Upload
wolfgang
View
218
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Accepted Manuscript
Hydrogeochemical classification of deep formation waters
Elke Bozau, Carl-Diedrich Sattler, Wolfgang van Berk
PII: S0883-2927(14)00262-5
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.10.018
Reference: AG 3352
To appear in: Applied Geochemistry
Please cite this article as: Bozau, E., Sattler, C-D., Berk, W.v., Hydrogeochemical classification of deep formation
waters, Applied Geochemistry (2014), doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.10.018
This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers
we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and
review of the resulting proof before it is published in its final form. Please note that during the production process
errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.
����������� ��� ����� ����������������� ������ ������
�
����������
�� �������������������
������������������
�
��� ����������� �����!��"#����$%&'%� �������(����������
�
)���������*��������������������+,�������������
�
)���������*��-������������.�/��������������0����������
�
1 �����2������������3��
��� ��������+,���������������� �����!��"#����$%&'%� �������(����������
��4��3�����5 ��6����������5���
���53�##78�9$:$�'::97#�
�
�����������2����4�����;��������4�������������2���<��������=�����>4��������
���������� ,�����4?���;������42�������@ ��
�� ��
��A���
��=�
B���� ���4C���2���������5�
�������������������������,��42�������,���������4����2���������@�5�5��������������������
���� ��������B����������������������������42��������������4�����;����5��;�������������
;�����,2����������������3�=� ��;�������=� � ��;���5�D������4��������������������
���4�����;�����������������������2�����������������;���������2�������������������
=�����-��4��������������=�������5������������������������,���������4��������
������24�������������������������������4�����;���������� ��������������������������
4���2�������������� �������4���5��
�
�� �������� ��������������4�������������4�����;�����=�����>4������<����������
���������������;������2��������������������2��
�
�
�� ������������
�
�������������������4����������� �����2�������������������E�������5�F����G�+����@:##'B�
��������������;����������2�����3����������� ������ ����� ������ �����;�����������4�����
;���5�)������22���;������������������������4�H���2����4�����;���I�� ������;��������
���������;�������4����2����4������������������������������������5��������4� ������������
���;����������,������������9�J�� �������������4�����;���������������������,������5�
>�����2�����������������@�5�5�����������K��������� L����M������������������4�������,�
2����������������2�;�������2���B���������������,���������4���������������������
���2����4�����;���5����2������������������������������2���������������2������������
������� �����;���������������������������2��������42���������� ���������5�
D��4�����;����������2�����4����,� �������� ��������������������������2����
��42�����������������,�@�5�5��-�������5�"8&&��F����G�+����:##'B5�A��������������2�
���4�����;������������4���������������������������;���������������� �������4��
���������;���5������,���������4����������24����������4�����;������� ��������������
������������4�5�)�����;����,����2�����������2�M��������������������� ,�����4��������;����
�,�������������4����2���������;����������������@+� �������5�:#":B5���4����
�,���������4�����������������������������2����4�����;����������������������������
���K2������ ,��������������4����2���������;�������������2������������@����"889B5�����
4����,���������4����2��������������������������� �����2���� ������������,������4����
��42��������������2����4�����;�������3�
�
"5 ��;������2��������
�����2���������� �������������,�������������@�5�5����������"%78�� �����"8:7B5��������2��
�����2���������������������������� �������42������������4������2����2�����������
����������������� ������������������4���������@�5�5��������������5�"8%#B5�<������,�
���4��� �������������������4���;������2���������� ��� ������������,�����@�5�5��
��������F�������-��B�����������4�����@D������G�A���,�"88$B5���������������
����������������;������2����������2�����������������������42��������������2�
���4�����;����@�5�5����;������������5�:##$����;��������G���4�������:##%��+����������
�5�:#""B5���;��������G���4�������@:##%B��������������� ������������4��������� ��������
���2����4�����;����������������������������������������4����,���������;����
@��2�����,� ��
C�L�
��
������B���� �����2���� �����������������24������� ��������4������
,������4���������5�<���������2������� ��������4������ ,�4������4�����2�������
������������4���� �����,����������,�2�������������2������������@���4�������5�:##'B5�
�
:5 �����������������
������������������������,�������������4���;������������������������������������
4������������������������;���������������������;��������������2�����5�+������������
��4�����2����2�������������4����������������������������������������;���� �������������
��������������������������4���,��������������4������������4�������������������2�
���4�����;����5�A��� �����������������������������������������������4�����;����
