古堆泉域岩溶地下水水化学特征及成因

摘要

古堆泉为山西省著名岩溶大泉之一,是唯一的中低温温泉,具有悠久的开发观赏历史,凝聚着丰厚的人文积淀.以古堆泉域岩溶地下水为研究对象,通过系统地样品采集与同位素分析,综合运用水化学(Durov图、离子比例、 Gibbs图和氢氧同位素)同位素方法分析地下水水化学特征和地下水系统径流特征.古堆泉域岩溶地下水的^(87)Sr/^(86)Sr值在0.709~0.717之间,Mg/(Mg+Ca)值在0.27~0.74之间.通过分析Sr同位素组成和Mg/(Mg+Ca)、 1/Sr变化特征,得出古堆泉域岩溶地下水为深部热水与浅部冷水的混合水,中条山南梁泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层径流特征,佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统和侯马盆地深循环子系统呈现碳酸盐岩地层与火成岩地层径流特征,塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层与古老硅铝质岩地层径流特征.通过2014年样品与2021年相同位置取样点的氢氧同位素比对分析,得出古堆泉口水样变化原因是其受三泉水库补给随时间的积累的结果,三泉水库的变化原因是受引黄水的影响.研究区岩溶地下水水化学类型可分为SO_(4)-Na、 SO_(4)-Ca、 HCO_(3)-Na、 HCO_(3)-Mg、 HCO_(3)-Ca和Cl-Na型.岩溶地下水水化学类型从HCO_(3)-Ca·Mg→HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg→SO_(4)·HCO_(3)-Na·Ca→SO_(4)·Cl-Na·Ca呈现明显的水化学成分分带.