太原盆地西溫莊隆起硫酸鹽型巖溶熱礦水成因研究*

羅 璐 毛 翔 汪新偉 朱 霞 何春艷 劉 芮

（①中國石化集團(tuán)新星石油有限責(zé)任公司，北京100083，中國）

（②中國石化集團(tuán)地?zé)豳Y源開發(fā)利用重點實驗室，北京100083，中國）

0 引 言

碳酸鹽巖熱儲層是地?zé)衢_發(fā)中重要的熱儲層之一，其具有水量大，易回灌等優(yōu)點（李曉燕等，2018；劉凱等，2018；劉東林等，2019）。太原地區(qū)的碳酸鹽巖含水層是太原的主要供水水源之一，自20世紀(jì)90年代以來，前人針對此含水層進(jìn)行了廣泛的研究，例如趙永貴等（1990）研究了太原地區(qū)碳酸鹽巖含水層的特征并對地下水流動系統(tǒng)進(jìn)行了劃分，之后，對東山、西山和北山3個巖溶地下水系統(tǒng)都分別進(jìn)行了深入的論證，基本確定了3個巖溶系統(tǒng)的邊界（沈可等，1993；韓冬梅等，2006；王秀蘭等，2010）。太原盆地內(nèi)的地?zé)崴芯縿t主要位于城東斷階、親賢地壘以及西邊山和東邊山地區(qū)，水溫多低于60i℃（馬騰等，2012；韓穎等，2018）。近年來，太原盆地內(nèi)西溫莊隆起開發(fā)了數(shù)十口深度大于2ikm，井口溫度大于60i℃的地?zé)峋?，其地?zé)崴側(cè)芙夤腆w（TDS）大于1.5ig·L－1，為優(yōu)質(zhì)的巖溶熱礦水，本文將重點針對西溫莊隆起的巖溶熱礦水成因進(jìn)行研究，為熱礦水資源的合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

太原盆地是一個新生代斷陷盆地，盆地內(nèi)的構(gòu)造格局受南北和東西向多組斷層控制，最明顯的是近南北向的幾乎平行等間距分布的3條斷層，分別是西邊的大留—南堰—晉祠斷層，中部的新城—汾河斷層和東部的東邊山斷層，3條斷層將太原盆地劃分為3個近南北向的條塊。在此基礎(chǔ)上，田莊斷裂帶及三給地壘斷裂帶等近東西向的斷層，將3個條塊劃分為多個斷壘、斷陷和斷塊。研究區(qū)總體表現(xiàn)出東西分帶，南北分塊的構(gòu)造格局（圖1）。研究區(qū)巖溶熱礦水主要就分布在三給地壘以南和田莊斷裂以北的區(qū)域。

太原地區(qū)下古生界寒武－奧陶系碳酸鹽巖發(fā)育完全，其沉積厚度達(dá)900im，裸露面積約2800ikm2。裸露區(qū)主要分布于西山地區(qū)汾河以北，棋子山北部及東山的大部分地區(qū)。在西山地區(qū)的中南部、太原盆地及東山南部地區(qū)，碳酸鹽巖則多被上古生界、中生界及新生界所覆蓋，隱伏于深部（圖2）。研究區(qū)主要的巖溶熱儲層是下奧陶統(tǒng)的冶里組、亮甲山組與中奧陶統(tǒng)下馬家溝組、上馬家溝組、峰峰組，整體厚度為600～700im。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的測井解釋，峰峰組下段和上、下馬家溝組是主要產(chǎn)水層，可占總產(chǎn)水量的50%以上（汪新偉等，2019）。

2 采樣與測試

為開展太原地?zé)崽餆岬V水成因分析，項目組于2018年12月共采集了18個地?zé)崴畼悠?，同時收集了已有文獻(xiàn)中的9個地?zé)崴?個地下冷水的水化學(xué)數(shù)據(jù)（Ma et al.，2011）。采樣點分布如圖1所示，主要集中于太原市區(qū)，3個地下冷水位于區(qū)域巖溶水補(bǔ)給區(qū)的東山和西山，水化學(xué)與同位素測試結(jié)果見表1和表4。

圖1 太原地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)圖Fig.1 Structural geological map of the study area

