探究上團(tuán)鄉(xiāng)溫泉水形成條件、化學(xué)成分及水質(zhì)情況,分析化學(xué)論文

探究上團(tuán)鄉(xiāng)溫泉水形成條件、化學(xué)成分及水質(zhì)情況,分析化學(xué)論文溫泉是一種由地下自然涌出的泉水。溫泉水的構(gòu)成具有一定特殊的地質(zhì)條件，不同的地質(zhì)背景構(gòu)成的不同類型、不同特點(diǎn)的溫泉。上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉位于雅江旋卷構(gòu)造帶上，該構(gòu)造屬于歹字型構(gòu)造的次級(jí)構(gòu)造，系川西鮮水河斷裂和甘孜理塘斷裂間的大型旋卷構(gòu)造之南緣。而沿甘孜理塘斷裂集中分布有一系列溫泉，通過比照出露溫泉的水化學(xué)特征，分析上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉與斷裂帶上其他溫泉水水質(zhì)特征的共同點(diǎn)與差異，以及受地質(zhì)環(huán)境影響構(gòu)成的特殊水化學(xué)特征，進(jìn)而討論上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉的構(gòu)成機(jī)理及構(gòu)成條件。1、地理位置及出露特征上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉位于四川省甘孜州九龍縣北西部，地理位置坐標(biāo)2956～29455N，1011427～1011418E間，海拔高程在3541．0m～3614．0m之間。上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉以泉群的形式出露于熱水溝溝谷位置，泉群共出露了4個(gè)泉眼，華而不實(shí)1#、2#、3#泉眼位于河流左岸(見圖1)，1#、3#泉均以片狀形式流出;2#泉眼泉水呈股狀冒出，于泉口附近會(huì)聚構(gòu)成一水塘;4#泉眼出露于下游約500m處河流右岸(見圖2)，泉水呈股狀涌出，并在泉口附近構(gòu)成一直徑約2m的水塘。詳細(xì)出露情況見表1?！颈?】2、溫泉出露環(huán)境及地質(zhì)條件2．1地形地貌上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉地處九龍縣西部高山地區(qū)，山嶺高俊，溝谷縱橫，河流深切，山谷海拔高差較大，約800m～1000m，河段均為深切曲流河谷地貌。2.2地層泉域范圍內(nèi)出露主要地層由新到老依次有:第四系(Q)砂、礫石、卵石及粘土，三疊系上統(tǒng)新都橋組(T3xn)板巖，以及出露大面積燕山期巖漿巖，主要為燕山期石英閃長巖(鋙52)、花崗閃長巖(沅52)、二長花崗巖(玢52)，且受構(gòu)造控制明顯。2.3地質(zhì)構(gòu)造泉域范圍內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造主要有一系列北北東向的雅江旋卷構(gòu)造帶，該主干構(gòu)造表現(xiàn)為強(qiáng)烈的壓扭性斷裂，如八窩龍斷層和放馬坪斷層，其次在主干斷裂帶間還發(fā)育有次級(jí)斷裂F1。除此之外泉域地區(qū)還發(fā)育的南北向熱水溝向斜。兩種地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為北北東向斷裂斜切南北向構(gòu)造，泉域構(gòu)造見圖3?！緢D3】2.4水文地質(zhì)條件泉域高山峽谷地區(qū)廣泛分布有三疊系砂板巖及燕山期侵入巖，該巖層受經(jīng)向構(gòu)造與歹字型構(gòu)造、旋卷構(gòu)造的復(fù)合作用，地下水類型以構(gòu)造裂隙水為主。泉域附近地下水主要接受大氣降水(包括冰雪融化水)入滲補(bǔ)給，局部也受溪溝等地表水入滲補(bǔ)給，大氣降水到達(dá)地表后，部分介入淺部地下水循環(huán)，這部分徑流途徑短，動(dòng)態(tài)變化大。部份地下水通過構(gòu)造裂隙等通道，滲入基巖內(nèi)，介入深部地下水循環(huán)，并在漫長的徑流經(jīng)過中，發(fā)生水巖互相作用，最終由于地形切割等原因，在恰當(dāng)部位以泉的形式排泄。3、溫泉水化學(xué)特征2020年3月10日對(duì)上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉泉水進(jìn)行樣品采集，經(jīng)四川省地質(zhì)工程勘察院環(huán)境工程中心化驗(yàn)分析，水化學(xué)詳細(xì)含量見表2。