反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬技術(shù)在鄂爾多斯大克泊湖淖地區(qū)地下水演化研究中的運(yùn)用

摘要：利用水化學(xué)、同位素方法對(duì)大克泊湖淖地區(qū)的水循環(huán)取得的成果，采用反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬技術(shù)，定量分析大克泊湖淖地區(qū)各種礦物相的溶解和沉淀量。研究成果表明，大克泊湖淖地區(qū)地下水中發(fā)生鈉長(zhǎng)石、CO2、NaCl的溶解，方解石沉淀，陽(yáng)離子交替吸附作用，在地下水埋深較淺的區(qū)域蒸發(fā)作用較強(qiáng)。總體使大克泊湖淖地區(qū)由四周向中央地下水TDS、Na+、Cl-、SO42-離子由四周低值向中央高值變化，而Ca2+、Mg2+則與其相反，同時(shí)地下水中δ13C值降低，并且與土壤根系中的δ13C接近。

關(guān)鍵詞：大克泊湖淖；水化學(xué)演化；反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬

中圖分類號(hào)：P641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）33-0029-03

在我國(guó)華北、西北地區(qū)，由于氣候干旱，地表水相對(duì)缺乏，地下水往往是生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要供水水源，鄂爾多斯盆地是我國(guó)重要的能源化工基地，對(duì)地下水的需求尤其強(qiáng)烈，因此查明該地區(qū)地下水循環(huán)和水化學(xué)形成機(jī)理成為指導(dǎo)該地區(qū)地下水資源合理開發(fā)利用亟待解決的問題。大克泊湖淖是鄂爾多斯盆地眾多湖淖中水域面積較大的湖淖之一，對(duì)研究鄂爾多斯地下水循環(huán)演化方面具有較好的代表性，而且在前期積累了大量的水文地質(zhì)、地下水水化學(xué)和同位素等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有較好的工作基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

大克泊湖淖地區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，是一個(gè)小型盆地，大克泊湖淖位于該小型盆地中央。多年平均氣溫為5℃，多年平均降水量為322.5mm，且降雨多集中在5～9月。地層由下至上依次為侏羅系、白堊系、第四系。白堊系砂巖是研究區(qū)的主要含水層，侏羅系碎屑巖構(gòu)成了整個(gè)含水層的隔水地板。第四系風(fēng)積沙廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)，最大風(fēng)積沙層厚度約為5m，結(jié)構(gòu)松散，基巖零星出露。大克泊湖淖面積約為4km2，湖水面積變化對(duì)降雨量響應(yīng)迅速。湖盆邊部分布著眾多湖眼。

2 樣品采集與測(cè)試

3 反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬

3.1 反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬簡(jiǎn)介

反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬是運(yùn)用質(zhì)量守恒原理，通過對(duì)比同一地下水水流路徑終點(diǎn)和起點(diǎn)的水化學(xué)成分和同位素的質(zhì)量，推測(cè)出兩點(diǎn)水流路徑上地下水由于發(fā)生溶解或沉淀等化學(xué)反應(yīng)、蒸發(fā)或不同水體之間的混合等物理反應(yīng)等引起的化學(xué)組分和同位素的變化量，總結(jié)出地下水從起點(diǎn)到終點(diǎn)間的水文地球化學(xué)反應(yīng)路徑。其反應(yīng)形式可表示為：

3.2 反應(yīng)路徑的選擇

3.3 反向地球化學(xué)反應(yīng)路徑模型

3.3.1 可能礦物項(xiàng)的確定。巖芯檢測(cè)結(jié)果顯示研究區(qū)常見的礦物有石英、方解石、堿性長(zhǎng)石（鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石）、斜長(zhǎng)石（鈣長(zhǎng)石）、伊利石、石膏。溶濾作用、濃縮作用和陽(yáng)離子交替吸附作用是研究區(qū)淺層地下水普遍存在的水化學(xué)形成作用。由于地下水埋深較淺，而且上覆一層松散第四系風(fēng)積沙，增加CO2作為礦物相。綜上把方解石、鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石、伊利石、石膏、NaCl、CO2、離子交換、濃縮作用作為可能礦

物相。

4 結(jié)果與分析

路徑Ⅴ：模擬結(jié)果顯示在水流路徑上均發(fā)生了鈉長(zhǎng)石、NaCl的溶解，方解石沉淀，陽(yáng)離子交替吸附作用，同時(shí)有土壤CO2進(jìn)入地下水中。由于起點(diǎn)和終點(diǎn)的地下水水位埋深均較深（見表1），因此蒸發(fā)作用很弱。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王小元（1986-），男，江西贛州人，供職于中國(guó)核電工程有限公司，碩士，研究方向：地下水資源與管理、同位素水文地球化學(xué)；劉濤（1978-），男，山西河曲人，供職于中國(guó)核電工程有限公司，碩士，研究方向：工程地質(zhì)。

（責(zé)任編輯：王書柏）