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碳酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究.pdf

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资源描述

1、碳酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究侯文隽1,2,龚星1,2,刘锋1,李红中3(1.广东工业大学土木与交通工程学院,广东广州510006;2.中国地质科学院岩溶地质研究/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;3.广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司,广东广州510507)PCO2PCO2PCO2摘要:在封闭岩溶水系统中,当水化学组分或温度不同的饱和地下水发生混合时,将增加地下水的碳酸盐矿物溶解度,产生新的溶蚀能力。为了揭示常见地下水混合情况下的饱和溶液混合溶蚀和温度混合溶蚀协同作用机理,文章采用水文地球化学软件 PHREEQC 模拟了土壤入渗水与浅层地下水、

2、深循环热水与浅层地下水、深部流体与浅层地下水混合条件下的碳酸钙溶蚀反应,讨论了地下水温度、二氧化碳分压()以及端元溶液混合比例对水热协同混合溶蚀作用强度的影响。研究结果表明:天然地下水混合条件下的水热协同混合溶蚀作用能够增加已经饱和地下水的溶蚀能力,混合溶液补充溶蚀能力由强到弱依次为:深部流体与浅层地下水混合,深循环热水与浅层地下水混合,土壤入渗水与浅层地下水混合;在土壤入渗水与浅层地下水混合、深循环热水与浅层地下水混合情况下,水热协同混合溶蚀作用以饱和溶液混合溶蚀作用为主,温度混合溶蚀作用为辅,在深部流体与浅层地下水混合条件下,虽然温度变化会使得饱和溶液析出碳酸钙沉淀,但混合溶液整体上仍表现

3、为较强的侵蚀性。岩溶水系统中的水热协同混合溶蚀作用强度受温度和变化同步控制,端元溶液温度和差异越大,其水热协同混合溶蚀能力越强,端元溶液混合比例接近时,最有利于碳酸钙溶解。研究成果揭示饱和溶液溶蚀和温度混合溶蚀的协同作用机理,能够为碳酸盐岩地区水、地热、油气资源储存空间勘探提供理论依据。关键词:碳酸盐岩;地下水混合;温度;二氧化碳分压;混合比例中图分类号:P641.3文献标识码:A文章编号:10014810(2023)04077510开放科学(资源服务)标识码(OSID):0引言岩溶水系统分为开放系统和封闭系统,开放系统的不饱和溶蚀是非常普遍的12。但是,在封闭系统中,地下水在经过长时间径流后

4、已经对碳酸盐矿物饱和,当水化学组分或温度不同的饱和地下水发生混合时,将增加地下水的碳酸盐矿物溶解度,产生新的溶蚀能力34,这种饱和溶液混合溶蚀作用和温度混合溶蚀作用是碳酸盐岩含水系统化学溶蚀过程的重要动力56。PCO2基于碳酸盐岩溶解反应的化学热力学原理,前人已明确饱和溶液混合溶蚀作用和温度混合溶蚀作用机理。在温度相同的条件下,Dreybrodt 等利用PHREEQC 计算了二氧化碳分压()不同的饱和地基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(42002249);自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室开放课题基金项目(KDL201802);国家重点研发项目(2017YFB0903703);广东

5、省重点领域研发计划项目(2019B110207001)第一作者简介:侯文隽(1994),男,博士研究生,主要从事环境岩土与水文地质。E-mail:。通信作者:龚星(1987),女,博士,讲师,主要从事水文环境地质环境研究。E-mail:xing_。收稿日期:20210812第42卷第4期中国岩溶Vol.42No.42023年8月CARSOLOGICASINICAAug.2023侯文隽,龚星,刘锋,等.碳酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究J.中国岩溶,2023,42(4):775-784.DOI:10.11932/karst20230411PCO2PCO2PCO2PCO2PCO2HCO

6、3下水与地表水混合溶液的补充溶蚀能力,结果表明,在相同混合比例下,地下水与地表水的差值越大,混合溶液的补充溶蚀能力越强7。当反应溶液103.5bar 时,地下水温度升高会降低溶液的溶蚀能力,温度与溶解量存在负相关关系89。同时,温度的升高会增强盐效应,削弱温度混合溶蚀作用1011,因而碳酸盐岩在浅埋低温条件下更容易溶解12。当反应溶液温度和同步增加时,逆向温度混合溶蚀作用使得方解石溶解度减少,而同步发生的饱和溶液混合溶蚀作用仍使方解石发生溶解,并且温度和增加速率越快,方解石溶解量越多13。在和温度都不同的溶液混合条件下,碳酸钙可能发生混合溶蚀作用,也可能发生混合沉淀作用,其中发生溶蚀作用的端元

