Salmuera subterránea y aguas profundas y confinadas
1. Características de distribución de los recursos de salmuera subterránea
(1) Significado básico de la salmuera subterránea
Según la investigación de Chen Mengxiong et al (2002), Los recursos de salmuera de China están ampliamente distribuidos, son ricos en recursos y tienen una larga historia de desarrollo. Según la aparición de depósitos de salmuera, se pueden dividir en dos categorías principales. El primer tipo es la salmuera tipo lago salado, que se distribuye principalmente en la zona árida del noroeste, como el lago salado Dongtai Naijir (salmuera que contiene litio) y el lago salado Qarhan (salmuera que contiene potasio y magnesio) en la cuenca Qaidam. Actualmente se utilizan como minas industriales. El segundo tipo es la salmuera subterránea cerrada y enterrada, que se produce en varios estratos de diferentes épocas. Hay formaciones rocosas de salmuera desde el Siniano hasta el Cuaternario, pero la posición dominante es del Triásico, Cretácico y Paleógeno-Neógeno. . El Triásico y superiores son principalmente acumulaciones de cuencas sedimentarias continentales, y la salmuera se forma principalmente por evaporación y concentración en la tierra. Las formaciones en el Triásico y inferiores son todas sedimentos marinos, y la formación de salmuera está relacionada con el agua de mar. Aquí nos centramos en la salmuera enterrada bajo tierra.
La salmuera subterránea se refiere principalmente a aguas subterráneas altamente mineralizadas con una salinidad superior a 50 g/l. La salmuera se puede dividir en dos categorías: recursos de salmuera domésticos y recursos de salmuera industriales según los diferentes usos. El componente principal del primero es el NaCl, que es la principal materia prima para la producción de sal de mesa; el segundo también contiene elementos útiles como B, Br, I y K, y su contenido llega a la salmuera subterránea de la minería industrial. y normas de refinación, que se denomina agua mineral industrial. Por ejemplo, la salmuera de los campos de sal como Zigong y Yun'an en Sichuan es famosa por la producción de sal de mesa. El área central de Sichuan, al oeste de la montaña Huaying, tiene entre 2.000 y 3.000 m de profundidad y es rica en salmuera concentrada que contiene B, Br, I, K y Li, que se ha extraído como agua mineral industrial.
Debido a que la salmuera generalmente está enterrada profundamente y se encuentra en un estado cerrado aislado del mundo exterior, se ve afectada por las tasas de calentamiento geotérmico o geotérmico para formar agua caliente subterránea o salmuera geotérmica. Se sabe que la temperatura máxima de la salmuera geotérmica supera los 300°C, por lo que no es sólo un recurso mineral, sino también un recurso de energía geotérmica. La temperatura de la salmuera subterránea aumenta con la profundidad de su entierro, y el contenido de componentes minerales también se correlaciona positivamente con la temperatura. Por lo tanto, en circunstancias normales, la salinidad de la salmuera y los oligoelementos beneficiosos que contiene muestran el patrón de zonificación vertical de la geoquímica. La salmuera a menudo tiene una distribución espacial consistente con los depósitos de sal y de hidrocarburos. La salmuera concentrada y la salmuera superconcentrada dependen principalmente de los depósitos de sal, mientras que la salmuera ligera y el agua salada a menudo se asocian con depósitos de hidrocarburos.
(2) Distribución de salmuera subterránea
La salmuera subterránea de China está ampliamente distribuida en casi todas las provincias, pero no muchas de ellas tienen un valor real para el desarrollo. La formación de depósitos de salmuera está controlada principalmente por condiciones estructurales, especialmente las estructuras de cuencas grandes con fuerte hundimiento, como la cuenca mesozoica en Sichuan y la cuenca mesozoica y cenozoica de Jianghan en Hubei, tienen espesores sedimentarios de más de varios miles de metros. favorece la formación a gran escala de depósitos de salmuera. Por el contrario, generalmente en cuencas pequeñas y medianas, la escala de los depósitos de salmuera es relativamente pequeña.
Wang Dongsheng (1987) dividió la distribución de salmuera subterránea en el país en cuatro áreas de salmuera. Sobre esta base, Chen Mengxiong et al (2002) lo revisaron y lo resumieron de la siguiente manera.
1. Áreas de salmuera del sureste y suroeste
Incluidas más de diez provincias del centro y sur de China. Los estratos están dominados por el Paleógeno-Neógeno y el Triásico, y la región está dominada por la cuenca de Sichuan, la cuenca de Jianghan y la cuenca del lecho rojo oriental, que son áreas subterráneas de salmuera. Incluyendo Jiangsu, Zhejiang, Jiangxi, Hubei, Sichuan, Guizhou, Hunan, Guangdong y otras provincias y regiones, se encontró salmuera en 11 capas (Z, O, D, C, P, T, J, K, E y Q). . Esta área es la principal área de distribución de salmuera subterránea en China y también es la principal área de formación de sal en China. La sal de roca se encuentra en el sistema marino Siniano (Changning Sag), el Triásico (Sichuan central, Sichuan oriental y Lichuan Sag en el oeste de Hubei) y los sistemas Paleógeno-Neógeno del Cretácico continental (Jianghan, Hengyang, Longgui, Sanshui, Dongguan, Qingjiang). , Huichang, Taihe, Ningbo, Zhixiqiao, Jiangsu, Yutai, Hefei, Dingyuan y Wucheng-Dongpu).
2. Área de salmuera en la meseta Qinghai-Tíbet (incluido el oeste de Sichuan y el oeste de Yunnan)
La salmuera subterránea en esta área se distribuye principalmente en Qinghai y 4 provincias y regiones incluidas. occidental de Sichuan y occidental de Yunnan. El Cretácico Hay 5 capas principales (S, T, J, K, N). Sólo la depresión de la fuente de sal de Sichuan occidental (T) se encuentra en cuencas marinas que contienen sal, mientras que hay muchas cuencas continentales que contienen sal, incluida la depresión de Yunnan central (N), la depresión de Lanping (N) en el suroeste de Yunnan y la depresión de Lanping (N) en el suroeste de Yunnan. Depresión de Lunpola en el norte del Tíbet Jiangda et al.
