地表水/地層水水型分類及其劃分方法

康志勇，李曉濤，田 文，吳一平

(1.中國石油遼河油田公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010;2.中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063004)

0 引 言

地層水是指儲(chǔ)存在地下巖層或礦床中的可動(dòng)水和束縛水，包括地層圈閉中的邊水、底水、層間水、水層水和溫泉水。地層水主要有4種來源：一是沉積水，指沉積物堆積過程中保存于其中的水，其含鹽量和化學(xué)成分受控于原環(huán)境，但在巖層埋深、壓實(shí)、成巖等過程中的物理化學(xué)變化有時(shí)會(huì)使沉積水中的礦物離子發(fā)生改變；二是滲入水，指大氣降水等滲入巖層中的地表水，滲入水可淡化地下高礦化度水；三是深層水，指來源于地殼深部的高礦化度高溫水；四是轉(zhuǎn)化水，指沉積成巖和烴類形成過程中，黏土礦物轉(zhuǎn)化脫出的層間水及有機(jī)質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化時(shí)分解出的水。目前的地層水是上述4種來源水的混合水，甚至是與地表水的再混合水。地表水是天然匯集形成的水資源，包括自然降水、雪山和冰川融水、沼澤水、江水、河水、湖水和海水。而地層水分類主要源于美國學(xué)者帕勒梅爾和蘇聯(lián)學(xué)者阿列金、舒卡列夫、蘇林及中國學(xué)者張金來等。目前，地層水普遍采用蘇聯(lián)地質(zhì)礦物學(xué)博士蘇林教授的分類(簡稱“蘇林分類”)。蘇林分類雖然在實(shí)踐中還存在一些矛盾，但一直沒有更好的替代解決方案。本文在分析國內(nèi)外著名學(xué)者的各種天然水分類中，通過探討天然水如何分類以及分析天然水中鹽類形成順序與地質(zhì)環(huán)境的內(nèi)在聯(lián)系，提出天然水綜合成因系數(shù)與綜合判斷系數(shù)分類方案(簡稱“六步九分法”)，該方案試圖解決目前蘇林分類在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的各種主要矛盾。

1 天然水分類現(xiàn)狀

天然水是自然界中非人為因素形成的地表水和地層水的統(tǒng)稱。實(shí)際上有很大比例的地表水與埋藏較淺的地層水以露頭或泉眼等形式相互連通，因此，嚴(yán)格意義上的地表水與部分淺層地層水是很難區(qū)分的。

1.1 主要分類參數(shù)

(1)地層水礦化度()：指1 L水中所含礦物離子的質(zhì)量，單位為mg·L。

(2)離子毫摩爾濃度：指1 L水中所含礦物離子的毫摩爾數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(1)

(3)離子單位電荷毫摩爾濃度：指1 L水中所含礦物離子的單位電荷毫摩爾數(shù)。單位電荷或元電荷是指帶1.602 189 4×10庫倫電量的最小電荷。1庫倫相當(dāng)于6.241 460 122×10個(gè)電子所帶的電量總和。1個(gè)電子帶1個(gè)單位負(fù)電荷電量，1個(gè)質(zhì)子帶1個(gè)單位正電荷電量。例如，1個(gè)Cl帶1個(gè)單位負(fù)電荷電量，1個(gè)Ca帶2個(gè)單位正電荷電量。單位電荷描述的是電量而非粒子。離子單位電荷毫摩爾濃度的計(jì)算公式為

(2)

式中：為總離子單位電荷毫摩爾濃度；為第種離子的單位電荷毫摩爾濃度；為第種離子或酸根的化合價(jià)(=1，=1，=2，=2，=1，=2，=1，=2)。

1.2 現(xiàn)有分類

水文地質(zhì)學(xué)用礦化度或含鹽量將天然水劃分為淡水、微咸水、咸水、鹽水、鹵水5種類型；按水硬度可把天然水分為特軟水、軟水、中等水、硬水、特硬水5類。

