全南-寻乌断裂带温泉水文地球化学特征.pdf

第 源远 卷 第 源 期圆园圆猿 年 员园 月地震研究允韵哉砸晕粤蕴 韵云 杂耘陨杂酝韵蕴韵郧陨悦粤蕴 砸耘杂耘粤砸悦匀灾燥造郾 源远袁 晕燥郾 源韵糟贼郾 袁 圆园圆猿鄢收稿日期院 圆园圆圆 原园怨 原员远郾基金项目院 江西九江扬子块体东部地球动力学野外科学观测研究站开发基金 渊韵郧再月圆园圆圆园猿袁 杂阅郧阅圆园圆圆员缘冤曰 中国地震局地震科技星火计划项目 渊载匀圆园园猿圆冤援第一作者简介院 欧晓斌 渊员怨怨远 原 冤袁 助理工程师袁 主要从事地震流体地球化学研究 郾 耘 原 皂葬蚤造院 燥怎曾蚤葬燥遭蚤灶缘圆员岳 员远猿郾 糟燥皂郾荟通讯作者简介院 鲍志诚 渊员怨愿缘 原 冤袁 工程师袁 主要从事地震地下流体及流体地球化学研究 郾 耘 原 皂葬蚤造院 遭扎糟圆怨怨岳员圆远郾 糟燥皂郾欧晓斌袁鲍志诚袁吕坚袁等援 圆园圆猿援 全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征咱允暂援 地震研究袁源远渊源冤院缘圆怨 原 缘源员袁凿燥蚤院员园援 圆园园员缘辕 躁援糟灶噪蚤援 陨杂杂晕员园园园 原园远远远援 圆园圆猿援 园园远圆援韵怎 载 月袁月葬燥 在 悦袁蕴赠怎 允袁藻贼 葬造援 圆园圆猿援 匀赠凿则燥早藻燥糟澡藻皂蚤糟葬造 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 贼澡藻 澡燥贼 泽责则蚤灶早泽 蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻咱允暂援 允燥怎则灶葬造燥枣 杂藻蚤泽皂燥造燥早蚤糟葬造 砸藻泽藻葬则糟澡袁源远渊源冤院缘圆怨 原缘源员袁凿燥蚤院员园援 圆园园员缘辕 躁援 糟灶噪蚤援 陨杂杂晕员园园园 原园远远远援 圆园圆猿援 园园远圆援全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征鄢欧晓斌员袁圆袁 鲍志诚员袁圆荟袁 吕 坚员袁圆袁 肖 健员袁圆袁 赵 影员袁圆袁 陈 浩员袁圆渊员郾 江西省地震局袁 江西 南昌 猿猿园园圆远曰 圆郾 江西九江扬子块体东部地球动力学野外科学观测研究站袁 江西 九江 猿猿圆园园远冤摘要院 对全南寻乌断裂带上 缘 个温泉点进行野外调查和取样分析袁 对采集的水样进行常量组分尧 微量元素和氢氧同位素的测试袁 得到该区断裂带上温泉的水文地球化学特征及其成因遥 结果表明院 淤全南寻乌断裂带温泉水温为 源圆 益 耀苑圆 益袁 属中高温温泉曰 分为 匀悦韵猿原 晕葬 型水和 匀悦韵猿原 晕葬 原 悦葬 型水袁 以 匀悦韵猿原 晕葬 型为主曰 富集晕葬尧 蕴蚤尧 杂则 等主微量组分袁 主要是由于地下热水在循环过程中与周边的燕山期中酸性侵入岩发生了水 原 岩相互作用导致遥 于啄阅 和 啄员愿韵 测值分别为 原 源园郾 猿愿译 耀 原 源源郾 缘园译和 原 远郾 源圆译 耀 原 远郾 怨缘译袁 分布在大气降水线左侧附近袁指示热水主要源自大气降水袁 并且部分温泉与其中的 悦韵圆气体发生了水 原 气相互作用遥 盂温泉主要是由大气降水沿全南寻乌断裂带深入地壳深部袁 经过深循环加热后袁 在有利的断裂通道上涌至地表而形成袁 温泉的空间分布和水文地球化学特征与该区的地震活动有着较好的对应关系遥关键词院 温泉曰 水化学组分曰 氢氧同位素曰 全南寻乌断裂带中图分类号院 孕猿员缘郾 苑圆源 文献标识码院 粤 文章编号院 员园园园 原园远远远渊圆园圆猿冤园源 原园缘圆怨 原员猿凿燥蚤院员园援 圆园园员缘辕 躁援 糟灶噪蚤援 陨杂杂晕员园园园 原园远远远援 圆园圆猿援 园园远圆园 引言地下流体在地震孕育和发生过程中起着非常重要的作用袁 并且流体具有很强的信息传递能力袁其携带着地球深部物质运动的重要信息 渊杜建国袁康春丽袁 圆园园园曰 孙小龙等袁 圆园圆园曰 李营等袁 圆园圆圆冤袁因此袁 地下流体被认为是最有效的中短临地震预测手段之一 渊刘春国等袁 圆园圆圆冤遥 国内外的研究者试图通过监测地下流体的物理性质和化学成分的变化来获取地震前兆异常 渊晕蚤泽澡蚤扎葬憎葬 藻贼 葬造袁 员怨怨愿曰陈 棋 福袁 圆园园缘曰 在澡燥怎 藻贼 葬造袁 圆园员园曰 赵 永 红 等袁圆园员员曰 宰燥蚤贼澡 藻贼 葬造袁 圆园员猿曰 杂噪藻造贼燥灶 藻贼 葬造袁 圆园员源曰悦澡藻灶 藻贼 葬造袁 圆园员缘曰 刘耀炜等袁 圆园员缘曰 韵灶凿葬 藻贼 葬造袁圆园员愿曰 杂噪藻造贼燥灶 藻贼 葬造袁 圆园员怨曰 杂葬贼燥 藻贼 葬造袁 圆园圆园曰 酝葬则贼蚤鄄灶藻造造蚤 藻贼 葬造袁 