3. Área de salmuera del noroeste
Esta área es el área subterránea de salmuera de Xingan-Ningxia (incluida parte de Qinghai), principalmente en Xinjiang.
Los yacimientos de salmuera son principalmente del Paleógeno-Neógeno, seguido del Triásico, Carbonífero y Pérmico. Los depósitos de sal se distribuyen principalmente en Xinjiang. Entre ellas, las cuencas de sal marina incluyen la Depresión de Hotan y la Depresión de Yutian en el borde sur de la Cuenca del Tarim, el Bloque de Falla de Kalping (Carbonífero), la Depresión de Kuqa (N) y la Depresión de Kuqa (. N) en el borde noroeste de la depresión de Shache (K-N); las cuencas formadoras de sal del Cretácico continental y del Paleógeno-Neógeno incluyen la depresión de Turpan, la depresión de Kumuli, la depresión de Tongxin-Jingyuan, la depresión de Tianshui-Xili y la depresión de Zhangwu, etc.
4. Áreas de salmuera en el norte y noreste de China
La salmuera subterránea en esta área está subdesarrollada, principalmente salmuera de yacimientos de petróleo y gas del Cretácico. En consecuencia, las minas de sal en esta área también están subdesarrolladas. Se ha encontrado sal de roca de solo varios centímetros de espesor en la Formación Majiagou del Ordovícico Medio (condado de Linfen, Shanxi) y en la Formación Fengfeng (condado de Yangchang, Shaanxi) en Linfen Sag.
(3) Características hidrogeoquímicas de la salmuera subterránea
La composición química de la salmuera subterránea es un reflejo de su entorno de formación, condiciones de formación y conservación (Wang Dongsheng, 1987). La salmuera de tipo lixiviación (salmuera salina de origen osmótico moderno) que participa en el ciclo atmosférico moderno del agua tiene diferentes composiciones químicas debido a las diferentes etapas de lixiviación y las diferentes proporciones de mezcla con el agua atmosférica y el agua subterránea poco profunda.** *El mismo punto es. que tiene una composición gaseosa similar a la del aire y una composición isotópica similar a la del agua atmosférica, y la concentración de componentes traza suele ser muy baja. La salmuera lixiviada en solución almacenada está formada principalmente por sales lixiviadas disueltas, procedentes de agua de permeabilidad antigua y agua deshidratada de minerales hidratados durante el proceso diagenético. Su composición química depende principalmente de factores como la composición de las sales disueltas, la composición original del agua y los procesos diagenético-epigenéticos que cambian la calidad del agua. La mayor similitud es que contiene componentes de gas reductor. Las concentraciones de componentes como Br e I suelen ser bajas. La salmuera sedimentaria sellada, que se forma principalmente a partir del licor madre formador de sal, es agua sedimentaria. Su composición química depende principalmente de la etapa de formación de sal. El agua generalmente es rica en Br, Li, B, Rb y Cs. Proceso de evaporación y concentración. Elementos que tienden a agregarse en la fase líquida. En cuanto a la salmuera de yacimientos de petróleo y gas, se caracteriza por ser rica en elementos como Br e I en diversos grados. El agua plutónica participa en la formación de salmueras subterráneas, lo que provocará cambios característicos en la composición de isótopos y un aumento del contenido de metales pesados.
Con referencia al esquema de clasificación de Shukarev (Wang Dongsheng, 1987), la salmuera subterránea de China se puede dividir en los siguientes tipos.
1. Salmuera tipo HCO3·CO3-Na o tipo CO3·HCO3-Na
Este tipo de salmuera alcalina existe en la Formación Heterópoda Heterógena Paleógena en Biyang Sag, Henan. La capa de salmuera está enterrada a más de 2000 m de profundidad y se almacena en la dolomita estenopeica en el techo de la capa alcalina. La salinidad total de la salmuera es de 195 a 207 g/l y el pH es >9. La mayor característica de la composición química de este tipo de salmuera es que CO3-2 y HCO-3 dominan los aniones, y la suma de sus concentraciones miliequivalentes alcanza el 97,5%. El catión está dominado por Na+ y su concentración miliequivalente es superior al 99%. Este tipo de salmuera no es sólo un mineral alcalino líquido, sino que también contiene oligoelementos como F-, Br-, I-, HPO2-4, BO-2, Li+, Sr2+, Rb+, K+, Ba, Fe, Al y Zr y elementos radiactivos como U, Ra y Th.
Salmuera tipo 2.SO4-Na
Este tipo de salmuera se produce en la parte superior de la Formación Guankou del Cretácico en el oeste de Sichuan, con una profundidad de enterramiento de 20 a 50 metros. La salinidad total de la salmuera es de 118~142 g/L, que es mineral de nitrato líquido, comúnmente conocido como "salmuera de nitrato". Además, este tipo de agua salada del Triásico se encuentra en el este de Sichuan, que se distribuye entre la zona de agua dulce de tipo SO4-Ca y la zona de salmuera de tipo Cl-Na, y es un tipo de agua de transición.
Salmuera tipo 3.Cl·SO4-Na
Los cationes en este tipo de agua están dominados por el Na+, y su porcentaje miliequivalente es superior al 80% los aniones son principalmente Cl; -, el SO2- 4 es el segundo, y la suma de los dos porcentajes miliequivalentes es superior al 80%. Su rNa/rCl es generalmente 0,97~1,20. La salinidad total de este tipo de salmuera es generalmente inferior a 50 g/l, mientras que este tipo de agua de yacimiento de gas suele ser rica en bromo y yodo. Entre ellos, la concentración máxima de bromo es de 200~228 g/L y la concentración máxima de yodo es de 8~12 g/L.
