采动影响下矿区充水含水层水化学时空演化机理研究

发布时间：2017-09-22 05:10

  本文关键词：采动影响下矿区充水含水层水化学时空演化机理研究

  更多相关文章： 水-岩作用 采动 水化学 主成分分析 演化

【摘要】：近年来,随着煤矿开采向深部延伸势必会破坏天然水化学环境,导致煤矿突水事故频繁发生、防治水工作越发严峻,地下水质逐年恶化。然而华北隐伏型煤田多类含水层地下水系统水文地球化学研究尚未从大尺度、时空角度分析采动影响下水化学演化机理,也就无法揭示水化学环境的本来面目及可能的演化趋势。本文以华北隐伏型煤田中的临涣矿区为研究示范,结合常规离子和微量元素进行主成分分析,揭示矿区地下水演化过程中的水-岩作用机制并对采动影响下临涣矿区的常规离子水化学时空演化机理进行探讨。同时,以华北型隐伏型煤田中的临涣矿区、宿县矿区和濉肖矿区为研究示范,分析充水含水层中稀土元素的基本水文地球化学特征和采动影响下稀土元素的水文地球化学演化规律,由此来判别三个矿区不同含水层间的水力联系。对临涣矿区常规离子和微量元素进行主成分分析的第1主成分代表的水-岩作用为溶滤溶解作用,第2主成分代表的水-岩作用为阳离子交替吸附作用。临涣矿区松散层类孔隙含水层水-岩作用以溶滤溶解作用为主,受采动影响,溶滤溶解作用逐渐减弱,阳离子交替吸附作用逐渐增强。煤系砂岩裂隙含水层以阳离子交替吸附作用为主,受采动影响,阳离子交替吸附作用和溶滤溶解作用都减弱。岩溶含水层以溶滤溶解作用为主,并伴随一定程度的阳离子交替吸附作用,受采动影响,两种作用都有所增强。通过对稀土元素的研究得到,涣矿区和宿县矿区松散层类孔隙含水层处于同一地下水流动系统,而濉肖矿区处于独立的地下水流动系统。三个矿区的煤系砂岩裂隙含水层和岩溶含水层处于同一地下水流动系统中或存在明显的水力联系。临涣矿区松散层类孔隙含水层受采动影响地下水系统逐渐开放,稀土元素溶解逐渐趋于平衡；煤系砂岩裂隙含水层水-岩作用更加强烈,导致∑REE含量增加且Eu异常更加明显；岩溶含水层受长期采动影响地下水系统逐渐开放,地下水动力增强。研究成果为华北隐伏型煤田突水预警和水资源保护与利用提供理论依据。
【关键词】：水-岩作用 采动 水化学 主成分分析 演化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745;P641.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景与研究意义15
• 1.2 国内外研究进展及存在的问题15-18
• 1.2.1 地下水常规水化学16
• 1.2.2 地下水位微量元素16-17
• 1.2.3 地下水稀土元素17-18
• 1.2.4 煤矿水文地球化学发展趋势18
• 1.3 主要研究内容及技术路线18-20
• 1.3.1 本文研究的主要内容18-19
• 1.3.2 研究技术路线19-20
• 1.4 论文创新点20-21
• 第二章 研究区概况及采样与测试21-32
• 2.1 自然地理概况21-22
• 2.2 地质条件概况22-27
• 2.2.1 地层22-25
• 2.2.2 区域构造25-27
• 2.3 水文地质概况27-29
• 2.3.1 松散层类孔隙含水层28
• 2.3.2 煤系砂岩裂隙含水层28
• 2.3.3 岩溶含水层28-29
• 2.4 采样与测试29-31
• 2.4.1 采样层位29
• 2.4.2 常规水化学测试29-30
• 2.4.3 微量元素测试30-31
• 2.5 小结31-32
• 第三章 采动影响下地下水常规水化学时空演化机理32-46
• 3.1 概述32
• 3.2 充水含水层常规离子分布特征32-34
• 3.2.1 Piper图分析32-33
• 3.2.2 水化学类型分析33-34
• 3.3 充水含水层主要水-岩作用分析34-37
• 3.3.1 主成分分析原理34-35
• 3.3.2 微量元素主要水-岩作用35-36
• 3.3.3 常规离子主要水-岩作用36-37
• 3.4 充水含水层常规离子水-岩作用时间演化规律分析37-40
• 3.4.1 松散层类孔隙含水层40
• 3.4.2 煤系砂岩裂隙含水层40
• 3.4.3 岩溶含水层40
• 3.5 充水含水层常规离子水-岩作用时空演化规律分析40-45
• 3.5.1 松散层类孔隙含水层40-42
• 3.5.2 煤系砂岩裂隙含水层42
• 3.5.3 岩溶含水层42-45
• 3.6 小结45-46
• 第四章 地下水稀土元素地球化学特征及演化规律46-57
• 4.1 稀土元素基本地球化学特征及行为46-47
• 4.2 不同含水层稀土元素球粒陨石标准化47-52
• 4.2.1 松散层类孔隙含水层48-49
• 4.2.2 煤系砂岩裂隙含水层49-51
• 4.2.3 岩溶含水层51-52
• 4.3 稀土元素水化学性质时间演化特性52-56
• 4.4 小结56-57
• 第五章 主要结论及展望57-59
• 5.1 主要结论57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-65
• 附录1：2010年前稀土元素测试结果65-66
• 附录2：2010年后稀土元素测试结果66-68
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况68

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本文编号：898942