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云南省昌宁县鸡飞温泉成因及钙华形成浅析

作　者: 刘亚平
导　师: 周训
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 水文学及水资源
关键词: 水化学同位素钙华温泉鸡飞
分类号: P641.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

鸡飞温泉(24°44′N,99°28′E)位于我国地热资源丰富的云南省西部昌宁县,水温35℃~ 81℃之间,总流量约10 L/s,水化学类型HCO3-Na·Ca型。该温泉因泉水涌出区出露面积约4000 m2的巨大钙华体和多达18个形状不同、大小不一的钙华锥而出名。本文以当地的水文地质条件为基础,以水化学和同位素方法为主要研究方法,建立了鸡飞温泉的成因概念模型:鸡飞温泉西南山区(高程1888~1956 m)中的大气降水,在水压力的驱动下沿深大断裂破碎带进行深循环,地下水的水温随着地下水循环深度的增加而增高,当地下水循环至地下约2014~2080 m时,水温高达120℃。随后,地下热水沿着有利的通道(断裂交汇处)上升,当地下热水上升至接近地表时,浅层的地下冷水与地下热水发生了混合,混合后的地下热水以温度35℃~81℃、流量大小不等的泉群形式出露于鸡飞峡谷。地下热水滞留的时间大概为35 a~50 a,这为地下热水对碳酸盐岩的溶解和水热蚀变作用,增加地下热水中Ca2+和HCO3-的含量,以及地下热水对地幔、碳酸盐岩变质等产生的大量CO2溶解并携带出地表提供了足够长的时间,这也正是鸡飞温泉具备钙华沉积所必备的水化学条件的原因所在。本文根据钙华锥的生长位置和形成原因的不同,将鸡飞地区钙华锥大致分为4类。根据水热活动强弱与钙华的形成阶段之间的关系,钙华的形成过程大体上分为三个阶段:初期阶段、生长阶段和死亡阶段。通过Ca2+守衡法以及参考其它地区钙华的沉积速率,推算出鸡飞温泉的钙华沉积大概始于全新世时期。将鸡飞温泉与同县且地质背景和气候条件相似却无钙华沉积的温泉乡温泉的水化学和同位素数据进行比较,发现HCO3-和CO2含量的高低是钙华沉积与否的主要控制因素。对比分析国内外7个著名钙华泉水的水化学数据,发现热成因钙华沉积需要具备的水化学条件包括:水温不超过90℃;水体属于HCO3型水,较高的HCO3-和(或)Ca2+离子含量百分数(≥30%);来自地下深部的较高CO2含量和很高的PCO2值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 前言  11-19
  1.1 选题依据及意义  11-12
  1.2 国内外的研究现状  12-17
    1.2.1 地球化学方法在地热系统中的应用  12-14
    1.2.2 钙华成因问题研究现状  14-17
  1.3 研究内容、方法及技术路线  17-19
    1.3.1 主要研究内容及方法  17
    1.3.2 技术路线  17-19
2 研究区地质背景  19-30
  2.1 自然地理概况  19-20
    2.1.1 地理位置及社会经济概况  19-20
    2.1.2 气象水文及地形地貌条件  20
  2.2 地质、水文地质特征  20-25
    2.2.1 地层岩性  20-23
    2.2.2 地质构造特征  23-25
  2.3 温泉概述  25-30
    2.3.1 温泉的概述  25-28
    2.3.2 地质构造对温泉的控制  28-30
3 地下热水的地球化学特征分析  30-45
  3.1 水样的采集及分析  30-32
  3.2 地下热水的水化学特征  32-40
    3.2.1 主要组分  32-34
    3.2.2 次要组分  34
    3.2.3 微量组分  34-35
    3.2.4 特征组分  35-37
    3.2.5 比例系数  37
    3.2.6 综合指标  37-39
    3.2.7 水化学类型  39-40
  3.3 地下热水的同位素地球化学特征  40-45
    3.3.1 氢、氧稳定同位素分析  40-41
    3.3.2 硫同位素分析  41-42
    3.3.3 碳同位素分析  42-45
4 地下热水的形成机理  45-59
  4.1 热源分析  45
  4.2 水源分析  45-47
    4.2.1 地下热水的补给高程  46-47
    4.2.2 地下热水循环深度估算  47
  4.3 热储温度的估算  47-56
    4.3.1 主要地热温标方法和应用条件  48-49
    4.3.2 地热温标的选取和计算  49-52
    4.3.3 冷水、热水混合的判别  52-55
    4.3.4 热储温标的估算  55-56
  4.4 滞留时间的推算  56-59
    4.4.1 Ra-Rn 测年  56
    4.4.2 氚同位素测年  56-59
5 钙华成因分析  59-70
  5.1 鸡飞温泉钙华特征  59-61
  5.2 钙华的成因分析  61-65
    5.2.1 钙华沉积机理概述  61-64
    5.2.2 钙华沉积趋势判断  64-65
  5.3 钙华的形成和演化过程  65-70
    5.3.1 钙华形成年龄的推断  65-67
    5.3.2 钙华景观的演化过程  67-68
    5.3.3 特殊钙华体形态成因分析  68-70
6 与其它钙华泉水的水化学成分比较  70-76
  6.1 与昌宁县温泉乡温泉的比较  70-71
  6.2 与国内外其它著名钙华泉水的比较  71-76
7 结论与建议  76-78
  7.1 结论  76-77
  7.2 建议  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-83
个人简介  83-84
附表  84-87

云南省昌宁县鸡飞温泉成因及钙华形成浅析

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