沉湖地区弱透水层孔隙水的水化学特征及其成因

摘要

弱透水层对含水层水质具有重要的影响,识别弱透水层孔隙水的水文地球化学成因对揭示含水层中元素的来源有重要意义.以长江中游江汉平原沉湖地区为研究区,根据沉积物粒度,将研究区48个沉积物样品划分为25个粉质黏性土和23个粉砂土(分别属于弱透水层透镜体和孔隙潜水含水岩组),通过对沉积物孔隙水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-、TFe、TMn等含量和pH值、ORP进行测试分析,利用Gibbs图、相关性分析、离子比值分析等方法对沉湖地区黏性土弱透水层孔隙水的水文地球化学成因进行了研究.结果表明:①沉湖地区弱透水层孔隙水的水化学类型为Ca-SO4型(0～3 m)和Ca-HCO3型(＞3 m),pH值的变化范围为6.90～8.65,ORP的变化范围为-106～317 mV;②黏性土孔隙水的水化学成分主要受矿物溶解、阳离子交换等的影响,影响黏性土孔隙水水化学组成的矿物种类包括方解石、白云石、含钙镁硅酸盐矿物等,黏性土孔隙水明显受到阳离子交换作用的影响,而粉砂土孔隙水中该作用不明显;③黏性土孔隙水中TFe(平均值为0.74 mg/L)和TMn(平均值为0.55 mg/L)均超过了饮用水质量标准,超标率分别为44％和84％,与孔隙水的碱性还原赋存环境、地层富含铁锰结核有关.本研究识别了沉湖地区弱透水层孔隙水水化学成分受矿物溶解和阳离子交换作用等过程的影响,为区域地下水成因和水质演化提供了新认识.