这项工作旨在重建水岩相互作用过程控制的地球化学特征浅或相对浅层地下水Pollino国家公园,基于105年的数据获得水样本当地的泉水。反应路径模拟岩石溶解在一个纯粹的化学计量模式进行煤岩类型主要种植在研究区,也就是说,石灰石,Mg-limestone,白云石、蛇纹岩、碳酸calcschist Al-silicate分数,分数calcschist。反应路径建模进行了在一个纯粹的化学计量模式中,已知的利益考虑岩石材料的化学计量学和未知的热力学性质。计算进行了假设一个封闭的系统二次固体阶段而开放的系统被认为气体,O2(g)和有限公司2(g)。比较结果的地球化学建模和分析数据获得的地下水Pollino国家公园表明主要溶质的浓度,SiO2,李、铝和铁的不同化学类型的水域,由解散解释相关的煤岩类型。此外,检测到的浓度,Cl, F,不3,所以4阈值内的建议。
水岩相互作用过程控制的物理和chemical-mineralogical转换所有的岩石类型,因此地下水溶解成分的释放(例如,(
提出的反应路径建模是一个强大的地球化学工具Helgeson和同事在1960年代末。(
因为它的大扩展卡拉布里亚北部和南部巴西利卡塔地区及其特殊的地质背景,Pollino国家公园举办一个复杂的水文地质系统由几个地下蓄水层,每个人有自己的地质、水文地质和水文地球化学特征。本文的主要含水层Pollino国家公园研究执行反应路径模拟岩石溶解的六种不同煤岩类型种植在研究区,是石灰岩、Mg-limestones,白云石山脉,蛇纹岩,碳酸calcschists Al-silicate分数,分数calcschists。这个地球化学建模练习进行了采用一种创新的方法,也就是说,允许一些二级固体沉淀阶段,即opal-CT(与共生鳞石英层低温无序方石英)或玉髓,无定形或水晶Al (OH)3,非晶态或晶体铁(III) -oxy-hydroxide(高频振荡器)。通过这种方式,可以复制的碱度以当地的地下水,而这个目标就不会通过允许碳酸盐矿物的沉淀。
之后,岩石解散的理论趋势与105年的实验数据比较Pollino国家公园地区的地下水采样并确定主要溶质的浓度,SiO2,李、铝和铁的当地地下水被解散的令人满意的解释认为煤岩类型,从而证明的有效性不仅反应路径建模也采用方法的有关二级固体阶段。我们确信,这种方法也可以出口到其他地区。
Pollino国家公园面积的一部分亚平宁山脉的南部fold-and-thrust带。它是由一个fold-and-thrust belt-foredeep系统记录了east-directed推力运输和逐步的发展和变形年轻turbiditic存款。复杂的地质区域包括一个早第三纪俯冲(Calabro-Lucanian复理层单位和意大利南部的Liguride复杂),中间的中新世前陆层在集团和年轻的序列,和中生代中新世碳酸盐岩台地和斜率(内部Alburni-Cervati-Pollino单位和蒙蒂德拉Maddalena单元);Campano-Lucanian范围,包括上部中新世的中生代深海Lagonegro和Sicilide单位序列,序列外平台(蒙特支单元)和中新世前陆层;Lucanian-Apulia低地,包括上新世至第四纪碎屑岩;和阿普利亚区的膨胀,中生代第四纪碳酸盐岩台地(
亚平宁山脉南部的新生代碳酸盐滇池流域的上升结晶岩石接触北部卡拉布里亚的缘(
根据一些作者,该地区的地层和构造轮廓显示的发生主要叠瓦单位;从下到上,他们是:变质Lungro-Verbicaro单位,由较低的陆源间隔三叠纪早期的年龄,由硬绿泥石和metarenites碳酸盐岩层和上层碳酸盐间隔。这些存款metalimestones紧随其后,泥灰质metalimestones和白云石山脉
在研究区北部,碳酸盐单位是逆掩推覆体属于大陆和海洋领域。的残余结晶基底片麻岩和花岗岩等岩石露头构造组合的顶部或结果变成球状ophiolite-bearing Liguride复杂推覆体。复杂的包括ophiolite-bearing单位由蛇纹岩、辉长岩、玄武岩和枕头;变质Frido单元;和unmetamorphosed北卡拉布里亚的单位
岩性Pollino国家公园区域的地图。在图中,跟踪(红色线)的地质剖面示意图(见图(图
在整个构造大厦建立陆源上层Miocene-Pleistocene海洋和大陆intramountain盆地(
fold-and-thrust系统增生楔的结果逆掩断层和碰撞过程,意识到东西方推力传播(
特点是水文地质综合研究领域突出不同的流速和深度。在整个地区,可以认识到三个主要水文地质复合物:
Carbonate-dolomitic复杂
Crystalline-metamorphic复杂
