乌蒙山云贵交界处地下水水化学特征及成因分析蒲文斌7，陈鹏张继1魏良帅4韩小刚1钱康1 (/四川省地质工程勘察院集团有限公司，成都910472；2.中国地质科学院探矿工艺研究所，成都91774) 摘要：采集103组常规地下水化学组分分析水样，采用Pipes三线图、相关性分析对研究区碳酸盐岩裂隙岩溶水、碎屑岩孔隙裂隙水与玄武岩裂隙孔洞水三种不同类型地下水进行了分析，结果表明：研究区地下水中阴离子以HCO一和SO5一为主，阳离子以Ca4+、Mg4+为主，水化学类型以HCO5-Ca、HCO5-SO4-Co-Mg型水为主；地下水径流活动强，水循环交替快;74组地下水为I -皿类水，IV类和V类水26组，主要为Al、Fe、Mu和Co含量超标，主要受采煤活动影响；以I-皿类地下水为研究对象，根据不同组分相关性分析，碳酸盐特别是碳酸钙的溶解作用是区内的主要水化学过程，同时还存在阳离子交换吸附作用，蒸发浓缩作用较弱。 关键词：地下水；水化学特征；相关性分析；水化学过程；乌蒙山
中图分类号：X524,P441.0文献标志码：A
Hydrrchemical charrcteristics and cause analysis of grrundwatrr at the junction of Wumeeg Mountain,Yunnan and Guizhou
Pu Wendin1,4,Chen Peng1,4,Zhang JU,Wel Liangshual4,Han Xiaopang1,Qian Kang1 (/Sichuan Institu
te of Geological Engmeering Investigation Goop Co.,Lth.,Chenghu510070；
4.Institute of Explootion Technolopp,CAGS,CUenghu511674)
AbstrdCi：m groondwater samples tr ootine goondwater chemical composition analysis were coi-Ucted,three types of goondwater in the stuUp area,nameip cordonate fissure karst water,clastic poo C ssuo water and basait fissure water,arc analyzed bp thoe—line goph and correlation analp-sis.The results show that HC02and S09-arc the main anions in the goondwater,Ca5+and Mg5+ arc the main cations；and HC02一Ca and HCO3•SO4-Ca•Mg arc the main hypochemical types.The goondwater ouo/is stong and the water cycle is fast in the study area.77goops of groondwater arc I-川class water,26goops arc V and V class water and Fe,Mu and Co content exceeds standards,which is mainly caused by coal mining activities.TaPma I-川goondwater as the research object；according to the correlation analysis ob diberent components；the dissolution ob cardonates；vpvialiy calcium carbonate,is the main water chemical process in the area.At the same time,there is also cation exchange aPsorption,and the evaporation concentraTon is weaP. Keywords:3OPnUwater；hypochemical characteristicr；correlation analysis；hypochemical processes；the Wumeng Moontain
地下水在循环过程中与周围环境进行着复杂的物质和能量交换，其水化学组分主要受控于地层
基金项目：中国地质调查局乌蒙山连片贫困缺水区1：5万水文地质调查项目(DD20160284)
收稿日期：2025-11-94；2941-04-01修回
作者简介：蒲文斌(1989-)男，四川通江人，硕士研究生，工程师，主要从事水文地质及地质灾害工作。E-mail：399777553@qq
