硫同位素技术在北方岩溶水资源调查中的应用实例

从地球化学背景方面看,在以奥陶系碳酸盐岩为含水介质的中国北方多数岩溶地下水浅循环系统中,岩溶水的硫酸根有三个主要来源,分别是水对中奥陶统中石膏的溶解、岩溶含水层上覆煤系地层中黄铁矿氧化溶解并补给岩溶水以及与土层密切相关的地表水中硫酸根的加入。上述三类水的δ34S同位素值的差别很大,中奥陶统中石膏硫同位素最重,δ34S值一般在20‰～32‰;煤系地层中黄铁矿的硫同位素最轻,一般在－10‰～10‰,多数低于4‰;而地表水的硫同位素介于上述二者之间,δ34S值较稳定分布在7‰～12‰之间。利用这一具有示踪意义的特点,我们对一些泉域系统的岩溶地下水补、排关系以及一些水化学成分的来源进行了成功的解释,为进一步认识岩溶水文地质条件提供了有力的佐证。      

鄂尔多斯白垩系盆地地下水水-岩反应的锶同位素证据

利用鄂尔多斯白垩系盆地地下水锶同位素和水化学资料,对该区水-岩作用机制进行了分析,并采用反向水文地球化学模拟的方法对锶同位素示踪水-岩反应的分析结论进行了验证。结果表明:研究区主要发生了石膏、少量碳酸盐矿物及铝硅酸盐矿物的溶解反应,且北区地下水对石膏等硫酸盐矿物的溶滤作用强于南区,而南区地下水对铝硅酸盐矿物的溶滤作用强于北区;同时,南区碳酸盐矿物发生了溶解/沉淀的不一致性,即白云石发生溶解反应而方解石发生沉淀反应。采用锶同位素方法得出的水-岩作用结论与反向水文地球化学模拟结果相一致。     

从水文地球化学角度研究鄂尔多斯盆地南区白垩系地下水的排泄途径

主要从水文地球化学的角度,以鄂尔多斯盆地白于山以南地区白垩系地下水的水化学水平分带和地表水基流水化学特征为主要依据,结合地质构造格局及岩相古地理条件,分析研究了该区白垩系地下水的补、径、排条件。认为该区白垩系地下水水化学场存在一个由东、北、西南向中部的水平分带,愈向盆地中部水质愈复杂、TDS愈高。马莲河基流水质的沿途变化规律反映出其接受东西两侧地下水的补给。说明鄂尔多斯盆地南区的东部地区和西南部地区为地下水补给区,而中心地带为地下水排泄区,最终经马莲河排出区外。天环向斜轴部和马莲河谷是南区汇集东西两侧地下水的排泄通道。     

陕西渭北东部岩溶地下水强径流带的环境同位素证据及其可更新性评价

环境同位素研究证实,陕西渭北东部岩溶地下水系统中部上王-西头-黑池一带为岩溶地下水强径流带,是渭北东部岩溶地下水的主要径流区域.强径流带内岩溶水积极参与现代水循环,平均滞留时间为51年,具有较强的更新能力.与此对应,14C的证据显示强径流带以南、以北及东南部的岩溶地下水具有万年以上的形成历史,属难以恢复的不可再生资源.同位素EPM模型计算表明,强径流带内隐伏岩溶水系统天然补给量为87.55mm/a,储存量为9.62×109m3/a,平均储水系数为0.029.以上结论均与水文地质勘探结果基本吻合.环境同位素的研究成果提供了岩溶地下水的循环强度和可更新性的直接证据,补充和丰富了岩溶地下水运动的重要信息,为定量评价研究区隐伏岩溶地下水资源的可更新性提供了关键性数据.     

