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摘要贵州位于上扬子地块西南缘，受西部特提斯域演化和青藏高原隆升及挤出构造远程效应影响，发育挽近期北东向、北北东向多期复活走滑断裂束，形成良好的地热地质条件，蕴藏着大量的理疗热矿水（温泉）资源，尤以东北部最为丰富。区内理疗热矿水（温泉）资源开发利用潜力巨大，已成为贵州重要的新经济增长点，从而开展热矿水水文地球化学演化机理及其医学地质学研究尤为重要。长期以来，区内理疗热矿水（温泉）的研究主要集中在温泉基础水化学方面，以及对一些知名温泉（如石阡温泉群、息烽温泉、剑河温泉等）进行过一些水文地质学及成因研究，综合采用多维水文地球化学技术手段对理疗热矿水（温泉）形成机理及医学地质学理论的深入研究相对较少。由此可见，作为理疗热矿水（温泉）资源大省的贵州尚缺乏系统的地质地球化学及其形成机理的研究，更未开展过与人群健康关联度研究。因此，本论文的研究具有重要的理论意义和重大的实践应用价值。<br>　　本研究以贵州东北部地区理疗热矿水（温泉）为研究对象，通过采集区内理疗热矿水（温泉）水样42组进行水化学及环境同位素分析。选择代表性地热井、地层剖面采集热储层岩石样77组进行岩石地球化学分析。结合地质背景，采用H-O、13C、14C、87Sr/86Sr、34S同位素、稀土元素、相关性分析、XRD+SEM、矿物饱和指数法、反向水文地球化学模拟及医学地质学等多种技术手段对区内理疗热矿水（温泉）形成机理及其与健康的关联开展研究，提出区内理疗热矿水（温泉）的形成机理及其理疗价值。研究结果和结论如下：<br>　　（1）研究区理疗热矿水（温泉）主要受北东向、北北东向多期复活走滑断裂束的控制，温泉主要赋存于碳酸盐岩第一储集单元、第二储集单元及变质岩储集单元内。其中，碳酸盐岩第一、二热储层为震旦系灯影组和寒武系清虚洞组至奥陶系红花园组白云岩，夹灰岩及白云质灰岩。矿物成分以白云石为主，其次是方解石、石英、石膏、天青石、萤石、菱锶矿、盐岩及少量粘土矿物。变质岩热储层为清白口系清水江组变质砂岩、变质沉凝灰岩及板岩，矿物成分以含钾钠铝硅酸盐矿物（长石、云母、蒙脱石等）及石英为主，其次为萤石、高岭石、伊利石等矿物。<br>　　（2）区内理疗热矿水（温泉）水温为36.00~70.00℃，平均46.56℃。其中碳酸盐岩第一、二热储层理疗热矿水（温泉）水化学类型以SO4·HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Mg为主，变质岩热储层理疗热矿水（温泉）水化学类型以HCO3-Na为主。基于理疗热矿水（温泉）元素地球化学特征，采用地质地球化学理论及层次聚类分析将研究区理疗热矿水（温泉）分为碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）和变质岩型理疗热矿水（温泉）。其中，碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）为锶泉、氟泉、偏硅酸泉、硫化氢泉、氡泉、硫酸钠泉、硫酸钠钙泉、硫酸钙泉、硫酸钙镁泉组合型理疗热矿水（温泉），同时富含偏硼酸和锂组分；变质岩型理疗热矿水（温泉）为氟泉、偏硅酸泉、硫化氢泉、重碳酸钠泉组合型理疗热矿水（温泉），同时富含氡、锂和偏硼酸组分。<br>　　（3）两型理疗热矿水（温泉）δD值为-69.83‰~-44.89‰，δ18O值为-10.49‰~-6.82‰，表明区内理疗热矿水（温泉）起源于大气降水补给，补给高程为564.87~1522.29m。氘过量参数d值和δ18O右漂移揭示了热矿水与围岩矿物发生强烈的水-岩交换反应。14C、氚、H-O同位素揭示两型理疗热矿水（温泉）均为1952年前的次现代水补给，热矿水年龄为1536~28410a，补给区温度为6.58~11.33℃，为晚更新世气候较为寒冷的大气降水补给。采用平衡矿物法及SiO2温标估算两型理疗热矿水（温泉）热储温度为59.53~105.25℃，计算热储埋深为2246~4278m，热矿水循环深度为918~2428m。