的判別依據海相沉積水的判別依據l通過蒸發(fā)濃縮過程中殘余海相沉積水的水化學特征來判斷；通過蒸發(fā)濃縮過程中殘余海相沉積水的水化學特征來判斷；l在海相沉積水的蒸發(fā)濃縮過程中，在海相沉積水的蒸發(fā)濃縮過程中，CaSO4、NaSO4、NaCl、MgSO4、KCl、MgCl2依次析出，水中的主要離子的含量在各階段依次析出，水中的主要離子的含量在各階段

45、變化不一致；但變化不一致；但Br、Li、B、Rb、I等微量元素的含量在各階段均等微量元素的含量在各階段均上升明顯；上升明顯；lBr是唯一不參與成巖作用的離子；雖然是唯一不參與成巖作用的離子；雖然Br在在NaCl析出階段會以析出階段會以Cl的類質同象元素的方式沉淀，但最終仍有的類質同象元素的方式沉淀，但最終仍有86%的的Br將留在海相沉將留在海相沉積水中。因此積水中。因此Br可作為海相沉積水濃縮程度的標志?？勺鳛楹Ｏ喑练e水濃縮程度的標志。l 次生白云巖化作用次生白云巖化作用海水或海相沉積水經高度蒸發(fā)濃縮作用，在石鹽海水或海相沉積水經高度蒸發(fā)濃縮作用，在石鹽沉淀后，形成高鎂含量的鹵水；沉淀后，形成

46、高鎂含量的鹵水；這種鹵水與這種鹵水與深部深部環(huán)境的石灰?guī)r作用，將形成白云環(huán)境的石灰?guī)r作用，將形成白云巖；巖；l2CaCO3+MgCl2=CaMg(CO3)2+CaCl2實驗表明次生白云巖化作用發(fā)生于實驗表明次生白云巖化作用發(fā)生于100以上的環(huán)以上的環(huán)境條件下。境條件下。海相淤泥水在形成后期的其他海相淤泥水在形成后期的其他水化學過程水化學過程239499304MgCaNaClM2578690579NaKMgCaClMCaCl2型水型水的形成與分布的形成與分布l高礦化度的高礦化度的CaCl2型地下水常見于地殼深部型地下水常見于地殼深部地殼深部高礦化度的地下水一般為地殼深部高礦化度的地下水一般為Cl

47、-Na型水或型水或Cl-Ca型水型水蘇林把蘇林把CaCl2型水劃歸為型水劃歸為“深成環(huán)境深成環(huán)境” l美國某地鹵水美國某地鹵水l四川盆地黑鹵四川盆地黑鹵深部高礦化度深部高礦化度CaCl2型水的型水的水化學特征水化學特征與與賦存特征賦存特征l一般而言，一般而言，CaCl2型水在地殼深處較為穩(wěn)定型水在地殼深處較為穩(wěn)定在與地殼上部淺層水相隔絕的水文地質條件封閉的嫌氧環(huán)境中，在與地殼上部淺層水相隔絕的水文地質條件封閉的嫌氧環(huán)境中，CaCl2型水可以很好地保存在含水層中型水可以很好地保存在含水層中l(wèi)圍巖的巖性決定了圍巖的巖性決定了CaCl2型水的礦化度上限型水的礦化度上限圍巖圍巖最高礦化度最高礦化度正常

48、鹽度條件下沉積的碳酸鹽巖正常鹽度條件下沉積的碳酸鹽巖100100120120g/Lg/L含石膏的地層含石膏的地層200200250250g/Lg/L含厚層石鹽或鉀鹽的地層含厚層石鹽或鉀鹽的地層500500700700g/Lg/Ll用溶解作用無法解釋高礦化度用溶解作用無法解釋高礦化度CaCl2的來源的來源可以用溶解作用解釋埋藏于深部的高礦化度地可以用溶解作用解釋埋藏于深部的高礦化度地下水中下水中NaCl、KCl的來源，但無法解釋的來源，但無法解釋CaCl2的來源。因為很少有巖石直接含有的來源。因為很少有巖石直接含有CaCl2這種這種鹽類礦物鹽類礦物深部高礦化度深部高礦化度CaCl2型水成因型水成

49、因深部高礦化度深部高礦化度CaCl2型水成因型水成因沉積說沉積說CaCl2型水是沉積型水是沉積-埋藏水與沉積物埋藏水與沉積物之間相互作用的產物之間相互作用的產物A、陽離子交替吸附作用：陽離子交替吸附作用： 在海侵過程中發(fā)生在海侵過程中發(fā)生l2NaCl + Ca2+（吸附）吸附）= CaCl2 + 2Na+（吸附）吸附）lNaCl 的最大溶解度為的最大溶解度為350g/l，CaCl2溶液的礦化度只有溶液的礦化度只有 332g/L只適于解釋只適于解釋M Na+Mg，形成形成CaCl2型水型水深部高礦化度深部高礦化度CaCl2型水成因型水成因鈉長石化說鈉長石化說l以前蘇聯學者以前蘇聯學者杰爾普戈茨杰

