鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体环境同位素组成及其水循环意义

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体的环境同位素组成表明,区内各种地表水体（河流和湖淖）在δ18O和δD图上主要分布在雨水线右侧,其关系线的斜率明显小于雨水线的蒸发线,集中反映蒸发作用对地表水体的影响。盆地内地下水大致集中沿雨水线分布,反映了白垩系盆地内地下水为大气降水成因。盆地南北两区地下水的环境同位素具有明显差异性特点,集中体现了盆地南北两区水循环条件的差异。盆地北区各含水岩组间地下水垂向水力联系比较密切,垂向运动特点比较明显,现代水积极循环带的深度为200 m;南区地下水分层性明显,以水平径流为主,现代水积极循环带的深度为160 m。区内浅层地下水以富氚和高¹⁴C含量为特征,反映为现代水补给;而中、深层地下水则以贫氚和低¹⁴C含量为特征,反映为地质历史时期补给。     

黑河流域地下水同位素年龄及可更新能力研究

通过对黑河流域地下水的放射性同位素如氚(T)和¹⁴C的测定, 对该流域浅层和深层地下水的年龄以及其更新速率进行了估算. 结果表明: 整体上看, 从黑河流域的上游、中游至下游, 浅层和深层地下水年龄逐渐增加, 地下水更新速率也逐渐增大. 其中, 黑河上游浅层和深层地下水平均更新速率分别为1.96%·a^-1和1.76%·a^-1, 可更新能力最强; 中游浅层和深层地下水平均更新速率为1.25%·a^-1和0.68%·a^-1, 可更新能力次之; 下游浅层和深层地下水平均更新速率分别为0.74%·a^-1和0.18%·a^-1, 可更新能力最差. 黑河流域不同地带地下水由于循环条件的不同, 浅层和深层地下水年龄存在较大的差异. 其中, 中游山前平原补给条件较好, 浅层和深层地下水年龄较小; 中、下游远离河道地区浅层和深层地下水补给条件差, 显示了更老的年龄. 黑河流域埋深40 m以上的浅层地下水平均更新速率(1.13%·a^-1)高于埋深40~100 m之间的中层地下水(0.65%·a^-1)以及埋深100 m以下深层地下水(0.55%·a^-1). 因此, 在黑河流域地下水开发过程中要合理开发浅层地下水, 适当缩减开发深层地下水.     

CFCs法在鄂尔多斯白垩系地下水盆地浅层地下水年龄研究中的应用

鄂尔多斯白垩系地下水盆地是中国重要的能源基地,利用CFCS方法对鄂尔多斯白垩系地下水盆地年轻地下水年龄进行测定,取得了比较准确的结果。结果表明,盆地地下水系统可以分为局部地下水系统、中间地下水系统和区域地下水系统。地下水盆地内局部地下水系统地下水循环更替快,年龄为20 a左右,地下水年龄随深度增加而增加;中间地下水系统和区域地下水系统地下水循环更替相对较慢,年龄大于70 a,可以寻求14C等其他同位素方法确定准确年龄。     

基于锶和氢氧同位素的敦煌盆地地下水演化与补给分析

应用锶和氢氧同位素分析了敦煌盆地地下水补给来源与浅层地下水更新能力和演化过程。结果表明：敦煌盆地浅层地下水源于疏勒河、党河的入渗补给和祁连山雪山融水侧向补给,深层地下水源于前期的雪山融水补给;浅层地下水更新能力相对较强,深层地下水更新能力中等;浅层地下水中⁸⁷Sr/⁸⁶Sr均介于0.708～0.716之间,地下水中化学成分的演化既受到碳酸盐岩、硫酸盐岩溶滤作用的影响,又受到硅酸盐岩溶滤作用的影响。该区域水资源保护和可持续发展利用提供理论依据。     

