寒武灰岩地热水中氡的赋存特征及影响因素研究——以平煤十三矿为例

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为研究平顶山煤田十三矿寒武系灰岩地热水中放射性元素氡的赋存及其影响因素,选择典型地点实测了地热水温度、氡含量、pH 值、TDS、电导率和常规离子浓度,并利用三角图法、相关性分析法、分形理论方法对数据进行了分析,取得出了以下研究成果:
  (1)研究区地下热水本身处于高温条件下,在地下径流的过程中与冷水混合。该地区地下热水属于外围水,水样的 TDS 含量均相差不大,基本上都属于Ⅲ类水,主要水化学类型类型为Na-Ca-Mg-SO4-HCO3型及 Na-Ca-HCO3-SO4型。采用石英-无蒸汽损失地热温标来计算热储温度,介于65.57~70.97℃之间。平煤十三矿寒武灰岩地热水循环深度为1368m~1518m之间,平均深度为1436m。
  (2)研究区地热水补给高程为-156m~299m 之间,补给来源是平煤十三矿西北部寒武灰岩浅埋区,大气降水及地表水通过第四系松散层向下渗透,垂直入渗补给。地热水补给区平均温度为7.72℃。地下水径流速度比较快速,在含水层中滞留的时间比较短,跟新交替作用比较强。
  (3)分析了氡的分布特征及其与影响因素之间的关系。结果表明,己三采区寒武灰岩地热水中氡含量均值为89.34Bq/L,己四采区均值为13.90Bq/L,己三采区氡含量高于己四采区;地热水中CL- 与氡含量呈正相关关系,而SO42-和Ca2+含量及pH值与氡含量呈负相关关系;温度越高的地带,岩石中氡和镭的浸出率越高,氡和镭在水中的迁移越快,地热水中氡含量越高;受氡气垂向迁移过程中放射性衰变以及含水层承受压力的控制,地热水埋深越大,氡含量越大;基于分形理论评价了研究区断层的复杂程度,结果表明,断层越复杂,岩石越破碎,岩层中氡和镭溶入地下水的含量越多,氡含量也越大。同时,氡含量也会受到DOM的影响。
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