4.Salmuera tipo Cl-Na
En este tipo de agua, el Cl- y el Na+ suponen cada uno más del 80% del número total de miliequivalentes de aniones y cationes. Este tipo de agua se encuentra ampliamente distribuida tanto a nivel horizontal como regional. A este tipo pertenecen las salmueras subterráneas y las salmueras de petróleo de muchos yacimientos de sal.
Esta última es generalmente agua industrial multicomponente o bicomponente, con una concentración de yodo de 10-84 g/L y una concentración de bromo de 100-1000 g/L. Este tipo de agua también es dominante en la salmuera de lecho rojo y la salmuera en fase de carbón. En las grandes cuencas artesianas, este tipo de agua se distribuye principalmente en las partes inclinadas de la capa salmuera.
5.Salmuera tipo Cl-Na·Ca
La diferencia entre esta y la salmuera tipo Cl-Na es que la concentración de Ca2+ es mayor o igual al 20% (porcentaje miliequivalente) y rNa>rCa. A este tipo pertenecen principalmente la salmuera de yacimientos petrolíferos asociada a depósitos de sal, la salmuera ligera concentrada en yacimientos de gas o la salmuera sedimentaria en cuencas naturales profundamente enterradas a lo largo de la pendiente de la capa que contiene salmuera. Este tipo de agua es generalmente agua industrial multicomponente.
6. Salmuera tipo Cl-Ca·Na o tipo Cl-Ca
La característica de este tipo de agua es que el Ca2+ es dominante entre los cationes. A menudo pertenecen a este tipo las salmueras ligeras de yacimientos de petróleo y gas, las salmueras concentradas de yacimientos petrolíferos asociados con depósitos de sal, las salmueras sedimentarias con un alto grado de metamorfosis y las salmueras ultraconcentradas ricas en K asociadas con sales de K y Mg. Este tipo de agua es generalmente agua industrial multicomponente.
La regla general de distribución de los tipos anteriores de salmuera es: en grandes cuencas artesianas, a lo largo de la dirección del vertido del acuífero, o hacia abajo desde la antigua superficie de denudación, a medida que aumenta la profundidad del entierro, a menudo aparece como agua tipo Cl·SO4-Na, agua tipo Cl-Na, pasando a agua tipo Cl-Na·Ca y agua tipo Cl-Ca·Na. La salinidad total y las concentraciones de componentes traza tienden a aumentar en las direcciones mencionadas anteriormente, mientras que rNa/rCl, pH y Eh tienden a disminuir. Estos se conocen como zonificación normal en zonificación horizontal y zonificación vertical de salmuera subsuperficial, respectivamente. La existencia de estratos de sal en la sección vertical puede provocar una zonificación anormal en la zonificación vertical: la salinidad total, el pH, el Eh y el tipo de agua cambian a menudo con la profundidad de enterramiento en dirección opuesta a lo anterior.
(4) Recursos de agua salada en la cuenca de Sichuan
El desarrollo de los recursos de agua salada en la cuenca de Sichuan tiene una historia de más de 2000 años y todavía tiene un buen desarrollo y perspectivas de utilización. El manantial de sal de Daningchang fue descubierto en el año 316 a.C. Según las estadísticas, la producción de sal fue relativamente estable entre 1873 y 1963, con una producción anual promedio de alrededor de 64 toneladas y un caudal de 8,1 a 15,04 litros/s. La industria de la sal de Yun'anchang comenzó en 199 a. C., con una producción anual de sal de 401,5 toneladas, alcanzando las 4.000 toneladas a principios de la dinastía Qing y las 22.100 toneladas en 1957 (se desarrollaron 75.128 toneladas de salmuera y se produjeron 54 toneladas de cloruro de potasio). El desarrollo de la salmuera de lecho rojo en el centro de Sichuan tiene una historia de casi mil años. El número total de pozos de sal supera los 100.000, que aún están en desarrollo, con una producción diaria de varios metros cúbicos a 20 metros cúbicos de salmuera. Además, el descubrimiento de salmuera negra y salmuera de roca en el Triásico en el suroeste de Sichuan comenzó en 1821 d.C. Según las estadísticas, de 1851 a 1974, el campo de sal de Zigong produjo un total de 207,09 millones de metros cúbicos estándar de salmuera (1 metro cúbico estándar = 100 kg/m3 de salmuera), de los cuales la salmuera negra (T1-T2) alcanzó 127,75 millones de metros cúbicos estándar. metros Sólo en la zona de la falla de Huangjiaopo, en cien años se produjeron 2500×104m3 de salmuera. En áreas nuevas cercanas (como Dengjingguan), todavía se perforan pozos de alto rendimiento con un caudal diario de 3000 a 6000 m3 (Wang Dongsheng et al., 1985).
Basado en el análisis de los datos existentes, según los patrones de distribución de los recursos de salmuera en varios estratos de la cuenca de Sichuan, se puede observar que la salmuera del Cretácico se distribuye en el oeste de Sichuan, con entierros poco profundos ( 20-300 m), y un volumen de agua (elevación) inferior a 50 m3/d, que es el área de producción actual. La salmuera del Triásico está enterrada a poca profundidad en el suroeste de Sichuan, generalmente a menos de 1.500 m, y la producción pesquera diaria es generalmente de sólo unas pocas docenas de metros cúbicos, lo que la convierte en la principal base de la industria química de la sal. Hay dos formas principales de resolver la actual escasez de fuentes de salmuera: una es encontrar salmuera de autoinyección de alto rendimiento en estructuras locales recientemente exploradas (como Huangjiachang y Shengdeng Peak); (1500 ~ 2000 m de profundidad) Salmuera de sal de Jiasan a Jiajia 1er miembro y del Pérmico, aunque su concentración es ligeramente menor, es salmuera ligera, pero la concentración de bromo y yodo es mucho mayor que la de los grados de extracción individuales, y puede ser auto -inyectado con alto rendimiento. En el área central de Sichuan, el sistema del Triásico superior tiene una profundidad de enterramiento de aproximadamente 2000 m, y la capa de salmuera de autoexplosión de alta presión tiene actualmente un bajo nivel de exploración. El Triásico está enterrado a mayor profundidad en el noroeste de Sichuan y alcanza los 2000 m en el noreste de Sichuan. Falta el sistema medio del Triásico en el sur de Sichuan, principalmente agua salada y salmuera dulce en las secciones de Jiayi a Xi3, con alto rendimiento y autoinyección. La profundidad de enterramiento del Triásico en el área oriental de Sichuan varía mucho, y existe agua cruda industrial en partes estructurales sinclinales locales. En resumen, la zona central de Sichuan tiene las mejores perspectivas para desarrollar salmuera del Triásico. La salmuera del Pérmico se distribuye principalmente en el sur de Sichuan, con una profundidad de enterramiento de 2000 a 3000 m y una erupción espontánea de alta presión, seguida por el suroeste de Sichuan. Las salmueras carboníferas se distribuyen principalmente en el este de Sichuan y actualmente se están explorando. Las salmueras del Cámbrico y el Sinio se distribuyen principalmente en la estructura de Weiyuan, con profundidades de enterramiento de 2500 a 3000 m y erupciones espontáneas de alta presión.
