Abstract Major and trace elements geochemistry of high-temperature geothermal waters are important for understanding the subsurface transport and transfer of mass during groundwater circulation. The major constituents and trace elements, including rare earth elements, are discussed to reveal the source of elements and the hydrogeochemical processes occurring in the geothermal waters in the Rehai high-temperature geothermal field in Southwest China. Neutral-alkaline bicarbonate geothermal waters and acid sulfate waters are observed in Rehai due to different genesises. The bicarbonate waters contain higher concentrations of Na, K, Cl, HCO3, Li, Be, F, Sc, Ti, V, Cr, Ga, Rb, Nb, Sb, Cs, W, Tl, Zr and Si and less SO4 than the sulfate waters. The hydrogeochemical analyses show that the recharge of magmatic fluids, mixing with cold water and water-rock interaction affect the concentration of the elements. The geothermal waters and host rock REE chondrite-normalized patterns and the Eu anomalies are inherited from the host rock signature. Negative Ce anomalies may result from oxidative scavenging process of Ce and/or adsorbtion by the precipitation of Fe oxyhydroxides. T, TDS, pH and Fe/Mn minerals all affect the REE concentrations of geothermal waters. Calculations of REE speciation show that in the alkaline waters, Ln(CO3)2- is the major speciation. In the neutral waters, Ln(CO3)2- and LnCO3+ are the main speciation. In the weak acid waters, LnCO3+ is the main speciation and LnSO4+ are the major speciation in the strong acid water.

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腾冲热海高温地热田地热水的主要、微量和稀土元素地球化学

摘要 高温地热水的主要和微量元素地球化学对于理解地下水循环过程中的地下传输和质量转移具有重要意义。讨论了包括稀土元素在内的主要成分和微量元素，揭示了西南热海高温地热田地热水中元素的来源和水文地球化学过程。由于成因不同，在热海发现了中性碱性碳酸氢盐地热水和酸性硫酸盐地热水。碳酸氢盐水中的 Na、K、Cl、HCO3、Li、Be、F、Sc、Ti、V、Cr、Ga、Rb、Nb、Sb、Cs、W、Tl、Zr 和 Si 的浓度高于硫酸盐水域。水文地球化学分析表明，岩浆流体的补给，与冷水混合和水-岩相互作用会影响元素的浓度。地热水和母岩 REE 球粒陨石归一化模式和 Eu 异常继承自母岩特征。Ce 的氧化清除过程和/或 Fe 羟基氧化物的沉淀可能会导致 Ce 的负异常。T、TDS、pH 值和 Fe/Mn 矿物质都会影响地热水的 REE 浓度。REE形态的计算表明，在碱性水中，Ln(CO3)2-是主要的形态。在中性水域中，Ln(CO3)2- 和 LnCO3+ 是主要的形态。在弱酸性水中，LnCO3+是主要形态，LnSO4+是强酸性水中的主要形态。地热水和母岩 REE 球粒陨石归一化模式和 Eu 异常继承自母岩特征。Ce 的氧化清除过程和/或 Fe 羟基氧化物的沉淀可能会导致 Ce 的负异常。T、TDS、pH 值和 Fe/Mn 矿物质都会影响地热水的 REE 浓度。REE形态的计算表明，在碱性水中，Ln(CO3)2-是主要的形态。在中性水域中，Ln(CO3)2- 和 LnCO3+ 是主要的形态。在弱酸性水中，LnCO3+是主要形态，LnSO4+是强酸性水中的主要形态。地热水和母岩 REE 球粒陨石归一化模式和 Eu 异常继承自母岩特征。Ce 的氧化清除过程和/或 Fe 羟基氧化物的沉淀可能会导致 Ce 的负异常。T、TDS、pH 值和 Fe/Mn 矿物质都会影响地热水的 REE 浓度。REE形态的计算表明，在碱性水中，Ln(CO3)2-是主要的形态。在中性水域中，Ln(CO3)2- 和 LnCO3+ 是主要的形态。在弱酸性水中，LnCO3+是主要形态，LnSO4+是强酸性水中的主要形态。pH 值和 Fe/Mn 矿物质都会影响地热水的 REE 浓度。REE形态的计算表明，在碱性水中，Ln(CO3)2-是主要的形态。在中性水域中，Ln(CO3)2- 和 LnCO3+ 是主要的形态。在弱酸性水中，LnCO3+是主要形态，LnSO4+是强酸性水中的主要形态。pH 值和 Fe/Mn 矿物质都会影响地热水的 REE 浓度。REE形态的计算表明，在碱性水中，Ln(CO3)2-是主要的形态。在中性水域中，Ln(CO3)2- 和 LnCO3+ 是主要的形态。在弱酸性水中，LnCO3+是主要形态，LnSO4+是强酸性水中的主要形态。