圖2 A－A′地質(zhì)剖面圖（剖面位置見圖1）Fig.2 A－A′Geological section（the position of the section is shown in Fig.1）

水樣的溫度和pH值均是用Hach便攜式雙通道多參數(shù)水質(zhì)分析儀（HQ40D）測定。溶解無機(jī)碳（DIC）的13C以及14C的測試是在美國Beta Analytic實驗室利用gas-bench IRMS同位素質(zhì)譜儀和加速器質(zhì)譜（AMS）進(jìn)行測試的，其中14C測試精度為±0.2ipmC（percent modern carbon現(xiàn)代碳百分比）；13C結(jié)果以美國南卡羅萊納州白堊系皮迪組的美洲箭石中的碳氧同位素豐度（VPDB）作為標(biāo)準(zhǔn)，并以δ13C（δ＝（Rsample／Rstandard－1）×1000‰）表示，分析精度為±0.3‰。

水樣的陰陽離子測試在中國石化地?zé)豳Y源開發(fā)利用重點實驗室完成，陰陽離子（除HCO－3以外）的測試儀器為離子色譜（Dionex-500），測試精度為3%，檢測限為0.05img·L－1。HCO－3的測試儀器為瑞士萬通全自動電位滴定儀905，滴定精度0.1iμL，檢測限是1.65img·L－1。

3 結(jié)果與討論

3.1 巖溶熱礦水水化學(xué)特征及其成因

3.1.1 水化學(xué)類型特征

F e／mg·L－1 4.20 5.38 2.52 3.02 6.85 4.09 6.24 2.52 4.89 10.23 7.93 8.14 3.92 5.20 2.81 1.58 5.20 21.14 9.60 4.27 0.14 0.20 0.15 0.27 0.02 Sr／mg·L－1 17.37 16.05 14.31 14.94 15.30 14.23 15.11 15.82 13.50 13.67 13.70 14.27 14.43 13.93 12.11—13.52—13.44—14.50—2.70 3.24 6.26 2.85 11.33 4.41 5.82 8.27 9.62 4.87 0.61 0.77 0.93／m g·L－1 SiO2／mg·L－1 33 37 33 35 31 34 36 35 35 35 33 37 39 39 25 29 30 29 11 14 13 15 18 23 20 21 18 9 9 8 SO2－4 861.6 1011.9 1062.0 1022.8 1011.9 1174.9 1237.8 1207.1 1214.0 1231.2 1505.2 1309.7 1256.9 1264.2 1758.0 1330.0 1123.0 1186.0 221.4 739.3 364.0 172.3 1172.7 1077.3 1366.1 1542.3 1462.3 23.5 221.7 114.4 H C O－3／m g·L－1 137.1 160.6 156.4 161.4 152.3 149.0 149.9 151.0 149.7 138.6 137.6 156.3 137.8 139.8 160.9 160.9 173.0 183.3 325.2 243.4 270.5 311.9 262.3 227.6 237.3 195.3 238.0 266.3 C l－276.5 38.5 268.5／mg·L－1 22.3 24.6 39.1 39.1 42.5 44.3 44.0 42.4 43.9 51.5 48.4 58.0 48.5 47.3 43.8 47.6 42.4 14.9 12.6 77.6 8.5 8.5 12.4 14.2 8.6 5.3 47.5 46.7 Ca2＋286.9 35.0 335.5／m g·L－1 337.4 320.5 319.8 382.6 402.3 388.5 392.7 400.8 434.6 403.7 399.6 398.1 479.0 414.3 395.1 332.4 108.0 227.3 157.4 112.8 387.1 412.1 444.9 356.7 54.8 116.5果Mg2＋結(jié)試347.6 78.3／mg·L－1 62.1 59.04 67.7 64.4 65.1 75.8 78.1 76.0 76.1 77.3 85.0 76.3 77.2 73.1 94.8 80.7 78.0 72.7 44.9 75.1 55.5 47.2 98.0 89.0 105.5 107.7 24.1 22.8學(xué)測 化水K＋／m g·L－1 19.27 34.0 16.2 25.1 24.2 24.0 25.1 25.5 19.7 20.4 25.8 27.4 26.0 26.4 27.5 31.2 26.4 24.6 22.8 2.0 2.81.62.17.4 10.2 18.5 8.4 7.30.31.51.2水下N a＋溶地／mg·L－1 23.6 24.0 39.6 40.5 36.9 40.7 41.0 39.3 38.7 39.6 55.5 42.7 37.8 41.7 71.5 48.4 46.7 48.3 26.8 44.2 19.5 28.1 15.2 15.2 25.3 19.2 30.7 38.3 11.0 29.1巖區(qū)地1344 1552原1648 1592 T able 1 T he chemicalcom positionandinform ationfor karst groundwatersam ples 1573 119.3 1816 1904 1850 1859 1888 2228 1985 1925 1923 2562 2024 1802 1796 581 1245 596 1820型T D S／mg·L－1 1659 746 2050 2275 2082 257 584 427太1表類學(xué)化水C a-M g-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4-HC O3 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-SO4-HCO3 C a-M g-SO4 Ca-M g-SO4-HC O3 C a-M g-SO4 C a-M g-SO4 C a-M g-SO4 Ca-Mg-SO4 Ca-Mg-HCO 3 Ca-M g-SO4-HC O3 M a et al.，2011 Ca-M g-SO4-HC O3度／℃68獻(xiàn)溫文口6660616064.5636868706562657465686765303433.4306062.551 39481615.2 17.3自井pH 7.74 7.89 7.72 7.48 7.80 7.65 7.63 7.74 7.51 7.29 7.28 7.61 7.60 7.35 7.05 7.04 7.02 7.02 7.60 7.05 7.27 6.88 7.33 6.97 6.81 6.71 6.94 7.74 6.60 7.33深／m，19～30引井2640 2232 2360 2313 2331 2686 2592 2582 2220 2344 2360 2564 2356 2600 2360 2260 2628 2526 1150 1351 1250 2000 1805 1803 603 1339 570 1600 179 172果成型水水水的試類 水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水冷冷冷 測樣 熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱熱 熱熱熱熱 熱地?zé)嵯孪孪潞退?地 地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地 集采置 起起起起起起起起起起起起起起起起起起階階階階起起階階起 作位 隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆隆斷斷斷斷隆隆斷斷隆山山山 工造 莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊莊東東東山南南山山南東西西 次構(gòu) 溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫溫 邊 邊邊 本西西西西西西西西西西西西西西西西西西城城城西城城西西城名井TY-01 TY-02 TY-03 TY-04 TY-05 TY-06 TY-07 TY-08 TY-09 TY-10 TY-11 TY-12 TY-13 TY-14 TY-15 TY-16 TY-17 TY-18 RN02 RN09 RN11 RN32 RN03 RN04 RN16 RS01 RS04 RS15 1～18為品R N01樣R N27號序1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

