格尔木河流域平原区地下水同位素及水化学特征

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1、格尔木河流域平原区地下水同位素及水化学特征李健（青海省地质调查院，西宁810012）6摘要：通过对格尔木河流域天然水中H、O同位素的系统分析，根据地球水化学组分循环演化规律所对应流域不同类型水体的同位素组成的研究，结果表明流域地下水化学组分随流程增加溶滤作用增强，地下水中HCO3－逐渐减少，Cl－测增加。运用δD、δ18O和3H值建立了流域大气降水线方程，确定了山区河水非当年降水补给，河水以地下水补给为主、其次是冰雪融水和大气降水补给。山区降水δD、δ18O均值低于平原区，表明平原区降水受蒸发作用影响水中富重同位素。平原区地下

2、水中的δD、δ18O值与河水基本一致，说明平原区地下水主要受河水出山后入渗补给。承压自流水δD和δ18O值与潜水基本一致，根据地下水的3H值确定早于潜水年龄，且随埋深增加δD、δ18O值减少的趋势，其年龄亦由新变老。关键词：地下水同位素水化学特征6同位素技术在水文地质调查和研究中已得到了广泛的应用，运用同位素方法对于确定地下水补给源、补给量、地下水年龄和了解地表水及地下水相互转换规律等方法发挥出其独有的作用，有助于从宏观上和微观上阐明水文循环过程的机理和演变过程[1]，可获得常规方法难以达到的功效。本次在柴达木盆地水资源和环境

3、问题调查评价中收集了格尔木河流域的环境同位素资料（1987～1988年），样品范围涉及现代冰川、大气降水、河流和地下水等不同类型的水体，基本反映出流域地下水的化学演化过程和环境同位素特征。因此，根据环境同位素资料分析流域地下水同位素和水化学特征,探讨地下水的循环过程。1、研究区概况格尔木河流域位于柴达木盆地南缘中段，源于昆仑山北坡，上游由东支雪水河（舒尔干河）、南支南沟和西支昆仑河构成，流域面积18648km2（原格尔木三站）（图1）。河水出山后在山前戈壁带大量入渗补给地下水，至细土带地下水又大量溢出形成多条泉集河，地表水和地

4、下水最终补给东达布逊盐湖。研究区为典型的高原大陆性气候特征，干项目基金：中国地质调查局“柴达木盆地地下水资源及其环境问题调查评价”项目(200210400001)作者简介：李健（1963-），男，安徽凤台人，水工环工程师，主要从事水文地质、水资源及环境地质工作。通讯地址：810012，青海省西宁市南川西路107号，青海省地质调查院；电话：13709715460；E-mail：lj196381@163.com图1格尔木河流域及同位素样点分布图Map.1DistriputionofisotopepointofGolmudRiver

5、Bsin1.基岩界线2.降雨样点3.河水样点4.潜水样点5承压-自流样点6居民点旱，蒸发强烈，多风少雨。区域上受自然地理条件的制约，气候垂向上分带规律明显，降雨量随海拔的增加而增加，蒸发量则随之降低。据格尔木多年气象资料，年均气温4.7℃，降水量42.7mm，蒸发量2645.2mm，相对湿度32%。源于昆仑山区的格尔木河地表水系严格受纬向构造体系控制，形成近东西及近南北网格状水系，地下水系分布格局亦与之相似。山前倾斜平原地处第四纪强断陷带，堆积了大厚度的松散沉积物，孔隙度大，渗透性强，为地下水运移和储存提供了良好的条件，具有典

6、型山前倾斜平原自流斜地式的水文地质结构[2]6。在倾斜平原中上部含水层岩性为厚层均质的粗粒，至中下部变为薄层细颗粒的交互层，部分含水层逐渐尖灭。随着岩性颗粒由粗变细，地下水水力性质由无压逐渐转化为承压自流水；含水层由双层变为多层；水量由大变小，水质由淡变咸，地下水由水平运动转化为垂直运动为主。2、环境同位素资料简介本次收集的环境同位素样品包括氘（δD）、氧-18（δ18O）和氚（3H）。样品采集于1987年，1988年作了部分补充工作，2004年柴达木盆地地下水资源及其环境问题调查评价项目在格尔木市北35km处ZK2号孔取同位

7、素样一组。样品涉及降水、现代冰川、河水和地下水（井、孔），共54个样(表1)。δD、δ18O与国际标准SMOW，即标准平均海水（StandereMeanOceanWater）[3]精度比较，误差δD＝±2‰，δ18O＝±0.2‰；3H由当时北京水文公司及岩溶所分析测定[4](测定仪器本底值分别为1.5TUT和2.8TU)。2004年样品由中国地质科学院矿产资源研究所分析。虽然样品时间跨度达20年，但对于环境同位素的特征和研究水化学演化规律仍具有实际意义。3、环境同位素及水化学特征3.1流域水化学特征通过流域所取水样资料分析，纵

8、向上水化学特征规律性较强。在山区大气降水时部分形成地表径流，部分则入渗补给地下水，由于山体陡峻，基岩裸露，岩石构造和风化裂隙发育，地下水径流后多以泉水形式泄出补给了所属河水，地下水化学组份主要以HCO3－、Ca2＋离子为主，所以山区河水与地下水中rHCO3＜rCar＋rMg＜