鄂尔多斯盆地地下水资源与开发利用

鄂尔多斯盆地是我国西北地区的大型构造沉积盆地,以前寒武系变质岩为基底,依次沉积了下古生界碳酸盐岩、上古生界—中生界碎屑岩和各种成因的新生界,总厚度达6000m。根据盆地的地质构造特征和水文地质条件,将鄂尔多斯盆地含水岩系划为周边寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统和盆地东部基岩裂隙水与上覆第四系松散层孔隙含水层系统。在含水层系统划分的基础上,以含水体之间是否具有统一的水力联系和稳定的水动力场和水化学场为依据,将周边岩溶水可进一步划分为10个水流系统和22个子系统,白垩系地下水划分为5个水流系统和11个子系统,石炭系—侏罗系裂隙水与上覆松散层孔隙水划分为9个地下水系统。系统论述了含水层系统特征,区域水文地球化学特征和地下水循环规律,对鄂尔多斯盆地地下水资源进行了全面评价,针对能源基地建设的供水急需,提出了地下水合理开发利用建议。     

利用反向粒子示踪技术确定地下水的年龄

利用粒子示踪技术确定地下水径流途径和地下水年龄可以查明地下水的循环机理,介绍了基于新一代交互式语言IDL在粒子示踪研究中的应用.在剖面地下水流数值模拟的基础上,利用IDL语言开发了反向离子示踪程序,并结合鄂尔多斯白垩系盆地的水文地质剖面进行了实例研究.     

鄂尔多斯盆地早白垩世岩相古地理与地下水水质和分布的关系

岩相古地理与地下水水质的关系研究表明，早白垩世鄂尔多斯盆地经历了干旱-半干旱→相对湿润的2个气候变化旋回和以沙漠相发育一湖泊相发育为特征的2个岩相古地理演化阶段。气候和古地理条件及其演化导致白垩纪沉积水体盐度、沉积岩含盐量和地下水循环条件的区域分布极为复杂。在岩相古地理和其他水文地质条件的综合影响下，盆地白垩系地下水水质和分布较为复杂，总体呈北好南差、盆地南部东好西差和下好上差的区域性分布规律。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水矿化度和主要离子浓度的分布规律

文章在对鄂尔多斯白垩系地下水盆地1124件地下水化学样品进行分析的基础上,总结出了研究区浅、中、深三个不同循环深度地下水中矿化度和主要离子浓度的分布规律。总体上,白垩系盆地地下水具有盆地北区矿化度和主要离子浓度较低、淡水发育,盆地南区矿化度和主要离子浓度较高、微咸水和咸水发育的分布特点。盆地北区地下淡水主要分布在地表分水岭两侧的浅、中层地下水中和安边—东胜梁—四十里梁地表分水岭以东的无定河—乌兰木伦河地下水系统中。盆地南区除罗汉洞含水岩组地下水以淡水为主外,环河和洛河含水岩组中主要分布大面积的微咸水和咸水。     

水化学在新疆伊犁河谷地下水循环中的指示作用

在分析研究区水文地质条件基础上,沿地下水运动方向,重点研究典型剖面水化学在地下水循环演化的指示意义。结果表明:"1号剖面"潜水主要水化学组分浓度在地貌类型(强倾斜砾质、缓倾斜含砾细土、冲洪积细土平原区)分界部位浓度上升,出现峰值。由北向南水化学类型依次为HCO_3—Ca、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3·SO_4—Ca·Na。"2号剖面"主要阳离子与阴离子具有相同的变化规律,在沿程变化图中出现了一个明显的拐点,即水样F4W04点。从水样点YN01W20到F4W04点,如Ca2+从188.4 mg/L降至48.1 mg/L等。由北向南水化学类型依次为HCO_3·SO_4—Ca·Na、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3—Ca。水化学结果指示了存在局部循环系统、中间循环系统,地下水以水平方向运移演化特征为主,循环交替强度由北向南逐步减弱,并且地下水循环速率与所处地貌类型紧密相关。     

罗布泊八一泉剖面孢粉组合及意义

罗布泊东部八一泉剖面出露近７ｍ厚的地层,从中系统进行孢粉组合分析,剖面可划分成三个孢粉组合带。通过多方面的综合分析和区域对比,确定其为中更新世晚期－晚更新世早期,该时代的确定为该区第四纪地层划分提供重要依据。孢粉组合特征表明,罗布泊地区中更新世晚期气候充温干为主,略有波动。