地下卤水形成机制
地下浓缩卤水与“高山深盆”成盐环境
* 作者简介：帅开业（1946～），男，主要从事矿床学研究工作，教授。
E-mail ：shuaiky@ 收稿日期：2019-05-02 改回日期：2019-05-31第41卷 第4期 化工 矿 产 地 质 V ol.41 No.42019年12月 GEOLOGY OF CHEMICAL MINERALS Dec. 2019地质·矿产地下浓缩卤水与“高山深盆”成盐环境帅开业*中国地质大学（北京），北京 100083提 要 在长期研究青海柴达木盆地现代钾盐矿床和云南兰坪-思茅盆地中新生代钾盐矿床形成原因的基础上，袁见齐教授于1983年提出了“高山深盆”的成盐理论。
本文进一步提出该模型可分为“深盆深水”和“深盆浅水”两种类型。
前者以邻近海水为主要补给，后者除海水之外，明显渗杂有富含钾、镁、钙的变质地下浓缩卤水，其中富钾卤水对“高山深盆”环境下钾盐矿床的形成意义不言而喻。
但目前最大的困难是，我们还不能像研究海水蒸发实验那样，完全解释清楚这种地下浓缩卤水的形成机理，希望有更多的学者对此开展研究。
关键词 地下浓缩卤水 “高山深盆”成盐环境 水盐体系相平衡中图分类号：P619.211 P641.5 文献标识码：A 文章编号：1006–5296（2019）04–0225–04钾盐矿床在学科分类上属于沉积矿产中的蒸发岩类矿床。
蒸发岩是干旱气候条件和强烈阳光作用下，各种地表水体蒸发浓缩、进而析出不同盐类矿物的地质产物。
蒸发作用严格按照化学结晶顺序，从水体中依次析出碳酸盐、硫酸盐和氯化物，最有工业价值的钾盐矿物（通常是钾石盐和光卤石）只可能出现在卤水蒸发浓缩的末期阶段。
基于海水是盐类矿床最大物质补给来源的认知，人们通过不同温度下海水的露天蒸发实验，已经充分掌握了其水盐体系相平衡的规律，可以准确预知可能会出现的矿物种类和析出顺序。
然而，封闭条件下海水的蒸发结晶实验与大自然环境的千变万化相比未免过于理想和简单化了。
井盐的卤水历史
井盐的卤水历史
井盐，又称井卤，是指从地下深处井中汲取的富含矿物质的水，是很古老的开采方法。
早在西周时期，人们就开始了井盐的采集和生产。
汉代时期，井盐盛行于各地，成为人们生活中不可缺少的物品。
盐池、盐井、盐亭等地都有井盐生产的历史，其中以盐城井盐最为盛行。
随着科学技术的发展，盐的生产方式发生了变化，传统的井盐已经逐渐淡出人们的视线。
不过，在大多数地方，仍能见到一些保留传统制盐方式的井盐生产场地，并有人继承古老的制盐技术，将其传承下去。
值得一提的是，井盐除了被用作食盐之外，还可以制作工业用盐、医用盐、化工用盐等。
地球化学与地下水解读地下水的成因与演化
地球化学与地下水解读地下水的成因与演化地球化学与地下水：解读地下水的成因与演化在我们生活的地球上，地下水是一种至关重要的资源。
它不仅为我们提供了饮用水，还在农业灌溉、工业生产等方面发挥着重要作用。
然而，你是否想过地下水是如何形成的？它又经历了怎样的演化过程？这就需要我们从地球化学的角度来深入探究。
地球化学，简单来说，就是研究地球中化学元素的分布、迁移和转化规律的科学。
而地下水的形成与演化，与地球化学过程密切相关。
地下水的成因主要有两种类型：渗入成因和沉积成因。
渗入成因的地下水，通常是大气降水通过地表的渗透作用进入地下形成的。
当雨水降落到地面后，会沿着土壤和岩石的孔隙、裂隙向下渗透。
在这个过程中，水会与周围的岩石和土壤发生一系列的地球化学反应。
比如，水中的二氧化碳会与岩石中的碳酸钙发生反应，使碳酸钙溶解，从而增加水中钙离子和碳酸氢根离子的浓度。
此外，水还会溶解岩石中的其他矿物质，如钾盐、钠盐等，使地下水的化学成分变得更加复杂。
沉积成因的地下水，则是在沉积盆地中，由于沉积物的压实和脱水作用形成的。
在沉积过程中，沉积物中的水分会被逐渐挤出，形成地下水。
这种地下水的化学成分，往往受到沉积物来源和沉积环境的影响。
除了成因，地下水的演化过程也十分复杂。
地下水在地下的流动过程中，会不断地与周围的岩石和土壤发生相互作用，从而导致其化学成分和物理性质发生变化。
首先，地下水的水化学类型会发生改变。
例如，在富含石灰岩的地区，地下水通常为碳酸氢钙型水。
随着地下水的流动，当它遇到石膏层时，会发生硫酸盐化作用，水化学类型可能转变为硫酸钙型水。
其次，地下水的温度和压力也会影响其演化。
随着地下水深度的增加，温度和压力逐渐升高，这会使得一些矿物质的溶解度发生变化，从而改变地下水的化学成分。
此外，人类活动也对地下水的演化产生了重要影响。
过度开采地下水会导致地下水位下降，使得地下水与岩石的接触时间缩短，从而影响地下水的化学成分。
同时，工农业生产中的废水排放、化肥和农药的使用等，也会使地下水中的污染物含量增加，威胁地下水的质量和安全。
第6章 地下水的化学成分及其形成
② 地下水中出现H2S与CH4，其意义 恰好与出现O2相反，说明处于还原的 地球化学环境。 这两种气体的生成，均在与大气比 较隔绝的环境中，有有机物存在，微 生物参与的生物化学过程有关。其中， H2S是SO42-的还原产物。
③ 二氧化碳（CO2）
（4）氢（H2）
