水文地球化學(xué)基礎(chǔ)

目 錄

緒 論

一、水文地球化學(xué)的含義及研究內(nèi)容

二、水文地球化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

三、水文地球化學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的意義

四、水文地球化學(xué)的發(fā)展概況

第一章 水溶液的物理化學(xué)基本知識

第一節(jié) 水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

一、水分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

二、水分子間的聯(lián)結(jié)與排布

三、水的特異性質(zhì)

第二節(jié) 物理化學(xué)的基本知識

一、熱力學(xué)中的幾個概念

二、焓、熵和自由能

三、平衡常數(shù)與自由能的關(guān)系

四、濃度與活度

第二章 熱力學(xué)法在水文地球化學(xué)中的應(yīng)用

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 地下水的酸、堿度

一、酸和堿

二、pH值與自由能的關(guān)系

三、弱酸的存在形式與pH值的關(guān)系

第三節(jié) 地下水中的氧化還原反應(yīng)

一、概述

二、電子活度方程

三、水的穩(wěn)定場

四、氧化還原強(qiáng)度的應(yīng)用

五、pE（Eh）－pH圖

第四節(jié) 地下水中的配合作用

一、配合物的形成

二、配離子的穩(wěn)定性

三、影響配合物穩(wěn)定性的因素

第三章 地下水中元素（組份）的遷移

第一節(jié) 地殼中化學(xué)元素的分布與分配

一、化學(xué)元素在地殼中的豐度

二、元素在巖石和礦物中的分配

第二節(jié) 地下水中元素（組份）的遷移

一、不同相間元素的轉(zhuǎn)移

二、元素（組份）進(jìn)入地下水后的遷移

三、元素在地下水中遷移的基本微分方程

第三節(jié) 化學(xué)元素的移動性

一、化學(xué)元素在水－巖體系中的遷移強(qiáng)度

二、元素的水遷移強(qiáng)度

第四節(jié) 影響元素遷移的因素

一、影響元素遷移的內(nèi)在因素

二、影響元素遷移的外部條件

第五節(jié) 地球化學(xué)壘

第四章 地下水化學(xué)成分特征及基本成因類型

第一節(jié) 天然水的化學(xué)成分特征

一、大氣降水的化學(xué)成分特征

二、河水的化學(xué)成分特征

三、湖泊及水庫水的化學(xué)成分特征

四、海水的化學(xué)成分特征

第二節(jié)地下水化學(xué)成分特征

一、重碳酸鹽類地下水的形成

二、硫酸鹽類地下水的形成

三、氯化物鹽類地下水的形成

四、硅酸鹽類地下水的形成

第三節(jié) 地下水基本成因類型

一、溶濾水

二、沉積水

三、內(nèi)生水

第四節(jié) 地下水化學(xué)成分的分帶性

一、水平分帶

二、垂直分帶

第五章 水文地球化學(xué)的研究方法

第一節(jié) 地質(zhì)－水文地質(zhì)學(xué)方法

一、野外調(diào)查方法

二、室內(nèi)工作方法

第二節(jié) 同位素方法的應(yīng)用

一、同位素的基本概念

二、同位素的分餾作用

三、放射性同位素氚（T）和14C在水文地質(zhì)中的應(yīng)用

四、氫、氧穩(wěn)定同位素在水文地質(zhì)中的應(yīng)用

第六章 水文地球化學(xué)的應(yīng)用

第一節(jié) 地下熱水

一、地下熱水的形成

二、地下熱水的化學(xué)成分特征

第二節(jié) 礦水

一、礦水的形成條件

二、礦水的水化學(xué)特征

第三節(jié) 水文地球化學(xué)找礦的一般原理

一、水文地球化學(xué)找礦一般原理及異常水暈

二、找礦標(biāo)志

附錄I 在25℃與101325Pa下，某些物質(zhì)的△H°f、S°與△G°f值

附錄Ⅱ 地殼元素豐度表

主要參考文獻(xiàn)

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內(nèi) 容 提 要

本書除緒論外，全書共分六章，大體可分三個部分。第一部分[1、2（其中一部分）、3、4章]是水文地

球化學(xué)的基本知識和基礎(chǔ)理論，著重對水溶液的物理化學(xué)基本知識，以及能引起地下水成分發(fā)生改變的一些

主要物理化學(xué)作用進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述。對元素在地下水中的遷移性能及地下水成分特征和基本成因類型進(jìn)

行了重點(diǎn)論述；第二部分〔5和2（其中一部分）章〕是水文地球化學(xué)的研究方法，著重對地質(zhì)－水文地質(zhì)學(xué)方

法、同位素方法和熱力學(xué)法進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述；第三部分（6章）是水文地球化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，對地下熱

水、礦水及水文地球化學(xué)找礦等方面作了概括介紹。本書在敘述上力求系統(tǒng)完整，深入淺出，簡明易懂，理

論、方法、應(yīng)用并重，對初學(xué)者建立水文地球化學(xué)思維是―本有益的讀物。

本書可作為中等地質(zhì)學(xué)校水文地質(zhì)及工程地質(zhì)專業(yè)的教材，對水文地質(zhì)工作者和環(huán)境保護(hù)人員均有一定