;�����������������@����"889B�����������������������������2�������4�������� ����
��2����������������,�����4���������������������������������������,������K�����������
�������������������5�
�������������������������������4����,������� ����3�
�
= ��@+����B�N�=�
�O� ��
�5�
�
����4���������������������������������;�������������42�������5�
���4������������������������������������������������������2������@�5�5������G�
.�� ����;����"8%"������������5�"88#B5����4���������� ��������������������,�����������
���������� ���������������������������������������������������������������������������
���������;������2������5�D��4�����;���������������4��������������������������;����
����������������C ��4�����������������5������������������������;� ��4����
�����������������������������C ��4����������������������4����������������������4����
4������������������������������2������������;������2������5�
�
$5 D����2���������4������
������������2������� ��
��������������������2����4�����;����5������������4��������
���������������2��4���������� ������������������,������4�,�,����@�5�5����������G�
�����"88&��+�����������5�:#""������"889��.��������"8&&���2������"8%'�����4�������5�
:##'B5��2�������������� ������������������ ������������������������=� ����4������
��������44������ ,����������;�����������3�
�
>�����L��@>��������B�O�:�=�
�@�����B�O�7���L��@P���B�N�:=>���L��@>� ���B�O� ��
�
@�����B5�
�
>����������������4��,�4����M���� ���4��������������������������������� �������4����
������4�����;����5�
�
75 ����4����������
�������4�����4�������������������������2���4�������������� ,�����4���5�����4���������
����������K2����������������� ��;���� ���������������5�)�������������������A����
����4����������4�����������44������ ,����������;�������4�����������3��
��
:�QRQS�@ �����B�O�A���
�@�����B�N� LTA� L�@����4���B�O�Q��
�@�����B5�
�
�����22������2��������������4���������������� ,� ������ �����������������������
���4�����;������42��������������������������4�������A��@����G�.�� ����;����
"8%"����������������5�"8%'B5�
���������������������2����4��������������4�������������-�2������@:##$B�����2����
�����������4�������2�3���2�����������2��������K�4������������������;����4�K����
4���������� �����@�� ������B�4�����5�A�����@:##7B�����������������������������4�
����4������������,�;���� L���2����� A�@ LB�����������������2��4�,�
2����2��������������4���5��
�
D�������2����������������������������������������2����4�����;�������4�4 ����
���������������4����������,��,�������������������������@�5�5��-���"8%:��+�����������5�"8'"��
F����G�+����:##'B������������@�5�5��<�������G�+����"8%'B����������������������
;����@�5�5��+���������5�"88#B5��������� ����,�������������������������42�����������
2������������ ����;����������������@�5�5�� ��������5�:#":������G����:##%B5������
��������������������� L��2���������;���������2����4������������������ ����,�����������������
��������� ������������������������4�������4�����;������;����������2����������+ L
��
����������������� ������ ������������������� ����,�@���4����"8'7B5�
L���������������������������������������������;���������� ���K2������ ,�?��������
2������5�����������������;����������� ������������������K42����;�������������,����
����������������� �����������������;���� ���������4�����������������������������������4�
���������������������2�����4���������������@D�2��G�D����"8%'B5��
>�,����������������������,������,����������4����,�������4�����;�����4���� �� ����
�2���2����,����������������������������������4��������������������4�������,��
�������2�,���������������������,�@F,����G�+����:##$B5������������������������
���������;����������������������4�������,2���������4�����;������� ���������� ,�
4�K����2��������5������4�K����;�����������4��������;���������� ���K������5����4�������5�
@:##'B�2�������4�K����4�����������2������4��������;������� ���������4�����������
��2����������2��@���� �������������,������������������� �������������,����������B5�����
���4������42�����������-��4�����4�����;�������� ���������������������4�K����
4������� ����������������������������������������������������,���4����2��;,�����������
4�K����2��������������������������������������������2����4�������������4���������,�������
���4�����4�������������������� ,�����������5� �������������������4��������2����4�����
;�����������4�K��������������� ������;������;�����������4����� ��2�� ��4���5��
)�����������,�������,���������4��������������������2����4�����;��������4���������
����2�������<����������� �����2�����4�����=�����>4������ ����������������@� ���"B�
�����42����������������5�
� �
�� ��������
�
�����������������������4�����;�����@� ���"B�;������,������������4���������������
����������������,�;�����,2���;��������������5��������������������������������������@���B�
;����������� ,�����������4�������������42�������������������5�����������
������������ ��;���������������������������������������������������� ���K2������@�5�5��
,���������������������42���4��������������������� �����B�������������������;��������
������������������������4���5��42�����4��������������2����4�����;������������
��������������������,5�����M�����������;���������4�����M���� ���4����������������������
�42�������������������������5�
�������;��������������������������������4�5���������������������2�������������
����4��;������42������;������2������;�����,2����������4����2���������;���������2�
�����������@��;������2�����������������������������������2���������4����B��;��������
����,�������������� �2����"5����������� ����,������������������5���;������2�������
���;����������������������������.+<��P �@.��������G�>22�����"888B������4 �������
;���������� ���H2����5��I5�������������������������������42���,���;����
��42�������5�������2�������2����������4���������������������H�������I� ,�����2;����
������������ �����������;���5�+�����2����2�����������������������������������������
����:"#��C�������������,������������������������4�������4�������������������������
4������4��������������������������4�5�
�����������2���������������������������������;���������������������������2����4K�4��
���� ����,�����5�&�4���������:9U 5�+������4���������@�2����"#�4B�����������������������
�������;�������������42�������5������4��2���������;������������;��������� ����,������
��� ���@A�����3�>����������� ��1&+�L)����A� ���@A�����3������������A� ��1&+�L)5�D����2���������4�����@� ��������B�;��������������������������2��@:9J��9#J�����'9JB�
��������������;�������������������4��������������5�D���������2��������������4�������
2�������;����42�,���������� ,��� ��������=�
��������������� ��
����������������������
���2����������������4�����������:3"�@������� ������=C ��K�����B5�D����2��
�������4������K�������������� ����,��������������� �����������4�����������������,������4�
�������������������2����5��
�����42�������4������� ���4�������2������������������;����������������������
�������������4��������� ����,���� ��������,���� ��������� ����,��������2���������������������
@���L�B������,������@ �L�B����#�V�&�4�= ����������������������� ����������:9U ����
��������� ,�4��������5����������.+<��P ���������������4 �������;��������H�� �I�
�� ���@����:#"$B�����;���2��������,�������2������������,���������4����4���������
������2����4�����;�����������=�����-��4������5�����H�� �I��� ���2��������
�������������4��,�4��������������.������� ����;������������������;�������������
.+<��P �����;�������������,������������ ��������� ����,����= ������������@����:#"$B5�
�����������4�����,��������= ��������������������������������� ��������������2����4��������
������������;��������H���������I��������@�������"8&&B5�
������2���������������������������������4����2���������������;�����D������"5�>��������
�����42�������2��������42��������������������������������������������4������,�����
����4����������������2������42�����������������������;����������;���2�@D������:B5�
����4�����42�������@ �� ���A���=B������������,��������2����������D������$5����� ���4�
������2�����������������,��������������������2�����=�����>4�����������;�����D������
75����� ���4����������������������<�������42����������������5��������2�����������4�
����=�����-��4��������������=�����������;��������������������������3�;�������4����,�
��5�������������������;�����D������95��
�
�� ����������������������
�
���2��������������������������������������24������������4�����;�����������������������
�����42���� ,���������2������42�������������4������42��������@����������4�����
�����B5�A��������������������������������������������������������,���������������������
��������������������� ���"5�-�����,�������������������������������2������������������������
��������������������;�������42���;����;�����������������������2����4�����;����5�
���������4�,������������������������������������24������� ���������������5�
D������4�������������������� �����;�������������������4���������������4����,�������;����
��������������2�������������������������������������������������������4����,������������
���4��4��2���������5�����2�������������������������������,�����,���������4����
�������������;�����������������������������,�������������������������������������
�����2�������5�
-������,������4������������������4�����;�������������������������������������;����
��2������������������42�����������������,�����@D������:B5��������������������,����������
����=�����-��4������������A�������22������������)����������������4�����������<������
�42���5��K��2�������������������4�����=���������������-�������A�K�������;��������4��
������4����� ������������������A�������5�D��4�����;����;����������������������;���
����"##��C������42���������2�������4�"###�4��2����9###�4�������������5�
����4?����,�����42������������������������� ����7##��C�5�������������������������7##�
�C��������,���������������42������4�����=���������������42�������4�����-�������A�K����
�����������42�������4�����>������������5��������������������������������=��������
;��������������4��������7#%��C������������������.��4����,���������4��D����5�)���������
���,�(���������;��������������������������������������� �A�� ��;���5�>��������
;�����;��������������������4��������$##��C����������� ��������,�������� ��������� �
=CA�� ��;����5�����;�����;����������������������������9##��C�����4�����>��������
��������������4������ ,������4�������������������� 4 ���������,���5����,����
������ ������4������������ ������ ,�.��������@"8&&B5�����4��������������������,�
4�����������42�������4�����-�������A�K������������45��������42�����������������
��������,���;�������������42�������������2����������������4�����2���������@������������
��������B�������42������;�������������,�4����������;��������4�����=���������������
>��������������;�������4���������� ��������� ����������������������;���������
������������4�������������������������4������� ����4������������42���5�D������"����$�
���;�����4���2��������������������������4������42��������������2����4�����;����5�
��;������2��������= ��@�����B�� �������A� �����������������������������������2��5�
����������2������ ��������������������� �C=������������������5�D������4�����4��������
��������� ����,������4 �������;�������������������,���������� ����,��������������= ��
����������@#�V�&�4B�������;�����D������"����75�
������2���������������������2�����������;�����������������2����������������������������5�
)��������������2���.��4���������2�����������4������������=�����-��4��������������
=��������@��2�����,�����������������2����������=�������B5������������������������������
.����������=�����-��4��������������=�������5�����������������������������������
������������������,�4�������������4�����;�������������5�� ���"���������������
�����4�����������������������2�����������������������������,����5�)�����������;����
��;������2��������������������������������42��������������������������.�������
��4��������4��������42�����������������2�����������42� ���������������;����5�����4���
4����������2�����������������������������5�
����2����������4�����;�������@D������$B����������;��4���;�����,2��3�=� ��;��������
�=� ��;����5�������;�����������2������������;��4���������4����2������������
���4�����;����������24���3�������������������;����������4����,� �������������2��
�������4����5�+��������������������4���,����2���� ��������������������=���� ���;������
�����2���������4������������4������������ ����������������5�����4��������������2�
���4�����;���������������5�����4?����,�����42�������2�,�������������������������2����
$##��C�5����2������������������������4�����;�����@W�"#��C�B����4������;�����������
����������������������������� ���K2������ ,��������� ����,�������2����4��������4���,�
�L��@���4����"8'7B5��������������K�����������4��������������2����������������2����
����������2���������;������;����������2�����������������;�������������4�����;����5�
+,��������� ������������������������;����������2������������������@�2����:��C�B�
������ ���K2������ ,��������� ����,������ �����4����������������������������4�������
���2������������@���4����"8'7B5��
+��������������������������4���� �C=��������� ����"5�������;���������������������=� ��
;����������������������������������������������������������K��������;������2�������
2���������;������ ����5����������;������2�������������������������� ������������
2����2�������������������,���;�����������5�D����2���������4��������2�����,�����
���4��������� ���� ,��������������������������������2�����������M����;������= ������������
����������������� ������4���2�������������� �������4����������2����4�����;���5�������
������ ��������������4�������������;�����������K������������ �������;���������4�����
;����5�D������4�����= ���������������4����4���� ����������A� ��������������;�����
����2����M���������������4��������5���������������������;�����A��� ��������2����
��4������;�����@��������4�4 ���������;������2������B��������,�������������2�
����������5�������������,����;����4�����;�����;����A���������������������������"#��C��
��� ��������������������������:##��C�5����������,��������������42�����������>����
��������������4������ ,����������� �@�2����"&'��C�B���4 �����;����A����������������
�2����$%��C�����F����������������2����:"��C�5����,����2�,���������,���;�=�
�������������5�D������G�A��,�@"88$B�2����������� ������������,����������;������������
������������.���������;���������A���������������@9&��C�B��K����������=��������������
@$%��C�B5� �42� ���������������������������������������5���������4������������
@L����G�X������"888B����������������K42��������;������2������������A��
����������������79��C������=�����������������$'��C�5�D������4�����������4������������
�����A��������4����5�)���������A�������������������������� ������ ��������4�������
4��4��2����������������������������������2����;���������������2������������HF��I�@=��4��
����5�"8%%B5�
�
���������� ����,����������;������2������;���������������������������;����@�������"8&&B5�
����4�������������������������������������� ���������� ,� ��������� ����,5������������
��44���������������������������������������;�������2�������4��������������������
���������������,�����������������@D������:B5���������������������������;������ ,�
���2���������������������������� ���������������K��������������������2�����������5�����
4������� ���4�@�2����"###�4�C�B�������2������������������@�2����7###�4�C�B����2�,�
����4�������������������;������ ���4� ,��������������2������������������@D������:����
7B5������������� ��;����������������4�������� ���4����������������� ����'9�4�C�����
����4������������������������ ���K2������ ,����2���������������������������������
