唐家会矿地下水化学特征及其在断层导水性识别中的应用

为了识别鄂尔多斯盆地北部唐家会矿DF₁断层导水性,预防采掘工作面突水事故的发生,通过采集唐家会矿二叠系砂岩水、奥陶系灰岩水(奥灰水)共36组水样,利用Piper图、离子比例法及饱和指数法研究矿井地下水化学特征及成因,并基于水化学特征分析断层导水性。结果表明,砂岩水化学类型为Cl·HCO₃-Na型和Cl-Na型,奥灰水化学类型为Cl-Na型。砂岩水和奥灰水中Na⁺主要来源于岩盐与硅酸盐岩的溶解;奥灰水中方解石处于平衡和过饱和状态,白云石处于未饱和状态,并发生了阳离子交换吸附。随着与DF₁断层距离的减小,61101工作面底板注浆孔涌水TDS增加;11-4~#孔涌水随着时间延长,Cl^-逐渐增加,表明钻孔涌水中奥灰水的混合比例越来越大,DF₁断层在该区段为导水断层。     

基于GIS和相关性分析峰峰矿区岩溶水水化学特征

应用Arc-GIS、离子相关性及比例系数法方法对峰峰矿区的地下水水化学特征进行研究。结果表明,峰峰矿区奥灰岩溶水pH值为7.45～7.86,偏碱性。基于Arc-GIS中DTM方法对奥灰岩溶水地下水类型进行分区,主要为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型水,部分为HCO_3·SO_4-Ca型水。Cl~-是随环境变化的敏感因子。地下水在流动过程中发生的水—岩作用以方解石和白云石的溶解作用为主;并伴有石膏、岩盐、硫酸盐的溶解反应以及阳离子置换作用。揭示了矿区奥灰岩溶含水层径流条件整体较好,局部地区径流条件有变化,为矿区煤炭开采水害防治和地下水资源的可持续利用提供依据。     

新集矿区深层地下水水文地球化学特征与成因分析

以淮南新集矿区深层地下水充水含水层为研究对象,采集新集矿区不同层位的水样,测试水样的阴阳离子浓度,采用统计分析及离子比例系数分析法对砂岩水、推覆体片麻岩、推覆体寒灰水、奥灰水、太灰水5个含水层的74个水样数据进行了分析。结果显示:研究区深层地下水属弱碱性水,阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子以Cl^-为主,奥灰水中Ca²⁺和SO^2-₄的浓度较大,水化学类型主要以Cl-Na和Cl（HCO₃）-Na型为主;水化学特征主要由浓缩作用和碳酸盐、硫酸盐溶解共同作用,其中大部分水样主要由岩盐溶解控制,新集矿区深层地下水的水化学特征主要由浓缩作用和硫酸盐溶解作用共同控制,砂岩水主要发生的是阳离子交换以及碳酸盐、硫酸盐溶解作用,推覆体片麻岩和推覆体寒灰水可能发生溶滤作用和阳离子交换作用。     

潘谢矿区深部灰岩水离子来源解析与水循环示踪

采集潘谢矿区太灰水和奥灰水共28个水样,通过piper三线图、因子分析、离子比例系数及氢氧稳定同位素分析,研究矿区深层灰岩地下水离子成分特征及其来源,揭示水岩相互作用与水循环。结果表明：(1)研究区太灰水为低矿化度水,水化学类型主要为HCO3-Na型和Cl-Na型;奥灰水为高矿化度水,水化学类型主要为Cl-Na型;两含水层为碱性水,常规离子变异系数较小,水环境较为稳定;(2)太灰水中Na+不仅来源于蒸发岩的溶解,还来源于硅酸盐矿物的风化作用,奥灰水中水岩交互作用以蒸发岩溶解为主;两含水层均发生了阳离子交替吸附作用,太灰水的交替吸附比奥灰水强烈;(3)太灰水和奥灰水主要源于暖季大气降水的入渗补给,氘盈余均低于全球大气降水氘盈余平均值(10‰),蒸发作用不强烈,空气相对湿度高。     

基于反向水文地球化学模拟的矿区地下水水化学演化机制研究

采用离子比例系数法分析了西藏某矿区地下潜水在2个不同水流方向上的水化学成分特征,并结合矿区含水层岩性,确定水文地球化学模拟过程中应加入的矿物组分;采用PHREEQC软件对矿区地下水2种不同径流方向上发生的水文地球化学反应进行识别,模拟结果表明:沿地下水路径1,从荣那沟上游至中游,发生了石膏、钠长石、钾长石的沉淀,钙长石的溶解以及阳离子交替吸附作用;沿路径2,从矿区东北侧至荣那沟,发生了石膏、岩盐、白云石、钠长石的沉淀,钾长石、钙长石、黄铁矿、赤铁矿的溶解,以及阳离子交替吸附反应。本次对矿区地下潜水水化学演化机制的研究,对分析影响西藏地区地下水水文地球化学演化规律具有重大意义。     