的參考意義。

水文地球化學(xué)異?？煞譃閱我划惓：途C合異常。單一異常是只有一種水文地球化學(xué)找礦標(biāo)志出現(xiàn)異常,綜合異常則是幾種找礦標(biāo)志出現(xiàn)異常。水文地球化學(xué)異常的強(qiáng)度取決于異常系數(shù)的大小,即取決于水文地球化學(xué)找礦標(biāo)志的異常值同背景值之比。2100433B

水文地球化學(xué)含義

根據(jù)多數(shù)人的闡述，這門學(xué)科的基本含義可用下述四句話加以概括，即：

(1)水文地球化學(xué)是水文地質(zhì)學(xué)的一部分；

(2)它是在水文地質(zhì)學(xué)與地球化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并已成為一門獨(dú)立的學(xué)科；

(3)它是以地下水化學(xué)成分的形成以及各種化學(xué)元素在其中的遷移規(guī)律為主要研究對象的一門學(xué)科

(4)它是探索地球殼層各帶中地下水的地球化學(xué)作用的一門新興學(xué)科。

水文地球化學(xué)研究內(nèi)容

①地下水化學(xué)成分的形成與變化規(guī)律。

包括水化學(xué)成分形成的各種因素、水化學(xué)成分形成的各種物理化學(xué)（包括離子、氣體、有機(jī)物、微生物及同位素成分）的作用、水中各種元素的來源。

②地下水中各種元素的遷移作用。

如元素從礦物和巖漿、氣體、生命等物質(zhì)轉(zhuǎn)移到地下水的過程，元素進(jìn)入地下水后由于各種因素引起的遷移作用。元素的遷移作用是水文地球化學(xué)分帶及地下水化學(xué)成分變化的制約條件。

③地下水在地球殼層各帶中的地球化學(xué)作用。

地下水圈從地球最上部的水文帶起，直到下地幔帶與地核之間的界限止，是一個完整的統(tǒng)一體。研究地球殼層間的水文聯(lián)系及其水文地球化學(xué)特征，是闡明地下水起源及地下水成礦地球化學(xué)作用的基礎(chǔ)。

④人類活動的影響。

人類的經(jīng)濟(jì)技術(shù)活動造成水文地球化學(xué)異常，并對環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生重大影響。對于這些異常的研究，已成為當(dāng)代水文地球化學(xué)的重要課題。

地下水化學(xué)成分及其形成與分布是在一定的自然地理和地質(zhì)環(huán)境下，漫長的地質(zhì)歷史過程的產(chǎn)物。因此，水文地球化學(xué)十分注意對地下水所處介質(zhì)環(huán)境的研究，十分注意區(qū)域自然地理和地質(zhì)發(fā)展史，水文地質(zhì)變遷史，地下水運(yùn)動史等各種歷史過程綜合作用的研究，因此全部地質(zhì)研究方法，水文地質(zhì)研究方法和地球化學(xué)研究方法都是水文地球化學(xué)研究方法的基礎(chǔ)。另外，人類活動對水文地球化學(xué)場的影響及水化學(xué)動態(tài)預(yù)測方法的研究也受到重視。

水文地球化學(xué)理論意義

地下水的形成與起源是水文地質(zhì)學(xué)基本理論課題之一。水文地球化學(xué)研究對這個課題的解決，應(yīng)該起著重大的促進(jìn)作用。水是整個水圈的一個組成部分。水是人們賴以生活的重要物質(zhì)，沒有水便沒有生命。水又是自然界中物理、化學(xué)及生物等性質(zhì)非常獨(dú)特的物質(zhì)。它的很多特性遠(yuǎn)非均已得到科學(xué)論證。它既平凡而又奇特。例如，有的天然水是優(yōu)質(zhì)的飲用水，它們的成分早已研究得很全面，然而要人工制備它們卻是很困難的事。正如B．H．維爾納茨基指出的： “天然水與實(shí)驗室人工取得的水極不相同。”人所共知，不少礦泉能治病，而人們很多次嘗試人造礦水均以失敗告終。礦物學(xué)者B．M．費(fèi)道洛夫斯基不得不承認(rèn)：天然水中還包含著某些《未知數(shù)》，他設(shè)想，這些未知數(shù)可能是天然水的分子與同位素的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，或者還有某些人所未知的東西?？傊?，水是自然界中極為復(fù)雜的物質(zhì)。無怪美國物理學(xué)者約翰·但及化學(xué)家克·臺維斯把水稱為科學(xué)的鏡子。

水文地球化學(xué)實(shí)踐意義

運(yùn)用水文地球化學(xué)基本理論，研究了地下水的形成問題。隨著地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展，水文地球化學(xué)找礦方法得到了廣泛的應(yīng)用，特別是放射性水文地球化學(xué)找礦法取得了優(yōu)異的成果。熱水、礦水、油田水等方面的水文地球化學(xué)研究亦取得了可喜的進(jìn)展。近年來，環(huán)境水文地質(zhì)方面的研究突飛猛進(jìn)，可以期望，在今后的生產(chǎn)實(shí)踐及科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，水文地球化學(xué)的研究成果將更顯示出它的作用，并作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。2100433B