娘子关泉群水的来源再研究

本文对《山西省娘子关泉域岩溶水资源评价及其开发利用科研报告》中的“娘子关各泉组同出一源”的观点提出了疑问。这一观点的主要依据是娘子关“各泉组水温与矿化度基本相同”,但笔者通过泉水水温、矿化度、其它水化学特征及硫同位素的对比、水力联系等的分析,对上述依据进行了考究,进而对此观点提出了异议。依笔者所见,娘子关泉群(或各泉组)并非同出一源,而是有两个明显不同的源。     

指示娘子关泉群水动力环境的水化学—同位素信息分析

本文依据宏量组分、微量元素和氢氧同位氧组成监测资料，分析了娘子关泉群水动力环境及其水文地质演化趋势。除国家和城西泉主要排泄局部流动系统的地下水外，其它各泉均为不同空间尺度流动系统地下水混合、排泄之产物。在人类活动影响下，娘子关泉群水质恶化，流量衰减，水帘洞、程家泉断流，城西、坡底泉也面临断流之危险。目前抽取的水帘洞泉的水资源量组成已与五龙泉和苇泽关泉相似，以区域和中间流动系统地下水为主。     

娘子关泉群成因新探

关于娘子关泉群的成因问题有过不少论述。但所有的成因论都认为苇泽关逆断层的阻水作用,对泉群的形成起着主导作用。本文认为苇泽关逆断层并不阻水,它与泉群的形成没有必然的内在联系及因果关系,而正断层阻水,河床下切以及下奥陶统的二元结构的三者综合作用,才是泉群形成的主要因素。     

娘子关泉群岩溶水系统西部子系统径流特征研究

根据娘子关泉群系统西部控水构造、含水层段、水动力场等水文地质条件，重新划定了娘子关岩溶水系统西部边界(兴道-大方山-郭家沟-线构造带)，则东山区成为娘子关的一个补给径流区。在此基础上，对西部子系统岩溶水径流特征提出了新的见解。     

应用卫星影像分析娘子关泉域构造的控水作用

山西寿阳地区煤炭资源极为丰富，但多年来该区没有找到适合于煤炭工业生产需要的理想水源。本次在综合前人资料的基础上，主要利用ＴＭ影像对娘子关泉域进行了系统解释，重新划定了泉域边界，初步建立了完整的娘子关泉域遥感构造格架，分析了泉域对地下水的控制作用，总结了地下水动力场发育规律，提出了窄道－寿阳－阳泉、昔阳－平定、盂县－巨城三条强径流带，对泉域，特别是寿阳地区水资源勘查具有重要意义。     

岩溶水水化学特征在水文地质条件分析中的应用——以娘子关泉群岩溶水系统寿阳区为例

娘子关泉群岩溶水系统寿阳区从补给区到迳流区、排泄区水化学特征变化具有明显的规律性,岩溶水自北向南随着中奥陶统灰岩含水层埋深由浅变深,富水程度由强变弱,径流条件由积极趋滞缓,矿化度、总硬度和SO42-由低变高。为水文地质条件的分析与建立水源地和矿山防治水提供了地质依据。     

娘子关泉域岩溶地下水SO_4~(2-),Ca~(2+),Mg~(2+)污染分析

分析了娘子关泉域岩溶地下水ＳＯ２－４,Ｃａ２＋,Ｍｇ２＋等组分含量增多的原因,并定量地探讨了ＳＯ２－４,Ｃａ２＋,Ｍｇ２＋的各种来源比例。研究表明,含水层中石膏溶解及硫化物氧化是造成ＳＯ２－４,Ｃａ２＋,Ｍｇ２＋高含量的主要原因,控制硫化物氧化水进入含水层,对水质改良有显著效果。     

娘子关泉域岩溶水脆弱性模糊综合评价

地下水脆弱性评价是区域地下水资源管理和保护的重要手段之一,针对娘子关泉域岩溶水的特殊性,基于欧洲脆弱性评价方法,选择包气带厚度、入渗补给量、包气带岩性、岩溶含水层的导水性能(泉水响应)四个因子,采用模糊综合评价法评价地下水脆弱性,并且绘制地下水脆弱性分区图。评价结果表明,极易污染区主要分布在娘子关泉群出露的地区,即泉源处;极难污染区主要分布在盂县—阳泉—平定—昔阳—和顺一带以西地区,寿阳县大部分地区。评价结果在合理制定保护娘子关泉域方面具有一定的参考价值。     

