Geoscience ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (02): 440-450.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.02.19
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LIU Hai1,2(), KANG Bo3(), SHEN Junhui1
Received:
2018-07-31
Revised:
2018-11-14
Online:
2019-05-08
Published:
2019-05-08
Contact:
KANG Bo
CLC Number:
LIU Hai, KANG Bo, SHEN Junhui. Formation of Groundwater Based on Inverse Geochemical Modeling: A Case Study from the Sixian County, Anhui Province[J]. Geoscience, 2019, 33(02): 440-450.
指标 | 极小值 | 极大值 | 均值 | 标准差 | 变异系数/% |
---|---|---|---|---|---|
pH | 7.400 | 8.670 | 7.670 | 0.240 | 3.1 |
Na+ | 25.990 | 207.770 | 126.160 | 62.890 | 49.8 |
K+ | 0.340 | 5.810 | 1.460 | 1.090 | 75.0 |
Ca2+ | 36.220 | 128.890 | 65.697 | 18.006 | 27.4 |
Mg2+ | 21.520 | 70.970 | 36.996 | 12.054 | 32.6 |
N | 0.010 | 0.110 | 0.038 | 0.021 | 56.0 |
221.230 | 538.200 | 445.940 | 61.616 | 13.8 | |
Cl- | 7.920 | 171.220 | 70.620 | 45.777 | 64.8 |
6.220 | 303.870 | 117.040 | 85.096 | 72.7 | |
F- | 0.230 | 2.130 | 0.904 | 0.367 | 40.6 |
0.100 | 22.300 | 3.144 | 4.842 | 154.0 | |
TDS | 374.000 | 1 113.000 | 726.310 | 211.870 | 29.2 |
Table 1 Data of hydrochemical parameters
指标 | 极小值 | 极大值 | 均值 | 标准差 | 变异系数/% |
---|---|---|---|---|---|
pH | 7.400 | 8.670 | 7.670 | 0.240 | 3.1 |
Na+ | 25.990 | 207.770 | 126.160 | 62.890 | 49.8 |
K+ | 0.340 | 5.810 | 1.460 | 1.090 | 75.0 |
Ca2+ | 36.220 | 128.890 | 65.697 | 18.006 | 27.4 |
Mg2+ | 21.520 | 70.970 | 36.996 | 12.054 | 32.6 |
N | 0.010 | 0.110 | 0.038 | 0.021 | 56.0 |
221.230 | 538.200 | 445.940 | 61.616 | 13.8 | |
Cl- | 7.920 | 171.220 | 70.620 | 45.777 | 64.8 |
6.220 | 303.870 | 117.040 | 85.096 | 72.7 | |
F- | 0.230 | 2.130 | 0.904 | 0.367 | 40.6 |
0.100 | 22.300 | 3.144 | 4.842 | 154.0 | |
TDS | 374.000 | 1 113.000 | 726.310 | 211.870 | 29.2 |
离子及相 关参数 | 模拟路径Ⅰ(L07→L05) | 模拟路径Ⅱ(L02→SJ05) | 模拟路径Ⅲ(L22→L19) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
起点 | 终点 | 起点 | 终点 | 起点 | 终点 | |
pH | 7.74 | 7.68 | 7.40 | 7.49 | 7.51 | 7.63 |
Na+ | 118.33 | 199.09 | 36.90 | 148.08 | 33.86 | 191.26 |
K+ | 0.69 | 5.81 | 0.40 | 1.93 | 0.69 | 0.96 |
Ca2+ | 52.71 | 75.74 | 128.89 | 72.24 | 78.51 | 84.21 |
Mg2+ | 48.00 | 68.50 | 25.62 | 37.11 | 29.45 | 49.17 |
