水化学—稳定同位素技术在岩溶水文地质研究中的应用

高旭波; 向绚丽; 侯保俊; 高列波; 张建友; 张松涛; 李成城; 姜春芳

doi:10.11932/karst2020y26

水化学—稳定同位素技术在岩溶水文地质研究中的应用

doi: 10.11932/karst2020y26

1.
中国地质大学（武汉）环境学院/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/中国地质科学院岩溶地质研究所
2.
中国地质大学（武汉）环境学院
3.
山西省水资源管理中心
4.
山西省娘子关泉域管理处

基金项目: 国家自然科学基金（41877204，41902265）及创新群体项目（41521001）；广西岩溶动力学重大科技创新基地开放课题资助（KDL&Guangxi202001）；中国博士后科学基金（2018M642944）

计量
- 文章访问数: 1560
- HTML浏览量: 650
- PDF下载量: 254
- 被引次数: 0
出版历程
- 发布日期: 2020-10-25

Application of hydrochemistry coupled with stable isotopes in the study of karst water hydrogeology

1.
School of Environmental Studies，China University of Geosciences（Wuhan）/Institute of Karst Geology，CAGS/Key Laboratory of Karst Dynamics，MNR&GZAR
2.
School of Environmental Studies，China University of Geosciences（Wuhan）
3.
Shanxi Water Resources Management Centre
4.
Shanxi Administration for Niangziguan Spring Catchment

摘要

摘要: 水化学—稳定同位素技术在岩溶水系统分析中得到了广泛的应用，尤其是在指示岩溶水文地球化学过程、识别岩溶水补给循环途径、溶质溯源及岩溶水污染监测防控等方面显示了独特的优势，产生了丰富的成果。本文着重阐述了环境稳定同位素δD、δ18O、87Sr/86Sr的工作原理，及水化学—稳定同位素技术在岩溶水文地质研究中的应用。此外，论文还以娘子关泉域和北京西山岩溶水系统为例，介绍了运用水化学—稳定同位素技术分析岩溶水系统补给的思路和方法，展望了该技术在岩溶水文地质和岩溶生态环境领域中的应用前景。
- 岩溶水文地质 /
- 水化学—稳定同位素技术 /
- 岩溶水补给 /
- 娘子关泉域 /
- 西山岩溶水系统
Abstract: Hydrochemistry coupled with stable isotopes is widely used in the research of karst water systems，especially in terms of interpretation of hydrogeochemical processes，constraints on the recharge，tracing of solutes migration and evaluation of the regeneration capacity of karst water. This paper reviews the basic theory and application of stable isotopes such as δD，δ18O and 87Sr/86Sr in the study of karst water hydrogeology at home and abroad. Two cases, the Niangziguan karst spring catchment and Xishan karst water system，are presented to show the way that applying this method to analyze and study the recharge of karst water system. The application prospect of this technology in the field of karst hydrogeology and karst ecological environment is overviewed.
- karst hydrogeology /
- hydrochemistry-stable isotopes /
- karst water recharge /
- Niangziguan karst spring catchment /
- Xishan karst water system

HTML

参考文献(38)

