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第
1期
陈 立等 : 宁夏海原盆地地下水水化学特征及其演化规律
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图 2 海原盆地地下水水化学组成 Piper三线图 (离子含量采
用毫克当量百分数为单位 )
18 图 3 地下水样品的 δ D - δ O 关系图
Fig12 Piper diagram showing chem ical components of groundw 2 ater samp les from Haiyuan basin
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摘要 : 结合宁夏海原盆地已有的地质 、水文地质资料 , 基于水化学 、同位素数据分析了研究区的水文地球化学特征 。 总体上当地的地下水化学场从补给区到径流区到排泄区具有明显的分带性 , 符合干旱区盆地的水质演化规律 ; 地球化 学模拟表明当地水岩相互作用从补给区的以溶滤 - 混合作用为主逐渐演变成排泄区的以溶滤 - 蒸发为主 。水中的溶解 性总固体含量升高主要由岩盐和石膏的溶解引起 , 第三系岩性及径流条件对地下水水质有很大的影响 。同位素特征表 明西华山 — 南华山断裂控制着当地地下水的补给 , 地下水开采对深层地下水水质的影响尚不明显 ; 在有些地区 , 由于 地下水开采加速了地下水径流 , 水质有变好的趋势 。 关键词 : 地下水 ; 水化学 ; 同位素 ; 特征 ; 逆向模拟 ; 宁夏海原 中图分类号 : P64112 文献标志码 : A 文章编号 : 1000 - 8527 ( 2009 ) 01 - 0009 - 06
1 研究区地质及水文地质
根据李天斌的研究 , 海原盆地夹于宁南旋 Fig11 Locations of the groundwater samp les 卷构造体系南 、西华山 — 六盘山构造带和香山 — 水样的化学组分由宁夏地质工程勘察院水化 桃山构造带之间 , 为一走滑拉分盆地 , 盆地周边 由压扭性断裂或断层围限形成 , 其南西边界为西 学分析室测定 , 采用离子色谱法 , 所用仪器为 D i2 华山 — 南华山深断裂 , 北东边界为鸭儿涧 — 郑旗 onex ICS - 2500 离 子 色 谱 仪 , 测 量 分 析 范 围 为 堡断裂 , 东边界为脱裂堡 — 郑旗堡断层 , 西边界 01001 ～1 mg / l。同位素样品由国家水文地质测试 为大沟门 — 薛套断层 , 沙沟河 — 海原断裂为横贯 中心检测 , 氧 - 18 样制备采用 CO2 - H2 O 平衡法 , 氘样制备 采 用 改 进 了 的 金 属 铀 还 原 法 , 样 品 在 盆地中部的隐伏断裂 。 南 、西华山和黄家洼山由前震旦系海原群变 质岩和志留系 — 泥盆系砾岩 、砂岩组成 , 岩体内 构造裂隙 、风化裂隙发育 , 大气降水沿裂隙下渗 , 形成基岩裂隙水 。第三系地下水赋存于湖盆相沉 积物中 , 第三系沉积物颗粒由盆地边缘向盆地中 央逐渐变细 , 地下水径流条件由好变差 , 由于第 三系出露面积小 , 接受大气降水入渗补给条件差 , 因而水量小 , 水质差 。 第四系地下水主要受构造 、 地貌 、岩性的控制 。第四系沉降带受断裂控制 , 沉降幅度不一 , 厚度 300 ～700 m。西安乡洼地中 地下水赋存于砂砾石层中 , 海原地段为南华山山 前古洪积扇 , 第四系厚度大 , 富水性好 , 但富水 性不均 。
( Institu te of Hyd rogeology and Environm en ta l Geology, CAGS, Z hengd ing, Hebei 050803, China)
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Abstract: B ased on the hydrochem ical and isotop ic data, this paper analyzes the hydrological geochem istry characteristics of Haiyuan basin combining w ith the existed geological and hydrogeological data of this area. A s a whole, the chem ical fields of local groundwater have the obvious zonation patterns from the recharge area to the runoff area, and to the discharge area, which are in confor m ity w ith the evolution law of water quality in ar2 id basin. Geochem istry sim ulation show s that the local water2rock interaction changes gradually from the dissolu2 tion 2 m ixture action in the recharge