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
龚星1
刘锋2
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;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 5410042.广东工业大学土木与交通工程学院,广东广州 5100063.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
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、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(PCO2)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PCO2变化同步控制,端元溶液温度和PCO2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
分类号：P641.3(水文地质学与工程地质学)
资助基金：国家自然科学基金(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)国家重点研发计划(2017YFB0903703)广东省重点领域研发计划项目(2019B110207001)
论文发表日期：2023-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 775-784 )
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