反向地球化学模拟技术在地下水14C年龄校正中应用的进展与思考

地下水¹⁴C年龄校正一直是地下水年代学研究中的一个热点问题,将反向地球化学路径模型与同位素质量传输模型耦合起来,在综合考虑不同碳源、不同水文地球化学反应对¹⁴C质量传输影响的基础上,提出了一种新的综合性的校正方法,从而使地下水¹⁴C定年技术得到了进一步发展。识别深层地下水演化过程中影响¹⁴C浓度变化的主要因素并定量确定其对地下水¹⁴C浓度的影响程度是地下水¹⁴C校正的精度和可信度的重要考虑因素;在应用水文地球化学路径模拟技术进行地下水¹⁴C年龄校正时,必须要充分考虑地下水补给环境特点以及反向地球化学模拟模型中的非可行解的排除。     

银川平原深层地下水14C年龄校正

地下水¹⁴C年龄的校正精度取决于对地下水溶解无机碳演化过程中影响地下水¹⁴C活度主要因素的准确识别及其影响程度的定量评价。以银川平原为例,在进行银川平原承压水反向地球化学反应路径模拟的基础上,识别出影响区内深层地下水碳酸演化的主要作用并进行深层地下水¹⁴C年龄的校正。研究认为,控制银川平原深层地下水化学演化的主要反应路径为碳酸盐矿物的沉淀和长石、角闪石、石膏等矿物的溶解以及Ca-Na离子交换。地下水流路径上所发生的水文地球化学反应对路径上¹⁴C的浓度变化影响较小。地下水¹⁴C年龄校正结果表明,除补给区和承压水水位漏斗区外,银川平原承压水年龄均在2 000 a以上,属“古水”,天然条件下径流缓慢、地下水更新速度小。在承压水水位漏斗区外,沿地下水流方向,地下水年龄逐渐增大;而在承压水集中开采区,承压水的年龄明显小于路径上游地下水,潜水与承压水之间的垂向水力联系比较密切。     

基于同位素技术的珲春盆地浅层地下水可更新能力研究

利用~3H的示踪作用对珲春盆地浅层地下水更新速率进行计算,为该地区制定地下水开发利用模式和水资源环境承载力研究提供科学依据。结果表明:总体上,珲春盆地大部分地区浅层地下水更新速率大于8%/a,可更新能力较强。珲春盆地东北部平安村、新华村、马新村和东部的红星村、电线村、东兴村等山前地区以及八一村、八二村等地浅层地下水更新速率大于10%/a,可更新能力较强;七户洞村、八棵树村、永丰村、立新村、新农村、柳亭村等地浅层地下水更新速率为8%/a~10%/a,可更新能力减弱;八家子村、西崴子村、孟岭村等珲春河下游地区浅层地下水更新速率小于8%/a,可更新能力最弱。更新速率为大于10%/a、8%/a~10%/a、小于8%/a的地下水分布面积占珲春盆地总面积的比例分别为67%、26%、7%。     

运城盆地地下水同位素年龄特征及其演化过程和可持续利用

通过分析运城盆地地下水的碳同位素组成,结合水化学特征,揭示了盆地深层承压地下水的补给期为22～3 ka BP （现代碳百分比(a¹⁴C) 6~38 pmC）。浅层地下水（71~89 pmC）由现代水或现代水和老水混合组成。深层地下水氢氧同位素组成特征（δ¹⁸O~-10‰; δ²H~-70‰）表明地下老水在气候较冷的环境下受到补给,而浅层地下水的氢氧同位素组成（δ¹⁸O~-8‰; δ²H～-51‰）特征与现代西安降水组成相似。浅层地下水NO^-₃平均含量（31mg/L）比深层地下水（1.8 mg/L）高,硝酸盐的δ¹⁵N－δ¹⁸O_NO3 组成 (0‰～5‰）揭示了硝酸盐的主要来源为综合肥料。此外,浅层地下水的TDS由于蒸散发、矿物溶解,可达8.5 g/L（平均2.0 g/L）,深层地下老水TDS可达1.8 g/L（平均1.1g/L）水质相对较好。研究区目前主要开采深层地下水,受断裂带影响,浅层地下水已经侵入中深层地下水并与之发生混合,严重影响了中深层地下水的水质。如果发生大规模的浅层地下水与中深层地下水混合,会造成中深层地下老水的NO^-₃、TDS等含量越来越高。     

