巴中市属川东北红层地区,水资源相对贫乏,2013年,拟建巴中机场的场址位于巴中市恩阳区凤凰庙,研究凤凰庙地区浅层地下水水文地球化学特征有助于了解凤凰庙地区浅层地下水的富集和地下水水环境的形成,为四川巴中机场地下水开采条件评价及环境影响评价提供科学依据,为红层找水打井提供水质保障借鉴;通过对浅层地下水水化学成分的研究,揭示其形成作用,可以填补川东北红层区浅层地下水水化学研究方面的空白,并为相似地区水化学形成作用提供借鉴;运用以水化学数据为基础的水文地球化学研究方法对研究区进行浅层地下水水化学成分特征及水化学成因进行研究,将从应用范围层面上丰富这一方法体系。本文以巴中市恩阳区凤凰庙红层区浅层地下水为研究对象,在全面收集前人研究成果、研究区地质概况和气象水文资料的基础上,结合水文地质调查、野外实地水样采集检测,根据研究区地貌特征及地下水类型、含水介质、埋藏条件、补径排关系和动态特征划分水文地质单元,通过对不同水文地质单元典型流域的研究,确定其浅层地下水赋存特征,对不同的水文地质单元浅层地下水成分进行多元统计分析和水化学分类,确定各水文地质单元的水化学类型和各离子组分之间的关系,再通过水化学平衡计算及分析,研究各水文地质单元的水化学成因。主要取得了以下成果:（1）宽缓槽谷水文地质单元分布于研究区踏泥桥-何家坝-明扬场一线及冯家沟两侧区域,区内槽谷两侧山体海拔380⁴40m,槽底高程350³70m,谷间沟谷宽缓,宽度一般为200⁵00m。该区浅层风化裂隙水的储水介质由浅层泥岩风化裂隙与下伏浅层砂岩中的风化裂隙组成,浅层地下水以浅层风化裂隙潜水为主,风化裂隙潜水靠大气降雨补给,槽谷两侧山体接受补给后,沿风化裂隙带向地形低洼区域汇集,埋藏于地势低洼的沟谷、平坝、洼地地带。台状谷坡水文地质单元主要分布于剥蚀台地与侵蚀沟谷处,分布面积约60km2,占研究区面积的88%。该地貌多呈长、窄条状,其临沟侧的谷坡受软硬岩层互层及构造裂等因素控制一般都形成多级宽窄不一的剥蚀台地,剥蚀台地面积较小,一般小于5km2,平台宽度几^几百米不等,多呈“窄条”、“椭圆”、“长垣”状;沟多为常年或季节性流水沟,多呈“V”型。该区浅层地下水水的储水介质由浅层泥岩风化裂隙与下伏浅层砂岩中的风化裂隙组成,主要为上层滞水,其在研究区的分布较为零散,主要滞留在平台后缘山体坡脚及平台中后部,埋藏浅,径流时间短,地下水动态变化受气候因素影响较大。（2）通过对研究区宽缓槽谷和台状谷坡水文地质单元浅层地下水水化学参数的分析,研究区浅层地下水（浅层风化带裂隙水）整体呈碱性,属淡水;研究区两种水文地质单元浅层地下水阳离子均以Ca²⁺为主,阴离子均以HCO₃-为主;K⁺、Na⁺、Cl^-变异系数相对较大,反映出它们在地下水中含量变化较大,是随环境因素变化的敏感因子,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃-、SO₄²-变异系数相对较小,反映出它们在地下水中含量的相对稳定性。（3）通过舒卡列夫分类和派珀（Piper）三线图分类,将宽缓槽谷和台状谷坡水文地质单元浅层地下水水化学划分为HCO₃-Ca型水和HCO₃-Ca+Mg型水两类。宽缓槽谷水文地质单元HCO₃-Ca+Mg型水主要位于宽谷平台区,台状谷坡水文地质单元HCO₃-Ca+Mg型水分布于各水系的上游地区,而其余地区主要为HCO₃-Ca+Mg型,说明Mg²⁺主要富集在宽谷平台区和各水系的上游地区。（4）运用相关性分析和聚类分析,相互验证不同水文地质单元其地下水组分之间的关系,进一步确定该研究区不同水文地质单元浅层地下水各组分的关系,得出宽缓槽谷区SO₄²-和Ca²⁺关系密切。台状谷坡区Mg²⁺、Ca²⁺、HCO₃-关系密切,可能有含钙、镁的碳酸盐矿物的溶解沉淀,且台状谷坡地区地形切割强烈,浅层地下水径流和排泄条件好,说明该区域溶滤作用强烈。（5）通过绘制不同水文地质单元浅层地下水各组分的Gibbs图和离子比例系数图,确定研究区不同的水文地质单元浅层地下水水化学形成的主要作用一致,为以含钙质的碳酸盐岩和铝硅酸盐矿物的溶解为主,有少量Ca²⁺与Na+、Mg²⁺与Na⁺的阳离子交换作用。运用水化学平衡计算方法进一步论证其水化学成因。通过计算CO₂分压、方解石饱和指数和绘制长石-水铝矿-高岭石-SiO₂-CO₂体系稳定场图,得出地下水系统整体属于开系统,在该研究区方解石大部分处于非饱和状态,地下水在流动过程中不断溶解方解石,溶滤作用强烈,使Ca²⁺含量不断增大钠长石、钙长石和钾长石风化溶解到高岭石阶段,部分到达钠蒙脱石和钙蒙脱石阶段。红层风化黏土具有表面电荷,在一定条件下吸附地下水中的Na⁺,地下水中溶解的Ca²⁺可置换被吸附的Na⁺,发生阳离子吸附作用。