(1)阿列金分類。首先把水體中含量最多的陰離子作為分類基礎(chǔ)，將天然水分為3類，分別為重碳酸鹽類、硫酸鹽類、氯化物類；其次，在每一類中按陽離子分為3組，即鈣組、鎂組、鈉組；最后，再按相關(guān)離子單位電荷毫摩爾濃度比例關(guān)系把每一組分為4種類型，分別為Ⅰ型(+2>2+2)、Ⅱ型(+2<2+2<2++2)、Ⅲ型(2++2<2+2或>+)、Ⅳ型(+2=0)，最終劃分出27種水型。

(2)舒卡列夫分類。該分類是按陰、陽離子物質(zhì)的量濃度大小進(jìn)行劃分的。在天然水中，4種陰離子與4種陽離子相互結(jié)合；按照陰離子或陽離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)大于25%才能參與水型命名的分類原則，將天然水組合分為49種水型。舒卡列夫分類與阿列金分類有相同之處，但又有離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)下限要求不同等區(qū)別。

(3)蘇林分類。1911年美國帕勒梅爾首次提出地層水分類方案，之后眾多學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出很多方案。1946年蘇聯(lián)地質(zhì)礦物學(xué)博士蘇林教授的特性系數(shù)分類最簡潔，普遍被大家接受。蘇林教授認(rèn)為：地層水的化學(xué)成分與地質(zhì)環(huán)境有關(guān)；根據(jù)Na(K)與Cl的當(dāng)量濃度比(等于單位電荷毫摩爾濃度比)，按陽離子與陰離子親合力大小的組合順序(圖1)，結(jié)合特性系數(shù)可將地層水劃分為NaSO、NaHCO、MgCl和CaCl等4種水型。這也是石油行業(yè)地層水水型分類的現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

①代表離子親合力最大;②代表離子親合力中等;③代表離子親合力最小圖1 離子親合力順序示意圖Fig.1 View of Ionic Affinity Sequence

(4)張金來對(duì)中國地層水進(jìn)行了較長時(shí)間的研究，考慮到水中離子的特點(diǎn)，于1982年提出地層水以Cl等為指標(biāo)的分類方案。Cl與地層水礦化度的相關(guān)性較好，其變化一般能反映地層水的化學(xué)特征，因此，按Cl濃度、離子組合變異系數(shù)、閉合系數(shù)等指標(biāo)可將地層水劃分為低氯水、中氯水、強(qiáng)氯水和高氯水4種水型。

1.3 存在問題

天然水無論按礦化度、含鹽量、硬度或Cl濃度進(jìn)行分類，都只是對(duì)總離子或指定離子含量高低的簡單分類，沒有與天然水的具體形成環(huán)境建立關(guān)聯(lián)，對(duì)油氣田的勘探開發(fā)缺乏指向性。阿列金分類重點(diǎn)考慮了優(yōu)勢(shì)離子，雖然分類很細(xì)，但水型的劃分缺乏與地質(zhì)環(huán)境的客觀因果關(guān)系；舒卡列夫分類忽略了陰離子或陽離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)小于25%的離子，然而這些離子恰好與天然水的成因環(huán)境密切相關(guān)，另外該分類還未考慮陰離子或陽離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)大于25%時(shí)離子的主次關(guān)系；蘇林分類雖然在不同程度上規(guī)避了上述分類的主要不足，但其自身依然存在諸多缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)蘇林分類中不包含自然界中普遍存在的NaCl水型，即忽略了Na(含K)和Cl單位電荷毫摩爾濃度近乎對(duì)等或NaCl+KCl在水中的配伍離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)時(shí)(如大于或等于80%)這一特定的、極具代表性的NaCl形成環(huán)境。

(3)蘇林分類未把代表天然水水型鹽類的穩(wěn)定性與形成該鹽類的地質(zhì)環(huán)境建立符合實(shí)際的因果關(guān)系。

(4)蘇林分類沒有真正把地表水與地層水區(qū)分開，且使用的離子當(dāng)量濃度單位(meq·L)目前已廢棄，應(yīng)改用國際通用的物質(zhì)的量濃度，即離子毫摩爾濃度(mmol·L)或單位電荷毫摩爾濃度(mmol·L)。