<br>　　（4）矿物饱和指数法和相关性分析揭示了碳酸盐岩热储层中白云石、方解石、石膏及萤石的溶解使得大量的Ca2+、Mg2+、SO42-及HCO3-离子向水中迁移和分配；天青石、萤石、菱锶矿及含SiO2矿物的溶解使得碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）富含Sr2+、H2SiO3、F-微量组分；受四川成盐盆地及热储层中粘土矿物或类粘土矿物阳离子交换反应的控制，碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）具有异常高的Na+、Cl-、TDS组分，并富含HBO2和Li+微量组分。在变质岩型理疗热矿水（温泉）中，铝硅酸盐矿物钠长石、石英及萤石的溶解形成了富含Na+、HCO3-、H2SiO3、F-化学组分的热矿水。两型理疗热矿水（温泉）在深循环过程中，在强还原条件下，微生物脱硫作用将水中的硫酸盐分解为H2S气体，从而形成富含H2S热矿水。<br>　　（5）稀土元素分析表明，碳酸盐岩热储层理疗热矿水（温泉）LREE/HREE高于变质岩热储层理疗热矿水（温泉）的分异特征可能受到了不同酸碱条件的影响。而理疗热矿水（温泉）中HCO3-含量也是影响碳酸型理疗热矿水（温泉）与变质岩型理疗热矿水（温泉）稀土元素分异差别的原因之一。Ce负异常和正Eu异常研究表明氧化还原性并不是造成其异常的原因，可能是受原岩或沉积物的影响。<br>　　（6）13C、87Sr/86Sr、34S同位素水文地球化学示踪揭示了携带有生物成因和有机物来源CO2的热水作用于碳酸盐岩和铝硅酸盐岩分别控制了两型理疗热矿水（温泉）的水岩反应过程。87Sr/86Sr、34S分馏特征及其与Ca2+、SO42-、SI-Gypsum等相关性表明了碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）的水岩反应过程中有大量的石膏和天青石溶解。随着水岩反应程度提高，两型理疗热矿水（温泉）δ13C、δ34S值逐渐富集，碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）87Sr/86Sr越来越低，而变质岩型理疗热矿水（温泉）87Sr/86Sr逐渐升高，揭示碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）受碳酸盐岩风化溶解控制、变质岩型理疗热矿水（温泉）受铝硅酸盐岩风化溶解控制。<br>　　（7）PHREEQC反向模拟揭示并验证了区内碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）主要的水文地球化学反应受碳酸盐岩白云石、石英、石膏、天青石、萤石、钠盐溶解和部分微弱的阳离子交换反应的控制，而变质岩型理疗热矿水（温泉）水岩反应受铝硅酸盐岩中长石、石英、高岭石、伊利石、萤石溶解反应的控制。<br>　　（8）两型理疗热矿水（温泉）是由寒冷气候大气降水沿基岩裸露区或构造裂隙带渗入补给，在重力驱动下沿地温梯度不断加热增温进行对流循环。在热水径流路径上经人工开掘或天然出露为温泉。在热矿水对流循环过程中，热矿水与其碳酸盐岩热储层和变质岩热储层岩石矿物分别发生强烈的水岩反应，形成了碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）和变质岩型理疗热矿水（温泉）。<br>　　（9）两型理疗热矿水（温泉）与人群健康关联性结果显示，理疗热矿水（温泉）泡浴与骨关节疾病有关联；过去一年泡温泉行为与皮肤症状、骨关节症状有关联；过去两周泡温泉行为与睡眠、食欲、精力充沛状况有关联。同时，不同类型的理疗热矿水（温泉）泡浴与慢性疾病的关联存在差异，其中，碳酸盐岩型理疗热矿水（温泉）泡浴与高血压存在统计关联；变质岩型理疗热矿水（温泉）与心脑血管疾病、糖尿病存在统计关联。不同类型理疗热矿水（温泉）泡浴与慢性疾病关联的差异，可能与其所富含的元素和化学组分的差异密切相关，提示理疗热矿水（温泉）的构造条件和含水围岩的矿物成分对人群健康的间接影响，这也为温泉理疗价值进一步开发提供重要理论依据。<br>　　本研究从区域地质背景角度出发，综合利用了多种水文地球化学技术，阐明了地质背景和水文地球化学反应是控制区内两型理疗热矿水（温泉）水文地球化学演化的主要原因。基于化学元素的理疗热矿水（温泉）分型泡浴与人群健康密切相关，本研究结果对今后温泉理疗价值的开发和保护具有重要指导意义。