太原地區(qū)的巖溶地?zé)崴饕植加谖鳒厍f隆起、城東斷階、西邊山斷階和城南隆起4個構(gòu)造單元內(nèi)，地?zé)崴瘜W(xué)測試結(jié)果見表1。除去西邊山斷階的RN16井，研究區(qū)其他巖溶地?zé)峋罹笥?000im，最深為2686im，井口溫度為30～74i℃。地?zé)崴畃H值為6.6～7.89，水化學(xué)類型主要為SO4-Ca·Mg型，TDS（Total Dissolved Solid）為596～2562img·L－1。地下冷水樣位于東西山補(bǔ)給區(qū)，均為奧陶系碳酸鹽巖地下水井，井口溫度為15.2～17.3i℃。地下冷水pH值為6.6～7.74，和地?zé)崴嗨?，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型和HCO3-Ca·Mg型，TDS為257～584img·L－1。從地下水piper圖（圖3）中可以看出，地下水陰離子的組成從地下冷水往地?zé)崴泻芎玫难莼厔?，陰離子由為主演化為以SO24－為主，且TDS值隨之增高，地下水中的陽離子一直是以Ca2＋為主，Mg2＋由地下冷水往地?zé)崴袀€很小的演化趨勢。

圖3 太原地區(qū)地下水piper圖Fig.3 Piper triangular diagram of the major ions in water from Taiyuan