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岩性、地形地貌、人类活动等，反映了地下水的历史演变过程[1_4]°
乌蒙山区是我国西部连片贫困分布区，主要位于贵州省、云南省和四川省部分地区，区内以农业活动为主，贫困人口多，是全国扶贫攻坚的六大片区之一。区内缺水严重，严重影响村民的生产、生活，也是制约当地经济发展的主要因素之一，地下水为当地生产、生活重要水源，对缓解缺水起到了十分重要的作用，本文以乌蒙山云贵交界处彝良县、镇雄县和赫章县部分乡镇为例，采集103组水样，通过Pipes三线图、相关性分析等方法来研究该地区地下水水化学特征，探讨其形成的水文地球化学过程，可为当地地下水开发、利用、保护和评价提供科学依据。
1研究区概况
研究区地处云贵高原北部，云南省昭通市彝良县、镇雄县及贵州省毕节市赫章县辖区。地势由北而南、由西而东缓缓降低，以岩溶地貌及中山沟谷地貌为主，高程1700~2509叫相对高差100~500m°属亚热带季风气候，年平均气温13-4C，降雨主要集中在5—9月，年降水量610.5-1112.4mm，年平均降水量592.0mm，属金沙江水系。该区有古生界志留系、泥盆系、二叠系、中生界三叠系、新生界第四系地层分布。其中二叠系、三叠系地层在测区分布最广，占测区面积82%以上。构造线方向主要为北东向（北东东或北北东），褶皱、断裂较发育。
地下水类型划分为碳酸盐岩裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水和岩浆岩类裂隙水。按补径排特征分为西北部和东南部两区，西北部地下水主要接受大气降雨的补给，沿溶隙、落水洞及漏斗等呈垂向-水平向入渗补给含水层，在山前沟谷、坡脚、河谷底以暗河、大泉的形式集中排泄，深部地下河总体自南西向北东径流，在牛场河排泄；东南部地下水主要接受大气降雨补给，沿裂隙下渗，地下水运动较慢，多以小型下降泉形式，在沟内地形切割处排泄，形成溪沟，长年不断，汇集于以则河、安乐溪。
研究区经济以农业为主，矿产资源主要为煤矿，主要煤矿有大银煤矿、星云煤矿等，主要分布于研究区东北部的花山乡一带，已废弃的煤矿废井附近地表溪沟水呈褐黄、乳白。
4样品采集与试验方法
在兼顾研究区各个地层及不同岩性条件下，选取流量大于0.1L o的泉点、暗河开展采样工作，于2217
年10月22日-27日在研究区内采集了103组常规地下水化学组分分析样品，其中，碳酸盐岩裂隙岩溶水42组，碎屑岩孔隙裂隙水44组，玄武岩裂隙孔洞水10组。采样点分布位置见图1°
云丧
具-才”省
蕤良县
红房村
双曙
o+B村
丰;
裔桥寸
o花!W+
!乐溪乡
发芥村
O松林村
图1采样点分布图
・47・
水温、、H值、总溶解性固体（TDS）等指标采用便携式多参数水质分析仪测定，其精度分别为0.1°C、0.040.71mg/L；常规组分测试在四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心进行，所有测试水样阴阳离子电荷平衡误差小于5%o数据处理及分析使用Aquachem^SPSS等软件。
3地下水水化学特征
所采集水样的测试结果见表1。将地下水中常规组分投影到pibvr三线图中（图2），其特征如下。
O離酸盐岩裂障岩溶水
□阵屑岩製隙礼隙水
△玄武岩製隙礼洞水
Ca
80604020
Na
20406080
HCO3Cl 图5研究区地下水piber三线图
研究区碳酸盐岩裂隙溶洞水主要分布于二叠
系、三叠系碳酸盐地层中,p H值变化不大，整体略偏碱性；总溶解性固体绝大多数水样属于淡水（TDS 小于1/L）；地下水中游离CO4含量不稳定；硬度值（HB）含量较高，表现为半咸的极硬水；阴离子以HCO5一和,05一为主，而阳离子以Ca2+为主；主要组分浓度不稳定，变化较大，其原因是个别采样点临近居民区、采煤区，离子浓度特别大，可能是人为活动引起的；水化学类型较为复杂，以HCO5-Ca型水和HCO5•SO5-Ca型水为主。
碎屑岩孔隙裂隙水主要分布于三叠系、二叠系、泥盆系、志留系碎屑岩地层中；其pH值整体接近中性水，个别水样受煤矿废水影响，pH较低；总溶解性固体（TDS）变化较大，绝大多数水样属于淡水（
TDS小于1/L）；地下水中游离CO4含量不稳定；硬度值含量也高，表现为半咸的弱硬水；阴离子以HC0一和SO5一为主，而阳离子以Ca2+和Mg+为主。个别高浓度的SO4-、NO5一值可能与采煤活动有关；水化学类型以HCO5•SO5-Ca•Mg型水为主，其次是HCO5-Ca•Mg型水、SO5-Ca•Mg型水。
玄武岩裂隙孔洞水分布于二叠系中统峨眉山玄武岩地层中，泉水流量一般不大，其pH值属于中性或弱碱性水，变化不大，酸碱性条件较稳定；总溶解性固体（TDS）都为淡水，地下水中游离CO4含量的含量相对较少；硬度值（HB）整体含量较低；阴离子以HCO5一和SO5一为主，而阳离子以Ca2+和Mg+为主；水化学类型以SO4•HCO5-Ca•Mg型水为主。