7、溶液具有一种水溶液的和 Ca2+质量浓度高于另一种水溶液的特征14。在常见地下水混合情况下,反应溶液的水化学组分和温度通常同步变化,饱和溶液混合溶蚀作用和温度混合溶蚀作用同步发生并相互促进。例如,PCO2PCO2PCO2PCO2土壤水或地表水体不仅较地下水高,而且温度也通常存在 25 的差异1516,当土壤水在潜水面与地下水混合时,增加将引起饱和溶液混合溶蚀作用,温度降低则进一步增加混合溶液对碳酸盐矿物的溶解度17。深循环成因热水一般存在于深大断裂带中1820,在热水上涌过程中由于浅层地下水混入量增加,热水中的温度与矿化度随之降低,使得混合水具有更强烈的侵蚀性并形成温泉或溶洞21。深部流体的和

8、温度可达常温岩溶水的数十倍22,当它们向上径流并与浅层地下水发生混合时,增加和温度降低将同时引发饱和溶液混合溶蚀作用和温度混合溶蚀作用,二者协同作用常形成地热、油气储层2325。常见地下水混合情况的地质模型示意图如图 1。然而,现有碳酸盐岩混合溶蚀机理研究多集中在单一饱和溶液混合溶蚀作用或温度混合溶蚀作用,二者在不同地下水混合情况下的协同作用机理仍有待深入研究。因此,本文针对碳酸盐岩含水系统常土壤热储石灰岩火成岩含水层深部地热流隔水层隔水层河流热量对流深循环热水深部流体热量对流承压水层白云岩深大断裂温泉/热泉温泉/热泉土壤入渗水页岩(隔水层)浅层地下水(潜水层)降雨补给图1常见地下水混合情况的

9、地质模型示意图Fig.1Geologicalmodelofcommonconditionsofgroundwatermixing776中国岩溶2023年PCO2见地下水混合情况,采用水文地球化学计算机软件PHREEQC 模拟不同和温度溶液混合条件下的碳酸钙溶解反应,揭示饱和溶液溶蚀和温度混合溶蚀的协同作用机理,阐述不同地下水混合情况下的碳酸盐岩溶解规律,丰富岩溶发育机理的理论研究体系。1碳酸钙溶解数值试验方案本文选取岩溶水系统常见的三组地下水混合场景进行碳酸钙溶解数值试验。场景一:土壤入渗水(溶液 2)与浅层地下水(溶液 1)混合;场景二:深循环成因热水(溶液 3)与浅层地下水混合;场景三:深

10、部来源高温流体(溶液 4)与浅层地下水混合。混合端元溶液热化学参数根据我国西南岩溶地下水温度和水化学组分监测成果取值(表 1)。PCO2PCO2PCO2PCO2PCO2PCO2饱和地下水混合溶蚀碳酸钙的过程受饱和溶液混合溶蚀作用和温度混合溶蚀作用同步控制,为了解析两者的协同作用机理,并对比分析不同地下水混合情况下的碳酸钙溶蚀规律,本次试验设置了三种模式:混合端元溶液温度相同、不同的饱和溶液混合溶蚀作用模式,根据反应温度又分为较低温度的模式和较高温度的模式;混合端元溶液温度不同、相同的温度混合溶蚀作用模式,根据反应又分为较低的模式和较高的模式;混合端元溶液温度和均不同的饱和溶液混合溶蚀和温度混合

11、溶蚀协同作用模式。本文针对三种常见地下水混合场景,分别模拟以上三种溶解模式,具体数值试验方案见表 2。同时,为了定量研究不同地下水混合比例对水热协同混合溶蚀作用的影响,本次试验不同地下水混合情况下的两种端元溶液体积分别按 10%依次增加或减少。表 1碳酸钙混合溶蚀端元溶液热化学参数Table1Thermochemicalparametersofmixingcorrosionofend-membersolutionofcalciumcarbonate溶液编号溶液类型温度/()PCO2/(104Pa)SIc文献取值试验值文献取值试验值文献取值试验值1浅层地下水多年平均气温26200.050.192