Terrigenous-calcareous在复理石相复杂
carbonate-dolomitic复杂包括含水层驻留在石灰岩、白云岩、chert-bearing灰岩和泥灰质的石灰岩。复杂的代表的一个主要来源的饮用水供应在卡拉布里亚,意大利南部[
Liguride单位,除了各自的沉积,可分为crystalline-metamorphic复杂(
也有地下蓄水层的重要性,由岩石地层单位包括在继承和复理石盆地沉积相,在研究区。这些含水层影响细和粗材料交替和倾向于给multiaquifer水系统与更高的生产率conglomeratic-arenaceous间隔。
共有62个水样收集从Pollino国家公园地区为主要组件在目前的研究和分析。抽样方法已经被(
反应路径模拟岩石溶解使用软件包EQ3/6[执行
反应路径模拟岩石溶解在一个纯粹的化学计量模式,进行变量指的是反应进展,
尽管反应路径建模以化学计量模式意味着所有矿物都假定解散以同样的速度(这当然不是真的),在这种方法中,没有必要指定相关矿物表面区域,它只是猜测在许多情况下,还是dissolution-precipitation利率,受到实验室实验结果往往偏离字段数据。也指出,化学计量方法是合理的单矿物的岩石像碳酸盐岩和蛇纹岩。
在采用方法中,感兴趣的岩石被认为是“特殊的反应物,”,材料的化学计量学和未知的热力学性质
计算进行了假设二次固体阶段的封闭系统。这意味着沉淀固体阶段仍在考虑系统和平衡的水溶液模拟的整个持续时间。因此,他们可以重新溶解,如果溶液变成欠饱和。
一个开放的系统而不是假定为气体,即O2(g)和有限公司2(g),以其他的术语来说,这个系统被认为是连接到气体无限两座大型水库,O之一2(g)和其他公司2(g),解决这两种气体的分压所选的值。事实上,模拟进行恒温12°C,
六种不同的固体反应物被认为:石灰石、Mg-limestone,白云石,和蛇纹岩,碳酸盐岩和Al-silicate endmembers calcschist。这六个岩石取样在Pollino国家公园。通过扫描电子获得的化学成分是Microscopy-Energy-Dispersive光谱(能谱)分析和x射线荧光光谱(光谱仪)分析期间执行这项研究实验室的dib,卡拉布里亚大学和之前提供的调查
元素组成的六个固体反应物在反应路径模拟岩石溶解。
| 元素 | 白云石 | Mg-limestone | 石灰石 | Carbonate-calcschist | Al-silicate calcschist | 蛇纹岩 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 摩尔/公斤 | 摩尔/公斤 | 摩尔/公斤 | 摩尔/公斤 | 摩尔/公斤 | 摩尔/公斤 | |
| H | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
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| Cl | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
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| Ca |
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| 菲 |
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保持模型以一个简单的层面上,只有少数oxy-hydroxides获准沉淀为二级(变更)阶段,包括硅矿物、氢氧化铝和铁oxy-hydroxide(高频振荡器)。在不同硅矿物,玉髓降水被允许当SiO的可用性2很低,也就是说,在碳酸盐岩的溶解(白云石、Mg-limestone、石灰石和碳酸盐calcschist的分数),而opal-CT生产时允许SiO的可用性2高,也就是说,在蛇纹岩的溶解和calcschist Al-silicate分数。作为一般规则,艾尔的无定形oxy-hydroxides和Fe(+ 3)有更高的溶解度比他们的结晶和沉淀率较高。由于较低的溶解度,水晶阶段应该沉淀在无定形oxy-hydroxides之前,但通常这一事件没有发生因为结晶阶段的沉淀动力学是缓慢的。由于缺乏降水的结晶阶段,水溶液可能成为过饱和与无定形的阶段,它沉淀容易由于其快速沉淀动力学。实际上,过程更为复杂,包括可逆、小聚合物和随后的快速增长形成缓慢反应大聚合物铁oxy-hydroxides降水前的(例如,