2 天然水水型分析

天然水水型分析是油氣藏特征研究的重要組成部分，而天然水中各種鹽類的形成環(huán)境及優(yōu)勢(shì)離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)都是天然水水型分析時(shí)需要充分考慮的因素。本文在蘇林分類和阿列金分類基礎(chǔ)上提出了天然水綜合成因系數(shù)與綜合判斷系數(shù)分類方案(簡稱“六步九分法”)。該分類方案既考慮了不同成因環(huán)境下形成鹽類的穩(wěn)定性及地質(zhì)歷史演變的影響，也考慮了優(yōu)勢(shì)離子及優(yōu)勢(shì)鹽類對(duì)分析天然水水型的指向意義。

2.1 鹽類化合物形成順序

在天然水常見的8種離子中，當(dāng)4種陽離子與4種陰離子單位電荷毫摩爾濃度基本對(duì)等時(shí)，根據(jù)8種離子親合力大小關(guān)系(圖1)，由親合力最強(qiáng)的陰、陽離子間首先充分化合；當(dāng)親合力最強(qiáng)的離子還有富余時(shí)，這些離子與親合力次強(qiáng)的離子充分化合；之后若還有親合力最強(qiáng)的離子剩余時(shí)，再與親合力最弱的離子充分化合。只有親合力最強(qiáng)的陰、陽離子按親合力大小依次全部化合后，親合力次強(qiáng)的離子間才開始化合；當(dāng)次強(qiáng)離子還有剩余時(shí)，次強(qiáng)離子再與親合力最弱的離子進(jìn)行化合，并消耗殆盡；最后才出現(xiàn)親合力最弱的陰、陽離子間化合，這就是天然水中鹽類化合物的形成過程。水中每種鹽類化合物的形成總與相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)，相似的地質(zhì)環(huán)境可形成相同的鹽類化合物，而相同的鹽類化合物可以是不同地質(zhì)環(huán)境下的產(chǎn)物。

圖2 9種鹽類化合物形成順序示意圖Fig.2 View of Nine Salt Compounds Formation Sequence

首先，親合力最強(qiáng)的離子之間或與親合力次強(qiáng)的離子之間形成最穩(wěn)定的化合物NaCl、NaSO或MgCl。該類化合物形成于陸相環(huán)境(內(nèi)陸閉塞湖泊)或海相環(huán)境(入海口、海灣、遠(yuǎn)海)，形成這些鹽類化合物的天然水都經(jīng)歷了相當(dāng)長的地質(zhì)歷史演化周期。隨后，親合力最強(qiáng)的離子與親合力最弱的離子之間形成較穩(wěn)定的化合物NaHCO或CaCl。NaHCO的原始沉積環(huán)境為陸相，CaCl的原始沉積環(huán)境為陸相或海相，其演變與成巖和(或)成藏有千絲萬縷的聯(lián)系，并且都經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)歷史演化周期。接著，親合力中等的離子之間形成中等穩(wěn)定的化合物MgSO。該類化合物形成于特定的鹽湖或海灣等環(huán)境，并經(jīng)歷了較長的地質(zhì)歷史演化周期，但在油氣藏中極少見到該類地層水。之后，親合力中等的離子與親合力最弱的離子之間形成較不穩(wěn)定的化合物Mg(HCO)或CaSO。Mg(HCO)形成于不穩(wěn)定的陸相(如河流或淡水湖泊)或與火山活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)環(huán)境；在地質(zhì)歷史演化的過程中，當(dāng)含Mg(HCO)的地層埋深超過3 000 m時(shí)，Mg(HCO)受熱到一定程度會(huì)轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鎂(3MgCO·Mg(OH)·3HO)沉淀。CaSO形成于陸相(河流、淡水湖泊)或干旱、半干旱的鹽化瀉湖環(huán)境，或存在于與石膏礦脈相接觸的地層水和溫泉中，陸相環(huán)境形成的CaSO水型經(jīng)歷的地質(zhì)歷史演化周期非常短暫。最后，親合力最弱的離子之間形成最不穩(wěn)定的化合物Ca(HCO)。該化合物只存在于不穩(wěn)定的內(nèi)陸河流、淡水湖泊或埋深小于3 000 m的地層及溫泉中，是未經(jīng)歷過地質(zhì)歷史演化或經(jīng)歷了極短地質(zhì)歷史演化的天然水。