海河流域下游潜水水化学特征分析及水文地球化学模拟

海河是天津市重要的河流,为了解海河流域浅层地下水的水文地球化学特征,获取了55组水化学数据,开展离子比例关系、Gibbs图和水文地球化学模拟等相关研究。研究表明,流域附近潜水总体上呈中性或弱碱性水,沿地下水流向,水化学类型由HCO₃-Na、HCO₃-Na·Ca型过渡到HCO₃·Cl-Na→Cl·HCO₃-Na→Cl·SO₄-Na型,最后过渡到滨海地区的Cl-Na型。研究区潜水化学组分主要受岩石风化控制,也受到一定程度的蒸发浓缩作用,阳离子交换作用是天津市滨海带地下水化学组分形成的重要过程。沿地下水流向,研究区地下水离子组分浓度呈递增趋势,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石发生沉淀。     

峰峰矿区深层奥灰水水化学演化规律研究

本文分析了采煤影响下峰峰矿区自1980年至2017年期间五个不同时期奥灰水的水化学数据，分别利用Pipper三线图、离子相关性分析和多元统计学中的主成分分析等方法分析了奥灰水水化学的演化过程。分析结果表明：高强度的煤矿开采活动已经影响和改变了奥灰水水化学成分，促动其向高离子含量演化。随着煤矿开采年限的延长，奥灰水水化学主控离子也随之改变，原来的HCO3-主控阴离子逐渐被SO42-取代，水化学类型趋于复杂化；水-岩作用由最初的碳酸盐反应为主导演化成后期的硫酸盐反应为主导，并伴生了很明显的离子交换作用。     

韩城矿区象山矿井奥灰水化学特征

以水质分析、岩石化学组成检测资料为基础,分析了韩城矿区象山矿井奥灰水质的赋存与分布等水文地质背景,重点研究了水化学组分特征。结果表明:对水质类型划分、TDS含量变化贡献最大的为SO42-,Cl-,Na+,Ca2+,Mg2+,其绝对含量随含水层段的埋深而增加。水化学组分垂向上差异,由介质石膏含量及其溶解作用决定。在象山矿井深部奥灰水水动力条件较浅部活跃。     

峰峰矿区奥灰水中氢氧同位素漂移特征分析

为了综合评估采煤驱动下奥灰水中氢氧同位素的漂移特征,本文分别采集了峰峰矿区不同径流区的奥灰水样品27件,通过分析氢氧同位素D和18 O的漂移特征和水-岩作用,阐明了其漂移过程。研究结果表明:煤矿开采后,南部径流区,奥灰水中的氢氧同位素组成呈背景特征,未发生漂移现象;东部径流区,同位素D漂移现象显著,漂移率为57.14%,部分样品D和18 O双项漂移;北部径流区,同位素D和18 O双项漂移明显,漂移率为27.27%;同位素D漂移与奥灰水和硅酸盐矿物的水岩反应有关,水-岩相互作用中伴随有同位素D的交换平衡反应;同位素18 O漂移与奥灰水和碳酸盐矿物的水岩反应有关,水-岩反应伴随有同位素18 O的交换平衡反应;D和18 O的双项漂移现象的发生则是奥灰水与碳酸盐和硅酸盐水-岩反应共同作用的结果。     

两淮矿区主要含水层水化学特征差异性研究

以两淮矿区(潘谢矿区和临涣矿区)为研究对象,分析了煤系砂岩水(以下简称砂岩水)、太灰水样离子的质量浓度组成及水化学类型,采用多元统计分析、因子分析和离子比例系数分析法对结果进行讨论。结果显示,两淮矿区水化学特征和离子来源在空间上均有一定差异性,尤其是砂岩水。两淮矿区太灰水主要发生了石灰岩和白云岩等岩石风化以及水岩相互反应产生的溶解作用,淮南地区SO42-普遍小于淮北地区,但淮北地区的砂岩水矿化度整体低于淮南地区砂岩水。淮南矿区砂岩水主要发生硅铝酸盐矿物、石灰岩和白云岩的盐岩溶解作用,淮北矿区砂岩水主要是硅酸盐岩的溶解释放和脱碳酸作用。