En resumen, la salmuera del Triásico en la cuenca de Sichuan tiene las mayores perspectivas, abundantes recursos, buena calidad del agua de salmuera amarilla y negra y condiciones de entierro favorables para la minería. La serie Cámbrica ocupa el segundo lugar, con mayores ventajas potenciales. La salmuera jurásica merece atención. Las salmueras del Sinio, del Carbonífero y del Pérmico tienen amplias perspectivas de utilización. La salmuera del Cretácico es pobre y sólo es adecuada para el desarrollo y utilización local a pequeña escala. Desde la perspectiva de la distribución regional, las condiciones en el centro de Sichuan son las mejores, el área de Weiyuan tiene las mejores perspectivas, las cuencas oriental y sur son peores y el área de la montaña Huaying tiene pocas perspectivas.
(5) Características de la salmuera subterránea de facies costeras del Cuaternario
1. Reglas de distribución de la salmuera subterránea de facies costeras del Cuaternario
Según Wang Zhenyan et al. ) Las investigaciones muestran que en las llanuras costeras bajas del Mar Amarillo y el Mar de Bohai en China, la salmuera subterránea de la fase costera cuaternaria está ampliamente distribuida. Existen ciertas diferencias en las reservas de salmuera, la estructura de los reservorios y las características hidroquímicas entre las diferentes secciones costeras.
Hay dos tipos principales de unidades de relieve costeras en el norte de China: la costa de la llanura costera y la costa de la bahía de lecho rocoso. Las costas de las tres bahías principales del mar de Bohai pertenecen a la costa de la llanura costera. La salmuera subterránea del Cuaternario se distribuye en una franja continua paralela a la costa y el ancho del mineral varía de varios kilómetros a decenas de kilómetros. Afectada por la escorrentía subterránea de agua dulce en frontones montañosos hacia tierra y áreas de llanuras aluviales y la dilución del agua de mar, la salinidad de la salmuera subterránea muestra una distribución alta en el medio del cinturón mineral paralelo y disminuye gradualmente en ambos lados. Verticalmente, la salmuera subterránea se distribuye en capas y la estructura del yacimiento es consistente con la distribución de varios estratos transgresores cuaternarios locales. Afectados por las actividades tectónicas del Cuaternario, el espesor de los sedimentos cuaternarios en la llanura costera de la Bahía de Laizhou se espesa gradualmente de este a oeste, y la profundidad del entierro y el espesor de la capa de salmuera subterránea aumentan en consecuencia. En las zonas costeras de las bahías de lecho rocoso de la península de Shandong y la península de Liaodong, los sedimentos cuaternarios solo se distribuyen en pequeñas bahías, y la salmuera subterránea existe en parches en cuencas superiores de bahías mutuamente separadas, sin formar grandes cinturones de minerales de salmuera. Debido a que las capas sedimentarias del Cuaternario son relativamente poco profundas y la estructura del yacimiento es relativamente simple, sólo se desarrollan capas de salmuera sumergidas o capas de salmuera ligeramente presionadas. Afectada por la dilución de los ríos, la salinidad de la salmuera subterránea en la zona del estuario es relativamente reducida.
2. Características hidroquímicas de la salmuera subterránea
La salmuera subterránea de fase costera cuaternaria se origina a partir de agua de mar. Debido a su corta historia geológica y su bajo grado de metamorfismo, sus características hidroquímicas son diferentes a las de la sal moderna. La salmuera del lago también es diferente de la antigua salmuera subterránea anterior al período Cuaternario.
La salmuera subterránea del Cuaternario en las zonas costeras del norte de China tiene un único tipo químico. Según la clasificación de Shukarev, toda el agua pertenece al tipo Cl-Na. La salinidad de la salmuera es de 50-150 g/L, hasta 218 g/L, y varía con los cambios en la sección de la costa. La salinidad promedio de la salmuera subterránea en la zona de la llanura costera de la bahía de Laizhou es la más alta, generalmente superior a 100 g/L, mientras que en las zonas costeras de la bahía de lecho rocoso es en su mayoría inferior a 80 g/L;
Los principales componentes químicos de la salmuera subterránea son básicamente los mismos que los del agua de mar. El orden del contenido de iones principales es: Cl->Na+>Mg2+>SO2-4; -4> Br-, consistente con agua de mar normal. Los porcentajes miliequivalentes de Cl-, SO2-4, Na+ y Mg2+ que dominan los aniones y cationes son 90,60, 9,25, 76,11 y 21,35 respectivamente, que también están muy cerca de los 90,21, 9,30, 76,04 y 19,19 del agua de mar normal. . Zhang Yongxiang et al. (1996) encontraron en el estudio de salmuera subterránea en la costa sur de la bahía de Laizhou que durante el proceso de conversión del agua de mar antigua en salmuera, se produjo precipitación de calcita y yeso y alteración de albita y anortita, lo que resultó en la principal. componentes de la salmuera la concentración de iones no aumenta a la misma concentración múltiples; en la zona de mezcla de salmuera y agua dulce, todavía hay adsorción de intercambio entre los iones Na+, Mg2+ y Ca2+. Han Yousong et al. (1996) encontraron que aunque los valores de Na+/Mg2+, Ca2+/Mg2+, Cl-/Br-, rNa+/rCl-, rMg2+/rCl- y rCa2+/rCl- de la salmuera son cercanos a aquellos. de agua de mar, todos son inferiores a los del agua de mar, lo que indica que la salmuera subterránea local no es de ninguna manera producto de la simple concentración de agua de mar.