圆园圆员曰 宰葬灶早 藻贼 葬造袁 圆园圆员曰 郧燥则蚤袁 月葬则遭藻鄄则蚤燥袁 圆园圆圆曰 刘磊等袁 圆园圆圆冤遥 水文地球化学测量是研究地下流体化学成分的形成尧 演化的常用方法遥水化学组分尧 稳定同位素组成以及地下水年龄等能够表征地下水成因与补给尧 水 原 岩作用尧 热储温度尧 循环深度尧 地下水混合作用等方面性质袁指示流体的来源及经历的地质过程 渊孕蚤责藻则袁 员怨缘猿曰悦则葬蚤早袁 员怨远员曰郧蚤早早藻灶遭葬糟澡袁员怨愿愿曰宋 献 方 等袁圆园园苑曰 孙小龙等袁 圆园员远曰 鲍志诚等袁 圆园圆员曰 颜玉聪等袁 圆园圆员曰 在澡燥怎 藻贼 葬造袁 圆园圆圆葬冤遥温泉作为一种水温高于当地地下水的特殊流体袁 是一种天然的地震流体观测 野深井冶渊王云等袁 圆园员愿冤遥 水热活动通常与深大断裂或者活动断裂密切相关袁 地热水沿断裂通道迅速运移袁 出露地表即形成温泉遥 温泉与地震活动在空间分布上地震研究源远 卷存在明显的一致性袁 中高温热水区尤其是中高温热泉密集带袁 常常是地震活动强烈的区域 渊车用太袁 鱼金子袁 圆园园远曰 砸蚤早燥袁 圆园员园冤遥 国内外的研究发现袁 地震前后应力变化会引发断裂带附近温泉水的化学特征发生明显变化袁 并且水化学异常以短临异常为主袁 映震效果好 渊云葬增葬则葬 藻贼 葬造袁 圆园园圆曰陈棋福袁 圆园园缘曰 肖琼等袁 圆园园怨曰 郧怎造藻糟 藻贼 葬造袁 圆园员缘曰在澡燥怎 藻贼 葬造袁 圆园圆园曰 蕴蚤 藻贼 葬造袁 圆园圆员曰 宰葬灶早 藻贼 葬造袁圆园圆员曰 在澡燥怎 藻贼 葬造袁 圆园圆员曰 鲍 志 诚 等袁 圆园圆圆葬袁 遭曰再葬灶 藻贼 葬造袁 圆园圆圆冤遥 因此袁 对断裂带上的温泉进行水文地球化学特征的监测和研究袁 可以捕获地壳深部的构造信息和地震流体地球化学异常遥全南寻乌断裂带是赣南南部地区主要的控震断裂带袁 近现代中强震也主要沿此断裂带分布 渊 汤兰荣等袁 圆园员苑冤遥 该区温泉发育袁 但目前关于温泉的水文地球化学研究内容较少遥孙占学等 渊圆园园源袁 圆园员源冤 对赣南地区温泉气体的化学组成尧 同位素化学特征进行了分析和研究袁 探讨了赣南部分地区温泉气体的成因曰 张智超 渊圆园员苑冤 探究了赣西南氮气型温泉的深部地 球 化 学 演 化 和 水 岩 作 用 机 理曰 蔡 国 福渊员怨愿猿冤尧 冯绚敏 渊员怨怨园冤 研究发现袁 员怨愿圆 年龙南 酝杂源郾 怨 地震和 员怨愿苑 年寻乌 酝杂缘郾 源 地震前都存在 较 多的 前 兆 异 常袁 并 且 以 水 化 学 异 常渊水氡尧 云原尧 悦造原尧 悦葬圆 垣尧 酝早圆 垣尧 匀悦韵原猿尧 杂蚤韵圆冤为主袁 异常持续时间一般为 圆 耀 源 个月袁 对于短 临预报具有重要意义遥 以上研究说明全南寻乌断裂带的中强震存在发育地震流体地球化学异常的条件袁 并且水化学组分映震效果好遥 近年来全南寻乌断裂带连续发生多次小震袁 形成了寻乌和龙南小震群遥 小震活动性加强表明全南寻乌断裂带的活动性有所增强袁 因此有必要加强对全南寻乌断裂带的震情跟踪尧 前兆观测和研究遥 本文对全南寻乌断裂带上的 缘个温泉进行水化学组分尧 微量元素和氢氧同位素分析袁 查明温泉的水文地球化学特征尧 水 原岩相互作用和深部循环过程袁 深化对该区温泉地球化学成因以及断裂带地震活动性的认识袁为华南沿海地震危险区的震情跟踪尧 流体异常核实和地震研判提供依据遥员 研究区地震地质概况赣南地区位于华南沿海地震带东段袁 地震活动较强袁 地震频度尧 强度明显高于赣中和赣北地区遥 该区地震主要沿着全南寻乌断裂带和石城寻乌断裂带展布袁 断裂构造对于地震的控制作用十分明显 渊汤兰荣等袁 圆园员苑冤遥 全南寻乌断裂带分布于全南尧 龙南尧 定南到寻乌一带袁 处于赣南的南部地区袁 位于南岭纬向构造带南部边缘袁 整体呈近 耘宰 向袁 长约 员源园 噪皂尧 宽约 源园 噪皂 渊图 员冤遥全南寻乌断裂带上的历史中强震和现今小震 图 员 全南寻乌断裂带地震地质图和采样点分布云蚤早郾 员 杂藻蚤泽皂燥早藻燥造燥早蚤糟葬造 皂葬责 燥枣 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻 葬灶凿 贼澡藻 泽葬皂责造蚤灶早 泽蚤贼藻泽园猿缘第 源 期欧晓斌等院 全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征活跃遥 最近的两次中强震分别是 员怨愿圆 年的龙南酝杂源郾 怨 地震和 员怨愿苑 年的寻乌 酝杂缘郾 源 地震遥 该断裂带主要由近东西向的褶皱尧 挤压带尧 燕山期岩浆岩和中新生代沉积盆地组成袁 呈多组断裂展布袁断层挤压破碎带发育袁 