地下水水化学的水平分带
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发布时间：2022-05-18 04:05
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时间：2023-10-09 01:32
地下水水化学分带是研究天然地下水在循环过程中水化学演化的基础，它展示出地下水循环过程中水化学演化的一般规律。在承压水盆地内的含水层中，不同的水平分带取决于含水层不同的水交替程度，后者取决于盆地的构造开启程度、含水层的岩性和补给条件等。一般来说，承压水盆地的构造开启程度首先决定了水化学的水平分带性，也决定着水平分带的主要类型，而在水平分带内部，受其他因素的影响水化学特征会有某些差别。
4.3.3.1 封闭构造水化学的全水平分带类型
封闭构造水化学的全水平分带类型是最为典型的水平分带，它具有所有基本的和过渡的水化学类型，由低TDS的HCO3-Ca型一直到高TDS的Cl-Na·Ca型，能够很好地反映出地下水循环过程中水化学类型演变的一般规律，是研究其他半开启、开启构造以及复杂构造内的地下水水化学分带的基础。
在这种分带中由于岩石成分的不同，可以划分为如下两个亚类。
（1）具有还原硫酸盐条件的正常海相沉积岩中的分带
在此亚类分带中，沿着承压水的运动方向，按一定的严格顺序形成各种水化学成分分带（图4.10）：①HCO3-Ca型水带（低TDS的重碳酸盐水的主要类型）；②SO4-Na型水带（硫酸盐型的基本和最终类型）；③HCO3-Na型水带（碱性水）；④Cl-Na型水带（溶滤成因盐水的基本类型）；⑤Cl-Na·Ca（Cl-Ca）型水带（原生封存海水类型）。
图4.10 具有还原硫酸盐条件的正常海相沉积岩中水化学水平分带示意图（剖面图）
（据李学礼，1988）
在上述基本类型之间，基本包含了各种中间或过渡类型的水。在含水层的补给区，由于水交替强烈，岩石经过长期冲刷，大部分易溶盐类组分已经被带走，往往形成TDS很低的HCO3-Ca型水。随着地下水沿含水层径流，含水层围岩中分散的硫化物不断被氧化以及硫酸盐矿物的溶滤，致使地下水中硫酸盐含量不断增加，同时，水中的Ca2+，Mg2+与海相沉积形成的围岩中的Na+，K+等不断进行交换，逐渐形成了以
为主要阴离子的SO4-Na型水。前两个基本水型中，地下水的TDS一般较低，通常为0.5～0.7g/L。在第二个水型SO4-Na向第三个水型（HCO3-Na型）过渡的过程中，地下水的氧化还原环境发生明显改变，由氧化环境逐渐过渡到还原环境，从而形成了还原硫酸盐的条件，导致硫酸盐被还原，
浓度逐渐降低，形成了以
为主要阴离子的碱性水。图4.10中以虚线形式分割两个水型，即表示含水层氧化还原环境在此发生了转变。在第三个水型演化过程中，TDS将继续升高，通常为0.5～2g/L。随着地下水沿含水层继续向深部循环，TDS将迅速增长（由于围岩冲刷程度差），在过渡到第四个水型Cl-Na型水时，水交替非常迟缓，TDS剧烈增加，可达3～5g/L。图4.10中第四个水型带和第五个水型带之间以双线分割开来，表示是从溶滤水过渡到封存水的界限。第五个水型带通常是海相沉积时形成的高TDS的原始封存水（沉积水），TDS可以达到每升几十克到几百克。
（2）在含石膏岩层或缺少还原硫酸盐条件的正常海相沉积岩中的分带
在此亚类分带中，沿着承压水的运动方向，也按一定的严格顺序形成各种水化学成分分带（图4.11）：①HCO3-Ca型水带；②SO4·HCO3-Ca·Na或SO4-Ca型水带；③SO4-Na型水带；④SO4·Cl-Ca·Mg（Ca·Na，Na·Ca）型水带或Cl·SO4-Na·Ca（Na）型水带；⑤Cl-Na型水带；⑥Cl-Na·Ca（Cl-Ca）型水带。
图4.11 含石膏岩层或缺少还原硫酸盐条件的正常海相沉积岩中水化学水平分带示意图（剖面图）
（据李学礼，1988）
与图4.10不同的是，由于缺少还原硫酸盐的条件，在形成SO4-Ca·Na或SO4-Na型水后，不会出现硫酸盐被还原，而形成HCO3-Na型碱性水的情况，而是继续向Cl-富集的方向演化，逐渐形成SO4·Cl-Ca·Na，Cl·SO4-Na·Ca，Cl-Na型水。
4.3.3.2 半开启、开启构造中水化学的水平分带类型
半开启构造水化学水平分带类型的特点是相对发育不完全的水平分带，即缺少一个或几个后面的带，首先缺少原生的Cl-Na·Ca型水，它已经完全被排挤出去，根据构造开启程度和水交替强烈程度，水平分带的水化学类型会依次缺少后面的分带。由于岩石成分不同也可以划分出两个与封闭构造相同的亚类（图4.12）。
开启构造水平分带类型同样表现为不完全分带性，但与半开启构造的分带相比，其分带很不发育，一般只有第①带和第①带向第②带过渡的某些水化学类型（图4.13）。一般这些带的水是TDS低的HCO3-Ca和HCO3·SO4-Ca或SO4·HCO3-Ca·Mg过渡类型的水，全分带中的高TDS水大部分缺失。这种分带类型存在于褶皱山区水交替强烈的小型承压水盆地中，在大中型承压水盆地水循环积极的含水层中，也能看到这种分带（李学礼，1988）。