根據(jù)TDS和陽離子濃度的相關(guān)性圖（圖4a，圖4b）可以看出，隨著Ca2＋和的增加，TDS顯著增高，具有很好的線性相關(guān)性，推測地?zé)崴甌DS的主要貢獻(xiàn)來自石膏或硬石膏礦物的溶解。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，研究區(qū)內(nèi)的中奧陶統(tǒng)中分布有4層石膏、膏泥巖層，厚度較大，分別位于下馬家溝組、上馬家溝組和峰峰組。其中，太原地區(qū)主要開采的石膏礦位于峰峰組，太原西山就有一個大型的石膏礦床（羅僧抱，1986；陳國芳等，2007），而峰峰組是太原盆地地?zé)崴闹饕畬佣沃唬ㄍ粜聜サ龋?019）。此外，該地區(qū)的石炭－二疊系的砂頁巖煤系地層還有豐富的黃鐵礦，也對濃度有一定的貢獻(xiàn)（馬騰等，2012）。巖溶地?zé)崴腥绻麅H僅發(fā)生方解石和白云石的溶解作用，Ca＋Mg的摩爾濃度與的摩爾濃度比值應(yīng)小于1:1（Huang et al.，2017）。而本次巖溶地?zé)崴械腃a＋Mg的摩爾濃度與的摩爾濃度比值遠(yuǎn)大于1:1（圖4c），表明地?zé)崴胁粌H發(fā)生了方解石和白云石的溶解作用。從圖4d中看出地?zé)崴械暮枯^高，Ca2＋、摩爾濃度比小于1:1，說明除了方解石與白云石溶解作用外，還發(fā)生了石膏的溶解作用，且石膏的溶解作用占主導(dǎo)地位。含量高于Ca2＋含量的原因可能有：硫化物的氧化提供了額外來源；石膏的溶解產(chǎn)生過多Ca2＋導(dǎo)致方解石或者白云石發(fā)生了沉淀，使Ca2＋的含量減少。后文的礦物飽和度指數(shù)部分會詳細(xì)解釋哪種原因占主導(dǎo)。

圖4 太原盆地巖溶熱礦水TDS與陰陽離子濃度的相關(guān)性圖Fig.4 Relationship between TDSand ion concentration in Taiyuan Basin

3.1.2 地下水中主要礦物的飽和度指數(shù)（SI）

礦物飽和指數(shù)（SI）是確定水與礦物處于何種溶解－沉淀狀態(tài)的參數(shù)，以SI值判斷水與巖石、礦物的反應(yīng)狀態(tài)，尤其是礦物的溶解方向是比較可靠的（羅璐等，2015）。利用phreeQC軟件計算了太原地區(qū)地下水的主要礦物飽和度指數(shù)和CO2分壓（表2，圖5）。西溫莊隆起巖溶熱礦水中CO2分壓含量總體最低，補(bǔ)給區(qū)偏高。補(bǔ)給區(qū)地下冷水的4種礦物中石膏和硬石膏均為未飽和，方解石為飽和至未飽和，白云石則3種狀態(tài)均存在。巖溶熱礦水中的石膏和硬石膏則是呈飽和至未飽和趨勢，尤其是硬石膏，只有4個樣品位于飽和區(qū)，其余均為未飽和，方解石和白云石呈飽和至過飽和趨勢，證明石膏和硬石膏則是朝溶解方向發(fā)展的，而方解石和白云石是朝沉淀方向發(fā)展，石膏的溶解產(chǎn)生過多Ca2＋導(dǎo)致方解石或和者白云石發(fā)生了沉淀?？傮w而言，從補(bǔ)給區(qū)到熱礦水區(qū)，CO2分壓是逐漸減小，而4種礦物的飽和度指數(shù)均在增加，方解石和白云石趨近飽和，石膏和硬石膏趨近未飽和。

圖5 太原地區(qū)巖溶地下水4種特定礦物的飽和度指數(shù)Fig.5 Map of mineral saturation indices showing the extent to which a particular solution is supersaturated or undersaturated with respect to a particular mineral phase

表2 太原地區(qū)巖溶地下水主要礦物的飽和度指數(shù)（SI）Table 2 The main mineral saturation indices（SI）of karst groundwater samples in Taiyuan

