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【WORD格式论文原稿】重庆北温泉水化学特征对汶川 80 级地震的响应.doc

【WORD格式论文原稿】重庆北温泉水化学特征对汶川 80 级地…

上传者: 当时间把相爱写成相爱过时 2018-04-02 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《【WORD格式论文原稿】重庆北温泉水化学特征对汶川 80 级地震的响应doc》,可适用于高等教育领域,主题内容包含【WORD格式论文原稿】重庆北温泉水化学特征对汶川级地震的响应豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek重庆北温泉水化学特征对汶川级地符等。

【WORD格式论文原稿】重庆北温泉水化学特征对汶川级地震的响应豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek重庆北温泉水化学特征对汶川级地震的响应,肖琼沈立成袁道先王翱宇贺秋芳(西南大学地理科学学院,重庆北碚国土资源部岩溶动力学重点实验室,广西桂林)通讯作者:沈立成西南大学副教授。Email:xqimeiswueducn摘要:年月日汶川级地震前后即年月日至月日对重庆北温泉水(距震中约km)进行采样监测发现泉水水温水量及水化学发生较大变化:震后水温下降了海拔相对较高的BWQ、BWQ、BWQ相继断流监测点BWQ的水量增加了LsK、Na、Ca浓度减少Mg浓度增大且K、Na、Ca浓度呈正相关Fe、Mn浓度于地震当日成倍增长随后逐渐减小月日时浓度与月日相当SO浓度增大后逐渐减少F浓度减小。结合重庆北温泉地区地质背景温泉含水层为嘉陵江组灰岩且温泉出露点位于断裂带上该地区岩溶发育裂隙比较密集。导致温泉水化学特征发生变化的原因是在汶川地震强烈影响导致冷水下渗作用海拔相对较高而温度较低的温泉水改道并有其它来自裂隙或者地表的低温水汇入温泉含水层加快了水化学反应并在海拔相对较低的泉点流出地面。关键词:汶川大地震温泉水量水化学特征重庆北温泉中图分类号:PP文献标识码:,前言年月日时分四川东部龙门山构造带汶川附近发生了级强烈地震。此次地震在震中区附近及四川省和邻近省市造成灾难性破坏影响波及到全国绝大部分地区乃至境外是新中国建立以来我国大陆发生的破坏性最为严重的地震。由于印度板块与欧亚大陆碰撞及其向北的推挤导致了亚洲大陆内部大规模的构造变形造成了青藏高原的地壳缩短、地貌隆升和向东挤出。青藏高原在向东北方向运动的过程中于四川盆地一带遭到华南活动地块的强烈阻挡使得应力在龙门山推覆构造带上高度积累以至于沿映秀北川断裂突然发生错动产生级强烈地震。近年来国内外学者对地震引起地下流体同震响应的,现象进行了大量的研究特别是水位对远场大震的同图研究区位置示意图震响应(多表现为水震波)。FigDistributionmapoftheinvestigatedsites基金项目:国家自然科学基金()重庆市科技项目(CSTC,AB)教育部博士点基金()西南大学博士基金(SWUB)豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek溶解于地下水中的气体和其它离子的突变与火山地震现象存在着一定的联系这种联系表明地下水对地表应压力或者地震波的变化具有高度的敏感性(King,Thomas,IgarashiandWakita,)。地下水中的化学变化是非常复杂的它们会因为不同的地点而有不同的时间变化范围反映出不同的地质、地热以及构造背景。而地下水中的化学变化可以通过溶解于水中的离子空间变化来表示特别是在温泉水中因此需要更多的信息印证地下水的水化学变化与地壳活动之间的关系。本文对年月日汶川级地震前后重庆北温泉水(距震中km)水质水量进行监测并联系该地地质背景试图探讨到温泉水对远场地震的响应。研究区概况重庆市位于四川盆地东部与中部的接壤地带离汶川县城东南方向约km。受汶川地震影响重庆市地震烈度为度。重庆市北温泉公园位于北碚区城北郊缙云山下距重庆市区km距汶川震中约km(图)。北温泉泉点均自然出露在嘉陵江干流所深切的峡谷中处于温塘峡不对称箱型背斜倾伏段节理裂隙发育同时发育有F、F小断层其含水地层包括雷口坡组(Tl)和嘉陵江组(Tj)碳酸盐岩(深埋地下未出露地表)。在雷口坡组和嘉陵江组石灰岩之上的岩层是三叠系上统须家河组(Txj)砂、页岩为含水岩层的盖层起着隔水、保温作用。北温泉的水温主要来自地热增温,水质可能与嘉陵江组和雷口坡组的石膏层及碳酸盐岩有关。北温泉景区内地震前各泉眼相对位置基本成两条平行线BWQBWQBWQBWQ位于上侧BWQBWQBWQ位于下侧相对高差m左右。本区属亚热带季风气候年降雨量为mm年均气温。