Zhou Zhonghuai et al. (1997) descubrieron que existen anomalías geoquímicas de oligoelementos obvias en la salmuera subterránea a lo largo de la bahía de Laizhou, entre las cuales las anomalías de cobalto son las más obvias. La concentración en algunas secciones de la costa es de 5.000. veces mayor que el del agua de mar; el contenido puede alcanzar hasta 100 μg/l, que es 30 veces la concentración normal del agua de mar. El grado de anormalidad de los oligoelementos varía según las diferentes secciones de la costa, pero no está relacionado linealmente con la concentración de salmuera.
Existe interacción entre la salmuera subterránea y las rocas circundantes durante su formación y evolución.
3. Exploración, desarrollo y utilización integral de la salmuera subterránea
La salmuera subterránea no solo es rica en recursos de NaCl, sino que también contiene sales de potasio, sales de magnesio, bromo y algunos oligoelementos. Aunque la mayoría de estos componentes menores no alcanzan el grado de desarrollo industrial, se concentran en la salmuera amarga después de la producción de sal, y el uso adicional de tecnología de enriquecimiento químico puede hacerlos valiosos para el desarrollo y convertirse en materias primas para el desarrollo de la industria química de la sal. . En la actualidad, la tecnología de extracción directa de bromo de la salmuera subterránea ha logrado una producción a gran escala. También ha habido algunos avances en el uso de salmuera amarga para producir productos de potasio y magnesio. La investigación sobre la extracción de componentes químicos traza de la salmuera también ha causado preocupación. Atención del departamento.
II. Características de distribución del agua confinada profunda
Zhang Zonghu et al. (2004) estudiaron el agua presurizada profunda de China enterrada entre 100 y 1000 m bajo tierra o incluso más y con importancia para el suministro de agua. fue evaluado y estudiado. Se cree que debido a la influencia de las condiciones de formación y el medio ambiente, las aguas profundas en China a menudo tienen una cierta carga de presión y, a veces, la carga de presión es incluso más alta que la de la superficie y se descarga en forma de manantiales o en un pozo artesiano. estado cuando son expuestos por perforaciones. La composición química del agua confinada profunda se ve afectada por las condiciones climáticas en el momento de la formación, la interacción agua-roca y los cambios ambientales en las diferentes etapas después de la formación, y los tipos de combinación son diversos.
El agua confinada en las profundidades del sistema sedimentario de China está almacenada en una estructura de múltiples capas. El número de capas a menudo no es unas pocas, sino más de una docena o incluso docenas de capas. Los acuíferos relativos o capas débilmente permeables entre capas no sólo tienen diferentes espesores, sino que también tienen composiciones litológicas muy diferentes. El desarrollo y utilización del agua profunda interferirá inevitablemente con su estado de equilibrio.
Existen dos visiones académicas sobre la investigación sobre la fuerza impulsora de la migración de aguas profundas en las cuencas. Una teoría es que el agua subterránea profunda proviene de la recarga de montañas y cuencas, impulsada por la gravedad, el agua de infiltración puede alcanzar una profundidad de miles de metros y una distancia de cientos o incluso miles de kilómetros, y finalmente fluye hacia el nivel de la base de drenaje regional. ; Otra teoría es que el alcance de la influencia del agua de infiltración alrededor de la cuenca sobre el movimiento de las aguas profundas es limitado, y su flujo depende principalmente de la presión estática de los estratos suprayacentes. Bajo la acción de la presión geostática, las capas sedimentarias de diferentes. Las litologías se compactan diferencialmente, lo que a su vez afecta el ciclo de alternancia de los procesos hídricos.
Desde la década de 1980, los estudios de isótopos ambientales de las aguas subterráneas han proporcionado nueva evidencia para el análisis de los procesos de formación y circulación de aguas profundas. La investigación sobre la distribución de edades y las características de la composición de isótopos estables ambientales de las aguas subterráneas profundas del Cuaternario en la llanura de Hebei muestra que el ciclo de renovación del agua se adapta a los cambios en el medio ambiente regional, a los cambios con los cambios en el nivel base de descarga regional y se ve afectado por los cambios climáticos. en períodos históricos Obviamente, y en cierta medida, la información regional sobre el cambio climático está “registrada”. Utilizar una variedad de métodos técnicos para realizar investigaciones sobre aguas subterráneas profundas y combinarlos con el estudio de los cambios del entorno geológico es una nueva tendencia y dirección en el estudio de la formación y los cambios de las aguas profundas. Aquí sólo analizamos los sistemas de aguas subterráneas profundas en varias cuencas sedimentarias grandes en China (Figura 6-5).
(1) Aguas profundas y confinadas en las llanuras orientales
Desde el Cenozoico, las cuencas del este de China han estado dominadas por el hundimiento, con capas gruesas y extremadamente gruesas acumuladas de sedimentos sueltos. Fases terrestre y marino-continental. Estudios anteriores han demostrado que los sedimentos de estas cuencas tienen orígenes diversos y que la superposición y combinación de capas sedimentarias son complejas. La estructura del sistema es heterogénea y anisotrópica en su distribución espacial, con deposición intermitente; a menudo es una colección de sedimentos asincrónicos en el tiempo, lo que se manifiesta en diferencias relativamente grandes en la entrada de agua subterránea y en la composición química del agua. En zonas como la llanura del norte de China, el desarrollo y utilización de aguas profundas en los últimos 30 años ha provocado descensos regionales a gran escala del nivel del agua e incluso ha provocado problemas geológicos medioambientales como el hundimiento de la tierra en algunas zonas, demostrando así la vulnerabilidad de las aguas profundas. recursos hídricos confinados y la complejidad de su formación más reciente.