[1]	曹建华，蒋忠诚，袁道先，等. 岩溶动力系统与全球变化研究进展［J］. 中国地质， 2017，44（5）：874-900.
[2]	袁道先，章程. 岩溶动力学的理论探索与实践［J］. 地球学报， 2008，29（3）：355-365.
[3]	刘再华，袁道先，何师意. 岩溶动力系统水化学动态变化规律分析［J］. 中国岩溶， 1999，18（2）：3-8.
[4]	庞忠和. 同位素水文学领域的国际科研合作与发展援助［J］. 水文地质工程地质， 2004，30（2）：114-116.
[5]	王焰新，孙连发，罗朝晖，等. 指示娘子关泉群水动力环境的水化学-同位素信息分析［J］. 水文地质工程地质， 1997，24（3）：1-5.
[6]	Veizer J， Ala D， Azmy K， et al. 87Sr/86Sr， 13C and 18O evolution of Phanerozoic seawater［J］. Chemical Geology， 1999，161（30）：59-88.
[7]	Gaillardet J， Viers J， Dupré B. 7.7-Trace Elements in River Waters［J］. Treatise on Geochemistry， 2014，181（Suppl 1）：195-235.
[8]	黄思静，石和，沈立成，等. 西藏晚白垩世锶同位素曲线的全球对比及海相地层的定年［J］. 中国科学（D辑：地球科学）， 2004，34（4）：335-344.
[9]	Gao X， Wang Y， Wu P， et al. Trace elements and environmental isotopes as tracers of surface water–groundwater interaction： a case study at Xin’an karst water system， Shanxi Province， Northern China［J］. Environmental Earth Sciences， 2010，59（6）：1223-1234.
[10]	蒋忠诚，袁道先. 表层岩溶带的岩溶动力学特征及其环境和资源意义［J］. 地球学报， 1999，20（3）：302-308.
[11]	Al-Charideh A. Environmental isotope study of groundwater discharge from the large karst springs in West Syria： a case study of Figeh and Al-sin springs［J］. Environmental Earth Sciences， 2011，63（1）：1-10.
[12]	陈刚，万军伟，郭鹏，等. 湖北省利川市忠路镇洞脑壳温泉成因［J］. 地质科技情报， 2013，32（4）：196-200.
[13]	胡进武，王增银，周炼，等. 岩溶水锶元素水文地球化学特征［J］. 中国岩溶， 2004，23（1）：37-42.
[14]	Barbieri M， Boschetti T， Petitta M， et al. Stable isotope （2H， 18O and 87Sr/86Sr） and hydrochemistry monitoring for groundwater hydrodynamics analysis in a karst aquifer （Gran Sasso， Central Italy）［J］. Applied Geochemistry， 2005，20（11）：2063-2081.
[15]	张莹，苏小四，董维红，等. 六盘山岩溶水与白垩系地下水的水力联系研究［J］. 人民黄河， 2010，32（1）：57-58.
[16]	王梅，许模，范辰辰，等. 宜宾市巡司场地下水径流路径探析［J］. 南水北调与水利科技， 2014，12（2）：97-101.
[17]	黄荷，陈植华，王涛，等. 岩溶矿区水文地球化学特征及其水源指示意义［J］. 水文地质工程地质， 2019，46（1）：19-26.
[18]	张群利，郭会荣，吴孔军，等. 荥巩矿区岩溶地下水系统的水文地球化学特征及其指示意义［J］. 水文地质工程地质， 2011，38（2）：1-7.
[19]	李向全，张莉，于开宁. 西北干旱区深层岩溶地下水系统的水化学-同位素研究：以宁南“南北古脊梁”岩溶水系统为例［J］. 吉林大学学报（地球科学版）， 2003，33（4）：524-529.
[20]	Gonfiantini R， Zuppi G M. Carbon isotope exchange rate of DIC in karst groundwater［J］. Chemical Geology， 2003，197（1-4）：319-336.
[21]	Dogramaci S S， Herczeg A L. Strontium and carbon isotope constraints on carbonate-solution interactions and inter-aquifer mixing in groundwaters of the semi-arid Murray Basin， Australia［J］. Journal of Hydrology， 2002，262（1）：50-67.
[22]	张凤娥，卢耀如，殷密英，等. 埋藏环境中硫酸盐岩生物岩溶作用的硫同位素证据［J］. 地球科学（中国地质大学学报）， 2012，37（2）：357-364.
[23]	晏浩，刘再华，邓贵平，等. 四川九寨沟景区钙华起源初探［J］. 中国岩溶， 2013，32（1）：15-22.
[24]	杨吉龙，韩冬梅，苏小四，等. 环境同位素特征对滨海岩溶地区海水入侵过程的指示意义［J］. 地球科学进展， 2012，27（12）：1344-1352.
[25]	马腾，王焰新，马瑞，等. 太原盆地区碳酸盐岩中-低温地热系统演化［J］. 地球科学（中国地质大学学报）， 2012，37（2）：229-237.
[26]	杨琰，蔡鹤生，刘存富，等. NO〖_3^-〗中15N和18O同位素新技术在岩溶地区地下水氮污染研究中的应用［J］. 中国岩溶， 2004，23（3）：206-212.
[27]	王焰新，高旭波. 人类活动影响下娘子关岩溶水系统地球化学演化［J］. 中国岩溶， 2009，28（2）：103-112.
[28]	韩贵琳，刘丛强. 贵州喀斯特地区河流的研究：碳酸盐岩溶解控制的水文地球化学特征［J］. 地球科学进展， 2005，20（4）：394-406.
[29]	蒋勇军，袁道先. 城市发展对岩溶地下水质影响的地球化学示踪术：以重庆南山老龙洞地下河系统为例［J］. 第四纪研究， 2014，34（5）：1044-1053.
[30]	郝春明，何培雍，王议，等. 煤炭开采后峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程研究［J］. 中国岩溶， 2014，33（4）：425-431.
[31]	梁永平，霍建光，张江华，等. 娘子关泉域岩溶地下水资源评价报告［R］. 广西桂林：中国地质科学院岩溶地质研究所， 2004.
[32]	秦大军，孙杰，郭艺，等. 永定河对北京西山岩溶水和玉泉山泉的影响［J］. 工程地质学报， 2019，27（1）：162-169.
[33]	Xu Z， Han G. Chemical and strontium isotope characterization of rainwater in Beijing， China［J］. Atmospheric Environment， 2009，43（12）：1954-1961.
[34]	Goldstein S J， Jacobsen S B. Rare Earth Elements in River Water［J］. Earth and Planetary Science Letters， 1988，89（1）：35-47.
[35]	Widory D， Liu X， Dong S. Isotopes as tracers of sources of lead and strontium in aerosols （TSP & PM2.5） in Beijing［J］. Atmospheric Environment， 2010，44（30）：3679-3687.
[36]	翟远征，王金生，滕彦国，等. 北京平原区永定河地下水系统地下水化学和同位素特征［J］. 地球学报， 2011，32（1）：101-106.
[37]	Han G， Liu C. Water geochemistry controlled by carbonate dissolution： a study of the river waters draining karst-dominated terrain， Guizhou Province， China［J］. Chemical Geology， 2004，204（1）：1-21.
[38]	任朔. 黑龙关泉域地下水化学—同位素特征研究［D］. 石家庄：石家庄经济学院， 2013.