����������� ��������� ����,���C�������������������������;���������2������������@�5�5��
�����2�������,�4������B5������������� ��;����4�����������4����������2����
��������������������� �������� ��������������4����4�������2��������������2��������5�
�
��������������2� ��;������2�����������������������������������������������������������
=�����-��4��������������=��������������;�����D������95�������������������������
�������;������2����������=�����-��4�������������� �����������������=�������5���������,�
�������4���� ����������,���42� ��5�������G��4���,�@"887B�������������� ��;����
���������������������;����������=�������3�����=������������� �����������������������
=��������.�������5�.��4����������� ������������=��������=��������.��������;��������
�������2����������������������,���������������������,���;�����������@�������,����������'#�
�����C�B����4�����������������4�����;�������Y������������5����������4����� ������
=��������.���������;��������������4��������������������������������4����
��������������;��������������������4�"#��C�����$9#��C�5�>������������������ ����:##��C���
���������4�����������������������;�������4��������������������4�������������������5�
������G��4���,�@"887B��������������������������������4�����;��������������������
=��������.��������@4���,�.��4���<��������������������������������������B�;����
��������������K��������"##��C�5�
�����������;�����42�������4�����=�����-��4�������������� ���������2�����,�
��42����;�����42�������4��������������������� ������=��������.�������5�����
�����������,���������������42�������4��������4�����;�������������22�����������
���������@F��2��B��������=��������.��������5�)������=�����-��4�������������������������
��;�����22��������;��������������4�����;������������5�A����.��4��������;���
���������42�������4�����=�����-��4���������������������� ,�������������������������
:9#��C�������������4������� 5����������,��������������������4�����������4������ ,�
=���� �5������������������������� ,�������G��4���,�@"887B�������� ������=��������
.��������;���������������;�������������������� ����:##��C�5����������@��2�����,�����
���������=� �����=� � ��;���B����4�����=�����-��4�������������� ������=�����
���.����������������������������2�����,� ���������2�����������4����� ��2���� ��5����
������4������������������������������4���������������������������������������
������4���������4���������������2����������2�����������5��
�
�
�� �����������
�
���2����4�����;��������4������������������������������4�������������;�������� ����������
������;��4������������3�=� �����=� � ��;����5�A��������89�J��������������������
���4�����;�����������������������2����:9#��C�5�=� ��;�����4���,����2�,��������������
��;�������:9#��C�5�>������������������ ����:9#��C���=� � ��;����������4��������4����
����������������������5�����4��������������2����4�����;���������������������4 �������
;��������������������4�@�2����":#��C�B�������4�@�2����"##��C�B����4������4�@�2����"#�
�C�B5�<������� �������������������4���;������2������������4������ ,�A����C���F�
;����������������������������$##��C����������������5��
��4�����������@����������4������������;������2��������42������B������������4�������
��������������4���������������������������5�����4���2������������������������
��42��������������4�����;�����������������������������������4������� � ,�� ���������
�������4��������5� �������������������������������A� �����4���������4�����;�������
2����M���������������4���������������5�>����������������2�������������������������= ��
��4���������4�����;����� �������4���� ,�� ��������������22���������K�������
������4������� ������� ,�����4��������5��
����4��������@ ��
�� ��
��A���
��=�
B�������������������������,����;������������������2��������
�������������������4�����;����5����������������4����4�����4�����;������������� ������
��������������������������������������������24��������������4�����;����5�����������
��������������� ���������� ,�<��������������������2������������������4������2��
�����5�)����2�����@�5�5����
��Z��
LB���������2������������������������2�����������������
����������������4���������4�����;������������������ ���������4�����4��������;�����,���5�
>M��������L���������������������4 �������;�����,���������4����4����������������������
���������������������,����������������� ��������������4�����42���������������,�
4�������������4�����;���5��
�����������������������,������������E���������������42��K��,�����������42���������
������4����������������2���� ������4������������������� ,���������������M��24����
@;����������4��������2�42�����,���4�B�����������2������������,���������4����������
����22������������,���������4����4�������������2������������������� ���������,�
�������5��
�
� ������!"����5�����2���������22������������������������� ���������������2����44��
H�� �I�@-������4�������,���������2�����4������������B���������� ,�����A������,�����
����������� ��������������D����������������;����K��,�����������������2�����������
+�����5�����-���)����4���������)>-�@+������B���������������2����������,���������4����
������4�����=�����-��4������5�>�����������������D���4������2�������������
����������5�
�
�
��#�������
�������� 5�5��"8''5����������� ���������������4��,�4���M����������2����$##U ����"7##�
��5�>4������A�����������&:��87:�89'5�
����� �5�� :#"$5� .�����4������������ ������������ �/����� 4��� ����4� ��;���������
.+<��P �������5�-����;�����"%��8$�8%5�
������D5�5��"8:75�����������-�����4����,����-�����������''#5�
����� �5��A������ 5�� .�[�� Y5�5�� <��������� <5�� .������ -5�� :#":5� �������� ��� ���� ���� ����,� ���
L3��K2���4���������,����4�����������2����5�D�����.�����M���� ���$:7��"�'5�
-�����5�5��"8%:5� ��4������4������ �����������4������4������������������������� �������
�����5�-�����45� ��4����45�>���7&��"7$"�"77%5�� �
-���� �5�5�� A��������5D5�� D����4���� )5�� ���42�� =5D5�� "8&&5� ���� ������� ��� ������ ���4�����
;����5�)))� ����4����������;����5�)��������-���5�����5� ���5��$8'��$:��5���� ������5�
���������A5�5�� ������<5�5��"88&5�=� � �� ��������� ��� ����� ������5�-�����45� ��4����45�
>���&#��:'7$�:'9:5�
�����(5�������5��:##%5� ��2����2�������M�������2�������M���� ���4��������+:L� L:�= ��
L$��,���4����4�#����:9#U ��"����"###� ��;����= �����������������2�������������
��������5�-�����45� ��4����45�>���':��9":%�9"795�
���������+5.5��+������ 5�5��������Y5+5��"8%#5�A�������M���� ���������K���42��������;����
�,���4��=�F�A�� ��L�� ��+�L���:9U 5�-�����45� ��4����45�>���77��"$$9�"$7'5�
D������� Y5 5��A���,�� Y5A5�� "88$5� -�����4����,� ��� ������� ��� ���4����� ������ ���4� ����
.����������D����5�"5�����������������;����������������5� ��45�-���5�"#8��"78�"'95�
D������� Y5 5��A���,�� Y5A5�� "88$ 5� -�����4����,� ��� ������� ��� ���4����� ������ ���4� ����
.���������� D����5� :5� ������ ���������� ���������;�������� ������5� ��45�-���5� "#8�� "78�
"'95�
D�2����5F5��D�����.5��"8%'5�-�����4���������������������;��������4����� �����������5�
)�3�D�����.5��D�2����5F5�@���5B��������;�����������������,�������������5�-���5�>��5� �5��
�2�����22���$$��"8�$%5�
-�2������� A5�� :##$5� ���������� �,�������4�� ����4��������� ��� ���� �����;�������
�� ���� (���� @=�� �2��B3� ������ ��� ��������� ��� ���� 2������� ��� ������� ��� ����
����4��������������5�����������������������/��+����� ���5�
+� ���� F5+5�� )����=5�� ����,���� �5��A�����>5�� :#":5�<����;3����2�������;���� ��������;����
���������-��4�,5�+,���������,�Y������:#��::'�:7$5
+������ �5�� �������,�� >5�� F��� >5�� ������ >5�� "88#5� ���� ����� ��� ��;���� �������� ��� ����
���4���������� ������� �����5�-�����45� ��4����45�>���97��"$�:"5� �
+�������� >5�� +�� ���� -5�� F�������� <5�� :#"$5� +����� ��������� ��� � ���2� �������4�� ;���� V�
������4���� ��� �����2��� �������������� ��� ���� ������5� .�,����� ��� ��4����,� ��� ����
�����&7��":'�"$85�
+���������5������������-5F5��F������Y5�5��"8'"5�-�����4����,�����������������4�����;��������
���� ;������� ��� ����4����,� ���� V� )))5� D������ ������������ ���4���� ��42�������5�
-�����45� ��4����45�>���$9��9&'�98%5�
+�������� �5�� �4���,�� 5�� �,������ >5�� \����,�� �5�5�5�� :#""5� ���� �������� �42������� ���
��������� ��� ����� ��2���� ��� ������������ ���� ������� ��� =� ��� � ��� ����4����,�
���4�����;����5�A��������.�������4�-�����,�:%��":7:�":9"5�
F����� \5F5�� ��������� �5�� ��������� �5�5�� "8''5� -�����4����,� ��� ���2���������
�������4�� ;����� ���4� ���� ��K�� -���� ���5� ������ -��2����������������4�� �����,�
�������������,��������������=���4 ���"&�"%��"8''��-)�":"�"&&5�
F�����\5F5��+�����Y5�5��:##'5����2���������������������3�)5�����4����,������5������������
-�����4����,�9��"�7%5�
F����� \5F5�� A����� >5�5�� ��������� �5�5�� �;�� �5A5�� �4������ .5Y5�� D������ �5�5�� "8%'5�
-�����4����,����4��������� ���������4��������A�������22��������4�� ������5�5>5��>22�5�
-�����45�:��97$�9&"5�
F�������5.5��"8%%5�L���������4�K����������,���� �������.�������� �������>5�>22�5�-�����45�
$��799�7'75�
F*����A5��=��;0������ 5��)��� ��������0�����A5���������+5��5��"88%5������4����������4?���
���4�����������������������K�������4�� ������������2����������M����������=��������
-��4�,5���5�<��5�$:��:&9�:'75�
F,����� F5�� +����� �5�5�� :##$5� D������ ��� ����4����,� ����3� �� ������������5� Y������ ���
-�����4�����K2��������%#��"$8�"785�
����� �5�5�� "8895� ���� ����� ��� ������ ���4����� ;���� ��� ���� ������� �,�����5� >M�����
-�����4����,�"��"$'�"795�
����� �5�5�� .�� ����;����� �5<5�� "8%"5� ���� ������� ��� ���������� ��� ������ ���4�����;�����
��;��� ��������� � ������� ������ ������ ��K����5�5>5� Y������ ���+,������,� 97�� 9"�
'75�
���4���� +5��5�� "8'75� -�����4��� ���� -������� ���� ������;/����� ���� =����������������
�����5������"5�(5�>���;5�-���5�:#��""��9#:�9#85�
��;��������� �5F5�� +������ �5>5�� ��4�������� A5=5�� ��4������ <5�� :##$5� ������� �������� ���
��;���� ���4����,� ��� ���� ������� ��� �����4� ��������� ����� �����5� -�����,� $"�� %9'�
%�
��;��������� �5F5�� ��4�������� A5=5�� :##%5� ������� ��������� ��� ��;���� ���4����,� �� �
������������������4����,���� ����� �����3��������������,2�������5�-���������%��''�8:5�
�*������X5��.���������5��<�4����<5�5����������5A5���������5>5��+�����.5����������.5�������������
-5�� :#"#5� ��4����,� ��� �����2��� ��42�������� ��� <���������� ��� �22��� � ����������
���4�����;��������4�����=�����-��4������5� ��45�-���5�:'&��"8%�:#%5�
A������ +5�-5�� :##75� ����2��� ��� 4������ ��� ����4�������3� � �������� ��22����5� )�3�
�����;����� 5Y5<5�� <���� -5�� ������ -5� @���5B�� -��4���,� ��� .������������ ��� ����4����
+,����� ���<���������������-���������������,���F��'�&75�
=������� �5.5�� :##'5� D��4�������� �� ������4���������� ��� �������� �������� Yuzhnogo
Predurala. University of Perm (www.psu.ru/psu/files/1080/Nosareva.pdfB5�
=��4��� .5>5�� F��������� )5�5�� ����4��� .5�5�� "8%%5� -�����4����,� ��� ������� ��� ������
������;������������D�����������������5�>22�5�-�����45�$��"%9�:#$5�
L����� >5�� X������� >5�� "8885� ���?4��� ����� X������ @"8"9V"888B3� ��K�,V������ ,���� ���
���������������4���� �����,��������������5�)�����������A���� �����,�:��"89�"8%5�
.��������� �5�5�� >22����� 5>5Y5�� "8885� ����]�� ������ ��� .+<��P � @X������� :B� V� � ��42�����
2����4� ���� �2��������� ������������� ���� ��4�������� ����2����� ��� ��������
������4��������������5���-��������<���������)�������������<�2����88�7:98^�"8885�
.����������5X5��"8&&5�<������>������������������?������� ���?�5�=����A����5�
<��������X5��+�����Y5�5��"8%'5�>���4������4������������4��������������;������������
���������� ��� ���������� = �� ��� �� ������� ����4����,� ����� ;���� ��2������5� Y������ ���
+,������,�8:��8'�":#5�
<�����2������5������� ������5����������5��+���������5�������>5�����4�����F5��(�44��4����
-5��:#"#5�-�����4����2��2�����������������������4������������4��������������������4��
� �����,�-��!����0�� ����@-��4�,B5� ��4������������'#��$�":5�
������� <5�� -���)����4�� :##85� ���� ��� ������ �4� .��?���� _>�� �� ������ �������4�������
)����4������,���4�� �*�� ����������H� @���23CC;;;5������5��C��4�2��C���� �����C�
-���)�`��� ������52��B5�
������������� L5�� >��K����� �5X5�� D��2��� �5F5�� >��K����� �5.5�� ���44���� <5Y5�� :##'5�
-�����4����,������ ��������2������������������������������������ ��4���������2�������
�������2�������;�������������� �����.�����4��<����5�>22�5�-�����45�::��9%8�_�
�2������� <5Y5�� "8%'5� L������ ��� � �� ������ ��� �������� ���4������� ;������� ���
����4����,� ���5�>22�5�-�����45�:��$'$�$%75�
����������� <5F5�� F��4��������� <5�5�� .�� ����;����� �5<5�� "8%'5� ������4�������� ��� =� � ��
���������4�"##U����:##U ���$##� ��5�-�����45� ��4����45�>���9"��%7'�%995�
���� ����>5A5����������5A5��"88"5�L������������4��������������������4�����;��������4�
���������������������������)�������� �������>5�-�����45� ��4����45�>���99��$#8�$:95�
���4����A5��A0������.5�����������5��Y������ 5��X������+5��.���������>5��:##'5����2���������
������ ���;� ��� ���� =��������� -��4�� ����5� L������ ��� 2��������� ��� ������;����
���������5�+,���������,�Y�������"9��":8"�"$#&5�
��������� Y5�� "%785� >��,��� ��� )]��� ��� ��A����������� ���� ���� ������ ��� D����5� >������ ���
���4���������2�,��M���:'��"':�"8#5�
������� �5A5�� ���� ���� >5A5�� +������� �5Y5�� "88#5� ��� ��=� �,���4���� ��� )�������� ���� ������3�
��������������������������������������5�-�����,�"%��$"9�$"%5�
������� �5>5�� �4���,�� .5 5� @���5B�� "8875� =����� ��� D��4����� ������ >���5� -���������
������,�����������A�4����"95� �
� ���"3�����������������������������������4�;�����������4�������;����������������
��������������������,�@�������������������,���3����4��������2������HOOOI��2����4�����
��2������HOI�������������2������H�HB�
�
�
D������"5� ��4����2���������@��;������2������������ ����,�����������= ��@�����B�� ����
A� �������2������ ���������� ��������� ����,B���������� ,����������=C ��� C ���A�C ������
�C�L��
�
D������:5��������42���������5���2���������4�����;��������4�������������2���<��������
=�����>4�����
�
D������ $5� =�� ��A�� ��5� �� ��� ���4����� ;����� ���4��������� ����2��� <����� ��� =�����
>4�����
�
D������75�����5��L�������������4�����;��������4�������������2�����=�����>4�����
�
D������95�������5���2���������4�����;������������=�����-��4��������������=��������
� �
� ���"3�����������������������������������4�;�����������4�������;����������������
��������������������,�@�������������������,���3����4��������2������HOOOI��2����4�����
��2������HOI�������������2������H�HB�
�
������� �������� �����
���������������������
��������������
����������������������
������
����������
������������������� ����� � � �
������������������ ��� ������� ��!�
"��������
###�$�������%�"�������&�
������������������
������������ ���������
� �����'�
(����� ������'�)*+,�
-.�������'�+//0�
1.���������'�)*+*�
������� �������'�)*+*�
2�� 3�����'�)**/�
������2��� 4��������!�������� ###�$�������%�"�������&�
������������������
������������ ���������
� �����'�
�������5�2�����+//6�
������������ "��������!�"�������� ##�$"�������7�� ����!
8�8�����-� ���&�
9������5��������+//, �
� ����� � � �
2� �������:��� ��� �����!��������� ##�$��� ����%�
4�������%��������&�
���������)**;�
2� �����
+' <������1����������
)' " �� �8��������
,' =�8 �����������
6' >���8�������
+' ������ �����?�
>����������
)' ������ �����?�
��������
,' ��� �����?�
"��������
6' ������ �����!�
2� �����
+' ##�$��� ����&�
)' ##�
,' ##�
6' !�
2�� �8��!2���������'�
)**;�
<������1���������@�
�
������ �����!�
>����������
##�$��� ����������!
