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《中国地质大学(北京)》 2011年
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钙华沉积的水化学控制因素分析及天津王四井钙华形成的模拟研究

郭小娟  
【摘要】:钙华是在泉、河、湖、洞穴周围沉积的非海相碳酸盐沉积物,主要成分为CaCO_3,矿物为方解石和文石。热水钙华特有向上生长的钙华丘、钙华锥、钙华柱、钙华脊、钙华墙等形态。本文搜集整理国内外12处沉积钙华的16个温泉或钻井,以及7处无钙华沉积的温泉或钻井资料,通过对比分析它们的出露点地质地貌和水化学特征,总结控制热水钙华沉积的水化学条件。 选取沉积钙华的温泉或钻井为天津王四井,广西温罗温泉,云南鸡飞温泉,河南鹤壁热水井,土耳其棉花堡(Pamukkale)温泉,美国黄石公园猛犸(Mammoth)温泉,西藏绒马温泉、吉瓦温泉、札惹温泉、搭各加间歇喷泉、卡乌温泉、查布间歇喷泉。无钙华沉积的温泉或钻井为河北白庙温泉、赤城温泉、怀来暖泉,天津王二井、王三井,云南温泉乡温泉,广西黎村温泉。 用于分析的水化学指标包括温度、pH值、总溶解性固体(TDS)、Mg~(2+)、Na~+、K~+、SO_4~(2-)、Cl~-、F~-和H_2SiO_3含量,Ca~2+和HCO_3~-含量、当量和百分含量,Mg/Ca,碳稳定同位素来源等。利用PRHREEQC.2分析水中方解石、文石饱和指数,二氧化碳分压,碳、钙络离子成分。研究结果发现,地下热水沉积钙华的水化学必要条件为中偏酸性水,二氧化碳分压一般大于9%,为Na·Ca - HCO3型水,络离子成分中CO_2、HCO_3~-、Ca~2+占绝对优势。此外,在出露条件上王四井井水溢出水池,水流分散,快速向下流动时,有利于二氧化碳溢出,导致钙华形成。 以天津市宝坻区周良庄镇王四井为例,分析钙华沉积前和沉积后井水水化学变化特点,并利用PHREEQC.2.软件模拟钙华沉积过程,定量分析沉积矿物及逸出气体。模拟得出4种最简模型,反映井水在经水池外壁下泄过程中与空气接触,主要化学反应为二氧化碳逸出、碳酸钙沉淀、碳酸钙镁沉淀、菱铁矿沉淀和少量赤铁矿、针铁矿沉淀。在钙华样品中检出的其他阳离子元素含量极少,推测可能是替换Ca、Mg、Fe元素呈类质同像或混入晶格空隙而造成的。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P342

【参考文献】
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