并具有右旋走滑特征 渊吕坚等袁 圆园园圆冤遥 该区岩浆岩分布广泛袁 以燕山期中酸性岩浆岩为主 渊赖章忠袁 王安诚袁 员怨怨远曰 华仁民等袁 圆园园猿曰 巫建华等袁 圆园员怨冤遥 断陷盆地内河流阶地和第四纪沉积物发育有差异袁 反映该断裂第四纪以来仍在活动遥江西地热资源丰富袁 位于我国各省份的前列袁其中赣南地区的地热资源尤为丰富遥 赣南地区的大地热流平均值为 苑远郾 园猿 皂宰辕 皂圆袁 高于赣北地区的热流平均值 缘愿郾 园 皂宰辕 皂圆和我国大陆热流平均值远缘 皂宰辕 皂圆袁 属 于 高 热 流 值 地 区 渊 林 乐 夫 等袁圆园员苑冤遥 赣南地区自然出露的温泉共有缘园 多处袁 主要沿着 晕晕耘 向尧 晕耘耘 向和 耘宰 向断裂带分布袁 如大余南城深断裂尧 石城寻乌深断裂带以及全南寻乌断裂带袁 其中全南寻乌断裂带上分布的天然温泉就有 员园 余处 渊王贵玲袁 圆园员愿冤遥 这些断裂带规模较大袁 切割深度深袁 控制着该地区中新生代红盆的形成和发展袁 同时袁 印支期和燕山期岩浆岩沿着断裂带侵入袁 造成该区大量温泉的形成遥 本研究选取的 缘 个温泉点均分布在全南寻乌带断裂上袁 温泉点受人为干扰较少袁 从东到西分别为寻乌的民裕温泉尧 龙南的汤湖温泉和豆头温泉以及全南的热水温泉和茅山温泉 渊图 员冤遥圆 样品采集测试与分析样品容器使用 员园园 皂蕴 的高 密度 聚乙烯瓶渊匀阅孕耘冤袁 瓶盖带螺旋袁 使用前先用去离子水清洗干净遥 为避免样品被污染袁 采样前用所取温泉水清洗采样瓶 猿 次袁 后采用溢流法采集样品遥 水样采集完毕后立即盖好瓶盖袁 并用封口膜缠紧瓶口袁保证水样与空气隔绝袁 每个取样点取 圆 份水样以作备份遥 水样采集现场进行水温测定袁 每个参数连续测 猿 次后取平均值遥样品的常量组分尧 微量元素及氢氧同位素测试均在中国地震局地壳动力学重点实验室 渊地球化学与地下流体实验室冤 完成袁 常量元素分析设备为 陨悦杂 原 圆员园园 型离子色谱仪袁 其流量精度小于园郾 员豫曰 微量元素测试使用电感耦合等离子体质谱仪 渊陨悦孕 原 酝杂冤袁 测试精度小于 缘豫曰 氢氧同位素分析设备为 蕴郧砸 怨员圆 原 园园园愿 稳定同位素分析仪袁氢氧稳定同位素的测定结果用相对于 灾 原 杂酝韵宰 的千分差表示袁 测试精度 啄员愿韵 约园郾 缘译尧 啄阅 约园郾 员译遥笔者对全南寻乌断裂带上 缘 个温泉点的水样进行了 晕葬垣尧 运垣尧 酝早圆 垣尧 悦葬圆 垣尧 云原尧 悦造原尧 杂韵圆 原源尧晕韵原猿和 匀悦韵原猿等主要离子组分的分析袁 结果见表员遥 总溶解固体 渊栽阅杂冤 用各阴阳离子含量之和减去 渊匀悦韵原猿冤 辕圆 表示袁 栽阅杂 变化范围为 圆员缘郾 缘园 耀苑远苑郾 源苑 皂早 辕 蕴遥 由表 员 可知袁 断裂带上温泉的优势阳 离 子 均 为 晕葬垣袁 取 值 范 围 为 缘员郾 员猿 耀圆员缘郾 源缘 皂早辕 蕴曰 优势阴离子均为 匀悦韵原猿袁 取值范围为 员远源郾 苑缘 耀苑远愿郾 愿员 皂早辕 蕴遥 温泉水样中含有一定量的 云原和 悦造原袁 平均值分别为 远郾 猿愿 和 苑郾 猿圆 皂早辕 蕴遥对阴阳离子进行电中性检验袁 误差均小于等于缘豫袁 说明测试数据可靠遥 缘 个温泉水样的氢同位素值 渊啄阅冤 范围为 原 源园郾 猿愿译 耀 原 源源郾 缘园译袁 平均值为 原源圆郾 愿怨译曰 氧 同 位 素 值 渊 啄员愿韵冤 范 围 为原远郾 源圆译 耀 原远郾 怨缘译袁 平均值为 原 远郾 远愿译 渊表 员冤遥温泉的微量元素含量较低袁 均小于 员 皂早辕 蕴袁 其中蕴蚤尧 月尧 云藻尧 砸遭尧 杂则尧 月葬 等元素含量相对较高袁 平均值大于员园园 滋早辕 蕴 渊表 圆冤遥猿 讨论猿郾 员 水化学特征全南寻乌断裂带上的 缘 个温泉的水温在源圆益 耀 苑圆益袁 属中高温温泉曰 栽阅杂 为 圆员缘郾 缘园 耀苑远苑郾 源苑 皂早辕 蕴袁 平均值 源怨缘郾 员远 皂早辕 蕴袁 属中低矿化度水 渊表 员冤遥 图 圆 为 缘 个温泉的阴尧 阳离子 孕蚤责藻则三线图袁 从图中可以看出所有温泉的优势阳离子均为 晕葬垣袁 除茅山温泉外袁 晕葬垣的当量浓度在阳离子中占比均超过 愿园豫袁 茅山温泉含有部分 悦葬圆 垣袁当量浓度占阳离子总浓度的 圆怨豫袁 所有温泉的酝早圆 垣含量较低曰 温泉的优势阴离子均为 匀悦韵原猿袁当量浓度占比均超过愿园豫袁 此外还含有少量 杂韵圆 原源袁悦造原含量相对较低遥 根据地下水舒卡列夫分类方法袁 茅山温泉为 匀悦韵猿原 晕葬 原 悦葬 型水袁 其它温泉均为 匀悦韵猿原 晕葬 型水遥员猿缘地震研究源远 卷圆猿缘第 源 期欧晓斌等院 