乌兰布和沙漠地下水水化学特征和水文地球化学过程
本文关键词：乌兰布和沙漠地下水水化学特征和水文地球化学过程，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：沙漠作为中国干旱半干旱区的一种特有地貌,其形成受气候变化与人类活动共同影响,研究沙漠地区地下水的补给演化规律及与气候之间的响应机制,对中国西北部干旱地区气候变化和水文循环过程研究有着指示意义。乌兰布和沙漠位于内蒙古阿拉善高原西部,本文利用水文地球化学方法、同位素方法和反向地球化学模拟,分析区域水文地球化学时空变异特征和演化规律,揭示地下水与环境的相互联系,探讨地下水的可能补给来源,为干旱区地下水资源的可持续利用提供理论依据。通过本文研究,得出以下结论:(1)从补给区经径流区至排泄区,乌兰布和沙漠地下水水化学类型变化规律为从HCO3-Ca-Na型到HCO3-Na型,再到Cl-Na型水。沿着水流路径,地下水水化学类型表现出垂直分层性,浅层地下水和中层地下水都以Cl-Na型水为主,深层地下水主要水化学类型为HCO3-Ca-Na型、HCO3-Ca型和Cl-Na型。浅层地下水水化学组成主要受蒸发/浓缩作用控制,深层地下水主要由岩石风化作用和阳离子交换作用主导。通过分析研究区地下水水文地球化学特征,可以得出乌兰布和沙漠的补给来源及机制,乌兰布和沙漠的地下水主要来源为巴彦乌拉山和贺兰山基岩裂隙水下渗、黄河水的侧渗补给和不同含水层间的越流补给。(2)地下水的δ2H和δ18O具有明显的分层特征,随着深度增加,δ2H和δ18O平均值均减小。乌兰布和沙漠当地大气降水线为δ2H=6.93δ18O-8.68(‰,VSMOW,R2=0.95),蒸发趋势线为δ2H=5.00δ18O-35.14,地下水受低湿度条件下降水补给,补给过程中经历强烈蒸发。补充研究区地下水的主要来源:大气降水的间接补给和古地下水在偏冷气候下的混合补给。(3)通过Netpath软件模拟计算乌兰布和沙漠地下水的14C年龄,并用Vogel、Tamers、Pearson、Fontes及Garnier、Evans、Eichinger及Gonfiantini模型校正地下水年龄,基于Pearson、Fontes及Garnier模,研究区地下水年龄为将近22000~现在,在地质年代上为第四纪时期,包括全新世早期及更新世晚期,补给环境较现在偏冷湿。(4)选取Ca、Mg、Na、K、S、Cl、C作为此次模拟的约束条件,白云石、方解石、伊利石、石膏等、阳离子交换作用、NaCl列为矿物相,选择五条具有代表性的模拟路径,利用Netpath软件对研究区进行反向地球化学模拟。概括乌兰布和沙漠地下水从补给区至排泄区的反应模式为:起始点+石膏+NaCl+阳离子交换作用+蒸发作用=终点+白云石+方解石+伊利石。反向地球化学模拟表明溶滤作用、阳离子交换作用、蒸发作用及不同深度地下水之间的混合作用共同影响着地下水在水流路径上的化学形成作用。
【关键词】：乌兰布和沙漠 水化学 氢氧同位素 碳同位素测年 反向地球化学模拟
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.3
【目录】：
- 摘要3-5
- Abstract5-9
- 第一章绪论9-16
- 1.1 选题依据及研究意义9-11
- 1.1.1 选题依据9-10
- 1.1.2 研究意义10-11
- 1.2 研究现状11-15
- 1.2.1 国内外研究现状11-14
- 1.2.2 研究区研究现状14-15
- 1.3 研究内容及技术路线15-16
- 1.3.1 研究内容15
- 1.3.2 研究路线15-16
- 第二章研究区概况16-21
- 2.1 自然地理概况16-18
- 2.1.1 地理位置16
- 2.1.2 气象16-17
- 2.1.3 地形与地貌17-18
- 2.2 区域地质背景18-21
- 2.2.1 地质概况18
- 2.2.2 地质构造18
- 2.2.3 水文地质概况18-21
- 第三章水文地球化学分析21-32
- 3.1 样品采集与处理21-23
- 3.1.1 野外调查21-22
- 3.1.2 样品采集与化学指标测定22-23
- 3.2 地下水水化学基本特征23-26
- 3.2.1 主要水化学组分特征23-25
- 3.2.2 水化学类型特征25-26
- 3.3 水文地球化学过程26-30
- 3.3.1 岩石风化过程26-27
- 3.3.2 阳离子交换作用27-29
- 3.3.3 溶滤作用29-30
- 3.4 本章小结30-32
- 第四章同位素特征分析32-39
- 4.1 氢氧同位素分析32-35
- 4.2 碳同位素测年35-37
- 4.3 本章小结37-39
- 第五章反向地球化学反应路径模拟39-44
- 5.1 反向地球化学路径模拟简介39-40
- 5.2 模拟过程40-41
- 5.2.1 约束条件（constraint）的确定40
- 5.2.2 可能矿物相的确定40-41
- 5.2.3 地下水流路径的选择41
- 5.2.4 反应路径中起点、终点地下水组分存在形式的确定41
- 5.3 模拟结果41-43
- 5.4 本章小结43-44
- 第六章结论与不足44-46
- 6.1 结论44-45
- 6.2 存在的问题45-46
- 参考文献46-53
- 在学期间研究成果53-54
- 致谢54
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