图北温泉泉点分布示意图FigSketchmapshowingthedistributionofspringsinBeiwenquan样品及分析方法野外测定月日至月日对北温泉处泉点观测次(断流泉点除外)泉点包年括BWQ(大游泳池)、BWQ(接引殿前号)、BWQ(半月池)、BWQ(接引殿前号)、BWQ(水井)、BWQ(水文站)、BWQ(乳花洞)。现场测量水温、pH、豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek电导率(Ec)、HCO和Ca温度、pH值和电导采用美国Hach公司便携式水质分析仪测定其精度分别为、pH和uscmHCO和Ca采用德国Merck公司便携式试剂盒精度分别为mmolL和mgL。北温泉七个泉点位置和流量不同BWQ为主要水口是北温泉旅游开发的水源地也是本文水量水质的主要观测点采用马歇尔槽和对应的明渠流量计计算水量并同时使用流速仪对所测数据进行校正。马歇尔槽修建和水量监测由北温泉旅游开发公司完成。水位超过仪器量程时人工测量水位并计算水量。样品的采集和室内分析室内分析项目包括对水中阳离子和阴离子浓度的分析。使用洁净采样瓶润洗两次而后采集ml左右水样用于Cl、SO、F的测定同时洁净采样瓶另取ml水样并加入HNO防止金属离子吸附用于KNaCaMg和其他微量元素的测定。Cl使用用AgNO滴定法(mgL)SO的测定是采用BaSO比浊法(mgL)K、Na、Ca、Mg和其他微量元素采用ICPOESOptimaDV测定(mgL)。所有实验均在西南大学地理科学学院水化学分析实验室完成。结果与讨论温度与水量变化震前BWQ水位保持cm,cm计算所得流量常年稳定在md。地震后由于水位高度超过cm明渠流量计不能直接计算出水位高度因此月日后人工进行水位测量计算。图BWQ温泉水水温流量的动态变化FigThedynamicchangeintemperatureanddischargeofBWQ注:文中年数据来源于曹云硕士毕业论文图显示了年月到月(曹云)以及地震后两个月内BWQ的水温水量变化。月日下午点分震后BWQ水量增大约ls达ls。随后水流量回落月日水流量为LS至月日水流量趋于稳定但相比震前仍增大Ls左右。同时温度也发生相应变化:震前BWQ水温基本保持左豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek月日BWQ泉水温度下降到然后慢慢回升至月日稳定在右相比于震前水温降低。BWQ()BWQ()BWQ()BWQ()BWQ()BWQ()图地震前后温泉水图片对比FigThepicturesofBeiwenquanduringtheearthquakeBWQ水量增加的同时BWQ水量明显增加(图)BWQ温泉水消失(图)BWQ断流BWQ温泉水通过水化学分析表明已经断流(表)。各泉点温度除BWQ(位于洞内)均降低(图)。图震后流量温度相关关系图图重庆北温泉各泉点温度现场测定指标FigCorrelationdiagrambetweendischargeandFigThetemperatureofhotspringsintemperatureofBeiwenquanaftertheearthquakeChongqing图显示BWQ温泉水水温和水量呈负相关性曲线相关系数达。因此水温和水量的变化可以用简单的两种水源的混合来解释。即震后BWQ可能有低温外源水汇入。BWQ、BWQ、BWQ三泉点高程均为m并相继断流而高程豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweekm的BWQ增加了约Ls的水流量海拔m的BWQ温泉水也明显增加(图)水温均下降说明北温泉含水层有外源水的汇入且海拔m处的BWQBWQBWQ地震后改道导致断流。导致BWQBWQ水量增加的原因除了上述的外源水的汇入还可能有高程相对较高温泉水改道的原因。表BWQ水化学分析结果TabHydrochemicalcharactersoftheBWQ,ChongqingEcTCaKNaMgCaHCOClSO(野外)(室内)pH时间μscmmgL嘉陵江水水化学特征变化对未断流的四个泉点作水化学分析由于BWQ为一水井BWQ位于洞中所以本文中水化学特征分析以BWQ为主。水化学类型分析图中是BWQ、BWQ、嘉陵江水(JLJ)的水质类型图。可见北温泉阴离子主要以SO和HCO为主阳离子以Ca和Mg为主因此北温泉水化学类型为SOCa型。pH值接近于中性这与南江水文地质调查队和曹云()的结论是一致的。图北温泉水化学类型图FigDiagramofhydrochemistrytypeinBeiwenquan图中显示BWQ水质类型发生了明显变化这与上文表中BWQ水化学性质发生变化一致证明地震后BWQ断流。