總之，大部分地層水與地表水實(shí)際上是同源之水，只是在特定地質(zhì)環(huán)境下經(jīng)歷不同的地質(zhì)歷史演化周期和演化形成機(jī)制而已。

2.2 水型評(píng)價(jià)參數(shù)

評(píng)價(jià)天然水水型之前，首先分別計(jì)算常見的8種離子總離子單位電荷毫摩爾濃度、每種離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)以及配伍后的NaCl+KCl在水中單位電荷毫摩爾濃度和單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)；其次，計(jì)算相關(guān)離子單位電荷毫摩爾濃度比、天然水綜合成因系數(shù)和天然水綜合判斷系數(shù)；最后，確定優(yōu)勢(shì)離子及優(yōu)勢(shì)鹽類。

總離子單位電荷毫摩爾濃度和配伍后的NaCl+KCl在水中單位電荷毫摩爾濃度()為

(3)

配伍后的NaCl+KCl在水中單位電荷毫摩爾濃度是陰、陽離子(Na+K、Cl)中的最小濃度正電荷或最小濃度負(fù)電荷之離子單位電荷毫摩爾濃度的兩倍。

離子和配伍后的NaCl+KCl在水中單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)分別為

(5)

(6)

式中：為第種離子單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)；為Na+K與Cl配伍后形成的NaCl+KCl在天然水中單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)(簡稱“NaCl單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)”)。

根據(jù)Na+K與Cl單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)及NaCl單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)可判斷天然水中NaCl是否為優(yōu)勢(shì)鹽類。

離子單位電荷毫摩爾濃度比(簡稱“濃度比”)為

(7)

(8)

(9)

式中：、、分別為離子單位電荷毫摩爾濃度比；為分母調(diào)節(jié)系數(shù)(分母中其他變量為0時(shí)，=0000 1；分母中其他變量不為0時(shí)，=0)。

天然水綜合成因系數(shù)為

=+-

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

式中：、、、、分別為天然水綜合成因系數(shù)。

根據(jù)天然水綜合成因系數(shù)可確定天然水中的優(yōu)勢(shì)鹽類：當(dāng)≈0時(shí)，天然水屬NaCl形成環(huán)境；在各種特定背景下，當(dāng)滿足>0.5時(shí)，天然水屬NaSO形成環(huán)境；當(dāng)滿足>0.5時(shí)，天然水屬M(fèi)gCl形成環(huán)境；當(dāng)滿足>0.5時(shí)，天然水屬CaCl形成環(huán)境；當(dāng)滿足>0.5時(shí)，天然水屬NaHCO形成環(huán)境。

天然水綜合判斷系數(shù)為

=min(+,++
+--)

(15)

=+---

(16)

=

(17)

=+-

(18)

(19)

=max(,,,)

(20)

=min(,+++
---)

(21)

=++--

(22)

=

(23)

=--

(24)

(25)

=max(,,,)

(26)

式中：、、、、、分別為當(dāng)>1時(shí)天然水綜合判斷系數(shù)及其最大值；、、、、、分別為當(dāng)<1時(shí)天然水綜合判斷系數(shù)及其最大值。

2.3 離子組合類型

根據(jù)天然水綜合成因系數(shù)可將天然水離子組合分為5類，再依據(jù)濃度比將天然水離子組合細(xì)分為20種類型(表1)。當(dāng)然，這20種離子組合類型都是在陰、陽離子單位電荷毫摩爾濃度基本對(duì)等的前提下劃分的，實(shí)際情況會(huì)更復(fù)雜些?？傮w而言，除個(gè)別極端情況外，天然水離子組合基本反映了天然水中最常見的礦物離子組合類型。

表1 天然水離子組合類型Table 1 Ions Combination Types of Natural Water

2.4 水型分析步驟

根據(jù)5類20種天然水礦物離子組合類型，結(jié)合NaCl單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)，可用6個(gè)步驟將天然水劃分為9種水型，即六步九分法(表2)。

