安徽省大别山区温泉水化学特征与演化机制分析

作     者：李状 周训 方斌 沈晔 徐艳秋 陈柄桦 拓明明 隋丽嫒 LI Zhuang;ZHOU Xun;FANG Bin;SHEN Ye;XU Yanqiu;CHEN Binghua;TA Mingming;SUI Liai

作者机构：中国地质调查局天津地质调查中心(华北地质科技创新中心)天津300170 中国地质调查局雄安城市地质研究中心天津300170 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 中国地质大学(北京)地下水循环与环境演化教育部重点实验室北京100083 四川省天晟源环保股份有限公司四川成都610037 延安大学建筑工程学院陕西延安716000 

出 版 物：《地质通报》 (Geological Bulletin of China)

年 卷 期：2025年第44卷第1期

页      面：158-172页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目《温泉沉积的钙华的形态和微量元素含量变化对环境演变的响应》(批准号:41772261) 中国地质调查局项目《京津冀协同发展区暨雄安新区资源环境承载能力监测评价》(编号:DD20221727) 《安庆多要素城市地质调查》(编号:DD20189250) 《天津市地质安全体检与风险评估示范》(编号:DD20243452) 

主　　题：温泉 水化学 稀土元素 反向水文地球化学模拟 水岩相互作用 大别山区 

摘      要：【研究目的】分析总结受构造控制的安徽大别山区温泉的水化学特征及其演化机制,有利于加深对独特地质背景下(造山带硅酸盐岩)水-岩相互作用的认识,同时可以为大别山区地热的勘探和合理开发利用提供科学依据。【研究方法】在对研究区温泉水化学组分基本特征分析的基础上,综合利用Gibbs图、岩石风化图、离子比例系数、矿物稳定场图等方法对研究区温泉的水-岩相互作用进行研究。此外,还借助PHREEQC软件开展反向水文地球化学模拟工作,对地热水在循环过程中主要矿物的溶解及沉淀情况进行定量分析。【研究结果】①大别山区5个温泉的水化学类型以SO_(4)−Na型和SO_(4)·HCO_(3)−Na型水为主,均为中低温、弱碱性温泉;②研究区温泉中稀土元素表现出明显的Eu正异常,轻稀土元素相对富集,中稀土元素其次,重稀土元素相对缺乏;③研究区温泉水化学组分主要受岩石风化作用的影响。温泉中Na^(+)主要来自硅酸盐矿物(如钠长石、钠蒙脱石等)的溶滤,Ca^(2+)来源于碳酸盐矿物和石膏的溶滤;SO_(4)^(2−)的含量主要受到石膏溶解的影响;HCO_(3)−含量主要受硅酸盐和碳酸盐矿物溶解的影响。④模拟结果表明,雨水-地下热水路径上发生的水岩相互作用主要为钠长石、钙长石、萤石、石膏、黑云母和CO_(2)的溶解,以及钠蒙脱石、方解石和白云石的沉淀,同时发生了Ca^(2+)置换Na^(+)的阳离子交替吸附作用。【结论】雨水至地下热水路径属于地下水深循环,复杂的深部地层岩性及结构容易阻碍地下水径流,使地下水流速放缓,发生了充分的水-岩相互作用,完成了HCO_(3)−Ca型雨水向SO_(4)·HCO_(3)−Na型和SO_(4)−Na型弱碱性温泉的转化。