表显示了月日至月日近两个月次对北温泉最大出水口温泉游泳池(BWQ)进行阴阳离子的检测发现了一些相关性的变化。豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek表重庆北温泉大游泳池的水化学分析结果和现场测定的物化指标TabOnthespotmeasuredphysicochemicalindexesandhydrochemicalanalysisresultsoftheBeiwenquanspingwaterinChongqingPHCaMnFeHCOSOFKNaMg地点时间(mmolL)mgLBWQ(大游泳池)阳离子浓度的变化地震后K、Na、Ca浓度不同程度下降Mg浓度上升Fe、Mn浓度上升后又恢复这是由于离子具有不同的来源不同的理化性质造成。K、Na在地震期间无较大的变化但月日后K、Na离子均下降了mgl左右Ca浓度地震后逐渐变低最终由mgl下降至约mgl且三种离子的变化正相关相关系数r=(图)。说明在震后水量增多外来水源中K、Na、Ca含量很少稀释作用造成了BWQ中K、Na、Ca浓度降低。Mg地震后逐渐升高月日发现有所上升月日达到mgl。Mg在地下水中的含量除白云质岩石地区外均比较少北温泉水主要是流经嘉陵江组以石灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩被地下热水溶蚀生成Mg同时Mg也容易被岩石颗粒吸附。故Mg在地下水中的浓度除了其区域地质背景影响以外还要受岩石的比表面(表面积体积)的影响。由于地震后水量的增大加强对岩石的冲刷力使得吸附于岩石上的Mg逐步溶解于地下热水中从而导致Mg浓度的升高。r=r=图各阳离子相关关系图FigCorrelationdiagramaboutpositiveionFe含量月日震后比平时增大了倍Mn含量也增大了倍左右随后开始逐渐下降到月日基本达到地震前的浓度两种离子的变化正相关相关系数r=(图)。北温泉属于重硫酸低铁温泉微量元素中铁、锰含量比较少但在地震当日两种离子成倍增长。从图中可以看到温泉水变成红色且有大量的红色沉淀。铁锰的迁移和富集都具有一定的稳定性成数倍的变化很少见。地壳中的铁质多分散在各种岩豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek浆岩和沉积岩及第四系地层中都是难溶性的化合物锰的来源通常是由于岩石和矿物中锰的氧化物、硫化物、碳酸盐、硅酸盐等溶解于水所致。岩石受强烈风化、分解、溶滤作用时岩土中的铁、锰矿物释放出大量的铁、锰离子第四系孔隙水中铁锰离子含量比基岩裂隙水中的铁锰离子含量普遍偏高。地震发生时基岩本身受到强烈的内力作用水量增大加快快加大了水岩作用释放并溶解大量的铁锰离子同时来自于第四系孔隙水中的铁锰离子随同孔隙水进入温水水中导致温泉水中铁锰离子浓度的大幅度上升后又逐渐下降直到月日基本回落到原来的浓度。阴离子的变化地震后在北温泉大游泳池水量增大二分之一的同时HCO保持不变而SO、先增加后逐渐减少F减少不同的变化与离子来源的不同有关。HCO的来源主要是流经碳酸盐岩地区溶蚀碳酸盐形成的SO主要是来自雷口坡组的石膏层地表水进入含碳酸盐岩的嘉陵江组和雷口坡组(含有石膏)的深部并溶解碳酸钙和石膏再通过裂隙流出地表而形成温泉水水中HCO、SO含量很高同时由于北温泉的水温主要来自地热增温水其F含量也高达mgl。SO的变化与温泉水对雷口坡组石膏层的溶蚀有密切的关系水量增大溶蚀作用增强SO浓度增大而水量减小后溶蚀作用变小SO浓度相应减少F来自深部地热水和人类活动污染北温泉地区属于国家自然保护区缙云山下人类活动对其影响较小F浓度的减少主要是水量增加引起的稀释作用。温泉水化学特征变化机理探讨近二十年来,随着高精度数字化水温水质自动记录仪的推广使用,远场大震引起的观,测井水温响应机理和水化学特征变化机理的研究越来越多。刘耀炜等认为地下水温的同震变化,反应了地壳变形和地面振动引起地下介质贮层变形、孔隙或裂隙的变化以及地下水垂向运移等,引起地下水温度场变化。鱼金子等根据观测到的事实、异常特征与同震效应等提出了水动力学机制,即含水层变形含水层内孔隙压力变化井含水层系统内水流变化井水温度变化SatoruNishizawa,GeorgeIgarashiandYujiSano通过对年日本中部伊豆诸半岛东海岸群发式地震引起的温泉水中氡、Cl以及SO的研究提出地震微裂纹引起温泉水中氡的变化而地震引起另一含高Cl和SO的外源水进入温泉水中导致泉水水化学性质的变化。同震响应机理研究中冷水下渗学说经常运用于解释远场大震对于井水温度的影响。该学说认为井孔含水层周边上层地下水随着振动效应的作用加大了向下垂直运动的速率低温水快速混入所观测的含水层中引起温度的快速下降。本文中温泉水水温水量的变化可以通过冷水下渗学说来解释。图为北温泉地质纵剖面图。