中国地质调查局水文地质环境地质研究所在北方陆相页岩气开发中地下水循环演变及异常评估研究取得新进展。研究成果近日发表在国际环境科学和水文地质学顶级学术期刊《环境科学与技术》(Environmental Science & Technology)和《水文杂志》(Journal of Hydrology)。

    该研究以我国北方侏罗统大煤沟组页岩气储层为研究对象,分析页岩地层水的主要补给来源和水化学演化机制,识别地层水赋予返排液的地球化学特征,筛选返排液潜在识别指标,揭示水力压裂引发的水岩作用对页岩矿物相关识别指标的影响及其机理,提出可广泛应用于我国北方陆相页岩返排液污染浅层含水层的标识,为我国北方陆相页岩气开发区地下水循环演变及异常评估提供科学依据。

    研究发现,大煤沟组陆相页岩地层水起源于受大气降水补给的古湖水,并在形成过程中发生了蒸发浓缩作用、硫酸盐热化学还原作用、长石的伊利石化/高岭石化作用、白云石/方解石化作用和硼酸盐溶解作用,使地层水形成了独特的水化学和同位素特征,并通过和压裂液的混合作用,赋予了返排液与其相似的地球化学特征。经分析Br/Cl、Ba/Sr、87Sr/86Sr和δ11B可作为返排液的潜在识别指标;压裂引发的页岩中长石溶解,可赋予返排液陆相页岩独特的硼同位素指纹特征,而且不因地层水的混合而明显改变。因此,硼同位素可广泛应用于我国北方以大气降水为主要补给来源的浅层地下水中陆相页岩返排液的污染标识。