第一步，根據(jù)濃度比，將天然水分為3組，當(dāng)0.99≤≤1.01或-0.01≤≤0.01時(shí)，將天然水劃分為NaCl水型。

第二步，根據(jù)NaCl單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)，將第一步余下的兩組天然水細(xì)分為4組；當(dāng)≥0.80時(shí)，其中的兩組天然水可劃分為NaCl水型。

第三步，根據(jù)濃度比或，將第二步余下的兩組天然水細(xì)分為4組。

第四步，根據(jù)天然水綜合成因系數(shù)、、、，結(jié)合第三步分組結(jié)果，將天然水進(jìn)一步細(xì)分為8組，其中的4組天然水可分別劃分為NaSO水型(>0.5)、MgCl水型(>0.5)、CaCl水型(>0.5)和NaHCO水型(>0.5)。

第五步，根據(jù)濃度比和，將第四步余下的4組天然水進(jìn)一步細(xì)分為8組，并將其中的4組天然水分別劃分為MgSO水型和Ca(HCO)水型。

第六步，根據(jù)天然水綜合判斷系數(shù)、、、、、、、、、、、將第五步余下的4組天然水進(jìn)一步細(xì)分為12組，并按天然水綜合判斷系數(shù)依次劃分出Ca(HCO)→CaSO→MgSO→NaSO和MgSO→NaHCO以及Ca(HCO)→Mg(HCO)→MgSO→MgCl和CaCl→CaSO等8種天然水水型(表2)。

表2 六步九分法分析天然水水型Table 2 Natural Water Types Analyzed by Classification Method with Nine Types and Six Steps

綜上所述，用六步九分法將天然水劃分為9種，即NaCl水型、NaSO水型、MgCl水型、NaHCO水型、CaCl水型、MgSO水型、CaSO水型、Mg(HCO)水型、Ca(HCO)水型，且每種水型具有各自的特點(diǎn)及成因環(huán)境。

2.5 水型特點(diǎn)

NaCl(俗稱石鹽、食鹽或鹽)水型代表有源供給的內(nèi)陸閉塞湖泊或入?？凇⒑抄h(huán)境。其主要特點(diǎn)是0.99≤≤1.01，或-0.01≤≤0.01，或≥0.80，并形成以NaCl為優(yōu)勢(shì)鹽類的NaCl水型。

MgCl水型代表開闊的海洋環(huán)境。在遠(yuǎn)離海岸的開闊海水中陰、陽離子單位電荷毫摩爾濃度大小依次為+>2>2、>2>+2。該水型的基本特點(diǎn)是<0.80、<1、<1、>05或<0.80、≤05、≥1、=，水中的雙優(yōu)勢(shì)離子形成了優(yōu)勢(shì)鹽類MgCl，并形成MgCl水型。在大洋中，由于海水經(jīng)歷了漫長的演變周期和連續(xù)不斷地各種不同形式的混合運(yùn)動(dòng)，以及海水的巨大體量，造就了MgCl水型遵循海水常量成分恒定性原理。但在地層中出現(xiàn)的MgCl水型，其離子單位電荷毫摩爾濃度不遵循海水常量成分恒定性原理，且總礦化度小于海水。

NaHCO(俗稱小蘇打)水型代表陸相環(huán)境，是油氣藏中最常見的地層水水型，地表無此水型。該水型的特點(diǎn)是<0.80、>1、≥1、>05或<0.80、≤05、<1、>1，水中的雙優(yōu)勢(shì)離子形成優(yōu)勢(shì)鹽類NaHCO，使地層水形成NaHCO水型。

CaCl水型代表陸相或海相環(huán)境，是深層封閉環(huán)境的產(chǎn)物，是氣藏最典型的地層水水型，地表無此水型。該水型的特點(diǎn)是<0.80、<1、>05或<0.80、≤05、<1、>1，水中的雙優(yōu)勢(shì)離子形成了優(yōu)勢(shì)鹽類CaCl，使地層水形成CaCl水型。

CaSO(俗稱硬石膏)水型代表陸相鹽化瀉湖等環(huán)境，多與石膏礦的形成環(huán)境類似，可出現(xiàn)在河流、湖泊、溫泉水或油氣藏中。該水型的特點(diǎn)是<0.80、>1、<1、≥1、≤05、=或<0.80、>1、<1、≥1、≤05、≤1，水中的雙優(yōu)勢(shì)離子形成了優(yōu)勢(shì)鹽類CaSO，使天然水形成CaSO水型。