3.1.3 巖溶熱礦水的熱儲溫度和循環(huán)深度

太原地區(qū)西溫莊巖溶熱礦水屬于中低溫地?zé)崴刂乒枞芙舛鹊闹饕鞘⒑陀袼瑁‵ournier，1989），所以太原地區(qū)西溫莊熱礦水熱儲溫度計算選擇石英和玉髓地溫計，計算結(jié)果見表3。對比地?zé)峋木跍囟葦?shù)據(jù)（表1）可知，玉髓地溫計的計算結(jié)果遠(yuǎn)低于井口溫度，所以選擇石英地溫計的結(jié)果作為太原地區(qū)西溫莊熱礦水熱儲溫度，熱儲溫度為72.6～91.1i℃。太原市的年平均氣溫9.5i℃，作為恒溫層的溫度，深度為20im，地溫梯度為3i℃／100im（汪新偉等，2019），計算太原地區(qū)西溫莊熱礦水的循環(huán)深度（表3），計算公式為：

式中：D為熱礦水循環(huán)深度（m）；T為熱儲溫度（℃）；T0為恒溫層溫度（℃）；G為地溫梯度（℃／100m）；D0為恒溫層深度（m）。

表3 西溫莊隆起區(qū)巖溶熱礦水的熱儲溫度和循環(huán)深度Table 3 The reservoir temperature and circulation depth of karst thermal mineral water in Xiwenzhuang uplift

太原地區(qū)西溫莊熱礦水的循環(huán)深度與地?zé)峋纳疃炔罹嗖淮?，說明西溫莊的地?zé)峋@至了目標(biāo)熱儲層，較好地開發(fā)了奧陶系的巖溶熱礦水。

3.2 巖溶熱礦水的同位素特征和徑流特征

3.2.1 巖溶熱礦水的氫氧穩(wěn)定同位素和碳同位素特征

太原地區(qū)巖溶熱礦水的氫氧穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)見表4。地?zé)崴钠鹪纯梢酝ㄟ^其在δD－δ18O關(guān)系圖上的位置，特別是與大氣降水之間的關(guān)系判斷（Craig，1961）。從太原盆地巖溶熱礦水的 δD－δ18O關(guān)系圖（圖6）可以看出，太原盆地的巖溶熱礦水起源于古大氣降水。

表4 西溫莊隆起區(qū)巖溶熱礦水的碳同位素數(shù)據(jù)以及14C年齡Table 4 The carbon isotopic composition and 14C age of karst thermal mineral water in Xiwenzhuang uplift

圖6 西溫莊隆起區(qū)巖溶熱礦水δD－δ18O關(guān)系圖（GMWL為全球大氣降水線：δ2 H＝8δ18O＋10）Fig.6 δD－δ18O plot showing the stable isotope composition of the thermal water in Xiwenzhuang upift.The solid line is the Global Meteoric Water Line（GMWL），δ2H＝8δ18O＋10

圖7 太原地區(qū)巖溶地下水TDS值平面分布圖Fig.7 TDSvalues distribution of karst groundwater in Taiyuan area

圖8 太原地區(qū)巖溶地下水Sr濃度平面分布圖Fig.8 Sr concentration distribution of karst groundwater in Taiyuan area

太原地區(qū)巖溶熱礦水的碳同位素數(shù)據(jù)見表2。由于不含14C的碳酸鹽溶解會稀釋14C，所以必須進(jìn)行碳酸鹽溶解校正。13C是開放和封閉系統(tǒng)地下水DIC演化的出色示蹤劑，含水層中源自土壤的DIC和碳酸鹽礦物之間的δ13C具有很大的差異，使之可提供可靠的校正14C地下水年齡的方法（Pearson et al.，1970）。利用Pearson模型校正后，太原盆地巖溶熱礦水的年齡為21i000～25i000ia，說明地?zé)崴谢旌狭斯潘?，其接受大氣降水補(bǔ)給后在儲層內(nèi)徑流時間比較長。由于巖溶熱礦水的14C樣品均采自西溫莊隆起，所以該結(jié)果僅能代表西溫莊隆起之上的巖溶熱礦水的年齡。對于西邊山斷階、城東斷階和城南隆起等其他構(gòu)造單元內(nèi)的巖溶熱礦水的年齡尚不清楚，但是可推測靠近補(bǔ)給區(qū)的構(gòu)造單元的巖溶熱礦水年齡要小于西溫莊隆起區(qū)。