12、70.10.190.152702土壤入渗水略高于地下水28220.050.4290.21.961.212903深循环热水3213619,20500.050.6190.50.100.181904深部流体4218530902.67.22550.20.66250注:SIc为溶液中CaCO3饱和指数。Note:SIcisthesaturationindexofCaCO3insolution表 2碳酸钙水热协同混合溶蚀作用数值试验方案Table2Numericaltestschemeofmixingcorrosionofcalciumcarbonatebyhydrothermalsynergistice

13、ffect模式温度PCO2饱和溶液混合溶蚀作用(TA=TB,PAPB)TA=TB=T1PA=P1PB=P2、P3、P4TA=TB=T2、T3、T4温度混合溶蚀作用(TATB,PA=PB)TA=T1TB=T2、T3、T4PA=PB=P1PA=PB=P2、P3、P4饱和溶液混合溶蚀和温度混合溶蚀协同作用(TATB,PAPB)TA=T1TB=T2、T3、T4PA=P1PB=P2、P3、P4PCO2PCO2注:T表示温度,P表示,下标A、B表示混合条件下的两种端元溶液,下标1、2、3、4分别对应表1中对应编号的溶液。Note:Trepresentstemperature,Prepresents.Sub

14、scriptsofAandBstandfortwoend-membersolutionsinmixingsituations.Subscriptsof1,2,3and4correspondtothecorrespondingnumberedsolutionsinTab.1.2数值模拟结果分析2.1场景一:土壤入渗水与浅层地下水混合在饱和土壤入渗水与浅层地下水混合条件下,PCO2PCO2当二者温度相同而不同时,碳酸钙溶解过程仅受控于饱和溶液混合溶蚀作用。由于土壤入渗水温度略高于浅层地下水,因此,模式 I的温度比 I 高 2,如图 2a 所示。在不同温度条件下,混合溶液的第42卷第4期侯文隽等:碳

15、酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究777PCO2都随土壤入渗水比例增大而增加,由于低温条件更利于 CO2溶于水,模式 I 的略大于 I(图 2b)。随土壤入渗水比例增加,碳酸钙溶蚀量曲线表现为先增大后减小的抛物线形态,模式 I 的碳酸钙溶蚀量较 I多约 5%,说明温度升高不利于饱和溶液混合溶蚀作用进行,见图 2c。PCO2PCO2PCO2PCO2当二者温度不同而相同时,模式和的混合溶液温度均随土壤入渗水比例增大按 0.2 线性递增(图 2a),碳酸钙溶解过程仅受控于温度混合溶蚀作用。混合溶液的基本不随混合比例变化,由于土壤入渗水的初始高于浅层地下水,因此模式最终是模式的两倍(图 2b

16、)。温度混合溶蚀作用下的碳酸钙溶蚀量小于 0.0001mmol,说明土壤PCO2PCO2入渗水与浅层地下水混合条件下的温度混合溶蚀作用强度小;但随土壤入渗水比例增加,碳酸钙溶蚀量曲线表现为先增大后减小的抛物线形态,较高的模式碳酸钙溶蚀量约比模式多 72%(图 2c),说明高有利于温度混合溶蚀作用进行。PCO2PCO2当二者温度和均不同时,碳酸钙溶解过程受饱和溶液混合溶蚀作用和温度混合溶蚀作用协同控制。随土壤入渗水比例增加,混合溶液温度仍然按0.2 线性递增(图 2a),混合溶液中也随之递增(图 2b),模式 III 碳酸钙溶蚀量曲线形态与模式 I、I几乎平行,碳酸钙溶蚀量比模式 I 和 I分别

17、少 15%、9%左右,但显著高于模式和(图 2c),说明土壤入渗水和浅层地下水混合条件下的水热协同混合溶蚀能力低于单一饱和饱和溶液混合溶蚀作用,但高于单一温度混合溶蚀作用,其主要原因是溶液温度的变化削弱了混合溶液的补充溶蚀能力。2.2场景二:深循环热水与浅层地下水混合PCO2在饱和深循环热水和浅层地下水混合条件下,由于深循环热水温度高于浅层地下水,此时模式 I的溶液温度比 I 高 30,如图 3a 所示;在不同温度条件下,随深循环热水比例增加,混合溶液的增大(图 3b),碳酸钙溶蚀量先增大后减小的,相比场景 1,模式 I 碳酸钙溶蚀量较 I显著增加(多约 80%),图 3c,其主要原因是场景

