第九章-地下水水文地球化学分类

LOGOHydrogeochemistry水文地球化学东华理工大学水文地球化学课程组第九章地下水水文地球化学分类CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法9.2地下水化学成分中的某些水文地球化学规律CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法一、分类的原则标型元素和标型化合物的迁移决定着地下水中各种过程的地球化学特点。空气迁移的标型元素和标型化合物主要决定着环境的氧化－还原条件，它们的存在是地下水形成和赋存环境特征的良好标志。根据溶解于水中的空气迁移的标型元素和标型化合物CO2、N2、CH4、H2S等，将水分为6个组，以作为地下水的环境标志。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法一、分类的原则标型元素和标型化合物的迁移决定着地下水中各种过程的地球化学特点。水迁移的标型元素和标型化合物，则在很在程度上决定着地下水的酸碱条件和矿化度，其中某些离子，特别是阴离子的浓集规律，也在一定程度上反映着地下水的地球化学环境。按照地下水的主要阴离子成分将水分为6大类，在每一类中，又根据阳离子成分将水进一步分为亚类。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法一、分类的原则综上所述，可以归纳出地下水水文地球化学分类的基本原则：（1）按照空气迁移的标型元素和标型化合物，对地下水进行分组；（2）按照水迁移的标型元素和标型化合物对地下水进行分类；（3）在分组分类时又考虑到这两种标型元素和标型化合物所控制的成因环境。这就地下水水文地球化学分类的基本原则。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法1、地下水水文地球化学分组（1）根据水中溶解气体组分（等），将地下水分为A、B、C、D、E、F六组。A－氧化水组（O2为主，大气成因的，氧化环境）B－潜水组（生物成因的CO2为主，有时有H2）C－硫化氢还原水组（为H2S主，有部分生物成因的CO2）D－甲烷强还原水组（CH4为主，有部分生物成因的CO2、N2、H2S）E－变质或岩浆CO2水组。F－含氮热水组（大气成因的N2为主）CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法1、地下水水文地球化学分组（1）根据水中溶解气体组分（等），将地下水分为A、B、C、D、E、F六组。由A到D分别是氧化环境、氧化－还原环境（弱还原环境）、还原环境、强还原环境，而E、F是两个特殊水组，它们反映了特殊的地质构造和地下水循环情况。（2）根据地下水的埋藏条件，将地下水分为潜水亚组和承压水亚组。在每一个水组中注明Eh值的大致变化范围、微量元素和各种特殊组分，力求充分表示出每组水的水文地球化学环境特征。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法2、各水组特点（1）氧化水组（A）A、标型元素是O2。B、氧化环境，离子呈高价态，Fe3+、Mn4+、V5+等，岩石呈红、棕、黄色，Eh＞0.15V（碱性环境）Eh＞0.4V（酸性环境）C、地表水、潜水、部分承压水组属此组CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法2、各水组特点（2）潜育水组（B）A、标型化合物为生物成因CO2。B、氧化－还原环境，H2S、O2含量极少或没有，岩石淡绿色、灰、灰蓝色，Eh0.5V（酸性），Eh0.15V(碱性)。C、有厌氧细菌活动，Fe2+含量较高，Fe、Mn易迁移。D、许多潜水，或承压水、湿润气候还原的沼泽水，以及基岩沿断层下渗的深层水，属于此类。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法2、各水组特点（3）硫化氢还原水组（C）A、标型化合物为H2S，含少量生物成因的CO2。B、还原环境，Eh0，一般为－0.25V，局部达到－0.5~－0.6V。Fe、Mn、U等离子难迁移。‘C、碱性条件，pH＞7，有些达pH＝9－11，如HCO3-Na型水。D、水交替缓慢带。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法2、各水组特点（4）甲烷强还原水组（D）A、标型化合物为CH4，含少量生物成因的CO2、N2、H2S等。B、强还原水组，Eh-0.5V（一般）。C、承压水盆地交替停滞带，多为Cl-Na、Cl-Na-Ca盐、卤水。D、缺少SO42-，而富集Br、I、B、Ra等（海相封存水，油田水等）。