全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征图 圆 全南寻乌断裂带温泉阴尧 阳离子 孕蚤责藻则 三线图云蚤早郾 圆 孕蚤责藻则 凿蚤葬早则葬皂 燥枣 贼澡藻 贼澡藻则皂葬造 泽责则蚤灶早 憎葬贼藻则蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻全南寻乌断裂带温泉水的阳离子主要为晕葬垣袁 这与研究区的岩性密切相关遥 该断裂带上发育着较为广泛的燕山期花岗岩尧 花岗闪长岩和闪长岩袁 而这些中酸性岩浆岩主要由斜长石尧 钾长石和云母等矿物组成袁 晕葬 和 运 元素含量高 渊李献华等袁 圆园园苑曰 陶继华等袁 圆园员猿冤遥 在热水沿着这些岩体内的断裂进行循环的过程中袁 在较高的温度和压力环境下袁 发生了较为强烈的水 原 岩反应袁使围岩中的 晕葬垣和 运垣大量进入水中袁 晕葬垣具有很强的迁移能力袁 容易在热水中富集袁 运垣的迁移能力低袁 并且具有生物活性袁 所以在热水中含量偏低遥 晕葬垣与 栽阅杂 具有很好的相关性袁 也表明在水 原岩反应过程中中酸性侵入岩对于热水中主要离子组分的贡献 渊图 猿葬冤遥温泉水的优势阴离子均为 匀悦韵原猿袁 含量较高遥 匀悦韵原猿含量与 悦葬圆 垣垣 酝早圆 垣含量相关性弱袁 相关系数 砸 为 园郾 源 渊图 猿遭冤袁 并且研究区地层的沉积碳酸盐岩分布较少袁 所以排除了由碳酸盐岩溶解形成温泉中高 匀悦韵原猿含量的可能性遥 观察所采温泉均有气泡出露袁 前人对该区部分温泉的温泉气进行研究发现主要为 悦韵圆气体袁 占温泉气体总体积 怨远郾 源苑豫 以上 渊李富光袁 员怨愿猿曰 孙占学等袁圆园员源冤遥 因此本文研究区观察到的温泉气应该以悦韵圆为主袁 悦韵圆气体在运移过程中不断溶解在热水中或与岩浆岩中的硅酸盐矿物发生水 原 岩反应袁 导致 匀悦韵原猿含量升高遥 温泉水中含有一定量的 云原尧 悦造原袁 也与该区中酸性侵入岩的溶滤作用有关系遥 因为这些岩浆岩中存在黑云母尧 萤石以及磷灰石等富 云原和 悦造原的矿物袁 并且 云原含量受悦葬圆 垣含量的控制袁 表现为 云原与 悦葬圆 垣具有较好的负相关性 渊图 猿糟冤袁 主要原因是 悦葬云圆的溶解度低袁 易沉淀遥图 猿 全南寻乌断裂带温泉各组分的相关性云蚤早郾 猿 悦燥则则藻造葬贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 澡燥贼 憎葬贼藻则 糟燥皂责燥灶藻灶贼泽 蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻猿猿缘地震研究源远 卷 地下水中一些离子之间物质的量浓度比可以帮助分析地下水的各种状态与地质作用遥 酌晕葬垣辕酌悦造原值是表征地下水中 晕葬垣富集程度的常用水文地球化学参数 渊章光新等袁 圆园园远冤遥 酌晕葬垣辕 酌悦造原值越小袁 变质程度越大袁 反映出地下水所处环境封闭条件越好曰 其值越大袁 地下水受渗入水影响越大 渊郝永河袁 圆园员园冤遥 研究区所有温泉点的 酌晕葬垣辕酌悦造原值均远大于海水值 园郾 愿缘袁 取值范围为员圆郾 怨愿 耀远圆郾 苑圆 渊表 猿冤袁 表明地下热水与花岗岩等围岩的水原 岩相互作用强烈袁 溶滤作用使长石类矿物发生了水解产生大量的可溶性的 晕葬垣遥 酌悦造原辕 酌悦葬圆 垣值表征地下水水动力特征袁 其值越大袁 表明地下水流动条件越差袁 地下水流动越缓慢 渊 郝永河袁圆园员园冤遥 研究区除了全南的热水温泉 酌悦造原辕 酌悦葬圆 垣值为 缘郾 猿圆 外袁 其它温泉均小于 员 渊表 猿冤袁 表明热水温泉地下热水流动性较差袁 而其它大部分温泉的水动力条件好袁 循环更新较快遥 盐化系数 酌悦造原辕渊酌悦韵圆 原猿垣 酌匀悦韵原猿冤 主要反映地下水的浓缩程度渊酝燥灶凿葬造 藻贼 葬造袁 圆园员园冤遥 研究区所有温泉的盐化系数都低于 园郾 员 渊表 猿冤袁 反映出地下热水的浓缩程度低袁 水循环较快遥表 猿 全南寻乌断裂带温泉离子浓度比栽葬遭郾 猿 悦燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥 燥枣 贼澡藻 蚤燥灶泽 燥枣 贼澡藻 澡燥贼 泽责则蚤灶早泽蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻温泉点酌晕葬垣辕 酌悦造原酌悦造原辕 酌悦葬圆 垣酌悦造原辕 渊酌悦韵圆 原猿垣 酌匀悦韵原猿冤民裕温泉员圆郾 怨愿园郾 愿怨园郾 园怨汤湖温泉源圆郾 愿怨园郾 员苑园郾 园圆豆头温泉猿猿郾 园猿园郾 圆缘园郾 园圆热水温泉猿园郾 