罗云菊等人利用氢氧同位素碳同位素研究表明整个重庆市地下热水补给来源是第四纪以来形成的渗入水补给区在重庆以北大巴山和华蓥山背斜华蓥山和铜锣峡背斜北端的岩溶出露区地下热水主要沿背斜的Tj地层由北往南流。曹云等对北温泉氧同位素分析结果推算北温泉泉水补给高度在米范围内而重庆地区各个背斜所处的部位不具备这个条件说明温泉水补给来自更高的地区北温泉位于温塘峡背斜核部嘉陵江深切峡谷南侧须家河组砂岩地区岩层倾向为北偏东倾角。其热水补给区为北端的飞仙关组地区并沿嘉陵江组灰岩含水层由北往南流在温塘峡处沿断裂带上升形成上升泉。由于该区地质构造复杂主要地质构造为一条北偏东倾角的断裂带周围岩层中出露有舒缓坡状带球状风化碎裂岩化等现象表明此处构造活动强烈裂隙发育密集在地震的强烈影响下北温泉危岩带出现严重安全隐患重庆市政府于年月日至月日对其进行爆破解除威胁。由此说明地震后引起了北温泉一带岩石裂隙的增多和增大海拔高度m处的BWQBWQBWQ上层温度较低的温泉水改变通道下渗同豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek时引起赋存于孔隙或裂隙中的水短时间、短距离的运移导致低处BWQ水量增加了约md另一较低高程的泉点BWQ水量也明显增加。外源水进入温泉含水层引起震后温度的快速下降各泉点温泉水水温平均降低。促进了水化学作用导致图北温泉地质纵剖面示意图FigGeologicprofileaboutBeiwenquan温泉水水化学性质的改变。通过本文研究证明远场大震导致温泉水改道外源水进入温泉水含水层等现象可以用冷水下渗作用来解释但在改变温泉水水温水量变化的同时也影响温泉水水化学性质的变化。因此冷水下渗作用不仅只是远场大震导致井孔或者泉眼周边或上层地下水随着振动效应进入温泉含水层改变水温水量还导致不同化学特征的水的汇合水量变化引起对岩石的水化学作用的变化从而导致温泉水水化学特征的改变。结论本文讨论了年月日汶川级大地震后远离汶川震中约km的北温泉水发生的一系列水化学变化得出以下认识。)此次地震中北温泉泉水出现了水量和水温同震响应的现象北温泉个泉点中海拔相对较高的BWQ、BWQ、BWQ三个泉点逐渐断流泉点BWQ水量增大了LsBWQ水量也有明显的增大。水量增大的同时各泉点水温都下降。)在水量和水温同震响应的同时北温泉泉水水化学特征也发生了同震响应。K、Na、Ca浓度减少Mg浓度增大且K、Na、Ca浓度呈正相关Fe、Mn浓度于地震当日成倍增长随后逐渐减小月日时浓度与月日相当SO浓度增大后逐渐减少F浓度减小。)用冷水下渗作用从机理上解释了温泉水对远场地震的同震响应包括水温水量和水化学性质的同震变化。认为地震导致北温泉断裂带地区相对海拔较高温泉点改道岩石裂隙增大增多。温泉水对地震的响应机理十分复杂就目前的研究现状来看并没有成熟的模型或机制来解释各类不同的响应现象各类机理只能解释特定的观测现象。本文基于一定的观测事实和分析方法具有其合理性和局限性为进一步的研究积累更多的资料和更科学的研究方法从而对此类现象加以更合理和科学的机理解释。豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweek致谢:本文感谢西南大学实验室老师和同学们的帮助~参考文献:刘澜波,郑香嫒,彭贵荣地震波引起洼里井水位振荡的初步分析J地震,():付子忠地热动态观测与地热前兆G地壳构造与地壳应力文集,:PPIassonov,IABeresnevAmodelforenhancedfluidpercolationinporousmediabyapplicationoflowfrequencyelasticwavesJJGeophysRes,,(B),doi:JBDRMontgomery,MMangaStreamflowandwaterwellresponsestoearthquakesJScience,,():ChiyuenWang,ChunghoWang,MichaelMangaCoseismicreleaseofwaterfrommountanins:mthe(Mw=)ChiChiJTaiwan,earthquakeGeology,,():Evidencefro胡克定重庆市北温泉危岩带特征与防治对策J中国地质灾害与防治学报,,():北碚自然地理M重庆:西南师范大学出版社,:重庆市北碚区地方志编纂委员会钱学溥重庆附近嘉陵江石灰岩喀斯特水文地质及温泉成因的探讨C水文地质工程地质论文集()北京:地质出版社,:罗云菊重庆南温泉背斜地下热水可持续开发研究D成都:成都理工学院,张国智,杨斌重庆市北温泉公园后坡稳定性综合评价J中国地质灾害与防治学报,,():章至沽韩宝平张月华水文地质学基础M徐州:矿业大学出版衬(沈照理水文地球化学基础(试用本)M武汉:武汉地质学院,熊年高南昌航空工业学院红角洲校区找水勘探报告R南昌:江西中环岩土工程勘