三姑泉域岩溶地下水对晋东南地区居民生活及煤炭基地建设起着重要支撑作用.受煤炭资源大规模开采及人类活动加剧的影响,岩溶地下水水化学环境演变剧烈.通过分析三姑泉域的125个岩溶地下水、14个地表水及14个雨水样品,综合利用统计分析、变异系数分析、氢氧稳定同位素、Gibbs模型、离子相关关系、矿物饱和指数及因子分析,确定岩溶地下水的补给来源,分析三个子系统间岩溶水水化学特征、差异及形成演化机制.结果 表明:岩溶水δD值为-77‰～-42‰,δ18O值为-10.6‰ ～-4.5‰,且沿大气降雨线分布,显示岩溶地下水以大气降水入渗补给为主.子系统Ⅰ与子系统Ⅱ和子系统Ⅲ具有明显不同的水化学特征和水文地球化学演化进程.子系统Ⅰ岩溶水为低TDS软水,73％为HCO3-Ca(Mg)型水;子系统Ⅱ、子系统Ⅲ为低TDS软水—高TDS硬水,水化学类型复杂,36％ ～ 40％为HCO3·SO4-Ca·Mg型水,24％～ 45％为SO4·HCO3—Ca型水.因子分析表明,区域岩溶地下水化学形成演化主要受控于水-岩作用、人类活动、地表水和局部裂隙水渗漏的影响.水-岩作用使得岩溶水化学组分以HCO3-、SO42-、Ca2+、Mg2+为主,采矿活动导致SO42-含量增加,农业活动导致NO3-量增加,污水排放和裂隙水渗漏导致Cl-和Na+含量增加.研究结果可为岩溶水水资源开发和管理提供科学依据.
岩溶地下水 水化学特征 水-岩作用 采矿活动 三姑泉域