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莱州湾沿岸地下卤水的化学特征研究

宁劲松  
【摘要】:莱州湾沿岸地下卤水是形成于晚第四纪的盐矿藏,储量丰富,含盐量高,易于开采,是我国无机盐生产的重要来源。对莱州湾沿岸地下卤水进行的初步调查与研究表明:其卤水来源于海水,可能是蒸发成卤或冰冻成卤,但目前还没有明确结论。以往对卤水中的铀元素进行分析后还发现莱州湾沿岸地下卤水含有高浓度的铀,其含量是海水中铀浓度的6~30倍,对这一现象目前也没有很好的解释。为了能对上述存在的问题有更深入的理解,我们对莱州湾沿岸的地下卤水进行了大规模的采样分析,对实验结果分析后得到以下主要结论: 1.莱州湾沿岸地下卤水与海水有着相同的化学组成,主要离子含量与海水中离子含量排序相同。按舒卡列夫分类,为Cl-Na型水,与海水属于同一类型。利用rNa~+/rCl~-和Cl~-/Br~-比值证明地下卤水来源于海水,但与海水相比又有着明显的差别,是海水的派生产物。 2.依据Herut冰冻成卤实验和MacCaffrey的蒸发成卤实验,结合本次实验结果和前人在此区域得到的实验数据,利用Na~+/Cl~-和Ca~(2+)/Mg~(2+)比值分析,证明了莱州湾沿岸地下卤水是海水蒸发成卤而不是冰冻成卤。 3.地下卤水中各主要组分的氯度比值与海水的相应值比较都有一定的变化,说明卤水在形成和赋存的过程中发生了一系列变化,包括浓缩蒸发、离子交换,脱硫酸作用、矿物蚀变等。由于卤水形成过程中CaSO_4沉淀的生成,导致SO_4~(2-)的消耗,另一方面在还原性的地下水环境中SO_4~(2-)在还原菌的作用下发生脱硫酸作用也是SO_4~(2-)减少的原因之一。HCO_3~-氯度比值低于正常海水可以归因于浓缩蒸发时生成CaCO_3沉淀,但脱硫酸作用同时也产生HCO_3~-,这两个相反方向的变化共同影响地下卤水最终的HCO_3~-浓度,但前者的影响程度大于后者。 4.对地下卤水中阳离子浓度影响较大的是离子交换作用,卤水中的K~+、Na~+、Mg~(2+)与粘土中的Ca~(2+)发生交换,使得水体中K~+、Na~+、Mg~(2+)浓度降低,Ca~(2+)浓度升高,另外卤水形成时CaCO_3沉淀的生成也使Ca~(2+)浓度降低,矿物蚀变也会升高水体中Na~+、Mg~(2+)的浓度。所以,地下卤水中Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)的最终浓度都是两种或 莱州湾沿岸地下卤水的化学特征研究 两种以上反应共同作用的结果,而影响K+浓度的只有离子交换作用。通过计算 可以看出,离子交换是K+从卤水输出的主要途径。 5.莱州湾地下卤水属于弱还原性水体。地下卤水中,锰和铁作为含量较高的微量 金属,其低价态离子比值(Mnz+/Fez+)大于1,这是由水体的还原环境决定的。 在溶解无机氮组成中,NH犷占95%以上,主要是由有机物质分解、N氏一、N仇一的 还原和粘土矿物的吸附或交换所控制。 6.地下卤水中含有较高浓度的溶解铀,可能是卤水形成时陆源物质吸附的颗粒铀 溶解释放的结果,铀浓度的变化可以反映地下卤水氧化还原状态的变化。


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