主要溶解成分的浓度在最初的水溶液被重建的化学分析结果的基础上雨水科森扎地区定期取样,除了总碳酸盐浓度被认为是制约电荷平衡。铝浓度与三水铝矿强迫得到的平衡。铁的浓度在雨水中,
元素的初始溶液的成分
| 元素 | 毫克/公斤·索尔 | 摩尔/公斤 |
|---|---|---|
| 艾尔 |
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| C |
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| Ca |
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| 菲 |
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| K |
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| 李 |
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| 年代 |
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| 如果 |
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正如上面已经提到的,反应路径模拟岩石溶解的热力学数据库是指
认为春天水出口温度从4.5到17.1°C,意味着11.1°C,中位数11.4°C,和标准偏差2.3°C。这些不同的出口温度在一定程度上控制不同的海拔高度,从212年到1536美国手语,部分反映了不同取样时期。这些地下水几乎矿化显示的电导率值相对较低,从67年到841年不等
如图所示的三角图主要阴离子(图
三角图的主要阴离子(a)和阳离子(b)成分的春泉Pollino国家公园(当量浓度)。
三角图的主要阳离子(图
考虑图的两个三角形图提供的迹象
图的图
水可能影响选择Al-silicate岩石的溶解是基于TIS / SiO值2比率低于50,这是总离子盐度的缩写,代表主要的阳离子和阴离子的浓度的总和,在毫克当量/公斤,SiO2浓度是表达更易/公斤。大部分的弹簧卸这些水域被发现的地区Al-silicate岩石出现。这进一步分类步骤后,春泉终于归因于以下五种化学类型之一:Ca-HCO3、SiO2丰富Ca-HCO3Ca (Mg) -HCO3、SiO2丰富的Ca (Mg) -HCO3,Mg-HCO3。
阐明Al-silicate岩石的解散,所扮演的角色是明智的考虑Ca-Mg-SiO的三角图2(图
三角图Ca-Mg-SiO2的春泉Pollino国家公园(克分子浓度单位)。
尽管当地岩石中可能存在其他几个Si-bearing矿物质除了这些被认为是到目前为止,后者是足以解释水样的化学的兴趣。事实上,在图
由于三角块数据
钙和镁的相关图+ Na + K的春泉Pollino国家公园的等值线总离子盐度(iso-TIS行)报道。
报告的结果反应路径建模到沉淀高频振荡器采用碱度的代理变量反应进展(
基于模拟执行这项工作,沉淀固体阶段逐渐溶解的石灰岩,Mg-limestone,白云石,蛇纹岩,以及碳酸盐和Al-silicate endmembers calcschist总结在表
沉淀固体阶段模拟中进步溶解的石灰岩,Mg-limestone,白云石,蛇纹岩,以及碳酸盐和Al-silicate endmembers calcschist考虑的这项工作。
| 溶解岩石 | 类型的沉淀矿物质 | 沉淀矿物质 |
|---|---|---|
| 石灰石 | 非晶 | Al (OH)3(我),高频振荡器(am) |
| 石灰石 | 水晶 | 三水铝矿,高频振荡器(cr) |
| Mg-limestone | 非晶 | Al (OH)3(我),高频振荡器(am) |
| Mg-limestone | 水晶 | 三水铝矿,高频振荡器(cr) |
| 白云石 | 非晶 | Al (OH)3(我) |
| 白云石 | 水晶 | 三水铝矿,高频振荡器(cr) |
| Calcschist, Al-silicate endmember | 非晶 | Al (OH)3(我),高频振荡器(am), opal-CT |
| Calcschist, Al-silicate endmember | 水晶 | 三水铝矿、高频振荡器(cr), opal-CT |
| Calcschist,碳酸盐endmember | 非晶 | 高频振荡器(am) |
| Calcschist,碳酸盐endmember | 水晶 | 高频振荡器(cr) |
| 蛇纹岩 | 非晶 | Al (OH)3(我),高频振荡器(am), opal-CT |