50、爾普戈茨為代表為代表在地幔帶存在原生成因的在地幔帶存在原生成因的“水氯圈水氯圈”，地球深部所有以，地球深部所有以Cl-為主要陰離子的天然高礦化度水均來源于此圈；為主要陰離子的天然高礦化度水均來源于此圈；當這些內生的氯化物水溶液受地球內部應力作用由下至上當這些內生的氯化物水溶液受地球內部應力作用由下至上運動時，運動時，Ca、Mg離子通過介質空隙的能力低于離子通過介質空隙的能力低于Na、K。從而使地殼較深處的氯化物型高礦化水偏鈣質。從而使地殼較深處的氯化物型高礦化水偏鈣質。深部高礦化度深部高礦化度CaCl2型水成因型水成因內生說內生說表生帶表生帶CaCl2型水的形成型水的形成l地殼表層含水介質中，

51、高礦化度的地殼表層含水介質中，高礦化度的CaCl2水難以穩(wěn)定水難以穩(wěn)定存在存在表生帶經常有滲入成因的表生帶經常有滲入成因的Na2SO4型水、型水、MgSO4型水和型水和NaHCO3型水，如與高礦化度的型水，如與高礦化度的CaCl2相遇，可使大部分相遇，可使大部分Ca2+從水中沉淀從水中沉淀l存在地區(qū)存在地區(qū)侵入巖風化殼侵入巖風化殼l特點特點礦化度低礦化度低Cl稍大于稍大于Na+Mgl侵入巖風化產物粘性土中的潛水（少見）侵入巖風化產物粘性土中的潛水（少見）Na+交替了風化產物粘性土吸附的交替了風化產物粘性土吸附的Ca2+，使使Ca2+進入進入水中水中中亞細亞地區(qū)中亞細亞地區(qū) 1222664831

52、2801 . 1MgCaNaSOHCOClM 9385847335586 . 0MgNaCaSOHCOClM表生帶表生帶CaCl2型水的形成型水的形成滲入成因與沉積成因水的區(qū)分滲入成因與沉積成因水的區(qū)分Cl-Na (Ca)l組分含量組分含量滲入成因的滲入成因的TDS較低，較低，Br較低較低l組分的比例系數：組分的比例系數：Na/Cl比值比值l= 0.85 大洋水大洋水l 1 滲入水滲入水Cl/Br比值比值l= 300 大洋水大洋水l 300 海相含鹽沉積巖區(qū)的滲入水海相含鹽沉積巖區(qū)的滲入水l同位素同位素( D、18O)定義定義lRm為樣品的同位素比值為樣品的同位素比值lRs為標準樣品的同位素比

53、值為標準樣品的同位素比值lR=X重重/X輕輕 （R同位素比值）同位素比值）Craig方程方程l滲入成因的滲入成因的Cl-Na水：多位于水：多位于Craig降水直線附近降水直線附近l沉積成因：多在偏離沉積成因：多在偏離Craig降水直線降水直線10818 OD1000)(ssmRRR滲入成因與沉積成因水的區(qū)分滲入成因與沉積成因水的區(qū)分Cl-Na-(Ca)巖漿成因地下水巖漿成因地下水幾個基本概念幾個基本概念l巖漿成因地下水巖漿成因地下水在狹義上，巖漿成因地下水是指在狹義上，巖漿成因地下水是指由巖漿直接分異由巖漿直接分異出來的水；出來的水；在廣義上，指地下水的組分或水溫受到了巖漿活動的影響在廣義上，

54、指地下水的組分或水溫受到了巖漿活動的影響即與巖漿活動有關的地下水。即與巖漿活動有關的地下水。l在巖漿的高溫作用下在巖漿的高溫作用下自巖石中脫出自巖石中脫出的水的水（即變質成因水）（即變質成因水）；l地下水在深循環(huán)后受到地球深部局部熔融體的烘烤，其地下水在深循環(huán)后受到地球深部局部熔融體的烘烤，其溫度與溫度與巖漿活動有關巖漿活動有關；此時異常高的水溫可使地下水從圍巖中獲得常；此時異常高的水溫可使地下水從圍巖中獲得常溫時難以大量溶濾的組分，使其表現出與常溫地下水不同的水溫時難以大量溶濾的組分，使其表現出與常溫地下水不同的水化學特征。化學特征。幾個基本概念幾個基本概念l地下熱水地下熱水v按溫度劃分按溫