氢（H2）在地下水，特别是在热水和碳酸水中，经常 发现氢气。 两种成因： 常温下有机质的分解； 高温下非生物成因（如火山作用）。 －－在阿尔俾山褶皱带、现代火山区、含油气区和卤素建 造的地下水中，也发现有大量的氢气。 －－在含油气区地下水中溶解氢的含量多为n—n.10ml/l, 少数达n.100ml/l。个别大于1000ml/l。如高加索侏罗系深 部含水层中，氢含量达1531ml/l。 －－氢的挥发性极强，化学性质极为活泼，因此，封闭条 件差的地层中氢浓度很低，封闭条件好的地方才能保存较 高的氢。
半干旱的华北平原的潜山从山前冲积洪积扇到半干旱的华北平原的潜山从山前冲积洪积扇到滨海虽然有些地方也可分为重碳酸盐水硫酸盐滨海虽然有些地方也可分为重碳酸盐水硫酸盐水及氯化物水三个带但是大部分地区缺乏中间的水及氯化物水三个带但是大部分地区缺乏中间的硫酸盐水带而是出现过渡性的硫酸盐水带而是出现过渡性的重碳酸重碳酸氯化物氯化物或氯化物或氯化物重碳酸盐水带
总硬度—水中钙镁离子的总量，称为水的总硬度。 以mg/L (CaCO3) 表示。计算：Ca2+、Mg2+ 的毫克当 量总数×50 暂时硬度－当水煮沸时，一部分钙镁离子的重碳酸 盐因为失去二氧化碳而成为碳酸盐沉淀，沉淀部分 叫做暂时硬度（碳酸盐岩硬度）（与CO32-、HCO3结合的Ca2+、Mg2+ ）。
(5)人为污染：工业、生活污水中含有大量Cl-， 因此，居民点附近矿化度不高的地下水中，如 发现C1-的含量超过寻常，则说明很可能已受 到污染。
第7章 地下水的化学成分及其形成作用
第1节 概述
地下水的化学成分及其
形成作用
第2节 地下水的化学特征 第3节 地下水的主要物理、化学性质 第4节 地下水化学成分的形成作用 第5节 地下水化学成分的基本成因类型 第6节 地下水化学成分分析及其图示Biblioteka 第1节 概述问题：
1、地下水是否是纯水？
2、除水（H2O）以外，地下水中还哪些成分？它们是如 何形成的？这些成分对人类的生活、生产有何影响？
第3节 地下水的主要物理、化学性质
一、主要的物理性质：
色(color)、嗅(smell)、味(taste)、温度(temperature)、 透明度(diaphaneity, transparency)、比重(specific weight)、 导电性(conductance)、放射性(radioactivity) 二、主要的化学性质： 总溶解固体、硬度、酸碱性 。 两者关系：物理性质往往是化学性质的外在表现。
常温带深度 1－2m，昼夜变化 10－30m，地温年变化只有0.1℃
•常温带：是变温带以下一个极簿的地带。地温一般比当地年
平均气温高出1~2℃，粗略计算时可视为当地的年平均气温。
• 增温带：受地球内部热流控制。随深度增加而温度升高。用
地温梯度或地温增温率表示。
二、主要的化学性质
1、总溶解固体（TDS）（矿化度）
最低含量 mg/l
165
70
135
250
0.15
味道的强弱取决于地下水的温度，常温时不显，若将水加 热到20~30℃时，味道显著。
4、地下水的透明度
一般是透明的，如煤矿矿井水含大量煤屑等悬浮物而呈不透 明或半透明状。
（水的透明度分级表）确定水的透明度：
地下泉水闷水的原理
地下泉水闷水的原理地下泉水的形成原理涉及多个因素，包括地下水循环、水文地质条件以及地壳运动等。
下面我将详细介绍地下泉水的形成原理。
首先，地下泉水的形成与地下水循环密切相关。
地下水循环是指地表降雨水通过渗透和下渗进入地下，并在地下水系统中进行循环的过程。
地表降雨水在地面上渗透进入土壤或岩石的裂隙中，形成地下水，然后在不同的水层中向下流动。
当地下水遇到不透水层或阻挡物时，会积聚起来，形成水眼或水库，从而形成地下泉水。
其次，水文地质条件也对地下泉水的形成起到关键作用。
地下泉水主要形成于多孔介质、裂隙或断层带等水文地质条件下。
多孔介质是指土壤或岩石中存在着相互连通的孔隙和裂隙，使得水能够在其中自由流动。
当地下水在多孔介质中流动时，遇到断层带或裂隙带等地质构造，可以通过断层带或裂隙带形成地下泉水。
此外，地下水循环过程中的堆积和压力也会促使地下泉水形成。
此外，地壳运动也对地下泉水的形成产生了影响。
地壳运动是指地球外层发生的各种形式的运动，包括构造抬升、下沉、挤压等。
在地壳运动的作用下，地表和地下发生了连续的变化，形成了不同的地质构造和地下水流动条件。
例如，构造抬升可以使得地下水上升至地表形成地下泉水，而下沉则可以使地下水聚集并形成泉水。
总结起来，地下泉水的形成取决于地下水循环、水文地质条件和地壳运动等多个因素。
地下水循环使得地表降雨水渗透进入地下并在不同的水层中流动，遇到不透水层或阻挡物时形成泉水；水文地质条件中的多孔介质、裂隙和断层带等提供了水流通道，使地下泉水得以形成；地壳运动的作用促使地下水上升或聚集成泉水。
总体而言，地下泉水作为地下水循环的一部分，是地球生态系统中重要的水资源之一。
对于地下泉水的保护与利用，需要综合考虑水文地质条件、地壳运动等因素，以及人类活动对地下水的影响。
这样才能更好地保护地下泉水资源，合理利用其所蕴含的巨大价值。
柴达木西部南翼山构造富钾深层卤水矿的控制因素及水化学特征