18、2 不同模式的反应温度差异更大。PCO2PCO2PCO2在温度混合溶蚀作用下,随深循环热水比例增加,模式和的混合溶液温度按 3 线性递增(图 3a),模式混合溶液比模式大 4 倍左右,曲线形态变现为先增大后减小(图 3b),碳酸钙溶蚀量仍是先增大后减小,相比场景 1,模式碳酸钙溶蚀量比模式多约 300%左右(见图 3c),其主要原因是场景 2 不同模式的差异更大。PCO2在水热混合溶蚀协同作用下,随深循环热水含量增加,反应溶液温度和都而增大(图 3a、3b),碳酸钙溶蚀量曲线呈开口向下的抛物线形态,溶蚀量显著小于模式 I,但大于模式 II、II,如图 3c 所示。由模拟结果可知,在热水比例小于

19、 70%时,模式 III碳酸钙溶蚀量略少于模式 I,但是在热水比例超过70%后发生赶超,说明深循环热水和浅层地下水混合溶液以饱和溶液混合溶蚀作用为主,温度混合溶蚀作用为辅。相比场景 1,因为深循环热水的温度和(a)T/(b)(c)23222120190.250.200.150.100.05121086400.11:9 2:8 3:7 4:6 5:5 6:4 7:3 8:2 9:1土壤入渗水与浅层地下水混合溶液体积比碳酸钙溶蚀量/103 mmolPCO2/104 Pa图2场景 1 模拟结果Fig.2Simulationresultsofsituation1778中国岩溶2023年PCO2大,场景

20、 2 中模式 III 碳酸钙溶蚀量比模式 I 显著减少(66%130%),模式 III 比模式 I的溶蚀量则更为接近,说明深循环热水的饱和溶液混合溶蚀作用对场景 2 水热协同混合溶蚀的影响更大。2.3场景三:深部流体与浅层地下水混合PCO2PCO2PCO2在饱和深部流体和浅层地下水混合条件下,由于深部流体温度远高于浅层地下水,此时模式 I的溶液温度比 I 高 70(图 4a);随着深部流体比例增加,混合溶液的增大(图 4b),碳酸钙溶蚀量先增大后减小,相比场景 1、2,模式 I 碳酸钙溶蚀量比 I多230%左右(图 4c),主要是因为深部流体的温度和更高,导致溶液反应温度和差异大。PCO2PC

21、O2PCO2在温度混合溶蚀作用下,随深循环成因热水含量增多,模式和的混合溶液温度按 7 线性递增(图 4a),曲线表现为先增大后减小(图 4b),是因为温度升高,溶液中的二氧化碳增加。模式和发生了温度混合沉淀作用,随深部流体混合比例增加,碳酸钙沉淀量曲线表现为开口向上的抛物线形态,沉淀量先增大后减小,相比场景 1、2 发生较弱的温度混合溶蚀作用,场景 3 中较高的模式碳酸钙沉淀量比模式多 260%870%(图 4c),说明较大的温度变化和较高的都会引起强烈的温度混合沉淀作用。PCO2当饱和深部流体和浅层地下水温度和均不同时,混合溶液温度随深部流体比例增大按 7 线(a)T/(b)(c)6050

22、402030100.60.50.40.30.20.1908060402001:9 2:8 3:7 4:6 5:5 6:4 7:3 8:2 9:1深循环热水与浅层地下水混合溶液体积比碳酸钙溶蚀量/103 mmolPCO2/104 Pa图3场景 2 模拟结果Fig.3Simulationresultsofsituation2(a)T/(b)(c)1008060402086421 20080040002001:9 2:8 3:7 4:6 5:5 6:4 7:3 8:2 9:1深部流体与浅层地下水混合溶液体积比碳酸钙溶蚀量/103 mmolPCO2/104 Pa图4场景 3 模拟结果Fig.4Simu