538.20 | 457.55 | 456.43 | 423.92 | 412.19 | 493.46 | |
Cl- | 23.40 | 154.98 | 57.52 | 127.84 | 7.92 | 109.24 |
101.82 | 303.87 | 51.39 | 147.73 | 52.14 | 236.72 | |
F- | 1.40 | 0.78 | 0.75 | 0.92 | 0.45 | 1.20 |
SiO2 | 38.86 | 40.45 | 0.00 | 42.06 | 32.21 | 28.17 |
钠吸附比 | 3.99 | 5.62 | 1.10 | 4.97 | 1.17 | 5.77 |
TDS | 909.19 | 1 113.00 | 427.35 | 822.00 | 432.00 | 856.00 |
水化学类型 | HCO3-Na·Mg | HCO3·SO4-Na·Mg | HCO3-Mg·Ca·Na | HCO3·SO4-Mg·Na | HCO3-Ca·Mg | HCO3·SO4-Na·Ca |
Table 2 Chemical compositions of the starting and ending paths
离子及相 关参数 | 模拟路径Ⅰ(L07→L05) | 模拟路径Ⅱ(L02→SJ05) | 模拟路径Ⅲ(L22→L19) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
起点 | 终点 | 起点 | 终点 | 起点 | 终点 | |
pH | 7.74 | 7.68 | 7.40 | 7.49 | 7.51 | 7.63 |
Na+ | 118.33 | 199.09 | 36.90 | 148.08 | 33.86 | 191.26 |
K+ | 0.69 | 5.81 | 0.40 | 1.93 | 0.69 | 0.96 |
Ca2+ | 52.71 | 75.74 | 128.89 | 72.24 | 78.51 | 84.21 |
Mg2+ | 48.00 | 68.50 | 25.62 | 37.11 | 29.45 | 49.17 |
538.20 | 457.55 | 456.43 | 423.92 | 412.19 | 493.46 | |
Cl- | 23.40 | 154.98 | 57.52 | 127.84 | 7.92 | 109.24 |
101.82 | 303.87 | 51.39 | 147.73 | 52.14 | 236.72 | |
F- | 1.40 | 0.78 | 0.75 | 0.92 | 0.45 | 1.20 |
SiO2 | 38.86 | 40.45 | 0.00 | 42.06 | 32.21 | 28.17 |
钠吸附比 | 3.99 | 5.62 | 1.10 | 4.97 | 1.17 | 5.77 |
TDS | 909.19 | 1 113.00 | 427.35 | 822.00 | 432.00 | 856.00 |
水化学类型 | HCO3-Na·Mg | HCO3·SO4-Na·Mg | HCO3-Mg·Ca·Na | HCO3·SO4-Mg·Na | HCO3-Ca·Mg | HCO3·SO4-Na·Ca |
矿物 | 溶解反应方程式 |
---|---|
钙蒙脱石 | 6Ca0.167Al2.33Si3.67O10(OH)2+60H2O+12OH-=Ca2++14Al( OH |
高岭土 | Al2Si2O5(OH)4 +6H+ = H2O+2H4SiO4+2Al3+ |
石英 | SiO2 + 2H2O = H4SiO4 |
伊利石 | K0.6Mg0.25Al2.3Si3.5O10(OH)2 + 11.2H2O = 0.6K++ 0.25Mg2++2.3Al(OH |
白云石 | CaMg(CO3)2 = Ca2++Mg2++2 |
石膏 | CaSO4·2H2O=Ca2++ |
岩盐 | NaCl=Cl-+Na+ |
萤石 | CaF2=Ca2++2F- |
方解石 | CaCO3= |
阳离子交换 | 2NaX+Ca2+=2Na++CaX2 |
Table 3 Chemical equations of mineral dissolution
矿物 | 溶解反应方程式 |
---|---|
钙蒙脱石 | 6Ca0.167Al2.33Si3.67O10(OH)2+60H2O+12OH-=Ca2++14Al( OH |
高岭土 | Al2Si2O5(OH)4 +6H+ = H2O+2H4SiO4+2Al3+ |
石英 | SiO2 + 2H2O = H4SiO4 |
伊利石 | K0.6Mg0.25Al2.3Si3.5O10(OH)2 + 11.2H2O = 0.6K++ 0.25Mg2++2.3Al(OH |
白云石 | CaMg(CO3)2 = Ca2++Mg2++2 |
石膏 | CaSO4·2H2O=Ca2++ |
岩盐 | NaCl=Cl-+Na+ |
萤石 | CaF2=Ca2++2F- |
方解石 | CaCO3= |
阳离子交换 | 2NaX+Ca2+=2Na++CaX2 |