柴达木西部南翼山构造富钾深层卤水矿的控制因素及水化学特征李洪普;郑绵平;侯献华;闫立娟【摘要】柴达木盆地西部南翼山地区深层卤水是经济价值极高的液体矿床，以富含钾、硼、锂和溴等为特征，前人认为南翼山背斜构造区地层的岩性控制着深层富钾卤水的分布。
本次研究结果认为，该区卤水主要受控于背斜构造中发育的断层裂隙，深度范围为上新统上油砂山组至渐新统下干柴沟组。
本文着重以青藏高原柴达木盆地西部南翼山背斜构造 E3g–N1y 地层富钾深层卤水的形成机制及水化学特征为研究对象，在野外观察、取样及室内分析的基础上，综合分析地质及石油等相关部门地质、水文、物探等方面资料，及对青海油田公司老井最新的卤水层射孔资料，结合储卤层沉积环境、地质构造，富钾深层卤水水文地质及地球化学特征，认为柴达木盆地西部南翼山背斜构造从渐新世至上新世经历了深湖相—半深湖相—浅湖相—潮坪相沉积。
沉积环境决定着原始深层卤水的水性与水质，南翼山背斜褶皱构造形成的同时，产生了一系列纵向、横向及顺层等断层及相应的构造裂缝(隙)，构成了富钾深层卤水的储水空间。
大量的化学分析资料显示，南翼山背斜构造区深层卤水是封闭程度高的还原环境下沉积变质作用的产物。
%The deep brine in Nanyishan area in the western part of the Qaidam Basin is a liquid deposit with extremely high economic value, characterized by enrichment of potassium, boron, lithium and bromine. Previous workers considered that the lithologic character of the strata in Nanyishan anticlinal structural area controls the distribution of deep potassium-rich brine. The study conducted by the authors reveal that the brine in this area is controlled by fault fissures developed in the anticlinal structure, with the depth rangefrom Pliocene Shangyoushashan Formation to Oligocene Lower Ganchaigou Formation. With the formation mechanism and hydrochemical characteristics of the potassium-rich deep brine in E3g–N1y strata of Nanyishan anticlinal structure as the emphatic study objects and on the basis of field observation and sampling as well as indoor analysis,the authors made an integrated analysis of geological, hydrological and physical data provided by related geological and petroleum departments as well as the newest brine bed perforation data of old drill holes provided by Qinghai Oilfield Company in combination with sedimentary environment and geological structure of the brine-storage reservoir as well as hydrogeological and geochemical characteristics of potassium-rich deep brine. The results show that Nanyishan anticlinal structure in the western part of the Qaidam Basin experienced the evolution of deep lacustrine facies-semi-deep lacustrine facies-shallow lacustrine facies-tidal flat facies from Oligocene to Pliocene. The sedimentary environment decided the water character and water quality of the primary deep brine. Simultaneously with the formation of Nanyishan anticlinal