娘子关泉流量衰减原因的初步定量化分析

以娘子关泉为例,从水资源系统观点出发,通过系统水资源要素间转换关系的分析,对引起娘子关泉流量的衰减原因进行了初步量化计算。结果表明,在娘子关泉1956- 1979年和1980- 2000年前后两个系列平均流量所减少的4. 07m3 /s中,由于降雨减少、气温升高引起的泉流量减少量为1. 28m3 /s; 泉域西部采煤等导致的水环境变化引起的泉流量减少量为0. 84m3 /s;岩溶地下水直接开采引起的泉流量减少量为1. 48m3 /s。      

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO42-、硫同位素分布特征。研究表明:（1）泉域西北、西南地区岩溶水的SO42-主要来源于石膏的溶解;（2）泉域中部汇流区岩溶水的SO42-含量高而δ34S值低,其中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;（3）娘子关泉群中城西泉水中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO42-主要来源于石膏的溶解;（4）泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO42-主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。      

山西娘子关泉水及污染成因再分析

山西娘子关泉水是我国北方最大的岩溶泉水之一,也是世界著名大泉,上世纪80年代前多年平均天然流量12.6 m3/s。文章利用1∶5万娘子关泉域岩溶水文地质环境地质调查项目勘探调查成果,对以下2个问题开展再分析:（1）娘子关泉水的成因,勘探等资料表明绵河南岸五龙泉、苇泽关等泉组主要接收下部中、上寒武统含水岩组岩溶水的补给,而非前人研究来源于上部中奥陶至下奥陶含水岩组补给;（2）结合水文地质条件,采用同位素等方法分析,认为部分地区煤矿老窑水的出流是导致娘子关泉水近年来加速污染的主要原因。      

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

山西太原晋祠—平泉水力联系及对晋祠泉复流的贡献

晋祠泉出露于山西太原西山悬瓮山下,由难老泉、圣母泉、善利泉组成。1954—1958年实测泉水平均流量为l.94 m³/s。与晋祠泉同处山前断裂带的平泉于1978年成为特大岩溶水自流井水源地,自流量最大达到1.56 m³/s。由于这些自流井的开采,使晋祠泉的流量急剧下降,1994年4月30日断流。研究山西太原晋祠泉—平泉水力联系对晋祠泉复流方案制定具有重要意义。本文以晋祠泉、平泉为研究对象,通过样品采集、水质监测,综合运用水化学（离子比例、硫同位素、氢氧同位素）方法。揭示晋祠泉—平泉水文地球化学特征和环境同位素特征,反映地下水流系统的特征、水力联系特征。得出1980—1992年,晋祠泉地下水水位的变化呈稳定下降趋势,主要原因是有太原化学工业公司、开化沟、淸徐县平泉村和梁泉村等水源地大量开采岩溶地下水,导致地下水水位下降。晋祠—平泉一带岩溶地下水氢氧同位素值较接近,说明这一带岩溶地下水补给来源与补给途径相近。水质监测分析得出晋祠泉与平泉各个离子变化趋势基本一致。说明晋祠与平泉存在紧密的水力联系,因此晋祠泉与平泉必然存在一个比较强的导水通道。可以通过在晋祠泉下游导水通道上帷幕灌浆,提高晋祠泉水水位,使晋祠泉出流。     

山底河流域煤矿酸性矿井水野外监测

酸性矿井水在我国鲁西南、山西、内蒙、云南和贵州等煤矿区普遍存在,酸性矿井水其pH往往在2~5之间,高SO₄²⁻、HB、TDS、Fe、Mn。这些物质进入地下水、地表水或土壤后,会对其造成严重危害。文章选择山西阳泉市典型废弃煤矿区山底河流域为研究区,通过水文地质调查,水文地质钻探,水文地质剖面等方法阐述山底流域地层岩性,水文地质条件概况,得出受煤矿开采影响,与天然条件下相比山底河流域的地表水和地下水的补给、径流、排泄条件均发生了根本变化。补给通过破坏产生的导水裂隙带运移,以垂向运动为主;径流通过坑道,导水裂隙带运移,以横向运动为主;排泄以矿坑排水和泉水溢出方式为主。并简述山底河流域煤矿酸性矿井水试验站观测站分布情况与水化学特征。     

山西长治辛安泉域岩溶水硫酸盐污染来源分析

辛安泉域核心区域工农业相对发达,人类活动强烈,逐渐出现岩溶地下水位下降、泉流量减小和水质污染等水环境问题。硫酸盐污染是泉域岩溶水的主要污染物之一,通过科学手段进行污染来源分析和识别,可为泉域保护提供决策依据。硫氧同位素是地下水领域应用较广的一种环境同位素方法,不仅技术成熟且识别精度高。本次研究将硫氧同位素方法与水化学方法结合,在辛安泉域采取岩溶泉水、岩溶地下水、孔隙水、裂隙水和河水五类水样,测试硫同位素δ34S、氧同位素δ18O和硫酸根离子SO42-含量,以分析辛安泉域岩溶水硫酸盐污染来源。结果显示,辛安泉域岩溶水水质的硫酸盐大部分符合地下水III类标准,硫酸盐含量较高的区域主要集中在西部滞流缓流区与襄垣和长治子系统的分界处、长治子系统和平顺-壶关子系统南部等地区。西部滞流缓流区硫酸盐主要来源于石膏、硬石膏的溶蚀,人类活动影响较小。泉域南部岩溶水中硫酸盐主要来源是煤矿开采的影响,大气沉降也是重要来源之一。     