23、lationresultsofsituation3第42卷第4期侯文隽等:碳酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究779PCO2性递增(图 4a),混合溶液中随深部来源流体混合比例增大而增大(图 4b)。随深部流体含量增加,碳酸钙溶蚀量曲线表现为先增大后减小的抛物线形态,模式 I 的碳酸钙溶蚀量比多 50160%,模式的碳酸钙溶蚀量比 I多 25%115%,说明模式中的饱和深部流体和浅层地下水溶蚀能力比低温单一饱和溶液混合溶蚀作用弱,比高温单一饱和溶液混合溶蚀作用强。同时,由于端元溶液存在较大的温度变化,模式和发生了温度混合沉淀作用,说明水热协同混合溶液虽然存在温度引起的方向沉淀作用,但

24、整体上仍表现为较强的侵蚀性。3水热协同混合溶蚀作用机理3.1水热协同混合溶蚀强度PCO2PCO2PCO2按照碳酸钙溶解的一般规律,不同温度和的溶液混合后,饱和溶液混合溶蚀和温度混合溶蚀协同作用下(模式 III)的碳酸钙溶蚀量,应大于同样、但更高恒温条件下的单一饱和溶液混合溶蚀量(模式 I)然而,在本次试验中,土壤入渗水与浅层地下水混合、深循环热水与浅层地下水混合体积比小于 73 时,模式 III 的碳酸钙溶蚀量反而小于模式 I的溶蚀量。为了解释这个现象,本文计算了常见地下水混合场景中模式、I、的混合溶液Ca2+平衡含量(根据混合溶液的温度和计算)、Ca2+实际含量(根据混合比例加权计算)、以及

25、补充溶蚀 Ca2+含量(不同模式的平衡含量与实际含量差值,即 I、I、),如图 4 所示。以混合体积比55、82 为例,在土壤入渗水与浅层地下水混合条件下,补充溶蚀 Ca2+含量由大到小依次为:I5:5I5:55:5(图 5a),说明在该混合条件下,即使混合溶液温度降低有利于碳酸钙溶解,但水热协同混合溶蚀能力仍然小于饱和溶液混合溶蚀能力。在深循环热水与浅层地下水混合条件下,当混合体积比为 5:5 时,I5:5I5:55:5(图 5b),而当混合体积比为 82 时,I8:28:2I8:2(图 4b),说明在该混合条件下,只有深循环热水混合占比较大时,水热协同混合溶蚀能力大于高温条件下的饱和溶液混

26、合溶蚀能力。在深部流体与浅层地下水混合条件下,补充溶蚀Ca2+含量由大到小依次为I5:55:5I5:5(图 5c),说明在这种地下水混合情况下,水热PCO2协同混合溶蚀能力始终大于高温条件下的饱和溶液混合溶蚀能力。可见,水热协同混合溶蚀作用受温度和变化同步控制,不能根据单一饱和溶液混合溶蚀作用或温度混合溶蚀作用机理判断其溶蚀能力的变化规律。(a)(b)(c)2.32.22.01.81.6Ca2+/mmolCa2+/mmolCa2+/mmol4.03.53.02.52.01.51.00204060801001020304050601920212223T/101186420101.699101.8

27、20101.830102.000101.301101.380101.410101.520101.590102.000100.301100.600100.770102.0005:58:25:55:55:55:58:25:55:55:55:58:2图5常见地下水混合场景中模式 I、I、的碳酸钙补充溶蚀量计算结果示意图(a 为场景 1、b 为场景 2、c 为场景 3,空心圆和三角表示混合溶液 Ca2+实际含量,实心圆和三角表示混合溶液 Ca2+平衡含量)Fig.5CalculationresultsofsupplementaldissolutionofcalciumcarbonateinmodelI

28、,Iandincommonsituationsofgroundwatermixing(Fig.aforsituation1,Fig.bforsituation2andFig.cforsituation3).HollowcirclesandtrianglesrepresentactualCa2+contentinthemixedsolution;solidcirclesandtrianglesrepresenttheequilibriumCa2+contentofthemixedsolution.)780中国岩溶2023年3.2水热协同混合溶蚀规律PCO2PCO2PCO2根据数值试验结果可知,单

