基于水化学和氢氧同位素的拜城盆地泉水成因研究

摘要

[目的]分析拜城盆地泉水水化学及同位素特征，识别泉水、河水、潜水三者的转化关系，揭示泉水成因，为拜城盆地水资源合理开发利用提供理论依据。[方法]通过采集拜城盆地泉水样品，测试分析，综合运用Gibbs图、PCA-APCS-MLR模型、氢氧同位素等方法，定量探讨泉水与其他水体的转化量，分析泉水来源及其成因。[结果](1)泉水水化学类型主要为HCO3·SO4·Cl-Ca·Na型，泉水与潜水、河水转化频繁；(2)泉水水化学组分中Ca2+,Na+,Mg2+和SO42-源于石膏等盐类的风化溶解，Na+和Cl-源于钠长石和蒙脱石等硅酸盐矿物风化溶解，且农业及工矿生产、人类生活对泉水中硝酸盐的影响较大；(3)泉水δD和δ18 O值变化范围分别为-81.28‰～-50.27‰和-12.20‰～-8.57‰，拜城盆地南部潜水、泉水中δD和δ18O整体贫于北部，大量河水的补给使南部潜水、泉水δD和δ18O趋于贫化；(4)盆地内地表水—地下水转化关系主要为河水补给潜水、泉水，木扎提河中游、克孜尔河上游，河水、潜水对泉水的补给比例分别为8.3%～50.1%,49.9%～91.7%。[结论]拜城盆地泉水主要为侵蚀下降泉和溢出下降泉。拜城盆地北部高中山区的大气降水、冰雪融水沿基岩裂隙入渗形成地下水，受河流、山洪沟切割第四系松散岩类孔隙水含水层影响，潜水溢出形成侵蚀下降泉，主要分布在木扎提河上游至中游段；高中山区形成的地下水在河流或沟谷切割含水层后出露形成地表水，地表水入渗到平原区后再次转化为地下水，地下水在运移过程中遇到新近系泥岩、砂岩、砾岩形成的相对隔水层后运动受阻，水位壅高出露地表，形成溢出下降泉，主要分布在木扎提河中下游与克孜尔河下游。

关键词

泉水成因 / 氢氧同位素 / PCA-APCS-MLR模型 / 线性端元混合模型 / 拜城盆地