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桂林仁木寨花岗岩地区地下水形成因素分析

以典型花岗岩地区桂林仁木寨为例，探讨其地下水形成机制。分别从溶滤作

用、阳离子交换作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、混合作用方面分析

桂林仁木寨花岗岩地区地下水的演化过程，解释地下水化学成分形成条件。

标签：花岗岩地下水水化学桂林仁木寨

1引言

水文地球化学研究中地下水来源及由此来推断地质作用和人为影响在水化

学演化过程中所起的作用是人们广泛研究的问题之一，因此，地下水化学组成及

变化规律的研究便成为人们对其认识以及恢复其流程的重要方面。如在桂林仁木

寨花岗岩地区水文地球化学研究中，从已有的测试结果和水化学组成中我们要进

行推测在雨水的下渗过程中其化学组成发生了哪些改变，以及经过了何种地质构

造和矿物的溶解沉淀反应过程才会最终形成研究区的地下水。

2桂林仁木寨地区水文地球化学参数

研究区分析资料为桂林仁木寨地区水化学数据，详见表1，对桂林仁木寨地

下水进行科学、系统取样，分析测试有关水化学参数。

3影响地下水化学成分形成的基本因素

在地下水化学成分形成和演化的过程中制约和引起地下水化学成分和总溶

解性固体变化的各种直接的或间接的原因中自然因素和人为因素起到了主要的

控制作用。

自然因素主要是在地形、地层岩性、风化过程、气候、水系、地貌等因素的

影响下使地下水的化学成分发生改变的作用。地形的切割程度决定了地下水的排

泄程度并影响着地下水的交替，一般来说在地形切割较剧烈的地方常会有淡水的

形成。另外，含水层的水流交替、组分的迁移及淡潜水的形成都与水文网密集性

相关联。研究区地下水化学成分形成和演化与研究区地形侵蚀切割程度和水系网

的密度以及河水的化学成分与动态之间都有紧密的联系。气温、大气降水和蒸发

等气候因素对地下水化学成分形成和演化过程中的作用表现在对地下水的储量、

总溶解固体和化学成分的变化以及干旱地区蒸发作用引起水中盐分富集等方面。

岩石的风化作用在研究区主要表现为花岗岩风化，其决定了地下水中主要组分含

量浓度。在大气降水通过土壤下渗的过程中，大气或土壤中的气体及有机物质等

便会通过下渗进入地下水中，改变原有地下水的化学成分。

人为因素的影响作用主要表现在对地下水的开采、工业废水向地下水的排放

和灌溉等有关人类经济活动的因素。近年来在人口数量不断增长和社会生产力迅

速发展的条件下，地下水化学成分不断受到人类活动影响的表现日益明显。地下

水中的总溶解性固体或个别组分的含量改变以及水的化学类型都会因为地下水

的开采而发生各种变化。工业三废以及农药、化肥等直接或间接排放到地下水中

致使地下水成分发生改变或有害元素进入到含水层中，从而改变地下水化学成分

或污染地下水。如：具有强迁移性的氯离子也因工业废水的排放和农药化肥的施

用而渗透到地下水含水层中。废水中的污染物质进入地下水后通过与围岩矿物发

生着复杂的物理、化学及生物反应而改变地下水化学成分，但也有的废水污染物

质进入地下水后并不发生任何变化也会使地下水组分发生改变。地下水的天然动

态在灌溉活动和水工建筑的影响下常常遭到破坏，从而造成不同成分水的混合并

且加速了地下水的循环，并使地下水具有强烈的侵蚀性。

4地下水化学成分的形成作用

地层岩性和气候是地下水中主要离子的天然控制因素，由于岩石和水的相互

作用可以使岩石中的矿物成分直接进入地下水中，所以岩石属于地下水溶质形成

的直接影响因素。而气候不像岩石那样直接给地下水以溶质，主要是通过影响岩

石风化作用的速度和强度来间接改变地下水化学组分，是地下水溶质形成的间接

因素。地下水循环条件、水文地质结构以及水介质含盐量和气候等诸多因素共同

影响和制约地下水与含水介质长期复杂的物理化学作用过程。下面分别从溶滤作

用、阳离子交换作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、混合作用几方面分

析研究区地下水化学组分的形成过程。

4.1溶滤作用

溶滤作用是指岩石中某些组分进入水中的过程。对矿物而言，溶滤是指一部

分元素在不破坏其结晶格架的情况下进入水中的过程。另外，当水经过可溶性盐

类的岩石从而将可溶解的部分带走时也可称为溶滤。溶解是指物质的全部均分散

于水中的过程。一般情况下溶解作用包含在通常所谓的溶滤作用之中。

溶滤作用作为研究区主要的水文地球化学作用表现在铝硅酸盐矿物的不全

等溶解，化学反应式如下所示：

从（1）—（5）反应式中我们可知钠长石、钙长石、钾长石、中长石以及黑

云母的反应为非全等溶