桂林新寨花岗岩地区水文地球化学研究

摘要

近年来,很多人对我国一些地区的水化学进行了研究,但通常研究的是单一地下水、岩溶水或河水,而且研究的主要目的是为了水资源的开发。本文以典型花岗岩地区桂林新寨为例,连续多年对该地区水化学成分进行观测,使用PHREEQC软件及piper三线图解法研究花岗岩地区水文地球化学特征和形成机制,查明了桂林新寨地区河水与泉水化学成分的季节变化、年变化及其水化学类型,基于矿物风化研究,分析了该区的主要水化学指标pH、EC、Ca2+、Na+、Mg2+、K+、HCO3-、Cl-、SO42-,这对揭示该区地下水与河水化学成分来源与变化规律以及水化学特征有重要科学意义。通过对桂林新寨地区的数据分析,得到了以下认识:
　　 (1)桂林新寨花岗岩泉水在观测期内pH值变化范围在5.31-6.29之间,年均值为5.95,具弱酸性特点。电导率的变化范围在50μs／cm-106μs／cm之间,年均值为74.58μs／cm,pH值夏秋较小,冬春较大；电导率值是春夏较小,秋冬较大。影响桂林新寨花岗岩区地下水PH值的主要原因是降水量、水温和土壤CO2浓度。在降水量较多并且水温和土壤CO2浓度较高的夏季和秋季地下水的pH值相对也较低,在降水量少并且水温和土壤CO2浓度较低的冬季和春季地下水的pH值则较高。影响桂林新寨花岗岩区地下水电导率变化的主要因素是阳离子含量的变化,CO2浓度和降水量也会对电导率变化产生影响。
　　 (2)桂林新寨花岗岩地区的水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca·Mg型,阳离子主要以Ca2+、Na+、Mg2+、K+为主,水体中阴离子以HCO3-和Cl-为主,且含有少量的SO42-,离子年际变化特征较复杂。
　　 (3)质量平衡模拟结果表明,研究区地下水在演化过程中主要发生了方解石的沉淀和钠长石、钙长石、钾长石、石膏、岩盐、海泡石的溶解。同时还发生了Ca2+、Na+、Mg2+的阳离子交换作用。饱和指数说明玉髓和钾长石处于相对溶解平衡的状态,钙-蒙脱石、高岭石、伊利石过饱和与它们的溶解度小有直接关系,说明这些矿物的沉淀速率与其溶解速率相比,沉淀速率太慢,同时它们又是长石、云母等硅酸盐的风化的产物,可知长石风化强烈,与水的相互作用完全。其它矿物相均未达到饱和,即水-岩之间还远未达到离子平衡状态,溶解作用仍在进行。
　　 (4)影响和决定研究区地下水水化学成分形成及演化规律的因素主要包括:地下水和围岩的相互作用、土壤易溶盐含量以及人类活动因素的影响。溶解／沉淀作用、阳离子交换吸附作用、蒸发浓缩作用和混合作用等共同决定了研究区地下水水化学成分的形成特征。