应用氚和14C方法确定柴达木盆地诺木洪地区地下水年龄

以柴达木盆地的诺木洪为研究区,利用氚与¹⁴C方法计算了当地各水体的年龄,分析地下水年龄分布特征及其可更新能力。结果表明：山区至冲洪积扇中部地下水年龄为15~18 a,为1952年之后补给的现代水,更新能力较强;冲洪积扇前缘地下水年龄不超过2 ka,具有现代水与古水混合的特征,更新能力较差;溢出带到盆地中心地下水年龄急剧变老,变化范围为5~28 ka,据此推测研究区溢出带位置的隐伏断层具阻水性质,该位置的地下水基本无更新能力。     

基于GIS的鄂尔多斯白垩系盆地地下水水质的模糊综合评价

开展科学合理的地下水水质评价工作,可以为地下水资源的可持续开发利用和水污染防治提供科学依据,具有重要的理论意义和实际价值。以地下水水质量标准为基础,通过构建科学合理的地下水水质评价指标体系,以GIS为平台,运用模糊综合评价方法对鄂尔多斯白垩系盆地地下水水质进行了综合评价。评价结果表明,盆地北区地下水水质总体上相对较好,不同埋藏深度的地下水水质差异并不很大;盆地南区地下水水质总体上相对北区较差,中、深层地下水水质普遍较差,地下水水质类别主要为IV、V类。     

河北平原第四系承压水4He与14C测年对比

⁴He是测定地下水年龄理想的示踪剂之一,由于测年时间尺度及多成因等问题,其测年结果通常与¹⁴C测年结果缺乏一致性。通过采集河北平原第四系承压水中的惰性气体（He、Ne、Ar、Kr、Xe）及¹⁴C样品,利用CE（封闭系统平衡）模型分离出地下水中的放射性成因⁴He_rad浓度为（5.43～8 994）×10^-8 cm³·STP/g,进而得到地下水的⁴He年龄为8.8～55.9 ka;相应样品的¹⁴C测年结果为7.7～35.2 ka。结果表明,2种测年结果在河北平原具有很好的一致性。     

高砷地下水中溶解性有机碳和无机碳稳定同位素特征

随着稳定同位素分析技术的逐步完善,碳稳定同位素被广泛应用于地球化学领域。高砷地下水砷的生物地球化学循环是目前环境化学研究热点之一。分析概括了碳稳定同位素应用于地下水领域的研究现状,介绍了地下水中有机碳和无机碳稳定同位素的前处理方法以及测试技术。在此基础上,选取了内蒙古河套平原具有代表性的高砷地下水进行氧化还原敏感组分、碳稳定同位素的测定与分析。结果表明,As分布极不均匀,其含量为1.24~387 μg/L。地下水溶解性有机碳(DOC)含量相对较高,与溶解性无机碳(DIC)浓度基本呈正相关。δ¹³C_DIC相对δ¹³C_DOC较富集¹³C;δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC与δ¹³C_DIC之间具有显著的正相关关系;表明δ¹³C_DIC值越贫化,δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC越小,地下水中来源于有机物氧化分解的无机碳越多,进一步说明有机碳的氧化分解在无机碳稳定同位素贫化过程中起主要作用。此外,δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC与As浓度呈一定的负相关关系;表明有机物的微生物降解对砷的富集具有明显的促进作用。微生物可利用的碳源增加,促进异养微生物的代谢,并消耗氧气,最终形成有利于地下水As富集的还原环境。     