��� ��������������7�
,***�?�6***���
����8����&�
�����8���+/AA�
<������� � � �
���������2����� ������ �����
$�������������8�&�
!�� 9�����5�9���3�+/0;�
���������������$< ����&� 4��������!��������� �� ##�$4�������&� (�����������'�+/;+�
B������������ 2� �����!�4�������� #�$���� ������
���������&�
2� � ���5��������+//+�
����4 ��������� ��� ������� ��!�"�������� ###� -�� ���+/00�
������������2���4���������� C �������!��������� �� ###� -����8������'�+/0;�
"�D��� �������� C �������!��������� ###� -����8������'�+/;;�
�������D���� C �������!��������� ###�$C ������&� (� ���������'�)*++�
�
@"�������������������8����������������������������������2�� �8��!2���������'�$)**;&'�
�
�
�
� �
+�����������������22������
�
� ���������2����4�����;��������4�<������������������2�����=�����>4�����
��42��������������������4�5�
� �������������;���������������������������;��4���;�����,2��3�=� �����=� � ��
;����5�
� �����������������������������A�� �� �����������4������������4���2��������������� �
������4����;���������4�����;�������� ���K������5�
�
�
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000
Na
[mg/
L]
Cl [mg/L]
Sea water evaporation
Solubility of Halite
Albitisation 25%
Albitisation 50%
Albitisation 75%
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 100000 200000 300000 400000
Ca [m
g/L]
Cl [mg/L]
Sea water evaporation Solubility CaCl2
0
10000
20000
30000
40000
50000
0 100000 200000 300000 400000
Mg
[mg/
L]
Cl [mg/L]
Sea water evaporation Solubility MgCl2
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Ba [m
g/kg
H2O
]
SO4 [mg/kg H2O]
solubility barite solubility barite+celestite solubility barite+celestite+anhydrite
Figure
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
100
200
300
400
500
600
Depth [m]
TDS
[g/L
]
Nor
th G
erm
an B
asin
N
orth
Sea
0 50
100
150
200
0 10
0 20
0 30
0 40
0 50
0 60
0
Temperature [°C]
TDS
[g/L
]
Nor
th G
erm
an B
asin
N
orth
Sea
Pa
ris B
asin
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
100
200
300
400
500
600
Depth [m]
TDS
[g/L
]
Cana
dian
Shi
eld
Illin
ois B
asin
Pa
lo D
uro
Basin
M
ississ
ippi
Bas
in
Texa
s Gul
f Coa
st
0 50
100
150
200
0 10
0 20
0 30
0 40
0 50
0 60
0
Temperature [°C]
TDS
[g/L
]
Cana
dian
Shi
eld
Palo
Dur
o Ba
sin
Miss
issip
pi B
asin
Te
xas G
ulf C
oast
Gu
lf of
Mex
ico
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
100
200
300
400
500
600
Depth [m]
TDS
[g/L
]
Ura
l An
gara
-Len
a Si
beria
Fig
ure
0
5000
0
1000
00
1500
00
2000
00
2500
00
3000
00
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Na [mg/L]
Cl [m
g/L]
Nor
th G
erm
an B
asin
N
orth
Sea
Pa
ris B
asin
0
5000
0
1000
00
1500
00
2000
00
2500
00
3000
00
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Na [mg/L]
Cl [m
g/L]
Cana
dian
Shi
eld
Wes
tern
Can
ada
Illin
ois B
asin
Pa
lo D
uro
Basin
M
ississ
ippi
Bas
in
Texa
s Gul
f Coa
st
Gulf
of M
exic
o
0
5000
0
1000
00
1500
00
2000
00
2500
00
3000
00
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Na [mg/L]
Cl [m
g/L]
Ura
l An
gara
-Len
a Si
beria
1 10
100
1000
1000
0
1000
00
1000
000
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Ca [mg/L]
Cl [m
g/L]
Nor
th G
erm
an B
asin
N
orth
Sea
Pa
ris B
asin
1 10
100
1000
1000
0
1000
00
1000
000
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Ca [mg/L]
Cl [m
g/L]
Cana
dian
Shi
eld
Wes
tern
Can
ada
Illin
ois B
asin
Pa
lo D
uro
Basin
M
ississ
ippi
Bas
in
Texa
s Gul
f Coa
st
Gulf
of M
exic
o 1 10
100
1000
1000
0
1000
00
1000
000
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Ca [mg/L]
Cl [m
g/L]
Ura
l An
gara
-Len
a Si
beria
0
1000
0
2000
0
3000
0
4000
0
5000
0
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Mg [mg/L]
Cl [m
g/L]
Nor
th G
erm
an B
asin
N
orth
Sea
Pa
ris B
asin
0
1000
0
2000
0
3000
0
4000
0
5000
0
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Mg [mg/L]
Cl [m
g/L]
Cana
dian
Shi
eld
Wes
tern
Can
ada
Illin
ois B
asin
Pa
lo D
uro
Basin
M
ississ
ippi
Bas
in
Texa
s Gul
f Coa
st
Gulf
of M
exic
o
0
1000
0
2000
0
3000
0
4000
0
5000
0
0 10
0000
20
0000
30
0000
40
0000
Mg [mg/L]
Cl [m
g/L]
Ura
l An
gara
-Len
a Si
beria
Fig
ure
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1000 2000 3000 4000
Ba [m
g/L]
SO4 [mg/L]
North German Basin North Sea Illinois Basin Mississippi Basin Texas Gulf Coast Gulf of Mexico
Figure
0
1000
2000
3000
4000
5000 0 100 200 300 400 500
Dept
h [m
]
TDS [g/L]
Tertiary, Eocene
Cretaceous
Jurassic
Triassic, Keuper
Triassic, Buntsandstein
Permian, Zechstein
Permian, Rotliegendes
Carboniferous
Devonian
0
1000
2000
3000
4000
5000 0 100 200 300 400 500
Dept
h [m
]
TDS [g/L]
Tertiary
Cretaceous
Jurassic
Triassic
Triassic, Bunter
Permian
Permian, Zechstein
Permian, Rotliegendes
Carboniferous
Devonian, Old Red
North German Basin
North Sea
Figure