3.2.2 巖溶熱礦水的徑流特征

根據(jù)太原地區(qū)巖溶地下水的TDS平面分布圖（圖7），可以看出西溫莊隆起到城南隆起一帶TDS值偏高，是太原盆地的匯水區(qū)，同樣的，巖溶地下水中的鍶（Sr）濃度也有類似特征（圖8）。鍶元素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不受質(zhì)量分餾的影響，巖溶水的徑流時間和徑流途徑長，與圍巖充分接觸，有利于鍶的富集（范偉等，2010）。太原地區(qū)巖溶地下水的Sr濃度分布趨勢與TDS分布圖的趨勢可以很好地匹配上。從Sr的平面分布來看，西溫莊隆起一帶為高值區(qū)，說明地下水的總體流向是從東西山往盆內(nèi)流，西溫莊隆起是匯水區(qū)，這個結(jié)論與上文提到的西溫莊隆起的巖溶熱礦水是年齡較老的古水一致。

根據(jù)太原盆地巖溶熱礦水的水化學(xué)特征，可以推測地下水補(bǔ)給徑流的過程：大氣降水補(bǔ)給地下水分別經(jīng)歷了碳酸鹽巖和石膏層的溶濾。大氣降水溶解了一部分CO2，使其pH偏酸性。進(jìn)入碳酸鹽巖后，方解石或白云石朝開放系統(tǒng)的飽和方向溶解，反應(yīng)的結(jié)果是pH上升至中性左右，水中Ca2＋、Mg2＋和HCO－3濃度增加，形成低TDS的HCO3-Ca·Mg型水。然后，水進(jìn)入石膏層，由于石膏的溶度積比方解石的溶度積大得多。因此，石膏被大量溶解，水中的Ca2＋濃度更高，并出現(xiàn)大量的SO2－4，同離子效應(yīng)使水與方解石達(dá)到過飽和狀態(tài)，SI值大于1，產(chǎn)生CaCO3沉淀，水中HCO－3減少。此外，由于這過程當(dāng)中溫度的上升，也會導(dǎo)致方解石溶解度下降（閆志為等，2009），CaCO3朝飽和方向發(fā)展，導(dǎo)致最終形成了以Ca2＋、Mg2＋和為主的SO4-Ca·Mg型巖溶熱礦水。

4 結(jié) 論

（1）太原盆地的巖溶熱礦水水化學(xué)類型為SO4-Ca·Mg型，其水巖相互作用受到了太原地區(qū)奧陶系石膏層影響。巖溶熱礦水中的TDS隨著Ca2＋和的增加而增加，Ca＋Mg的摩爾濃度與的摩爾濃度比值遠(yuǎn)大于1:1，Ca2＋摩爾濃度比小于1:1，說明除了方解石與白云石溶解作用外，還發(fā)生了石膏的溶解作用，且石膏的溶解作用占主導(dǎo)地位。根據(jù)熱礦水中的方解石、白云石、石膏和硬石膏4種礦物的SI值推斷，石膏和硬石膏兩種礦物還在溶解中，而方解石和白云石兩種礦物則出現(xiàn)沉淀趨勢，石膏的溶解產(chǎn)生過多Ca2＋可能會導(dǎo)致方解石或白云石發(fā)生沉淀，同時，熱礦水溫度越高，方解石和白云石的溶解度下降，還會加劇這兩種礦物往過飽和方向發(fā)展。

（2）太原地區(qū)巖溶地下水的起源來自于古大氣降水，太原盆地西溫莊隆起巖溶熱礦水的14C年齡為21i000～25i000ia，混合了古水。巖溶熱儲溫度為72.6～91.1i℃，循環(huán)深度為2123～2663im。較長的水巖相互作用時間，使得水巖相互作用更深入，地下水充分接受圍巖的熱傳導(dǎo)，這也是太原盆地能形成溫度較高的熱礦水的主要原因之一。

（3）太原地區(qū)從補(bǔ)給區(qū)到盆地內(nèi)排泄區(qū)，熱礦水的TDS和Sr濃度都有明顯的升高趨勢，反映出地下水從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)明顯的溶濾作用，地下水的化學(xué)類型也從HCO3-Ca·Mg型水往SO4-Ca·Mg型地下水演化。