| 蛇纹岩 | 水晶 | 三水铝矿、高频振荡器(cr), opal-CT |
表
关联图的碱度(mg HCO表达3/公斤)和(a)和(b)镁钙在不同岩石的进步解散(见图例)根据仿真阐述了这项工作。
对比观察是什么在前面的情节,石灰石的溶解曲线,Mg-limestone,碳酸盐endmember calcschist明显分离的碱度和镁(图的相关图
关联图的碱度(mg HCO表达3/公斤)和硅(a)和(b)钠在不同岩石的进步解散(见图例)根据仿真阐述了这项工作。
一个主要的区别是,Na预计保守的行为在所有考虑岩石的溶解,而SiO2预计保守行为在碳酸盐岩的溶解,但固定的饱和度对石英矿物在解散Al-silicate endmember calcschist和蛇纹岩。饱和与opal-CT强加在后者的两种情况,但这个条件实际上决定了至上SiO溶解2浓度,59.0毫克/公斤12°C。另外,饱和程度对可溶性硅矿物较少,比如玉髓或
与岩石溶解曲线的位置一致,大多数Ca-HCO3和Ca -HCO(毫克)3水域SiO2和钠浓度低于SiO2丰富Ca-HCO3、SiO2丰富的Ca (Mg) -HCO3,Mg-HCO3水域。然而,一些Ca-HCO3水域有Na含量高于预期值可能由于高贡献的marine-atmospheric气溶胶或有限的人为污染。
关联图的碱度(mg HCO表达3/公斤)和(a)和(b)钾锂在不同岩石的进步解散(见图例)根据仿真阐述了这项工作。
关联图的碱度(mg HCO表达3/公斤)和(a)和(b)铁铝在不同岩石的进步解散(见图例)根据仿真阐述了这项工作。
Pollino国家公园,主要泉水一般局部邻近扮演的水文地质边界流区或渗透阈值。这重要的一点,已经部分中提到
地质剖面示意图(图的跟踪报道
在细节,Ca-HCO3和Ca -HCO(毫克)3水域通常相关的主要露头三叠纪白云岩和灰岩和经常被发现接近这些岩石之间的联系和不同煤岩类型的低渗透。压裂和岩溶主要控制这些碳酸盐岩含水层的发展通常放电通过弹簧的高流率,尤其是在靠近主要水文地质的联系人。此外,水转移从石灰岩、白云岩储层,反之亦然很容易发生由于岩溶和压裂。反应路径进行建模和可用的分析数据显示,显然这个交换过程的发生在不同的碳酸盐岩含水层中举办。事实上,没有打破连续性Ca-HCO的传播3和Ca -HCO(毫克)3水在所有以前检查图,由于这些水域不同碳酸盐岩的交互,即。、石灰石、Mg-limestone和白云岩。这些水域也以小的SiO浓度2(图
SiO2丰富Ca-HCO3和Ca -HCO(毫克)3水是影响溶解在相当大的程度上的燧石,石英和/或其他Si-bearing矿物岩石中Calabro-Lucano复理石单元(clayey-calcareous砂复杂)和Frido单元(peliticschist和calcschist)(图
反应路径进行建模的岩石溶解煤岩类型主要种植在Pollino国家公园,包括石灰石,Mg-limestone,白云石、蛇纹岩、碳酸calcschist Al-silicate分数,分数calcschist。地球化学建模进行了采用一种创新的方法,也就是说,允许一些二级固体沉淀阶段,即opal-CT或玉髓,无定形或水晶Al (OH)3和非晶或水晶FeOOH。通过这种方式,可以复制的碱度以当地的地下水,而这个目标就不会通过允许碳酸盐矿物的沉淀。
通过比较产生的理论水组合解散考虑岩石与相应的105名当地地下水的化学特征,是确定主要溶质、SiO2,李、铝和铁、令人满意的解释的解散被认为是煤岩类型和检测到的浓度不超过阈值的建立。这个事实证明了两个反应路径模拟的有效性,在一般情况下,所采取的方法,特别是处理二级固体阶段。
反应路径模拟的结果验证了水文地质证据突出的发生多考虑地下水和几个煤岩类型之间的相互作用。Ca-HCO3和Ca -HCO(毫克)3水域由于碳酸盐岩的溶解与小,期限与siliceous-clastic交互组件的Calabro-Lucano复理层单元和/或Frido单位,都是广泛存在于Pollino位置层段高于国家公园地区碳酸盐岩复杂。这些煤岩类型的解散施加强大的控制SiO的化学特征2丰富Ca-HCO3和SiO2丰富的Ca (Mg) -HCO3Mg-HCO的水域,而化学3水控制几乎完全溶解的蛇纹岩岩石。
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支持的工作合作协议中有关项目”Acque minerali e rocce: Ogni水,安和苏阿roccia。“配置杯D18D19005690001是由联合国教科文组织GeoparkOffice Pollino国家公园的权威。
研究了地下水的物理化学参数。