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

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• 责任者：杨吉龙^c天津地质矿产研究所^d1980^f助理研究员 ; 韩冬梅^c中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室 ; 苏小四^c吉林大学 ; 肖国强 ; 赵长荣 ; 宋庆春^c辽宁水文地质工程地质勘察院 ; 汪娜^c河北省地矿局第二地质大队
• 刊名：地球科学进展
• 出版年：2012
• 卷期：27^b12总217
• 关键词：海水入侵 ; 天然同位素11^a辽宁20^a地下水 ; 岩溶环境 ; 稳定同位素 ; 水文地球化学31^a大连 ; 大魏家
• 页码：1344～1352
• 索书号：P206/208-147
• 图表：^c表2参29插图
• 分类号：1700
• 文摘期号：2013/07

摘要

大连大魏家水源地位于中国北方典型滨海岩溶地区。近30年来，地下淡水的不合理开采造成的地下水位降落漏斗引发了严重的海水入侵。以大魏家水源地为研究对象，通过大量的水文地质调查和水化学及同位素采样测试分析，探讨海水入侵形成的水动力条件，通过分析滨海岩溶含水层中地下水主要水化学和多种同位素(δ²H‐δ¹⁸O、δ³⁴S、δ¹³C)组成特征，识别了海水入侵过程中发生的主要水文地球化学作用，并对其进行了定量模拟，从而阐明了岩溶含水层中的海水入侵机理。研究结果表明：大连大魏家海水入侵主要通道为大魏家地区存在的导水断裂、岩溶裂隙以及第四系松散地层。对δ²H‐δ¹⁸O同位素的组成分析表明，研究区地下水主要来自大气降水补给，结合Cl^-浓度分布，认为除海水入侵淡水含水层后增加了地下水中的盐分外，浅层地下水的蒸发也对地下水中盐分的累积起到了重要作用。根据不同水体中δ³⁴S_SO4、δ¹³C_HCO3等同位素特征，结合水化学成分(如SO₄^2-、Cl^-)分析认为，研究区微咸水和咸水并不是地下水淡水和海水简单混合而成。利用反向水文地球化学模拟揭示了控制滨海岩溶含水层中水化学演化的主要水文地球化学反应有方解石、蒙脱石和石膏的溶解作用，伊利石的沉淀作用以及Ca‐Na离子交换作用，伴随着CO₂的释放。