Mg(HCO)水型代表低礦化度的地表淡水或淺層地層水。該水型的特點(diǎn)是<0.80、>1、≥1、<1、≤05、≤1或<0.80、>1、≥1、<1、≤05、=，水中的雙優(yōu)勢(shì)離子形成了優(yōu)勢(shì)鹽類Mg(HCO)，使天然水形成Mg(HCO)水型。

Ca(HCO)水型代表大陸沖刷環(huán)境，是典型的地表淡水水型，與河流中離子單位電荷毫摩爾濃度大小順序(2>>2或2>2>或2>2>，>2>)基本匹配，油氣藏中少見此水型。該水型的基本特點(diǎn)是<0.80、>1、<1、≥1、≤05、=，或<0.80、>1、≥1、≥1、≤05，或<0.80、<1、<1、≥1、≤05，或<0.80、<1、≥1、<1、≤05、=，說明水中的雙優(yōu)勢(shì)離子相互結(jié)合形成了優(yōu)勢(shì)鹽類Ca(HCO)，使天然水(主要為地表水)形成最不穩(wěn)定的Ca(HCO)水型，這是因?yàn)镃a(HCO)加熱即轉(zhuǎn)換為CaCO和CO。同時(shí)，該水型還有別于封閉湖泊，在自然界中演化時(shí)間極短，如河流及正常湖泊一般很快匯入大?；虮簧锵幕驖B入地下等；其與大洋海水形成鮮明對(duì)比，大洋海水的主要離子成分相對(duì)穩(wěn)定，而河流和淡水湖泊的主要離子成分很不穩(wěn)定(上、中、下游或不同季節(jié)取樣分析結(jié)果都會(huì)有較大差異)。因此，Ca(HCO)是衡量地表水是否經(jīng)歷了較長地質(zhì)歷史演化周期的重要標(biāo)志性鹽類。

在上述9種水型中，Ca(HCO)水型為典型的大陸沖刷環(huán)境下的淡水水型，基本不出現(xiàn)在油氣田中；MgCl水型為典型的開闊大洋海水水型，出現(xiàn)在油氣藏中的MgCl水型不遵從海水常量成分恒定性原理；MgSO水型出現(xiàn)在鹽湖或海灣環(huán)境；Mg(HCO)水型為很少出現(xiàn)的地表淡水或淺層地層水水型，可出現(xiàn)在與火山巖有關(guān)的地層中；CaSO水型為特定地質(zhì)環(huán)境下形成的地層水水型；NaHCO和CaCl為典型的地層水水型，地表不存在這兩類水型；NaSO水型為內(nèi)陸有源封閉性湖泊或地層水水型；NaCl水型為內(nèi)陸有源封閉性湖泊、海灣、入?？诨虻貙铀?，無論出現(xiàn)在地表還是地層中都是經(jīng)歷了較長地質(zhì)歷史演化周期的重要標(biāo)志性水型。

2.6 案例分析

表3、4以洞庭湖水樣為例闡述了天然水六步九分法的具體應(yīng)用步驟及水型分析結(jié)果。表5根據(jù)國內(nèi)外不同地區(qū)146個(gè)水樣分析結(jié)果，用六步九分法與蘇林分類對(duì)比分析天然水水型。已有淡水水樣分析表明，地表淡水以Ca(HCO)水型為主，而非蘇林分類劃分的NaSO水型(表5)。

表3 洞庭湖離子含量分析結(jié)果Table 3 Analysis Results of Ion Content in Dongting Lake

表4 洞庭湖水型分析結(jié)果Table 4 Analysis Results of Water Type in Dongting Lake

表5 天然水離子濃度及水型對(duì)比Table 5 Comparison Between Natural Water Ion Concentration and Water Type