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法2、各水组特点（5）变质及岩浆碳酸水组（E）A、标型化合物为CO2变质或岩浆（CO2＞500mg/L）。B、产出于近期岩浆活动区，构造断裂发育区和区域变质地带。C、大气成因的中等矿化度的HCO3、HCO3-Cl型水，M＝1~10g/L。D、多形成碳酸冷、热水，可溶性SiO2含量较高，300-600mg/L.E、pH一般5~6.5，Eh0.15V.CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法2、各水组特点（6）含氮热水组（F）A、标型化合物为大气成因的N2。B、其特点是具隆起带地下热水的特点：M＜1g/L,HSiO3-HCO3-Na型水，HCO3-HSiO3-Na型水，HCO3-Na型水，含F-、Rn等极高，PH＞7。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法3、地下水水文地球化学分类（1）按阴离子成分将水分为6大类I类:II类:III类:IV类:V类:Cl化合类VI类:卤水类（Cl）)(33,3HCOHSiOHSiO),(43333SOHCOHSiOHCOHCO),(4344ClSOHCOSOSO)(433ClSOHCOClHCOCompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法3、地下水水文地球化学分类（2）按阳离子再分出9个亚类，用阿拉伯数字1－9表示。,.5,,.4,.3,,2,1MgCaNaNaCaNaMgCaCaMgMgCaCaAlFeMgCaNaNaMgNaNaMg,.9,.8,.7,.6CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法3、地下水水文地球化学分类（1）按阴离子成分将水分为6大类（2）按阳离子再分出9个亚类，用阿拉伯数字1－9表示。（3）分类中注明M、pH值。（4）水中有机物的含量在备注中说明。（5）mgN%20%的阴、阳离子参加分类。CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法二、分类方法4、表示方法举例：某水样分析结果如下：承压水，表示为C承-250V77.5☆11pH=6.18，SiO2=60mg/L，承压水，表示为E承192II46.18☆1.24,5.7,250,/242,29.261377950.11pHmvEhLmgSHTCaNaClM,192,/715,)(2602.371.6038.9124.1mvEhLmgCOTCaNaKHCOMCompanyLogo地下水化学成分中的某些水文地球化学规律一、地下水化学成分、矿化度与水文地球化学的环境关系在不同类型的水文地球化学条件下形成相同的水化学类型的水，根据其矿化度的大小，可以判断其生成环境。如：碱性HCO3-Na型水矿化度成因0.05~0.2g/L溶滤火山岩时的潜水或浅层承压水。0.3~0.6g/L在承压水盆地含水层中，由于阳离子吸附交替作用，由HCO3-Ca型水转化为HCO3-Na。CompanyLogo地下水化学成分中的某些水文地球化学规律一、地下水化学成分、矿化度与水文地球化学的环境关系在不同类型的水文地球化学条件下形成相同的水化学类型的水，根据其矿化度的大小，可以判断其生成环境。如：碱性HCO3-Na型水矿化度成因0.7~2g/L在还原环境中，由于生物还原作用由SO4-Na型水转化为HCO3-Na（脱硫酸作用）。7~10g/L原生封存水，如含大量有机质的石油水，由于大量的生物成因CO2溶于水而形成。CompanyLogo地下水化学成分中的某些水文地球化学规律一、地下水化学成分、矿化度与水文地球化学的环境关系其它，类型的地下水同样也有类似规律，由此可以得出以下几点规律：①水化学类型相同，但生成的水文地球环境不同时，水的矿化度有很大的区别，因此，可以根据水的矿化度和水化学类型可以大致判断地下水的形成环境。②同一组不同类的水，矿化度随类的编号递增。③同组同类的水，生成的水文地球化学环境大致相同，水的矿化度大致相似。CompanyLogo地下水化学成分中的某些水文地球化学规律二、地下水中的SiO2及硅酸水的形成三、水的pH值上面二、三点已在地下水中的无机成分中已介绍请同学们回顾复习CompanyLogo、潜育水组与还原水组有什么区别？2、地下水水化学类型与矿化度之间有何关系？3、请解释下列水文地球分类所表示的含义？A潜水II17.5△0.08F承I28.5☆0.451CompanyLogo地下水水地球化学分类原则、方法9.2地下水化学成分中的某些水文地球化学规律