矿物 | 路径Ⅰ (L07→L05) | 路径Ⅱ (L02→SJ05) | 路径Ⅲ (L22→L19) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
起点 | 终点 | 起点 | 终点 | 起点 | 终点 | |||
方解石 | 0.62 | 0.58 | 0.63 | 0.40 | 0.50 | 0.63 | ||
CO2 | -2.04 | -2.07 | -1.77 | -1.90 | -1.92 | -1.98 | ||
白云石 | 1.55 | 1.45 | 0.90 | 0.85 | 0.93 | 1.36 | ||
萤石 | -0.98 | -1.43 | -1.08 | -1.21 | -1.92 | -0.97 | ||
石膏 | -1.84 | -1.32 | -1.74 | -1.56 | -1.89 | -1.35 | ||
岩盐 | -7.15 | -6.12 | -7.26 | -6.32 | -8.15 | -6.29 |
Table 4 Saturation index along each path
矿物 | 路径Ⅰ (L07→L05) | 路径Ⅱ (L02→SJ05) | 路径Ⅲ (L22→L19) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
起点 | 终点 | 起点 | 终点 | 起点 | 终点 | |||
方解石 | 0.62 | 0.58 | 0.63 | 0.40 | 0.50 | 0.63 | ||
CO2 | -2.04 | -2.07 | -1.77 | -1.90 | -1.92 | -1.98 | ||
白云石 | 1.55 | 1.45 | 0.90 | 0.85 | 0.93 | 1.36 | ||
萤石 | -0.98 | -1.43 | -1.08 | -1.21 | -1.92 | -0.97 | ||
石膏 | -1.84 | -1.32 | -1.74 | -1.56 | -1.89 | -1.35 | ||
岩盐 | -7.15 | -6.12 | -7.26 | -6.32 | -8.15 | -6.29 |
路径 | 各矿物溶解沉淀量/(mmol/L) | |||
---|---|---|---|---|
岩盐 | 石膏 | 钙蒙脱石 | 高岭土 | |
路径Ⅰ(L07→L05) | 1.782 | 1.357 | — | -0.039 |
路径Ⅱ(L02→SJ05) | 1.986 | 1.004 | -0.064 | — |
路径Ⅲ(L22→L19) | 2.861 | 1.924 | — | -0.013 |
路径 | 各矿物溶解沉淀量/(mmol/L) | |||
方解石 | 石英 | CaX2 | NaX | |
路径Ⅰ(L07→L05) | — | -0.688 | -0.698 | 1.396 |
路径Ⅱ(L02→SJ05) | -1.379 | 0.071 | -1.519 | 3.307 |
路径Ⅲ(L22→L19) | -0.627 | -0.081 | -1.984 | 3.967 |
路径 | 各矿物溶解沉淀量/(mmol/L) | |||
伊利石 | 萤石 | 白云石 | ||
路径Ⅰ(L07→L05) | 0.034 | 0.014 | -0.440 | |
路径Ⅱ(L02→SJ05) | 0.065 | 0.004 | 0.457 | |
路径Ⅲ(L22→L19) | 0.012 | 0.020 | 0.081 |
Table 5 Calculated amount of mineral dissolution or precipitation
路径 | 各矿物溶解沉淀量/(mmol/L) | |||
---|---|---|---|---|
岩盐 | 石膏 | 钙蒙脱石 | 高岭土 | |
路径Ⅰ(L07→L05) | 1.782 | 1.357 | — | -0.039 |
路径Ⅱ(L02→SJ05) | 1.986 | 1.004 | -0.064 | — |
路径Ⅲ(L22→L19) | 2.861 | 1.924 | — | -0.013 |
路径 | 各矿物溶解沉淀量/(mmol/L) | |||
方解石 | 石英 | CaX2 | NaX | |
路径Ⅰ(L07→L05) | — | -0.688 | -0.698 | 1.396 |
路径Ⅱ(L02→SJ05) | -1.379 | 0.071 | -1.519 | 3.307 |
路径Ⅲ(L22→L19) | -0.627 | -0.081 | -1.984 | 3.967 |
路径 | 各矿物溶解沉淀量/(mmol/L) | |||
伊利石 | 萤石 | 白云石 | ||
路径Ⅰ(L07→L05) | 0.034 | 0.014 | -0.440 | |
路径Ⅱ(L02→SJ05) | 0.065 | 0.004 | 0.457 | |
路径Ⅲ(L22→L19) | 0.012 | 0.020 | 0.081 |
[1] | 崔先伟, 吴健华, 李培月, 等. 泾源县地下水演化及其地球化学模拟[J]. 南水北调与水利科技, 2010,8(6):42-45. |