员员缘郾 猿圆园郾 园源茅山温泉远圆郾 苑圆园郾 园猿园郾 园员猿郾 圆 微量元素特征温泉水中的微量元素是地下水在循环过程中水 原 岩反应的结果袁 因此研究区温泉的微量元素含量能够在一定程度上反映其水 原 岩反应程度渊石宏宇等袁 圆园圆员冤遥 由于微量元素在地下水中的溶解性和迁移性弱袁 所以温泉水中微量元素的含量一般是很低的袁 远低于 员 皂早辕 蕴袁 通常用 滋早辕 蕴 来表示遥 研究区温泉的微量元素含量较低袁 小于员 皂早辕 蕴 渊表圆冤袁 其中 蕴蚤尧 杂则尧 月 含量较高袁 平均值分别为 源缘猿郾 员尧 缘苑园郾 员 和员愿园郾 怨 滋早辕 蕴遥 一般采用富集因子 耘云 定量评价微量元素的富集程度 渊颜玉聪等袁圆园圆员曰 在澡燥怎 藻贼 葬造袁 圆园圆圆遭冤袁 其计算公式如下院耘云蚤越悦蚤悦砸()憎悦蚤悦砸()则渊员冤式中院 悦砸为选定的参比元素含量曰 悦蚤为样品中元素含量曰 憎 为水样中元素浓度曰 则 为岩石中元素浓度遥 本文选定 晕蚤 作参比元素 渊粤蚤怎责责葬 藻贼 葬造袁 圆园园园曰宰葬灶早 藻贼 葬造袁 圆园圆员冤袁 选用赣南盘古山钾长花岗岩的元素平均值作为参考背景值 渊方贵聪等袁 圆园员远冤袁对本文 缘 个温泉点测定的 员缘 种微量元素进行归一化处理袁 并绘制微量元素的富集因子图 渊图 源冤遥图源 全南寻乌断裂带温泉的微量元素富集因子云蚤早郾 源 耘灶则蚤糟澡皂藻灶贼 枣葬糟贼燥则泽 燥枣 贼澡藻 贼则葬糟藻 藻造藻皂藻灶贼燥枣 贼澡藻 贼澡藻则皂葬造 泽责则蚤灶早 憎葬贼藻则 蚤灶 贼澡藻匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻从图 源 中可以看出袁 蕴蚤尧 杂则尧 悦泽尧 月葬 等元素的富集因子高袁 表明温泉水中的这些元素相对于花岗岩围岩富集程度高遥 晕葬垣与 蕴蚤尧 杂则 都具有强相关性 渊图 猿凿尧 藻冤袁 相关系数 砸 分别达到 园郾 怨愿 和园郾 愿苑袁 表明微量元素 蕴蚤尧 杂则 与常量组分 晕葬垣的来源一致袁 主要为中酸性侵入岩受热水溶滤作用而产生遥 研究区广泛分布的花岗岩和闪长岩中存在富集 蕴蚤尧 杂则 等元素的矿物袁 如锂云母中富含 蕴蚤尧斜长石中富含 杂则袁 这些微量元素的活动性较强袁在水 原 岩反应过程中容易由岩石进入流体并进行迁移袁 导致温泉热水中较高的 蕴蚤尧 杂则 含量遥 悦泽尧月葬 的相对富集主要是与 悦泽尧 月葬 在水流体中的强活动性有关系袁 作为强不相容性元素袁 它们更容易在流体相中富集遥 有研究表明温泉水中的 月 元素主要来源于浅部海相沉积岩溶滤或者深部水热活源猿缘第 源 期欧晓斌等院 全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征动对火山岩的溶滤 渊吕苑苑等袁 圆园员圆曰 李明礼等袁圆园员缘冤袁 由于研究区海相沉积岩和海相流体不发育袁 所以温泉热水中的含量较高的 月 元素主要来自地热流体对火山岩围岩的溶滤袁 这也说明热水在断裂带中发生了深循环遥猿郾 猿 温泉水的来源温泉的氢氧同位素组成通常记录了温泉的起源和形成过程的信息 渊顾慰祖袁 圆园员员冤遥 大气降水成因的温泉水袁 其同位素组成与大气降水类似遥如果出现偏离大气降水线的现象袁 则可能是水 原岩反应或者水 原 气作用所造成的同位素分馏 渊图缘冤遥 全南寻乌断裂带温泉的 啄阅 和 啄员愿韵 值分别为原源园郾 猿愿译 耀 原 源源郾 缘园译和 原 远郾 源圆 耀 原 远郾 怨缘译 渊表员冤袁 变异系数均为 园郾 园猿袁 说明氢氧同位素组成变化不大袁 这主要是由于采样点的高程都在 圆缘园 耀猿园园 皂袁 并且在纬度上较为接近袁 所产生的同位素分馏效应较小遥 从图 缘 可见袁 对比全球大气降水线和全 国 大 气 降 水 线 渊 孕蚤责藻则袁 员怨缘猿曰 郑 淑 蕙 等袁员怨愿猿冤袁 全南寻乌断裂带温泉的氢氧同位素值均在大气降水线附近袁 表明温泉水来源于当地的大气降水曰 除了汤湖温泉点袁 其它温泉相对于全国大气降水线袁 都存在不同程度的左侧偏离袁 表现为氧同位素贫化 渊负漂冤 的特征袁 以豆头温泉最为明显遥 通过进一步分析发现袁 温泉的 匀悦韵原猿含量和 啄员愿韵 值的负相关性较好 渊图猿枣冤袁 即 匀悦韵原猿含 图 缘 全南寻乌断裂带温泉氢氧同位素组成云蚤早郾 缘 悦燥皂责燥泽蚤贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 澡赠凿则燥早藻灶 葬灶凿 燥曾赠早藻灶蚤泽燥贼燥责藻泽 燥枣 贼澡藻 澡燥贼 泽责则蚤灶早泽 蚤灶 