云南省元江县某热泉群成因及地热水特征研究

云南省元江县地热群位于清水河西岸山麓地带,通过分析该县某热泉群地质构造、地层岩性及富水性,对边界条件、热储层及盖层进行划分研究,建立该热泉群的热储模型,利用石英二氧化硅温标计算热储温度和热水循环深度,并采用镭氡法计算热泉群的年龄,结果可知:该热泉群热储呈带状,主要受哀牢山断裂控制,大气降雨及地表水体沿哀牢山断裂破碎带渗入地下后,经过深部复杂的循环,使地下水具有较高的温度和压力条件,不断溶解出围岩中可溶性组分,沿断裂影响带输向地表,形成带状的自冒热泉群,热储温度129℃,热水循环深度2 348 m,地热水年龄70 a。该类地热资源极为珍贵,应做好保护与开发利用工作。     

柳林泉域岩溶水特点与地质背景条件分析

柳林泉域作为我国北方典型的单斜-顺置式岩溶水资源系统,岩溶水在循环过程中表现出与其它泉域共性的同时,也存在一些非常奇特的特征:(1)由于泉域内断层、褶皱轴和区域隔水顶板的阻水作用,造成了岩溶地下水在主径流方向上的二级排泄与三次富集;(2)由于泉域中部王家会阻水性背斜轴的倾覆所形成的地下潜流断面梯形形态,导致了泉水流量衰减幅度与阻水断面上游区岩溶地下水位下降幅度的不匹配;(3)由于泉域南、北翼岩溶地下水循环路径和所处的地球化学背景不同,导致了分布在三川河两岸相距不足300m的泉水水化学特征表现出很大的差异性;(4)由于岩相建造地处中臭陶世古膏盐湖东部边缘,泉域西部中硬石膏溶解不仅形成了岩溶热水,而且还使得柳林泉成为.锶矿泉水".上述特征都是由柳林泉域特定的地质结构、地球化学环境和岩相古地理条件所决定的.     

云南泸水登埂与玛布温泉形成特征及成因研究

登埂温泉与玛布温泉位于云南泸水市,出露于怒江深切峡谷西岸。研究区分布的主要地层为第四系（Q₄²）砂土、砾土,石炭系上统卧牛寺组（C₃w）玄武岩和三叠系河湾街组下段（T₂h¹）灰岩。温泉水温为48.9~69.6℃,矿化度为0.493~0.782 g/L,水化学类型分别为HCO₃·Ca-Mg型和HCO₃·Ca-Na型,为中低温、弱酸性温泉。热水中F-含量为0.78~2.13 mg/L,H₂SO₃为41.0~70.2 mg/L,含有锂、锶、铷、铯、钡等微量元素。氢氧稳定同位素组成表明研究区温泉补给来源为大气降水,用同位素方法估算温泉的补给区高程为1260~1435 m,补给区温度为6.18~9.02℃,计算的热储温度为100~127.5℃。研究区温泉Ca²⁺与HCO₃^-含量较高,占阴、阳离子的毫克当量浓度百分比分别达到60%、82%以上,水中方解石、文石矿物都处于饱和状态,水中CO₂含量较高且pCO₂远高于大气中pCO₂,具有有利于CaCO₃沉积的水化学和水动力条件,导致登埂温泉YLS3-1、YLS3-3及YLS3-4和玛布温泉YLS4-1的沉积钙华。登埂温泉与玛布温泉是地下水在怒江西部山区补给区获得大气降水入渗补给,在经历深循环过程中获得深部热流加热后上升在怒江河谷西岸流出地面形成的温泉,是渗入深循环型上升的的中低温温泉。热水在上升过程中与浅部冷水相遇,冷水混入比例为60%~73%,热水循环深度为2375.2~3161.7 m。     

北羌塘中部泉水及其地球化学特征

笔者就北羌塘中部自然地理和地质背景概况,论述了区内复杂的水文地质条件和地下水类型,阐述了不同泉水出露状况及其水文地质特征,并对水样测试结果进行了详尽的地球化学分析,从而认为区内地下水水化学组合类型为阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主的特点。