29、一饱和溶液混合溶蚀作用下,低温条件下的深部流体与浅层地下水混合后碳酸钙量溶解量最大,说明低温、差值大的端元混合溶液有利于饱和溶液混合溶蚀作用。单一温度混合溶蚀作用下,土壤入渗水、深循环热水与浅层地下水混合后发生较弱的碳酸钙溶解反应,深部流体与浅层地下水混合后则出现了碳酸钙沉淀现象;这是因为在溶液保持不变的前提下,土壤入渗水、深循环热水与浅层地下水的混合溶液尚未达到碳酸钙饱和,仍具有较弱的侵蚀性,而深部流体与浅层地下水的混合溶液过饱和,因此析出部分碳酸钙,这是符合混合溶蚀作用基本原理的14。本次溶蚀数值试验表明,在常见地下水混合情况下,水热协同混合溶蚀作用能够增加饱和溶液的补充溶蚀能力,补充溶蚀

30、能力由强到弱依次为:深部流体与浅层地下水混合,深循环热水与浅层地下水混合,土壤入渗水与浅层地下水混合,说明端元溶液温度和差异越大,其混合后的水热协同溶蚀能力越强,这与实际地下水混合区域的岩溶发育规律是相符的5,8,31。同时,根据不同模式溶蚀量随端元溶液混合比例的变化曲线可知,在土壤入渗水与浅层地下水混合、深循环热水与浅层地下水混合条件下,水热协同溶蚀量曲线与温度混合溶蚀曲线变化趋势相同,但溶蚀量数值差异较大,与饱和溶液混合溶蚀曲线形态和数值都较为接近;说明在这两种地下水混合条件下的水热协同混合溶蚀作用以饱和溶液混合溶蚀作用为主,温度混合溶蚀作用为辅;并且在端元溶液混合比例相等时,混合溶蚀量最

31、大。同理,天然深部流体与浅层地下水混合条件下,水热协同溶蚀量曲线与温度混合溶蚀曲线开口方向相反,与饱和溶液混合溶蚀曲线开口方向相同,说明此时尽管单纯的温度变化会使得饱和溶液析出碳酸钙沉淀,但水热协同混合溶蚀作用下的混合溶液具有补充溶蚀能力,仍然能够溶解碳酸钙,并且高温深部流体混合体积占比约 40%时,补充溶蚀能力最强。另外,在本次水热协同混合溶蚀试验中,端元溶液混合比例接近条件下的碳酸钙溶蚀量最大,随着端元溶液混合比例差异的增加,混合溶蚀量减少,说明天然地下水混合越充分,越有利于饱和溶液混合溶蚀和温度混合溶蚀协同作用。4结论与展望4.1结论(1)在常见饱和地下水混合情况下,水热协同混合溶蚀作用

32、能够增加饱和地下水的补充溶蚀能力,补充溶蚀能力由强到弱依次为:深部流体与浅层地下水混合溶液,深循环热水与浅层地下水混合溶液,土壤入渗水与浅层地下水混合溶液;(2)土壤入渗水与浅层地下水混合、以及深循环热水与浅层地下水混合时,水热协同混合溶蚀作用以饱和溶液混合溶蚀作用为主,温度混合溶蚀作用为辅;在深部流体与浅层地下水混合条件下,温度变化会使得饱和溶液析出碳酸钙沉淀,水热协同混合溶蚀作用整体仍以溶解作用为主;PCO2PCO2(3)水热协同混合溶蚀作用受温度和变化同步控制,不能根据单一饱和溶液混合溶蚀作用或温度混合溶蚀作用机理判断其溶蚀能力的变化规律。混合端元溶液温度和差异越大,其水热协同混合溶蚀能

33、力越强;端元溶液混合比例接近条件下,越有利于饱和溶液混合溶蚀和温度混合溶蚀协同作用。4.2展望本文通过数值模拟试验揭示了碳酸盐岩含水系统中水热协同混合溶蚀作用的化学机理,定量分析了几种地下水在理想静态混合条件下的碳酸钙补充溶解量,其研究成果可为开展地下水渗流条件下的碳酸盐岩混合溶蚀机制及规律提供理论依据,进一步丰富岩溶发育机理的理论研究成果。参考文献刘再华.桂林岩溶水文地质试验场岩溶水文地球化学的研究J.中国岩溶,1992,11(3):33-41.LIUZaihua.StudyonthekarsthydrogeochemistryoftheGuilinkarsthydrogeologicale