贼澡藻匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻量越高袁 啄员愿韵值越低遥 全南寻乌断裂带温泉的高匀悦韵原猿含量主要是由于其中的 悦韵圆气体溶解造成的袁 因此可以认为 悦韵圆含量与 啄员愿韵 具有负相关性遥研究表明当 悦韵圆气体相对于地下水占主导地位时袁同位素交换作用会导致地下水中氧同位素的负向漂移 渊孕葬灶早 藻贼 葬造袁 圆园员苑冤遥 因此袁 研究区热水在运移的过程中与其中的 悦韵圆气体发生了水 原 气相互作用袁 进行了同位素交换袁 造成了 啄员愿韵 的负漂遥悦造 原 蕴蚤 原 月 三角图通常用来区分不同来源的热水袁 可用来研究热水的起源问题和判断水 原 岩相互作用程度 渊郧蚤早早藻灶遭葬糟澡袁 员怨怨员葬袁 遭冤遥 由于温泉水样的 蕴蚤 含量较高袁 样品点主要落在三角图的 蕴蚤端元附近袁 其中民裕温泉靠近闪长岩袁 汤湖和热水温泉位于花岗岩和闪长岩的连线上袁 豆头和茅山温泉靠近花岗岩 渊图 远冤遥 总体上袁 研究区热水来源类似袁 主要是通过构造裂隙流经中酸性岩浆岩袁 并与这些岩体发生了水 原 岩相互作用袁 从而具备了特征的主微量元素分布遥 温泉所在的研究区主要以燕山期的花岗岩尧 花岗闪长岩和闪长岩为主袁 沉积碎屑岩和碳酸盐岩发育较少袁 这也与图 远 结果一致遥图 远 全南寻乌断裂带温泉 悦造 原 蕴蚤 原 月 三角图云蚤早郾 远 悦造 原 蕴蚤 原 月 贼藻则灶葬则赠 责造燥贼 燥枣 贼澡藻 澡燥贼 泽责则蚤灶早泽蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻猿郾 源 热储温度和循环深度晕葬 原 运 原 酝早 三角图可用来分析地下水水 原 岩平衡状态尧 地下水热储温度尧 循环深度等袁 对体系的开放与封闭条件的判断尧 时间及运移过程的缘猿缘地震研究源远 卷判断 非 常 有 用 渊 郧蚤早早藻灶遭葬糟澡袁 员怨愿愿曰 孙 小 龙 等袁圆园员远冤遥 本文利用 晕葬 原 运 原 酝早 三角图分析温泉水的水 原 岩平衡状态以及循环深度遥 由图 苑 可见袁 民裕温泉分布在部分平衡水区域袁 表明其水 原 岩相互作用已达到部分平衡袁 地下热水循环深度较深袁这与其水温高 渊苑员郾 圆益冤 相吻合曰 其它温泉主要分布在未成熟水区域的 酝早 端元附近袁 表明地下水循环周期相对较快袁 水 原 岩相互作用尚未达到平衡袁 水 原 岩相互作用仍在进行袁 但汤湖温泉和热水温泉整体具有向部分平衡水区域靠近的趋势袁说明其水 原 岩相互作用相对较高袁 地下热水循环深度较深袁 这也与其水温较高 渊 跃远园益冤 相对应遥晕葬 原 运 原 酝早 三角图是基于 晕葬 原 运 温标和 运 原 酝早 温标建立的袁 因此可用于估算地下水样的热储温度袁但是采用阳离子温标计算的前提是地下水中离子达到平衡状态袁 所以本文只对达到部分平衡的民裕温泉的热储温度进行估算遥 依据图 苑 中温标线渊图中绿色实线冤 的指示袁 民裕温泉的热储温度在员苑缘 益左右袁 属于高温热储遥 热水循环深度计算公式为院匀 越 渊栽 原 栽园冤 辕 郧 垣 匀园渊圆冤式中院 匀 为循环深度 渊噪皂冤曰 栽 为热储温度 渊益冤曰栽园为恒温层温度 渊益冤袁 取当地平均温度 员怨 益曰郧 是地温梯度 渊益 辕 噪皂冤袁 取 圆缘 益 辕 噪皂 的地壳平均垂向地温梯度曰 匀园为恒温层深度 渊噪皂冤袁 取值 图 苑 全南寻乌断裂带温泉 晕葬 原 运 原 酝早 三角图云蚤早郾 苑 晕葬 原 运 原 酝早 贼则蚤葬灶早怎造葬则 凿蚤葬早则葬皂 燥枣 贼澡藻 澡燥贼泽责则蚤灶早泽 蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻园郾 园圆 噪皂遥 根据式 渊圆冤 可以计算出民裕温泉的循环深度在 远郾 猿 噪皂 左右袁 这与全南寻乌断裂带切割较深相吻合遥猿郾 缘 与地震活动性的关系为进一步探究温泉的水文地球化学特征与断裂带地震活动性之间的关系袁 本文选取了 员怨苑园圆园圆圆 年全南寻乌断裂带上 渊圆源毅猿园忆晕 耀 圆缘毅晕冤记录到的 酝逸圆郾 园 地震袁 结合所获得的温泉水文地球化学数据进行分析遥 由于全南寻乌断裂带是一条近东西向的构造带袁 因此以经度为横坐标袁 对温泉的点位尧 水温尧 栽阅杂尧 地震震级以及震源深度进行作图 渊图 愿冤遥从图 愿遭 耀 糟 中可以发现袁 全南寻乌断裂带东段的民裕温泉和中段的汤湖温泉的水温高袁 均大于 苑园 益袁 断裂带中段的豆头温泉和汤湖温泉的 栽阅杂 也较高袁 大于 缘园园 皂早 辕 蕴曰 从地震活动性来看袁 全南寻乌断裂带的东段和中段的地震分布较为密集 