1. Llanura de Songliao
La llanura de Songliao es una importante base de producción de cereales en China. Afectada por el hundimiento desde el Cenozoico, se han acumulado enormes capas de sedimentos sueltos del Cenozoico. El origen y la composición de los sedimentos se caracterizan por estructuras complejas, por un lado, y una distribución relativamente regular, por el otro. Desde la zona del piedemonte hasta el centro de la cuenca, los sedimentos a menudo cambian de un origen único a múltiples orígenes, y su composición estructural. cambia de una sola capa a Hay varias capas, y las partículas de sedimento cambian de gruesas a finas. La composición química del agua subterránea se distribuye básicamente en una banda, principalmente agua dulce, y la salinidad es significativamente menor que la del buceo superior. Afectados por el fondo geoquímico original, elementos como hierro, manganeso y flúor a menudo se enriquecen en el centro de la cuenca.
La edad del agua subterránea en los lados este y oeste de la cuenca es relativamente nueva, con una edad de menos de 10.000 años, y la edad del agua confinada en la Formación Daan es de unos 15.000 años. El agua subterránea en la parte central de la cuenca es más antigua: la edad del agua subterránea de la Formación Taikang oscila entre 10.000 y 18.000a y la edad del agua subterránea de la Formación Daan oscila entre 15.000 y 24.000a. Esto refleja que el agua confinada del Neógeno se recarga principalmente en los lados este y oeste. Debido a las buenas condiciones de mezcla y circulación del agua nueva, el agua subterránea en ambos lados es relativamente nueva. La circulación en la parte media de la cuenca es más lenta, el tiempo de residencia es más largo y el agua subterránea es más antigua (Figura 6-6).
La aplicación de métodos de análisis de isótopos estables también respalda la comprensión anterior. Las principales fuentes de suministro de agua confinada neógena en la llanura baja son la plataforma de grava Wangfu-Fulongquan que se zambulle en los lados este y oeste y la plataforma de poros que se zambulle entre los abanicos del río Taoer y el río Huolin, así como la renovación inferior cuaternaria suprayacente en la llanura baja. área del borde de la cuenca, agua de los poros del sistema, etc., y el efecto de recarga del agua confinada del Cuaternario y del Pleistoceno Inferior en la parte central de la cuenca no es obvio. En condiciones naturales, el contenido de tritio del agua confinada del Neógeno en la llanura baja es inferior a 4TU, la edad del agua subterránea es mayor que 1 × 104a y es básicamente agua antigua. La recarga y el reemplazo del agua subterránea son muy lentos. Cuando se explota el agua subterránea, las condiciones de circulación del agua subterránea cambian y la circulación se acelera. Sin embargo, cuando la cantidad de explotación es menor que la recarga natural, el agua antigua todavía se extrae, lo que sólo reduce la descarga natural cuando la cantidad de explotación es mayor. mayor que la recarga natural, para mantener el equilibrio entre las aguas subterráneas debe complementarse con agua nueva, de modo que aumentará la concentración de tritio del agua mezclada nueva y vieja extraída. El volumen de producción actual de agua confinada porosa en el Pleistoceno Inferior del Sistema Cuaternario es (4-6) × 108 m3/a, que es mucho mayor que el suministro natural de agua confinada en el Sistema Neógeno, y la concentración de tritio del primero. es inferior a la de este último. El contenido de tritio del agua confinada del Cuaternario en el lago Gongnong en Qian'an es de 5,21 TU, mientras que el contenido de tritio del agua confinada del Neógeno es de 16,67 TU, el contenido de tritio del agua confinada del Cuaternario en la ciudad de Da'an es de 26,16 TU; el contenido de tritio del agua confinada de Neógeno es de 26,77 ~ 39,01 TU, y no hay señales de reposición del agua confinada de Neógeno, mientras que el contenido de tritio del agua de poro en las áreas de borde en los lados este y oeste es de 90 a 200 TU. El agua confinada neógena se recarga mediante la escorrentía subterránea para formar agua mezclada nueva y vieja, lo que hace que el contenido de tritio aumente de menos de 4 TU a 8,99-39,01 TU. Después del cálculo, los recursos de recarga natural en el área de recarga son aproximadamente 15×108m3/a, y el volumen de agua de recarga está garantizado, especialmente en condiciones de minería, se puede obtener un gran incremento de recarga. Sin embargo, cabe destacar que el agua confinada del Neógeno tiene malas condiciones de reposición y escorrentía lenta. Además, su calidad de agua es excelente. Sólo puede desarrollarse como fuente de agua estratégica de respaldo y agua subterránea. La gestión debe fortalecerse para facilitar el desarrollo y la utilización estables.
2. Llanura de Huang-Huai-Hai
La llanura de Huang-Huai-Hai está situada en la parte oriental del norte de China, está limitada por el río Amarillo y se divide en. dos partes: norte y sur. Al norte del río Amarillo se encuentra la llanura de Hailuanhe; al sur se encuentra la llanura de Huaihe, con una superficie total de más de 28×104km2. Desde el Cenozoico, alrededor de la bahía de Bohai se han acumulado sedimentos sueltos de 1.000 a 3.500 metros de espesor, y sólo el sistema Cuaternario tiene un espesor de 200 a 600 metros. La zona de piedemonte está compuesta principalmente por depósitos aluviales, las llanuras centrales y orientales están compuestas por depósitos aluviales y lacustres, y la llanura costera está compuesta principalmente por depósitos marinos, lacustres y aluviales. El grupo acuífero ha pasado de una sola capa a una multicapa. -uno en capas.