structure, a series of longitudinal, transverse and bedding faults as well as corresponding structural cracks (fissures) were formed to serve as water-storage space for potassium-rich deep brine. Large quantities of chemical analytical data demonstrate that the deep brine in Annyishan anticlinal structure resulted from sedimentary metamorphism in a highly-closed reduction environment.【期刊名称】《地球学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】10页(P40-49)【关键词】柴达木盆地南翼山;富钾深层卤水;控制因素;水化学特征【作者】李洪普;郑绵平;侯献华;闫立娟【作者单位】中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037; 青海省柴达木综合地质矿产勘查院，青海格尔木 816000; 中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心，北京 100037;中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037; 中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心，北京 100037;中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037; 中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心，北京 100037;中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037; 中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心，北京 100037【正文语种】中文【中图分类】P619.211;P641.464;O661.1近期,中国地质科学院、青海省柴达木综合地质矿产勘查院对柴达木盆地西部实施油钾兼探工作时,对南翼山背斜构造区油井内水层射孔、水井调查等成果显示,部分油井深度 2000～3000 m段单井涌(喷)水量在680 m3/d以上,KCl含量为0.83%～1.27%,B2O3含量为 2741～3804 mg/L,Li含量为144～262 mg/L,依此估算,KCl孔隙度资源量较大,显示富钾卤水有较大储藏潜力。
第7讲--地下水的物理性质、化学成分及其形成作用
一、离子成份—— HCO3-和CO32-
2来源 ① 大气中CO2 的溶解； ② 各种碳酸盐类及胶结物的溶解和溶滤；
Ca3C C O2O H2O C2 a2HC 3 O Mg3 CCO 2O H2O M2g2HC 3 O
③岩浆岩与变质岩地区，HCO3—主要来自铝硅酸盐 矿物的风化溶解。例如：钠长石
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二、地下水中的其它成分
❖ 细菌成分
地下水中的细菌成分来自生活污水、生物制品、造纸等各种工业废
水，污染地下水。
地下水卫生状况按菌度划分表
水的细菌分析结果一般用细菌 总数（每升水）、菌度（含有一 条大肠杆菌的水的毫升数）和检 定量（1L水中大肠杆菌的含量） 表示。我国规定1mL饮用水中细 菌总数不得超过100个，1L水中 大肠杆菌不得超过3个。
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3、来源 （1）石膏、硬石膏及含硫酸盐的沉积物
（2）硫化物及天然硫的氧化 （3）火山喷发物中硫的氧化 （4）大气降水中的SO42（5）有机物的分解 （6）生活、工业、农业废水 （7）燃烧给大气人为产生的SO42-与氮氧化合物，构成富含硫酸及 硝酸的降水（酸雨）,使地下水中SO42-增加。
2 F 2 e 7 O 2 S 2 H 2 O 2 F4 e 4 H S 2 S O 4 2 O
N 2 S 1 O a 1 6 iC 6 A 2 2 H 2 O O l 2 N 2 H a 3 H 2 C A 2 S 2 O 6 O li 4 S 2i
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一、离子成份——钠离子（Na+）:
钠是地下水中分布最广的阳离子，在高含盐量的地下水 中钠是主要离子。 ❖ 含量：
低矿化水中含量一般很低,仅mg/L; 高矿化水中含量最高可达g/L。
2 S 3 O 2 2 H 2 O 4 H 2 S4 2 O 11