Environmental Geochemistry Characteristics and Water Quality Trace Elements in the Hot Spring Waters in the Tengchong Geothermal Field of China

Abstract

Tengchong County, located in southwestern China, is a celebrated volcanic area that has vast geothermal resources. The hot spring water of Tengchong belongs to HCO3-Na type springs except for the Hemeng and Xiangda, which are the HCO3-Ca type and SO4-Na type, respectively. Most of the hydrothermal waters of Tengchong lie along the meteoric water line for China (CMWL, δD = 8*δ18O + 10), demonstrating that the hydrothermal waters are mainly derived from atmospheric precipitation through short circulation paths. The thermal storage temperature range inferred from the SiO2 concentration and chemical geothermal modeling was 72.3 ℃ – 171.3 ℃, and the circulation depth of the Tengchong hot springs was calculated to be from 1241 to 3388 m. The heavy metal Cr, Ni, Cu, Zn, Sb, Hg, and Pb were enriched in Tengchong hot spring water. The radioactive element Th exhibits the characteristics of loss or minimal enrichment. While the enrichment factor of the radioactive element U is higher than Th, showing the characteristic of moderate or strong enrichment. Because of the relatively high 87Sr/86Sr values in the Tengchong geothermal water, the abundant trace elements may be the contribution of silicate rocks, which are widespread in the Tengchong area. The findings of our study suggest that the geochemical features of trace elements in geothermal waters in the Tengchong area are significantly influenced by geological processes, which is a significant environmental and health concern for Tengchong.

Keywords: Tengchong area, hot spring, trace element, hydrochemistry, geothermometer