[2] | 陈盟, 吴勇, 高东东, 等. 广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016,46(3):831-843. |
[3] | 王丽, 王金生, 林学钰. 水文地球化学模型研究进展[J]. 水文地质工程地质, 2003,30(6):105-109. |
[4] | EARMAN S, HERSHEY R L. Water quality impacts from waste rock at a Carlin-type gold mine, Elko County, Nevada[J]. Environmental Geology, 2004,45(8):1043-1053. |
[5] | GASTMANS D, HUTCHEON I, MENEGÁRIO A A, et al. Geo-chemical evolution of groundwater in a basaltic aquifer based on chemical and stable isotopic data: Case study from the Northeastern portion of Serra Geral Aquifer, São Paulo state (Brazil)[J]. Journal of Hydrology, 2016,535:598-611. |
[6] | 文冬光, 沈照理, 钟佐燊. 地球化学模拟及其在水文地质中的应用[J]. 地质科技情报, 1995,14(1):99-104. |
[7] | 郭永海, 沈照理, 钟佐焱. 河北平原地下水化学环境演化的地球化学模拟[J]. 中国科学(D辑), 1997,27(4):360-365. |
[8] | 王焰新, 马腾, 罗朝晖, 等. 山西柳林泉域水-岩相互作用地球化学模拟[J]. 地球科学——中国地质大学学报, 1998,23(5):519-522. |
[9] | 王广才, 陶澍, 沈照理, 等. 平顶山矿区岩溶水系统水-岩相互作用的随机水文地球化学模拟[J]. 水文地质工程地质, 2000,37(3):9-12. |
[10] | 李义连, 王焰新, 周来茹, 等. 地下水矿物饱和度的水文地球化学模拟分析——以娘子关泉域岩溶水为例[J]. 地质科技情报, 2002,21(3):32-36. |
[11] | 郭清海, 阎世龙, 蒋方媛. 太原市深层孔隙水的水化学分带性及其地球化学模拟[J]. 地球科学——中国地质大学学报, 2005,30(2):245-254. |
[12] | 郭清海, 王焰新. 典型新生代断陷盆地内孔隙地下水地球化学过程及其模拟:以山西太原盆地为例[J]. 地学前缘, 2014,21(4):83-90. |
[13] | 赵国红, 刘海, 项力. 泗县地区水文地质特征及缺水原因分析[J]. 安徽地质, 2016,26(1):54-56. |
[14] | PIPER A M. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analyses[J]. Transactions of American Geophysical Union, 1944,25:914-928. |
[15] |
GIBBS R J. Mechanisms controlling world water chemistry[J]. Science, 1970,170:1088-1090.
URL PMID |
[16] | 金权. 安徽淮北平原第四系[M]. 北京: 地质出版社, 1990: 1-170. |
[17] | TARDY Y. Characterization of the principal weathering types by the geochemistry of waters from some European and African crystalline massifs[J]. Chemical Geology, 1971,7(4):253-271. |
[18] | PARKHURST D L, APPELO C A J. User’s guide to PHREEQC (Version 2) — A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations[M]// Earth Science Information Center.Water-Resources Investigations Report 99.Denver:U.S.Geological Survey, 1999: 4259. |
[19] | 闫志为, 刘辉利, 张志卫. 温度及CO2对方解石、白云石溶解度影响特征分析[J]. 中国岩溶, 2009,28(1):7-10. |
[20] | 石培泽, 马金珠, 赵华. 民勤盆地地下水地球化学演化模拟[J]. 干旱区地理, 2004,27(3):305-309. |
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