華而不實(shí)泉水水化學(xué)中陰離子主要成分的為HCO3－，含量為97．63mg/L，其次為SO42－，含量為21．04mg/L，其他陰離子含量較少。陽離子主要成分為Na+，含量為43．0mg/L，其次為Ca2+，含量4．01mg/L，其余陽離子含量甚少。該泉水為HCO3－Na型水，礦化度270．4mg/L，屬于低礦化度淡水;PH值為8．2，屬偏弱堿性水。熱水中含有某些特殊組分和微量組分，如F、Li、B等。Li和Sr含量分別為0．088mg/L和0．033mg/L，講明溫泉圍巖中Li和Sr含量較低。華而不實(shí)B常以偏硼酸(HBO2)形式存在，偏硼酸含量為11．51mg/L。熱水中氟(F－)含量到達(dá)2．0mg/L，其可能來源于巖漿巖中黑云母及角閃石等礦物中富含F(xiàn)－元素，結(jié)合我們國家部分地下熱水中氟的分布及特點(diǎn)，在pH呈偏堿性、水化學(xué)類型為HCO3－Na型時(shí)，均利于氟的富集。偏硅酸含量為122．8mg/L，主要來源于巖石中的石英和硅酸鹽礦物，較高溫度的地?zé)崴龠M(jìn)了礦物的溶濾作用，導(dǎo)致H2SiO3含量高。本次水質(zhì)分析還檢測(cè)出多種其他微量元素，華而不實(shí)包括鋅(Zn)、偏砷酸、錳(Mn)等;除此之外，本次檢測(cè)游離二氧化碳含量為1．07mg/L，H2S為2．7mg/L左右，表示清楚其源于深部的地質(zhì)作用。除此之外，本次參考區(qū)域雅江旋卷構(gòu)造帶上，甘孜－理塘斷裂帶出露具有代表性溫泉水化學(xué)資料(帶*號(hào)為參考資料)，進(jìn)行比照分析。該區(qū)域溫泉出露受斷裂構(gòu)造影響明顯，分布于斷裂帶上，大部分出露于河谷谷底位置(統(tǒng)計(jì)見表3、表4)【表3】【表4】Na+/K+比率對(duì)溫泉帶有一定的指示作用，Na+/K+(＜15)趨向于發(fā)生在已經(jīng)迅速到達(dá)地表的水中;Na+/K+(＞15)是側(cè)向流、近地表反響和傳導(dǎo)冷卻作用的指示。區(qū)內(nèi)溫泉中S01、S683*S1317*中Na+/K+均大于15，其余小于15。除此之外，Cl－亦可指示地下水在循環(huán)經(jīng)過中受混合作用的影響程度，華而不實(shí)S01、S683*中Cl－含量僅4．25mg/L和6．38mg/L，講明地下水被有被稀釋的特征，而S1317*中Cl－含量為35．74mg/L，講明該泉受混合影響較小。斷裂帶上溫泉水質(zhì)，SiO2含量均較高，范圍在41．14mg/L－94．46mg/L間，主要來源石英的溶解和硅酸鹽及鋁硅酸鹽巖的不全等溶解;本區(qū)F－含量大部分高于一般淺層地下水F－含量，氟在一些羥基的礦物(白云母、黑云母和磷灰石)中比擬富集。根據(jù)Schoeller圖，泉水各離子趨勢(shì)走向大體一致，陽離子中主要以Na+為主，其次為Ca2+和K+，Mg2+含量最低，這可能與Mg2+離子易于被植物吸收，在地下水系統(tǒng)中可能損耗，或者在一定溫度下，隨著溫度的升高，陽離子交換結(jié)果使地下水中相對(duì)貧鎂而富鈉和鈣。陰離子主要為HCO3－，其次為Cl－和SO42－。SO42－－含量整體偏小，除受熱儲(chǔ)巖層和圍巖中硫化物含量低控制外，與地下深部缺氧情況下SO42－易被復(fù)原成H2S有關(guān)，該地區(qū)大部分溫泉具有H2S氣味相符。根據(jù)Na－K－Mg三角圖解法能夠判定區(qū)域斷裂帶上溫泉熱水落在未平衡區(qū)。因而指示熱水與圍巖礦物未到達(dá)水－巖平衡，則需考慮地下熱水在上升經(jīng)過中與淺部冷水之間的混合作用，見圖5?！緢D5】4、溫泉的構(gòu)成條件分析4．1溫泉成因形式上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉出露與北北東向斷裂的次級(jí)構(gòu)造和南北向構(gòu)造復(fù)合部位有關(guān)。在交匯處具有一定的張性或張扭性，增大了斷裂破碎帶的裂隙率和開啟性，進(jìn)而溝通了熱水含水層，促進(jìn)了熱流物質(zhì)在斷裂穿插處聚集、上涌。因而，在地形及構(gòu)造合適的部位，溫泉的出露?！緢D6】4．2熱儲(chǔ)層分析該溫泉熱儲(chǔ)類型為斷裂帶控制，地下熱水溫泉群集中分布于北北東向大斷裂的次級(jí)斷裂F1與南北向褶皺構(gòu)造的復(fù)合部位，由于兩種構(gòu)造的互相切割、互相影響，造成了附近巖石破碎、裂隙發(fā)育，進(jìn)而構(gòu)成了構(gòu)造破碎帶，具備地下熱水的賦存空間，構(gòu)成了構(gòu)造熱儲(chǔ)。