34、xperimentalsiteJ.CarsologicaSinica,1992,11(3):33-41.1罗孝芹,张强,陈丽影,孟庆鑫,赵敏.基于单因子指数法的贵阳市南明河上游区综合水质评价J.地下水,2016,38(1):80-82.LUOXiaoqin,ZHANGQiang,CHENLiying,MENGQingxin,ZHAO Min.Nanming river upstream regions comprehensivequalityevaluationinGuiyangbasedonthesinglefactorindexmethodJ.GroundWater,2016,38(1):

35、80-82.2AudraPhilippe,PalmerArthurN.Researchfrontiersinspeleoge-nesis.Dominant processes,hydrogeological conditions and3第42卷第4期侯文隽等:碳酸盐岩水热协同混合溶蚀作用机理的数值试验研究781resultingcavepatternsJ.ActaCarsologica,2015,44(3):315-348.GoldscheiderNico,Mdl-SznyiJudit,ErssAnita,SchillEva.Review:Thermalwaterresourcesincar

36、bonaterockaquifersJ.HydrogeologyJournal,2010,18(6):1303-1318.4任美锷,刘振中.岩溶学概论M.北京:商务印书馆,1983.5KlimchoukAB.HypogenespeleogenesisJ.TreatiseonGeo-morphology,2013:220-240.6DreybrodtW,RomanovD,KaufmannG.Evolutionofisolatedcavesinporouslimestonebymixingofphreaticwaterandsur-facewateratthewatertableofunconfi

37、nedaquifers:AmodelapproachJ.JournalofHydrology,2009,376(1):200-208.7闫志为,刘辉利,张志卫.温度及CO2对方解石、白云石溶解度影响特征分析J.中国岩溶,2009,28(1):7-10.YANZhiwei,LIUHuili,ZHANGZhiwei.Influencesoftemper-atureandCO2onthesolubilityofcalciteanddolomiteJ.Car-sologicaSinica,2009,28(1):7-10.8GONGXing,HOUWenjuan,FENGDeluan,LUOQingzi

38、,YangXuegiang.Modelling early karstification in future limestonegeothermalreservoirsbymixingofmeteoricwaterwithcross-formationalwarmwaterJ.Geothermics,2019,77:313-326.9陈楠,梁冰.硫酸盐溶液中温度对方解石和白云石溶解度的影响J.河海大学学报(自然科学版),2011,39(6):661-664.CHENNan,LIANGBing.Influencesoftemperatureofsulphatesolution on solubi

39、lities of calcite and dolomiteJ.Journal ofHohaiUniversity(NaturalSciences),2011,39(6):661-664.10贾立龙,高莎莎.沁水盆地南部煤层注CO2后矿物溶解作用模拟J.煤炭技术,2019,38(3):89-91.JIALilong,GAOShasha.Numericalsimulationofmineraldis-solution in coal bed after injected CO2 in southern QinshuibasinJ.CoalTechnology,2019,38(3):89-91.1

40、1黄思静,黄可可,张雪花.碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础:与CO2有关的溶解介质J.成都理工大学学报(自然科学版),2009,36(5):457-464.HUANG Sijing,HUANG Keke,ZHANG Xuehua.Chemicalthermodynamicsfoundationofretrogradesolubilityforcarbon-ate:SolutionmediarelatedtoCO2J.JournalofChengduUni-versityofTechnology(Science&TechnologyEdition),2009,36(5):457-464.12张

41、文博,操应长,远光辉.不同升温速率下方解石与二氧化碳水溶液作用实验J.油气地质与采收率,2017,24(3):57-65.ZHANG Wenbo,CAO Yingchang,YUAN Guanghui.Experi-mentofinteractionbetweencalciteandfluidsaturatedwithCO2underdifferentheatingratesJ.PetroleumGeologyandRecov-eryEfficiency,2017,24(3):57-65.13钱会,连珺,窦妍.地下水混合作用的碳酸钙溶解沉淀效应J.地球科学与环境学报,2007,29(1):55

42、-65.QIANHui,LIANJun,DOUYan.Mixingeffectsofgroundwa-teronCaCO3dissolutionandprecipitationJ.JournalofEarthSciencesandEnvironment,2007,29(1):55-65.14黄奇波,覃小群,程瑞瑞,李腾芳.左江中游岩溶峰林区河流交15互带水化学特征与控制因素J.水文地质工程地质,2019,40(5):1-8.HUANG Qibo,QIN Xiaoqun,CHENG Ruirui,LI Tengfang.Hydrochenmical characteristics and con