Fundamento geológico y evaluación geológica del sitio del almacenamiento geológico de dióxido de carbono en China
Figura 6-5 China (según el mapa ambiental de aguas subterráneas de Zhang Zonghu, etc., 2004)
Figura 6-6 Mapa modelo de la cuenca de aguas confinadas de Songliao (según Zhang Zhenquan et al., 1984)
Años de exploración geológica e hidrogeológica han demostrado que la complejidad de la estructura del sistema de aguas subterráneas en Huanghuaihai La llanura se manifiesta en la falta de homogeneidad espacial de la estructura estratigráfica, el apilamiento y entrelazamiento en el espacio y el tiempo refleja el proceso de varios flujos de agua y sus cambios y transformaciones, lo que afecta directamente la distribución espacial y los cambios de los grupos de rocas portadoras de agua, su. riqueza del agua y tipos químicos del agua. Las secciones de comparación estratigráfica del Cuaternario desde el piedemonte hasta la costa y de sur a norte en el piedemonte se muestran en la Figura 6-7, y la sección esquemática hidrogeológica se muestra en la Figura 6-8.
El diagrama de campo de flujo (Figura 6-9) se dibujó basándose en los datos de observación del nivel de aguas profundas en 1959. La dirección principal es desde el piedemonte hasta la Bahía de Bohai, lo que muestra la unidad del sistema de flujo subterráneo. . En los últimos años, debido al desarrollo y utilización de aguas profundas, la carga de presión ha cambiado mucho y gradualmente se han formado muchas áreas de caída de presión (embudo). La minería de pozos profundos también ha cambiado la forma en que se descargan las aguas subterráneas y las condiciones de reposición y descarga. Por ejemplo, en la zona de Piamonte y la zona de desarrollo de aguas profundas en Tianjin, es obvio que el "efecto de aumento del contenido de tritio" se encuentra en las aguas subterráneas, lo que indica el suministro (mezcla) de agua más joven. El sistema de aguas subterráneas es un todo interrelacionado y la conversión del volumen de agua entre aguas profundas y aguas poco profundas existe en condiciones cambiantes.
En lugares como Hengshui, se han encontrado signos de aumento de la salinidad en las aguas profundas locales, lo que indica que el agua salada se está moviendo hacia abajo.
El agua subterránea de profundidad media desarrollada en la llanura de Huaibei, especialmente en el oeste de la llanura de Huaibei, proviene principalmente de las precipitaciones de las montañas Funiu y Tongbai en los tramos superiores de la cuenca. El agua subterránea fluye muy lentamente de oeste a este hacia Anhui. Debido a la presión de las gruesas formaciones rocosas suprayacentes y a la barrera de lecho rocoso débilmente permeable, se forma una gran zona artesiana en la parte occidental de la llanura. Bajo la influencia de la diferencia de carga hidráulica, el agua subterránea de profundidad media se desborda y se descarga en el agua subterránea poco profunda. Afectada por la fuerte evaporación y concentración de aguas subterráneas poco profundas, el tipo hidroquímico de aguas subterráneas de profundas a poco profundas tiene una tendencia de evolución de tipo HCO3 → SO4 → Cl, y la salinidad también tiende a aumentar. En el plano, desde el piedemonte hasta la llanura, el tipo hidroquímico de las aguas subterráneas evoluciona del tipo HCO3 al tipo HCO3·SO4 y al tipo HCO3·Cl, y la salinidad aumenta de pequeña a grande.
Figura 6-7 Sección comparativa del Cuaternario en el distrito de Jizhong, llanura de Hebei (según Chen Wanghe et al., 1987)
Figura 6-8 Diagrama esquemático de la sección hidrogeológica Baoding-Huanghua (según Chen Wanghe et al., 1987) Chen Wanghe et al., 1999)
La investigación sobre isótopos ambientales de aguas subterráneas profundas proporciona nueva información para comprender el proceso de renovación de las aguas subterráneas. En la sección de la bahía de Shijiazhuang-Cangzhou-Bohai de la llanura de Hebei, se recolectaron 32 conjuntos de muestras de análisis de 14C de agua subterránea de diferentes grupos de rocas acuíferas del Cuaternario. Los resultados de las mediciones muestran que la edad de las aguas subterráneas aumenta de poco profundas a profundas y de oeste a este. La edad de las aguas profundas se sitúa principalmente entre 1×104 y 2×104a, y la edad máxima no supera los 3×104a. Por un lado, muestra que el sistema de aguas subterráneas del Cuaternario está integrado, por otro lado, muestra que la forma de migración del agua subterránea es principalmente de tipo pistón;
Figura 6-9 Diagrama de campo del flujo de aguas subterráneas profundas del Cuaternario en la estación seca de 1959 en la llanura de Hebei al sur de Beijing y Tianjin (según Chen Wanghe et al.)
Investigación sobre Agua subterránea cuaternaria en la llanura de Hebei, a lo largo de la sección de la bahía de Shijiazhuang-Bohai, se trazaron los resultados del análisis de salinidad del agua subterránea (Figura 6-10). Se encontró que la salinidad del agua subterránea no seguía completamente una regla de zonificación simple, pero había un nivel bajo. mineralización en las aguas profundas en la zona de agua química, este resultado es consistente con los resultados de los estudios de isótopos ambientales, lo que demuestra una vez más que aún se puede distinguir el papel de los cambios paleoclimáticos en la formación de la composición hidroquímica del agua subterránea. Desde este punto de vista, las teorías de zonificación vertical y horizontal de la hidroquímica y los cálculos de simulación hidroquímica deberían prestar total atención al impacto de la paleorecarga (cambio paleoclimático) en la formación de la composición hidroquímica del agua subterránea. Además, las edades de 14C del agua salina más profunda en la llanura oriental son en su mayoría inferiores a 1,5×104a, lo que indica que el proceso de aridificación desde finales del Pleistoceno tiene un fuerte impacto en la formación de agua salina subterránea en esta zona.