4．3導(dǎo)熱通道分析F1斷層走向北東－南西，發(fā)育長度約12km，該斷裂傾向北西，傾角較陡，除此之外發(fā)育有南北向構(gòu)造，北東向雅江旋卷構(gòu)造斜切南北向構(gòu)造，構(gòu)造交匯處巖石破碎，裂隙發(fā)育，為地下熱提供導(dǎo)熱通道。4．4溫泉水源分析熱水溝地下熱水的主要由北西側(cè)高山一帶補(bǔ)給區(qū)入滲，大氣降水、地表水沿圍巖破碎帶、構(gòu)造裂隙及斷層破碎帶下滲進(jìn)行深循環(huán)，地下水在徑流經(jīng)過中不斷吸收熱量構(gòu)成地下熱水，熱水在上涌至近地表經(jīng)過中，與上部冷水產(chǎn)生混合，最終在構(gòu)造交匯及地形切割適當(dāng)位置出露地表，構(gòu)成溫泉。4．5溫泉熱源分析根據(jù)Smith和Shaw(1975)計(jì)算了侵入深度10km的各種規(guī)模侵入體的冷凝時(shí)間，指出100Ma以前的侵入巖體，即便體積為106km3，其溫度也己恢復(fù)到圍巖的環(huán)境溫度，本泉域附近巖漿巖侵入體，均為燕山期巖體，距今的時(shí)間己在100Ma以上，對(duì)地下水的升溫起到的作用微弱，不太可能構(gòu)成地?zé)嵯到y(tǒng)的主要熱源。上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉整體位于區(qū)域雅江旋卷構(gòu)造帶上，該構(gòu)造帶挽最近仍有活動(dòng)，溫泉的分布主要與活動(dòng)性斷裂和次級(jí)斷裂有關(guān)，顯示了斷裂是控?zé)?、?dǎo)熱構(gòu)造，能夠以為區(qū)內(nèi)溫泉熱源主要來自斷裂溝通的深部熱源，由于斷裂、裂隙的溝通，地下水經(jīng)深循環(huán)加熱構(gòu)成。該區(qū)域較高的熱流值及巖漿巖體內(nèi)的巖漿余熱和放射性元素蛻變產(chǎn)生的化學(xué)能也為熱水增溫提供了熱源。根據(jù)Na－K－Mg三角圖熱水落在未平衡區(qū)，陽離子地球化學(xué)溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)溫度時(shí)可能有一定偏差，故本次采用SiO2溫標(biāo)進(jìn)行計(jì)算:T=13095．19－lgC1－273．15通過計(jì)算得出上團(tuán)鄉(xiāng)熱水塘溫泉熱儲(chǔ)溫度為134．0℃。循環(huán)深度推算:H(m)=1003(t－t0)+H0推算得出熱水地下循環(huán)深度約為3920m，表示清楚其經(jīng)歷較深循環(huán)途徑。5、溫泉水質(zhì)評(píng)價(jià)以(地?zé)豳Y源地質(zhì)勘察規(guī)范(GB11615－2018)〕附表中的關(guān)于理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為根據(jù)，對(duì)上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉水質(zhì)及成分特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，見表5?！颈?】上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉水的總硫化氫、氟、偏硅酸均到達(dá)了理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中命名礦水濃度界限以上;另外偏硼酸含量亦到達(dá)了理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中礦水濃度。礦化度到達(dá)有醫(yī)療價(jià)值濃度。以其特有的水質(zhì)成分、物理化學(xué)特征，構(gòu)成含一定礦物鹽和多種微量元素及成分的高溫弱滲的理療礦泉水，對(duì)樣品水質(zhì)按庫爾洛夫表示出式綜合評(píng)價(jià)如下:H2S(2．7)F(2．0)H2SiO3(122．8)M(270．4)HCO370．5SO419．4Na93．5pH9．2T55．3上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉綜合評(píng)價(jià)后正式定名為:含硫化氫、氟、偏硅酸高溫理療熱礦水。6、結(jié)論(1)上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