渊图 愿凿冤袁 并且震级较大尧 震源深度也较深 渊图 愿藻冤袁 尤其是中段发生了 员怨愿圆 年的龙南 缘郾 园 级主震 原 余震型地震遥 总体来看袁 地震活动性较强的中段 员员源郾 愿毅耘 附近和东段 员员缘郾 远毅耘附近 渊图 愿 黄色阴影部分冤 所发育的温泉具有较高的水温和 栽阅杂袁 而其它段不发育温泉或者温泉的水温和 栽阅杂 较低遥 以上说明断裂带活动性越强袁 切割深度越深袁 断裂中热水的循环深度和热储温度越高袁 循环过程中的所发生的水 原 岩作用越强袁 从而导致热水的 栽阅杂 含量升高遥 另一方面袁 温泉热水在深部循环的过程中也会对断层围岩产生一定的弱化作用遥 深部断层系统中的孔隙流体压力增大袁 容易驱使流体流动袁 导致断裂面的有效正压力降低袁 从而起到弱化断层强度和控制地震活动的作用 渊砸蚤糟澡葬则凿 藻贼 葬造袁 员怨苑苑曰 杂蚤遭鄄泽燥灶 藻贼 葬造袁 员怨愿愿曰 杂灶藻造造 藻贼 葬造袁 圆园圆园冤曰 此外袁 断裂深部热储温度较高袁 水 原 岩反应将导致矿物蚀变袁 形成摩擦系数低的黏土矿物袁 从而改变断层岩石 的 抗 压 强 度 与 地 震 活 动 性 渊 宋 贯 一 等袁圆园园园曰 段庆 宝 等袁 圆园员缘曰 阅燥则泽藻赠 藻贼 葬造袁 圆园圆员 冤遥综上可知袁 全南寻乌断裂带为温泉热水的运移和聚集提供了通道和场所袁 流体与岩石发生物理化学效应从而改变断层的状态袁 进而影响该区的地震活动性遥远猿缘第 源 期欧晓斌等院 全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征图 愿 全南寻乌断裂带温泉点位 渊葬冤 与水温 渊遭冤尧 栽阅杂 渊糟冤尧 地震震级 渊凿冤和震源深度 渊藻冤 的空间分布关系云蚤早郾 愿 栽澡藻 造燥糟葬贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 澡燥贼 泽责则蚤灶早泽 蚤灶 贼澡藻 匝怎葬灶灶葬灶鄄载怎灶憎怎 枣葬怎造贼 扎燥灶藻 渊葬冤 葬灶凿 蚤贼泽 则藻造葬贼蚤燥灶泽澡蚤责憎蚤贼澡 憎葬贼藻则 贼藻皂责藻则葬贼怎则藻 渊遭冤袁 栽阅杂 渊糟冤袁 皂葬早灶蚤贼怎凿藻 渊凿冤袁 葬灶凿 枣燥糟葬造 凿藻责贼澡 渊藻冤猿郾 远 温泉的形成过程及意义全南寻乌断裂带是一条分布于燕山期岩浆岩中的近 耘宰 向的深断裂袁 断裂带既是良好的渗水通道袁 也是良好的导热构造袁 因此发育有较多的中高温温泉遥 本文对这些温泉进行了系统的水文地球化学研究袁 发现温泉补给主要是大气降水袁 降水沿着断裂带渗入地下袁 通过纵横交错的裂隙系统袁 以不同的运动路径深入地壳深部 远 噪皂左右袁 地下水经过加热形成地下热水袁 经过深循环后袁 地下热水分别在有利的断裂通道 渊张性断裂或者构造交汇处冤 上涌至地表而形成各个温泉点袁 并沿着断裂带分布遥 全南寻乌断裂带温泉的热源主要来自地热增温尧 燕山期岩浆岩余热和断层摩擦热 渊李学礼袁 员怨怨圆曰 李学礼袁 杨忠耀袁员怨怨圆曰 林乐夫等袁 圆园员苑冤遥 地下热水在运移过程中袁 尤其是在深部高温高压的环境下容易与其周边的中酸性侵入岩发生水 原 岩相互作用袁 从而导致出露的温泉相对富集 晕葬垣尧 蕴蚤尧 云原尧 杂则 等主微量元素组分遥 同时袁 地下热水在地壳深部运移的过程中袁 汇入了深部的 悦韵圆气体袁 在随热水上升至浅部的过程中袁 悦韵圆不断溶解在热水中或与硅酸盐矿物发生水 原 岩反应袁 导致热水中的 匀悦韵原猿苑猿缘地震研究源远 卷含量升高袁 形成 匀悦韵猿原 晕葬 型水遥 此外袁 地下热水与其中的 悦韵圆气体发生的水 原 气相互作用会产生氧同位素交换袁 从而导致部分温泉的 啄员愿韵 发生负漂遥全南寻乌断裂带上的温泉水动力条件较好尧循环更新较快袁 部分温泉的热储温泉高 渊大于员缘园益冤袁 经历了深循环遥 温泉的水文地球化学特征与断裂带的地震活动性具有较好的对应关系袁从而有利于获取地震前兆流体信号袁 对于地震监测预报具有重要意义遥源 结论本文利用水文地球化学方法袁 对全南寻乌断裂带上的 缘 个中高温温泉进行了水化学组分尧 微量元素和氢氧同位素的分析袁 主要得出以下结论院渊员冤 全南寻乌断裂带温泉主要为 匀悦韵猿原 晕葬型水曰 除民裕温泉分布在部分平衡区域袁 其它温泉都分布在未成熟水区袁 表明地下水循环周期较快袁 水 原 岩相互作用仍在进行曰 温泉中 晕葬垣尧 蕴蚤尧杂则 等组分的相对富集主要是由地下热水在循环过程中与周边的中酸性岩浆岩发生水 原 岩反应导致的袁 富集的 匀悦韵原猿是由于热水中的 悦韵圆气体溶解而形成遥渊圆冤 氢氧同位素组成特征表明温泉水源自当地的大气降水袁 