鄂尔多斯盆地西缘中奥陶统地球化学特征及古环境意义

鄂尔多斯盆地西缘位于中国东西部构造接合区,其奥陶纪末期构造体制的改变引起了广泛关注。选取老石旦剖面中奥陶统碳酸盐岩作为研究对象,通过地球化学分析,恢复其古环境特征并探索盆地西缘中奥陶世构造体制改变在沉积学与地球化学方面的响应。结果显示:(1)三道坎组和桌子山组碳酸盐岩δ¹⁸O为-5.2‰~-8.9‰,平均值为-7.0‰;δ¹³C为1.3‰~-1.8‰,平均值为-0.1‰。δ¹⁸O自下而上不断增加,并在顶部出现小幅降低。δ¹³C与δ¹⁸O变化趋势相似。(2)古环境特征表现为从三道坎组到桌子山组,水温经历了初期震荡,从32.7 ℃缓慢降至15.7 ℃。古盐度Z值呈不断增加的趋势,反映出该沉积期水体加深、盐度不断升高。(3)主量、微量元素指标反映出研究区中奥陶世沉积水体不断加深,从三道坎组到桌子山组陆源碎屑物质含量逐渐降低,指示沉积环境由局限台地向开阔台地转变。结合研究区中奥陶统构造背景,认为中奥陶世鄂尔多斯盆地西缘已经处于前陆盆地的构造体制下,逐渐受到阿拉善地块和华北板块碰撞造山影响,盆地呈现西北高、东南低的古地貌特征,从而导致蒸发浓缩的富钾卤水向东南部汇聚;因此,陕北盐盆东南部次级凹陷是海相钾盐矿床的重点勘探靶区。     

鄂尔多斯盆地地下水勘查

鄂尔多斯盆地矿产资源丰富，生态环境脆弱，地下水资源分布不均，水质复杂。在研究盆地周边岩溶区岩溶发育规律，地下水富集规律，地下水的补给、径流、排泄条件的基础上，将周边岩溶区划分为9个岩溶水系统，进一步划分为25个岩溶水子系统。白垩系自流盆地初步揭示了深部赋存有丰富的地下水，地下水受岩相古地理、地下水补径排条件等控制，水质差异较大。总结了东部黄土覆盖区的地下水类型及开发利用模式。     

基于模拟-优化模型的山东羊庄盆地地下水可开采量研究

为了准确量化与优化地下水水源地开采量,在分析山东羊庄盆地水资源分布特点、开发利用现状及存在问题的基础上,以区域经济发展和水资源可持续利用为前提,通过地质、水文地质资料的整理分析,建立起整个盆地地下水流概念模型;采用Visual Modflow模拟软件,并与优化模型软件Ground-Water Management Process(GWM)相耦合,以水源地开采量最大为目标,以水位不低于限定的控制水位为约束条件,评价出盆地最大可开采量为5 730万m^3/a;进而确定出宋屯、后石湾、南庄、魏庄、西石楼、许坡、龙山头、羊庄、东于、段庄以及王杭水源地的优化开采量分别为0.18万、1.40万、2.56万、1.86万、3.80万、1.70万、0.40万、0.40万、0.50万、1.40万和1.50万m^3/d。     

环境同位素在识别伊犁河谷地下水补给来源中的指示作用

重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ¹⁸O的分布特征,并对5组水文钻探井地下水样品进行分析.潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰,平均值为-80.34‰;δ¹⁸O为-15.85‰~-10.66‰,平均值为-12.08‰.浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰,平均值为-84.79‰;δ¹⁸O为-16.01‰~-10.52‰,平均值为-12.30‰.泉水δD为-102.06‰~-71.63‰,平均值为-84.10‰;δ¹⁸O为-14.21‰~-9.70‰,平均值为-12.24‰.地表水δD为-90.53‰~-60.99‰,平均值为-72.58‰;δ¹⁸O在-13.20‰~-9.54‰,平均值为-11.21‰.地下水δ¹³C为-9.4‰~-5.6‰,平均值为-8.3‰,极差为3.8‰.结果表明:地下水与地表水均起源于当地大气降水.潜水与浅层承压水水力联系较强,潜水与浅层承压水属于同一含水系统.与浅层承压水相比,深层承压水年龄较大,在20 ka左右,属于沉积埋藏水.深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱.潜水与浅层承压水的δ¹³C值较为接近,且接近大气CO₂的δ¹³C值-7‰.研究区地下水中碳的主要来源为大气CO₂.