隐伏条件下岩溶水文地球化学特征及成因模式研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:hubeibei1919
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淮南矿区位于华北板块南缘,为典型的北方岩溶地区,受构造地质作用影响其石炭系、奥陶系、寒武系地层岩溶较为发育,水文地质条件复杂,不同区块水文地球化学组分及类型差异性较大,存在着明显的分区、分带现象。在隐伏深埋(为新生界松散层覆盖)条件下,A组煤层开采受到下部碳酸岩溶水害的威胁,分析岩溶水化学组分特征、研究其控制因素、构建成因模式,从而为煤层底板岩溶水害防治提供一定依据。为此,论文以淮南矿区A组煤层下部的石炭系、奥陶系岩溶水为对象,在系统分析水文地质条件的基础上,采集分析岩溶含水层出水点样品,运用多元统计、水化学组分(piper图、离子比例系数)分析、主成分分析以及水文地球化学反演模拟等方法,并结合地下水系统理论,重点研究了隐伏条件下岩溶水文地球化学特征,探讨其控制因素与成因模式,获得主要成果为:(1)揭示了露头-浅埋区水质与隐伏深埋区水质组分的差异性:浅埋区水化学类型主要为HCO3-Na+K·Ca、HCO3-Ca、HCO3·Cl-Na+K型;深埋区水化学类型主要有Cl-Na+K、Cl·HCO3-Na+K、Cl·SO4-Na+K以及HCO3-Na+K等,其水质更加趋于多元化。(2)经研究发现隐伏深埋条件下各分区间存在阳离子含量差异性较小,阴离子在Ⅰ、Ⅱ区以Cl-为主,而Ⅲ区以HCO3-、Cl-为主的现象,这与地下水所处的氧化-还原环境以及深部开采活动有关。(3)各分区的太原组岩溶含水层均存在阳离子交替吸附作用,但各区间的氧化-还原环境存在一定的差异性,这主要与埋藏条件以及人类活动有关,且奥陶系岩溶地下水均处于还原环境,以脱硫酸作用为主。(4)采用反演模拟方法,验证了各分区含水层依不同路径水文地球化学特征,进一步揭示了其形成机制。(5)得出了构造、埋藏条件、温度以及地下水径流条件等是控制区块水文地球化学特征的主要因素。(6)依上述各区水文地球特征以及控制因素,划分和构建了“封闭式静储量”、“半开放式径流”及“部分开放补给”等水文地球化学成因模式。上述研究成果不仅为进一步分析淮南矿区水文地质条件提供一条新路径,也为系统认识淮南矿区水文地球化学性质,从成因模式认识其形成过程提供科学依据,更重要的是为目前潘谢矿区、口孜东-刘庄矿区A组煤层开采过程中水害防治措施的制定提供重要的参考。图[56]表[18]参[97]
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