并且部分温泉具有一定的 啄员愿韵 负偏袁 这主要是由于热水在运移的过程中与其中的悦韵圆气体发生了水 原 气相互作用所造成遥渊猿冤 研究区温泉是由大气降水沿全南寻乌断裂带渗入地壳深部袁 在深循环加热过程中发生了水 原 岩相互作用和水 原 气相互作用袁 最后从有利的断裂通道上涌至地表而形成遥 由于这些温泉经历了深循环袁 携带了断裂带构造活动的水文地球化学信息袁 因而有利于获取地震流体地球化学异常信号遥参考文献院鲍志诚袁查小惠袁高小其袁等 郾 圆园圆圆葬郾 江西九江 圆 号井地震水文地球化学特征及成因咱允暂援 地震工程学报袁源源渊源冤院怨圆园 原怨圆愿郾鲍志诚袁查小惠袁赵影袁等 郾 圆园圆员郾 九江庐山地区地下水水文地球化学特征及成因咱允暂援 大地测量与地球动力学袁源员渊缘冤院源苑员 原源苑苑郾鲍志诚袁赵爱平袁吕坚袁等 郾 圆园圆圆遭郾 瑞昌武宁活动断裂带土壤气地球化学特征咱允暂援 地震研究袁源缘渊圆冤院圆源怨 原圆缘远郾蔡国福 郾 员怨愿猿郾 员怨愿圆 年江西龙南 缘 级地震后的综合预报咱允暂援 华南地震袁猿渊杂员冤院猿源 原源园郾车用太袁鱼金子 郾 圆园园远郾 地震地下流体学咱酝暂援 北京院气象出版社 郾陈棋福 郾 圆园园缘郾 海城地震预报过程的回顾及地震预报发展的思考咱允暂援 国际地震动态袁渊缘冤院员缘源 原员缘缘郾杜建国袁康春丽 郾 圆园园园郾 地震地下流体发展概述咱允暂援 地震袁圆园渊杂员冤院员园苑 原员员源郾段庆宝袁杨晓松袁陈建业 郾 圆园员缘郾 地震断层带流体作用的岩石物理和地球化学响应研究综述咱允暂援 地球物理学进展袁猿园 渊远冤院圆源源愿原圆源远圆郾方贵聪袁陈毓川袁陈郑辉袁等 郾 圆园员远郾 赣南盘古山钨矿隐伏花岗岩体岩石学与地球化学特征咱允暂援 中国地质袁源猿渊缘冤院员缘缘愿 原员缘远愿郾冯绚敏 郾 员怨怨园郾 赣南中强震显示的前兆异常复杂性咱允暂援 华南地震袁员园渊源冤院猿园 原源员郾顾慰祖 郾 圆园员员郾 同位素水文学咱酝暂援 北京院科学出版社袁员源园 原员源源郾郝永河 郾 圆园员园郾 阿克苏地区地下水化学特征及其形成原因分析咱阅暂援阿拉尔院塔里木大学 郾华仁民袁张文兰袁陈培荣袁等 郾 圆园园猿郾 赣南大吉山与漂塘花岗岩及有关成矿作用特征对比咱允暂援 高校地质学报袁怨渊源冤院远园怨 原远员怨郾赖章忠袁王安诚郾 员怨怨远郾 赣南中生代火山活动时代及岩浆来源咱允暂援 江西地质袁员园渊圆冤院员员员 原员员愿郾李富光 郾 员怨愿猿郾 碳酸水与龙南地震咱允暂援 华南地震袁猿渊员冤院猿园 原猿猿郾李明礼袁多吉袁王祝袁等 郾 圆园员缘郾 西藏日多温泉水化学特征及其物质来源咱允暂援 中国岩溶袁猿源渊猿冤院圆园怨 原圆员远郾李献华袁李武显袁李正祥 郾 圆园园苑郾 再论南岭燕山早期花岗岩的成因类型与构造意义咱允暂援 科学通报袁缘圆渊怨冤院怨愿员 原怨怨员郾李学礼袁杨忠耀郾 员怨怨圆郾 江西温泉形成的地质构造条件分析咱允暂援 华东地质学院学报袁员缘渊猿冤院圆圆员 原圆圆愿郾李学礼 郾 员怨怨圆郾 江西温泉成因与铀矿化关系研究咱允暂援 华东地质学院学报袁员缘渊猿冤院圆园员 原圆圆园郾李营袁陈志袁胡乐袁等 郾 圆园圆圆郾 流体地球化学进展及其在地震预测研究中的应用咱允暂援 科学通报袁远苑渊员猿冤院员源园源 原员源圆园郾林乐夫袁王安东袁孙占学袁等 郾 圆园员苑郾 江西省实测地表热流值及特征咱允暂援 能源研究与管理袁猿院怨员 原怨源郾刘春国袁晏锐袁樊春燕袁等 郾 圆园圆圆郾 我国地震地下流体监测现状分析及展望咱允暂援 地震研究袁源缘渊圆冤院员远员 原员苑圆郾刘磊袁高小其袁苏维刚袁等 郾 圆园圆圆郾 圆园圆圆 年 员 月 愿 日门源 酝杂远郾 怨 地震前青海地区地下流体群体异常特征咱允暂援 地震学报袁源源渊圆冤院圆源缘原圆源怨郾刘耀炜袁任宏微袁张磊袁等 郾 圆园员缘郾 鲁甸 远郾 缘 级地震地下流体典型异常与前兆机理分析咱允暂援 地震地质袁猿苑渊员冤院员圆郾吕坚袁高建华袁刘吉夫袁等 郾 圆园园圆郾 员怨愿苑 年寻乌地震前的地震活动性异常特征及其相关讨论咱允暂援 华南地震袁圆圆渊源冤院圆愿 原猿猿郾吕苑苑袁赵平袁许荣华袁等 郾 圆园员圆郾 西藏羊八井地热田硼同位素地球化学特征初步研究咱允暂援 地质科学袁源苑渊员冤院圆缘员 原圆远源郾石宏宇袁王万丽袁周晓成袁等 郾 圆园圆员郾 四川石棉公益海温泉水文地球化学特征咱允暂援 地震袁源员渊员冤院怨猿 原员员缘郾愿猿缘第 源 期欧晓斌等院 全南寻乌断裂带温泉水文地球化学特征宋贯一袁易立新袁宋晓冰 郾 圆园园园郾 地下热水对断裂活动与地震活动的影响研究咱允暂援 地震学报袁圆圆渊远冤院远猿圆 原远猿远郾宋献方袁刘相超袁夏军袁等 郾 圆园