察院,中国地震局监测预报司年印度尼西亚苏门答腊级大地震及其对中国大陆地区的影响M北京地震出版社:,重庆市北温泉与四川康定温泉水之地球化学特征对比J中国岩溶第卷第期曹云雷万荣,唐春梅,江凌云浅谈地下水中铁、锰质的迁移与富集规律江西科学第卷第期年月鱼金子,车用太,刘五洲井水温度微动态形成的水动力学机制研究J地震,,():杨竹转,邓志辉,陶京玲,等北京塔院井数字化观测水温的同震效应研究J地震学报,,():石耀霖,曹建玲,马丽,等唐山井水温的同震变化及其物理解释J地震学报,,():张素欣,张子广,张跃刚,等年月日印尼大地震河北省数字水位、地热记震能力分析J华北地震科学,,():SatoruNishizawa,GeorgeIgarashi,YujiSanoRadon,CIandSOanomaliesinhotspringwaterassociatedwiththeearthquakeswarmofftheeastcoastoftheIzuPeninsula,centralJapanAppliedGeochemistry,Vol,pp,罗云菊,刘东燕,许模重庆地下热水径流特征研究J地球与环境,,():北碚区北温泉危岩带应急抢险治理工程顺利完成重庆市政府公众信息网wwwcqgovcn年月日豆丁标准与论文网免费阅读:wwwdocincomweekChongqingBeiwenquanhotspringvariationassociatedwiththemayMsearthquakeinWenchuanSichuanXIAO,Qiong,SHENlicheng,YUANDaoxian,HEQiufangWangAoyu(,SchoolofGeographicalSciencesSouthwestUniversity,Chongqing,ChinaInstituteofKarstGeology,CAGS,KarstDynamicsLaboratory,MLR,Guilin,Guangxi,China)Abstract:ChongqingBeiwenquanhotspringwerecontinuouslymonitoredfromMaytoJulyDuringtheMayMsearthquake,OnthespotweremeasuredinthehotspringwateraboutfivetimesDuringthesetimes,ChongqingBeiwenquanhotspringwhichaboutkmawayWenchuanSichuanhadahugeresponsetotheearthquakeAftertheearthquake,threehigherelevationspringshadbeingcutoff,andtheothers’dischargehadbeenincreasednearlyConcentrationofK、Na、Cainthesehotspringwaterhasbeenreduced,andhasanexcellentlinearcorrelationConcentrationofMghasbeenincreased,ConcentrationofSO、FhasbeenchangedanomalouslyConcentrationofFe、MnincreasedtwofoldonMayandafterthatitdecreasesgradually,onjuly,theConcentrationofFe、MnisthesameasMayItisduetolimestonekarstareawhichdevelopedactivelyinJialingjiangriverFormation,fissuresandcrackswasconcentratesIntensivedistributionBecauseoftheearthquake,thehigherelevationspringswhich’stemperatureislowerthanothersandsurfacewatercomefromthefissuresInfiltrateintothelowerelevationspringsThisProcessincreasedthewater’sverticalmovementandmixedthesedifferentwaterKeyWords:EarthquakeinwenchuanBeiwenquanhotspringChemicalfeatureDischarge第一作者:肖琼()女硕士四川宜宾人主要研究方向为第四纪地质学。Email:xiaoqiong,com

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