area into the dissolution 2evaporation action in the discharge area, chem ical compositions of the Tertiary strata and the circulation condition have a great influence on the groundwater quali2 ty . Isotop ic features show that the Nanhua Mountain 2 Xihua Mountain fault controls the groundwater recharge of Haiyuan basin, so far, there is little impact of exp loitation on the quality of deep groundwater . In some sites, the imp roved water quality w ith the exp loitation of groundwater was observed, one exp lanation for this is that the increasing velocity of local water shortens the water2rock interaction tim e. Key words: groundwater; hydrogeological chemistry; isotope; characteristic; inverse modeling; Haiyuan, N ingxia
第 23 卷 第 1期
2009 年 2 月
现 代 地 质
GEOSC IENCE
Vol123 No11 Feb12009
宁夏海原盆地地下水水化学特征及其演化规律
陈 立 , 张发旺 , 程彦培 , 蔺文静 , 陈 江, 张 琳
(中国地质科学院 水文地质环境地质研究所 , 河北 正定 050803)
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现 代 地 质
2009 年
南华山等基岩山地 , 东 、西 、北部都与相对隆升 的丘陵相接 。盆地属干旱 、半干旱气候带 , 降雨 稀少 , 蒸发强烈 , 年均降雨量 39712 mm , 年均蒸 发量 1 97311 mm , 水资源极度贫乏 。 研究区的地下水研究程度较低 , 同位素研究 工作几乎是空白 。本文在综合了该地区地质和水 文地质资料的基础上 , 充分分析水化学 、同位素 特征 , 利用水文地质对比法探讨了海原盆地水文 地球化学特征 , 并利用 PHREEQC 模型对地下水 水质的形成和演化进行了分析与水文地球化学模 拟 。基于地下水水化学监测资料 , 分析了人类开 采地下水对地下水径流和水质的影响 。
0 引 言
海原盆地位于宁夏回族自治区南部六盘山区
西北麓 , 包括海原县城 、西安乡 、高台寺乡 、史 店乡 、贾淌乡以及郑旗乡 、罗山乡 、关桥乡的部 分地区 , 面积 74314 km 。盆地西南部为西华山 、
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收稿日期 : 2008 2 07 2 20; 改回日期 : 2008 2 11 2 17; 责任编辑 : 潘令枝 。 基金项目 : 国土资源部地质调查项目 ( 2000 - 005) 。 作者简介 : 陈 立 , 男 , 助理研究员 , 1974 年出生 , 水文地质专业 , 主要从事水文地球化学研究工作 。 Email: sunboyli2003@1261 com。 3 通信作者 : 张发旺 , 男 , 研究员 , 1965 年出生 , 水文地质专业 , 主要从事水文地质 、矿山环境地质研究工作 。 Email: fawangzhang@ sina1 com。
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2 样品的采集与分析
在充分收集了研究区以往水文地质研究成果 和资料的基础上 , 分别在 2000 年 6 月和 9 月进行 了野外调查和取样 , 共设置采样点 18 个 , 在采样 点 中 , A46 和 G15 为 泉 水 , A10、 A08、 G12、 G16、A49、 G13、 A45、 A09 和 A49 为 浅 层 地 下 水 , G19、 G17、 G21、 G20、 A51、 A47 和 A50 为 深层地下水 , 采样点分布如图 1 所示 。
MAT251 质谱仪上分析 。仪器分析误差分别小于
[1]
图 1 地下水采样位置图
± 2‰ 和 ± 012 ‰。氚浓度测试是经蒸馏 、电解浓 缩处理后在低本底液体闪烁计数仪上测定 , 分析 误差小于 ± 1 ‰。
3 水文地球化学特征
311 水化学类型
海原盆地地下水水化学场具有一定的分带特 性 。从补给区 → 径流区 → 排泄区 , 地下水的 C l 、 2+ SO4 、Na 的含量逐渐增高 , 在水化学 Piper三线
Hydrogeochem ica l Character istics and Evolution Laws of Groundwa ter in Ha iyuan Ba sin , N in gx ia