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1、27卷第3期资源科学Vol.27,No.32005年5月RESOURCESSCIENCEMay,2005文章编号:1007-7588(2005)03-0117-06石羊河流域水化学演化与地下水补给特征1112马金珠,李相虎,黄天明,W.M.Edmunds(11兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;21OxfordCentreforWaterResearch,OxfordUniversity,Oxford,OX13TB)摘要:以地球化学和包气带氯质量平衡技术相结合,通过腾格里沙漠包气带沙芯记录和石羊河流域地下水、地表水地球化学的研究,探讨中国西北干旱区地下水补给历史及其气候特征和地
2、下水地球化学演化规律。石羊河流域水化学在天然状态下具有水平分带性,上游地表水矿化度小于360mgPl,下游达1000mgPl;武威盆地洪积扇地下水主要为HCO3-SO4型水,至民勤终端湖演变为Cl-SO4型水,矿化度相应由500mgPl增加为17gPl左右。在腾格里沙漠的一个钻孔剖面记录了过去930年以来的补给量变化过程及其所反映的气候波动特征,氯质量平衡法计算的地区补给量平均仅为1126mm,从剖面完整的记录可以将930aBP气候划分为4个干期和3个湿期。关键词:水化学;矿化度;地下水补给;氯质量平衡;石羊河流域1引言之一,位于祁连山东段与腾格里沙漠、腾格里沙漠南随着我国西部大开发战略的实施
3、,西北干旱区源之间,流域水系发源于祁连山,自东向西由大靖水资源问题得到广泛关注,40多年来,特别是“七河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大五”以来,有关部门和单位在西北干旱区进行了大量河、西大河八条河流组成。八条山水河流及浅山区83的水文地质调查和勘探研究工作,取得了一系列重小沟小河多年平均径流量15175×10m,河流补给大成果,积累了较丰富的地质、水文地质资料,对当来源于山区大气降水和高山冰雪融水,产流面积42地国民经济的发展起到了举足轻重的作用。但由于111×10km。河水自南向北流出山后,在洪积扇带地广人稀,自然环境条件差异变化大,技术条件落大量渗漏转化为地下水,至中游山前
4、冲积扇边缘又后,西北地区的地下水研究主要建立在水量平衡基出露成泉,泉水汇流成石羊河,穿过下游民勤地区汇础上,这种研究在降雨量小、蒸发强度大的干旱区已集于民勤北部海拔1020m的青土湖。自1958年修被证明可信度较低,还远不能满足经济发展的需建红崖山水库以后,石羊河进入民勤的地表水完全[1,2]求。特别是在应用现代测试技术方面(如地球化由水库控制,水量全部引入灌区用于农田灌溉。学技术、同位素技术)几乎是空白,与国际前沿领域流域南部的祁连山地由寒武、奥陶及志留纪变相差甚远。另一方面,水化学环境恶化是干旱区水质砂岩、板岩、碎屑岩、碳酸盐岩、中基性-中酸性火资源开发利用中出现的新问题,水污染防治是区域
5、山岩及岩浆岩构成骨干;流域中部的龙首山、大黄生态环境建设与社会发展面临的又一个迫切任务,山、韩母山及红崖山主要为震旦纪、前震旦纪、寒武[3,4]倍受人们的重视。本文以我国干旱区地下水开纪片岩、片麻岩、千枚岩、板岩、变质砂岩、碳酸盐岩、发最早、生态环境恶化最为突出的石羊河流域,以地中-基性火山碎屑岩和花岗岩组成,白垩纪、第三纪球化学和同位素技术相结合,通过地下水地球化学泥岩、砂质泥岩、砂岩及砂砾岩也有广泛分布;流域的研究,探讨中国西北干旱区地下水的补给环境、地北部的北山主要由古生代岩浆岩构成。武威盆地和下水年龄和水岩相互作用。民勤盆地上新世以来处于大幅度的沉降过程,沉积2研究区与研究方法了巨厚的
6、上新统及第四系沉积物,厚度逾千米。上2.1研究区概况新统及下更新统是半固结一松散的河湖相砂、砾砂石羊河流域是甘肃省河西走廊三大内陆河流域与泥岩互层;中上更新统、全新统以洪积或冲-洪积收稿日期:2004-10-22;修订日期:2004-12-04基金项目:国家自然科学基金项目(编号:40302031);香港乐施会基金项目(编号:CHG20702204E)。作者简介:马金珠(1968～),男,甘肃静宁人,博士,教授.主要研究方向为干旱区水资源与水环境。E2mail:jzma@lzu.edu.cn118资源科学27卷第3期的,砾砂、砂砾石及砾卵石为主。自南向北岩性颗粒品18个,地下水样品70个,采样
7、点位置如图1所由粗变细。伴随盆地大幅度沉降产生了一系列断示。在现场分别测定记录井深、经度、纬度、地下水裂.对盆地的地质结构和水文地质条件具有重大控位埋藏深度、水温、氧化还原电位(Eh),酸碱度(ph)、制作用的断裂主要有武威南部祁连山山前断裂和红TDS(TDS)、电导率(SEC)和总溶解氧(DO)等。取样崖山-阿拉古山断裂。前者走向南东-北西向,在地点如图所示,部分样品在英国地质调查局(BGS)祁
