20
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.

Hydrogeochemical classification of deep formation waters

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

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.

Page 2: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

����������� ��� ����� ����������������� ������ ������

����������

�� �������������������

������������������

��� ����������� �����!��"#����$%&'%� �������(����������

)���������*��������������������+,�������������

)���������*��-������������.�/��������������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�

Page 3: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

"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�

Page 4: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

>����������������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�

� �

Page 5: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

�� ��������

�����������������������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��

Page 6: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

�� ����������������������

���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�

Page 7: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

������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��������������������

Page 8: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

���������������,�����������������@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����"#�

Page 9: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

�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�

Page 10: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

�����(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�

Page 11: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

����� �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'�

%&#5�

��;��������� �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�&#95�

�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�

Page 12: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

��������� 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� �

Page 13: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

� ���"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��������������=��������

� �

Page 14: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

� ���"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���������'�$)**;&'�

� �

Page 15: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

+�����������������22������

� ���������2����4�����;��������4�<������������������2�����=�����>4�����

��42��������������������4�5�

� �������������;���������������������������;��4���;�����,2��3�=� �����=� � ��

;����5�

� �����������������������������A�� �� �����������4������������4���2��������������� �

������4����;���������4�����;�������� ���K������5�

Page 16: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

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

Page 17: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

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

Page 18: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

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

Page 19: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

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

Page 20: Hydrogeochemical classification of deep formation waters

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