43、trol factors of karsthyporheiczonesinthekarstpeakforestregionofthemiddlereachesoftheZuoriverJ.Hydrogeology&EngineeringGeol-ogy,2019,40(5):1-8.张绍云,周忠发,殷超,谢雅婷.喀斯特地区土壤洞穴CO2时空迁移变化特征J.土壤通报,2016,47(5):1238-1244.ZHANGShaoyun,ZHOUZhongfa,YINGChao,XIEYating.SpatialandtemporalvariationcharacteristicsofsoilCO2

44、inkarstareaJ.Chinese Journal of Soil Science,2016,47(5):1238-1244.16Gulley Jason,Martin Jonathan,Moore Paul.Vadose CO2 gasdrivesdissolutionatwatertablesineogenetickarstaquifersmorethanmixingdissolutionJ.EarthSurfaceProcessesandLand-forms,2014,39(13):1833-1846.17程文汉.广东英德市碳酸盐岩地热田地温场特征和成因J.热带地理,2013,33

45、(5):617-620.CHENWenhan.Geothermcharacteristicsandgenesisofacar-bonatite geothermal field in Yingde,Guangdong ProvinceJ.TropicalGeography,2013,33(5):617-620.18余琴,杨平恒,王长江,李国,张宇,张媚,谢正兰.重庆市统景温泉水化学特征及混合作用J.中国岩溶,2017,36(1):59-66.YU Qin,YANG Pingheng,WANG Changjiang,LI Guo,ZHANGYu,ZHANGMei,XIEZhenglan.Hydr

46、ochemicalchar-acteristics and mixing effect in Tongjing hot springs ofChongqingJ.CarsologicaSinica,2017,36(1):59-66.19袁建飞,邓国仕,徐芬,唐业旗,李鹏岳.川西南喜德热田地下水水文地球化学特征J.现代地质,2017,31(1):200-208.YUAN Jianfei,DENG Guoshi,XU Fen,TANG Yeqi,LIPengyue.Hydrogeochemical characteristics of groundwater intheXidegeothermal

47、field,southwestSichuan,ChinaJ.Geo-science,2017,31(1):200-208.20TaMingming,ZhouXun,GuoJuan,WangYuan,WangXinyun,XuYanqiu.HydrogeochemicalcharacteristicsandformationofthehotspringsoccurringintheplungingendsofananticlineinChongqing,eastern Sichuan Basin,ChinaJ.EnvironmentalEarthSciences,2019,78(15):14.2

48、1汪啸.广东沿海典型深大断裂带地热水系统形成条件及水文地球化学特征D.武汉:中国地质大学(武汉),2018.WANGXiao.Formationconditionsandhydrogeochemicalchar-acteristicsofthegeothermalwaterintypicalcoastalgeothermalfieldwithdeepfaults,GuangdongProvinceD.Wuhan:ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,2018.22LicourLuciane.ThegeothermalreservoirofHainaut:Ther

49、esultofthermalconvectioninacarbonateandsulfateaquiferJ.Geo-logicaBelgica,2014,17(1):75-81.23刘元晴,周乐,李伟,王新峰,马雪梅,吕琳,邓启军,陈晨.山东莱芜盆地碳酸盐岩热液溶蚀特征及水文地质意义J.现代地质,2019,34(1):1-8.24782中国岩溶2023年LIUYuanqing,ZHOULe,LIWei,WangXinfeng,MAXuemei,LVLin,DENGQijun,CHENChen.Characteristicsandhydro-geologicalsignificanceofhy

50、drothermaldissolutionincarbonaterocks from Laiwu Basin,Shandong ProvinceJ.Geoscience,2019,34(1):1-8.刘再华,袁道先,何师意,张美良,张加桂.地热CO2-水-碳酸盐岩系统的地球化学特征及其CO2来源:以四川黄龙沟、康定和云南中甸下给为例J.中国科学:地球科学,2000,30(2):209-214.25黄奇波,覃小群,刘朋雨,张连凯,苏春田.非岩溶水和硫酸参与溶蚀对湘南地区地下河流域岩溶碳汇通量的影响J.地球科学进展,2017,32(3):307-318.HUANG Qibo,QIN Xiaoqun

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