NaSO水型在六步九分法中是內(nèi)陸閉塞湖泊或地層條件下形成的；Ca(HCO)和Mg(HCO)水型都不會(huì)出現(xiàn)在大于3 000 m以下的地層中，因?yàn)楹珻a(HCO)的地層水溫度升高到100 ℃后即分解為CaCO沉淀和CO氣體；含Mg(HCO)的地層水溫度升高到100 ℃后即轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鎂沉淀。綜上所述，鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖地層可能是Ca(HCO)水型的陸相沉積物在經(jīng)歷深埋(大于3 000 m)、壓實(shí)、成巖等過程中發(fā)生了系列物理化學(xué)變化后的產(chǎn)物，使地層水由原來的Ca(HCO)水型轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO或CaCl水型，這也許就是在地表見不到NaHCO和CaCl水型的根本原因；反過來說，在地層中出現(xiàn)的NaHCO水型，也許其母水應(yīng)為陸相成因的淡水，并成為陸相油氣成藏的佐證之一。

3 結(jié) 語

(1)Na+K和Cl相對(duì)含量是天然水水型劃分的方向性指標(biāo)。NaCl絕對(duì)含量反映天然水的演化歷史，含量越高代表天然水的地質(zhì)歷史演化周期相對(duì)較長；NaCl相對(duì)含量也反映天然水的形成演化環(huán)境，當(dāng)NaCl單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)大于或等于0.80時(shí)，NaCl才稱為優(yōu)勢(shì)鹽類，否則NaCl屬非優(yōu)勢(shì)鹽類。

(2)在陰、陽離子單位電荷毫摩爾濃度基本對(duì)等的前提下，根據(jù)天然水綜合成因系數(shù)和濃度比，可將天然水中的離子劃分為5類20種離子組合類型。這些離子組合基本涵蓋了自然界中最常見的8種離子的組合類型。

(4)分析天然水水型的六步九分法是以離子單位電荷毫摩爾濃度比、天然水綜合成因系數(shù)和天然水綜合判斷系數(shù)為標(biāo)尺，將優(yōu)勢(shì)鹽類的單位電荷毫摩爾分?jǐn)?shù)與成因環(huán)境緊密結(jié)合，在離子單位電荷毫摩爾濃度相等的條件下，以親合力更弱的離子形成的優(yōu)勢(shì)鹽類占優(yōu)作為天然水水型命名的基本原則，從而使不同環(huán)境下形成的優(yōu)勢(shì)鹽類決定了相應(yīng)的天然水水型。

(5)最常見的5種地層水水型為NaHCO、CaCl、NaSO、MgCl、NaCl。其中，NaHCO水型和CaCl水型不會(huì)出現(xiàn)在地表水中；不常見的3種地層水水型為Mg(HCO)、CaSO、MgSO。最常見的4種地表水水型為Ca(HCO)、MgCl、NaSO、NaCl；不常見的兩種地表水水型為Mg(HCO)和CaSO。

(6)地表水MgCl水型遵循海水常量成分恒定性原理，地層水MgCl水型則不遵循此原理。在地表水NaSO水型中，Mg單位電荷毫摩爾濃度大于Ca；在地層水NaSO水型中，Mg單位電荷毫摩爾濃度小于Ca。地表水和地層水NaCl水型目前還無法區(qū)分。地表淡水以Ca(HCO)水型為主，而非蘇林分類劃分的NaSO水型。

(7)9種天然水水型反映了相對(duì)特定的地質(zhì)環(huán)境，即內(nèi)陸河流、內(nèi)陸淡水湖泊、內(nèi)陸封閉半封閉非淡水湖泊、近岸封閉瀉湖、海灣、入?？凇⒔?、遠(yuǎn)海以及成巖和成烴環(huán)境。不同環(huán)境形成的各類天然水都要經(jīng)歷一定的地質(zhì)歷史演化周期。穩(wěn)定性好的相應(yīng)鹽類水型演化周期最長；穩(wěn)定性最差的相應(yīng)鹽類水型演化周期最短，甚至可以忽略；同一水型的演化周期差別也非常懸殊。

(8)六步九分法適用于分析天然形成的地表水和與油氣藏成烴作用及油氣藏形成有關(guān)的地層水水型，且要求常見的4種陽離子和4種陰離子單位電荷毫摩爾濃度基本對(duì)等，因此，對(duì)分析其他礦床地層水水型可能存在風(fēng)險(xiǎn)。