55、度劃分一般指水溫高于一般指水溫高于25的地下水的地下水高于高于75者為高者為高溫熱水溫熱水介于介于40至至75者為中溫熱水者為中溫熱水低于低于40者為低者為低溫熱水溫熱水v按熱源劃分按熱源劃分巖漿熱源巖漿熱源非巖漿熱源非巖漿熱源熱能來自為熱能來自為正常地溫正常地溫梯度梯度（3/100m）熱能來自構造熱能來自構造運動產運動產生生的的摩擦熱摩擦熱熱能來自地球熱能來自地球化學化學反反應的應的反應熱反應熱幾個基本概念幾個基本概念l地熱資源地熱資源指在當前技術經濟和地質環(huán)境條件下，地殼內能夠科學、合理指在當前技術經濟和地質環(huán)境條件下，地殼內能夠科學、合理地開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地熱流體中的熱能量及其

56、伴生地開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地熱流體中的熱能量及其伴生的有用組分。的有用組分。l地熱顯示地熱顯示火山爆發(fā)火山爆發(fā)最強烈的地熱顯示最強烈的地熱顯示l火山爆發(fā)時常有大量的高溫水氣一同噴出地表，這可稱為真正意義火山爆發(fā)時常有大量的高溫水氣一同噴出地表，這可稱為真正意義上的上的火山成因水火山成因水地下賦存熱水或地表有熱泉出露地下賦存熱水或地表有熱泉出露地熱異常地熱異常熱流值高于全球平均值熱流值高于全球平均值l熱流值熱流值：單位時間內通過地球表面單位面積散失的熱量：單位時間內通過地球表面單位面積散失的熱量l全球平均熱流值：全球平均熱流值：5.95.96.36.31010-6-6J/(J/(2 2*

57、*s)s)幾個基本概念幾個基本概念l地熱的來源地熱的來源巖漿活動巖漿活動地溫梯度：地溫梯度：與太陽輻射沒有直接聯系，主要來源于地球內部鈾與太陽輻射沒有直接聯系，主要來源于地球內部鈾238238、鈾、鈾235235、釷、釷232232和鉀和鉀4040等放射性元素衰變產生的熱能等放射性元素衰變產生的熱能 l通常，在地下增溫層，平均深度每增加通常，在地下增溫層，平均深度每增加100100m m，溫度就上升，溫度就上升33。把地溫增高。把地溫增高11所需深度，叫做地熱增溫率。地熱增溫所需深度，叫做地熱增溫率。地熱增溫率的全球平均值是率的全球平均值是3333m m。變溫層：地表變溫層：地表2020m m

58、之下地溫受太陽輻射影響的地帶；之下地溫受太陽輻射影響的地帶；常溫層：變溫層之下的薄層常溫層：變溫層之下的薄層，地溫常年不變；地溫常年不變；（中國北方：厚（中國北方：厚度度3030m m）增溫層：按照地溫梯度溫度隨深度增加的地帶，在常溫層之下。增溫層：按照地溫梯度溫度隨深度增加的地帶，在常溫層之下。l地下熱水系統的地球化學溫標地下熱水系統的地球化學溫標含量受溫度控制并與溫度存在相關性的，用于推測和含量受溫度控制并與溫度存在相關性的，用于推測和判斷熱儲（判斷熱儲（即含熱水的含水層即含熱水的含水層）溫度的元素、組分或）溫度的元素、組分或它們之間的比值，可作為它們之間的比值，可作為溫度指示計溫度指示計

59、使用。使用。各種地球化學溫標建立的基礎是：地熱流體與礦物在各種地球化學溫標建立的基礎是：地熱流體與礦物在一定溫度條件下進行反應一定溫度條件下進行反應，隨后，在地熱流體溫度降隨后，在地熱流體溫度降低時，某些元素的含量或含量比值仍然保持不變或變低時，某些元素的含量或含量比值仍然保持不變或變化極小?；瘶O小。 SiO2溫標；溫標；K-Na溫標；溫標；Na-K-Ca溫標；溫標；K-Mg溫標。溫標。幾個基本概念幾個基本概念地球化學溫標地球化學溫標l鉀鎂地熱溫標鉀鎂地熱溫標它代表深度不大的熱水貯集系統的熱動力平衡條件，它代表深度不大的熱水貯集系統的熱動力平衡條件，尤其適用于中低溫地熱田。尤其適用于中低溫地熱

60、田。 計算公式為：計算公式為：l式中：式中：T熱儲溫度，熱儲溫度，；lC1水中鉀的濃度，水中鉀的濃度，mg/L；lC2水中鎂的濃度，水中鎂的濃度，mg/L。15.273/lg98.134418221CCT地球化學溫標地球化學溫標l鉀鈉地熱溫標鉀鈉地熱溫標 它代表深度較大的熱水貯集系統的熱動力平衡條件它代表深度較大的熱水貯集系統的熱動力平衡條件 。 計算公式為：計算公式為：l式中：式中：T熱儲溫度，熱儲溫度，；lC1水中鉀的濃度，水中鉀的濃度，mg/L；lC3水中鈉的濃度，水中鈉的濃度，mg/L。15.273/lg75. 1139031CCT研究意義研究意義v巖漿成因地下熱水可作為反映地球內部地