Figura 6-10 Mapa de contorno de salinidad del agua subterránea cuaternaria en la llanura del norte de China
(2) Aguas profundas confinadas en la llanura del delta del río Yangtze
Delta del río Yangtze Es un gran delta que atrae la atención mundial y es una de las zonas de desarrollo económico importantes de China. El delta del río Yangtze se encuentra en una zona de hundimiento tectónico. Está formado por la gran cantidad de sedimentos arrastrados por el río Yangtsé y depositados en esta zona, cubriendo una superficie de 4,2×104km2.
Desde el Cenozoico, el delta del río Yangtze ha experimentado frecuentes alternancias de ambientes terrestres y marinos y tipos sedimentarios complejos, que se pueden resumir a grandes rasgos en tres series genéticas principales y nueve tipos, a saber, la serie de acumulación continental, la serie sedimentaria de transición marino-continental y la serie sedimentaria marina, con cambios de múltiples ciclos en secuencias sedimentarias y características únicas de los sedimentos. En general, el Cuaternario se compone de 11 capas rítmicas con espesor relativamente uniforme. Según la edad estratigráfica y las características hidráulicas del agua subterránea, los sedimentos sueltos se dividen en 5 grupos de rocas acuíferas, correspondientes a Qh-Qp3, Qp3, Qp2. Qp1 y La edad estratigráfica N, de arriba a abajo, es agua freática y agua confinada I-IV. El agua confinada profunda se refiere a los grupos de acuíferos confinados II a IV, es decir, debajo del grupo de acuíferos confinados I, y está aproximadamente enterrada a una profundidad de 40 a 120 m (Figura 6-11).
Figura 6-11 Diagrama esquemático de la sección hidrogeológica del Cuaternario de la región del delta del río Yangtze (según la Oficina Provincial de Geología y Recursos Minerales de Jiangsu, 1987)
El agua confinada profunda en La región del delta del río Yangtze se comporta de la siguiente manera: la salinidad aumenta gradualmente desde la cima del delta hasta la costa. Afectada por la intrusión de agua de mar, la presencia de agua salada altamente mineralizada sólo está presente localmente. Muestra que el agua subterránea formada en el período temprano (Pleistoceno superior y Pleistoceno medio) ha sido transformada por múltiples etapas de una larga historia geológica, y es principalmente agua dulce. Ha Chengyou et al estudiaron la datación isotópica del agua subterránea en el área. que se originó en tiempos recientes. Conclusión formada por 10.000 a 20.000 años de recarga de agua de lluvia.
(3) Aguas profundas confinadas en la cuenca interior del noroeste
Afectada por hundimiento desde el Cenozoico, la cuenca interior del noroeste ha acumulado extensamente sedimentos cenozoicos.
Aunque los sedimentos en diferentes cuencas provienen de múltiples fuentes, la estructura del conjunto también es compleja y el espesor es a menudo de más de mil metros, a veces hasta de más de 2.000 metros. Por ejemplo, las cuencas de Junggar y Tarim tienen entre 1.000 y 2.000 metros. metros o más, y la cuenca Qaidam tiene más de 2.000 metros. En varias cuencas grandes en el corredor Hexi, el espesor alcanza más de 1.000 m. Los estudios hidrogeológicos de los últimos años han demostrado que la formación y evolución de los recursos hídricos en varias grandes cuencas interiores del noroeste tienen características regionalmente idénticas, es decir, se forman principalmente en zonas montañosas y desbordan en forma de manantiales en la zona del piedemonte. Este es un factor clave en el desarrollo y el desarrollo regional. Es una importante fuente de suministro de agua para la construcción del entorno ecológico y el desarrollo energético.
(4) Aguas profundas confinadas en la cuenca de Sichuan
La cuenca de Sichuan es una famosa cuenca de salida en China y es una cuenca de subsidencia desarrollada en la Era Mesozoica. La cuenca está rodeada de montañas. El terreno central es ondulado. La topografía montañosa está controlada por estructuras. Las estructuras periféricas son consistentes con la forma de la montaña y están compuestas por pliegues y fallas del Paleozoico y estratos más antiguos. El terreno tiene pendiente de norte a sur y está cubierto por estratos rojos de los sistemas Jurásico y Cretácico, por lo que también se le llama "Cuenca Roja". El sistema Neógeno es una acumulación de cuencas intermontañosas, dispersas en el borde occidental; el sistema Cuaternario está formado principalmente por capas aluviales y lacustres, compuestas por gravas, arcillas y otros sedimentos sueltos, esparcidas a ambos lados del valle del río, con un espesor de 0. a 50 m (Figura 6-12).
Figura 6-12 Mapa de contorno de la profundidad del techo del acuífero en la parte inferior de la llanura de Chengdu
El Pleistoceno medio y bajo en la llanura de Chengdu se acumularon durante el primer período interglacial. de época, y la litología es de capa fangosa de arena y grava. Según datos geofísicos, el área de distribución de aguas profundas confinadas es de unos 3770 km2 y el espesor medio es de unos 70 m. Cuando la perforación expuso esta capa, el nivel del agua subterránea se elevó hasta cerca de la superficie y la altura del agua estaba entre 13,81 y 147,39 m más alta que el techo.
La riqueza hídrica de este acuífero cambia debido a su estructura litológica. La permeabilidad de los acuíferos a ambos lados de la llanura es pobre y mejora gradualmente de oeste a este, por lo que la riqueza hídrica del acuífero también mejora gradualmente de oeste a este. El oeste es ligeramente menos rico en agua, con un coeficiente de permeabilidad de 1,15 a 2,08 m/d, y una producción de agua de un solo pozo de 30 a 160 m3/d. El este es más rico en agua, con una producción de agua de 160 a 800 m3; /d; la parte central al sureste tiene un coeficiente de permeabilidad de 1,95-8,53 m/d. La producción de agua de un solo pozo es de aproximadamente 1680 m3/d. Mediante cálculos, la capacidad de almacenamiento explotable de aguas confinadas profundas en la llanura de Chengdu es de 2,49 × 108 m3. Las aguas subterráneas más profundas tienen mayor salinidad.