表1地下水水化学参数统计表（C=43）单位:m/T
项目最小值最大值平均值标准差变异系数地下水类型项目最小值最大值平均值标准差变异系数地下水类型
2.4585257.40.44 5.98碳 2.344718178245.075
3.74碳
pH值25887.057.420.727.15碎Cc6+272555057.2725.47220.45碎65827.147.810.84 4.81玄0.7937.17.157.1079.5玄
50922248585119.7447.25碳0.7915784722376686.22碳TDS182532170.37347.1200.85碎Mg+0.4740872113.10229.15碎1824477.529.7597玄0.57876427552．1223.29玄
游离1.071516 2.72 5.5552.87碳0.440 5.984．41112.15碳1.0795.5413.5234.29134.87碎Ci-0.73167817653134.01碎
C06
<54536玄0.130.490.140.7993.41玄
30.4740.9904.4109.752715碳0.5053764.018.11134.53碳HB7.57421.22122513262.07220.25碎so0-0.91130062.04邓.1736672碎
7.2514.783656322.0571.15玄0.4534.77.00 2.9999.69玄
0.17.3725320.8441.17碳17.9526276647.27537335756碳K+0.11 5.780.10.748.20碎HCO3- 4.07201.75171540.1172.4碎
9.02 1.040.470.4959.92玄672845.7430.942672579.62玄
0.841235140.1590.79碳0.7542.9119.81 4.1092.21碳No+0.2555630.47 1.852.72碎NO3-0.7055.949.7713744157.55碎
0.4 5.74 1.05174270.10玄0.507.05 5.70.8764.07玄
注：碳指碳酸盐岩裂隙溶洞水，碎指碎屑岩孔隙裂隙水，玄指玄武岩裂隙孔洞水;pH无量纲，变异系数为％，其余单位为m/L。
-45•
根据《地下水质量标准》(GB/E14545 - 2217)[5]，研究区地下水质量I 类到V 类皆有，其中
V 类和V 类水样达22组，这些水样中At 、Fe 、Mu 和
Co 含量最高达 16. 712 mg/L 、63. 399 mg/L 、7. 519
mg/L 和0. 070 mg/L，分别超出V 类地下水质量标 准值31.42倍、31.70倍、10. 35倍、4. 74倍⑷。根 据现场调查，研究区煤矿、硫铁矿分布较多，现场取
样时这些水样明显呈褐黄、乳白，受采矿活动
影响明显，与测试结果一致。
4地下水水化学成因分析
在采集的103组水样中，剔除受采煤及其他人 类活动影响的26组，以77组水样为研究对象，进行
地下水水化学分析。地下水水化学过程一般有矿 物岩石的溶解作用、氧化还原作用、阳离子交换、蒸
发浓缩、气体溶解作用、吸附作用、氧化作用等, 受取样样本值及试验指标的限制，本文仅对溶滤作
用、离子交换作用、蒸发浓缩进行简要的探讨。
4.1溶滤作用
Gibb-研究表明水化学主要受大气降雨、水岩
作用和蒸腾作用的影响，可将地下水水化学组分的 成因类型划分为三类，岩石风化型、降水控制型和 蒸发浓缩型[4]°研究区GUb-图见图3，绝大部分 地下水为岩石风化型，表明岩石矿物的水岩作用主
导该区地下水水化学特征。
研究区地下水中(HCO - +SO 5 一)和HCO 5一分
看出,(Ca 4+ + Mg 0+)与(HCO - +SO 5-)位于 1 : 1 关系线附近，说明硫酸盐和碳酸盐矿物溶解共同影
响地下水中CU +血+、HCO 5一和SO 6 一浓度含量,
Cf 4+与Me 45毫克当量浓度比值平均值为10.07，说 明地下水中Cu 2+的主要来源为灰岩或白云质灰岩 的溶解[「5°
(so 6一 +cx )和HCO 5一毫克当量浓度曲线见 图5，大部分水点位于1： 1直线上侧，说明研究区
地下水各离子主要是碳酸盐的溶解，位于直线下侧 的点可能伴随有蒸发岩的溶解[0]° (HCO 5一 +
SO 5 一)-Ct -与(Ca 4+ + Mg 4+ ) - (Na + + K +)关系
曲线位于/ 1直线上(图9),R 4 =0.0555，进一步
说明碳酸盐的溶解作用是地下水的主要水化学过 程。
一般地下水中Mg/Lu 摩尔比值可以识别地下水 流经含水层的岩性，当岩性为灰岩时,Me/Ca 摩尔比 值位于0.01 ~0.26；当岩性为白云岩时,Mg/Ca 摩尔 比值大于9.56[4^e]，根据计算，研究区的Mg/Ca 摩
尔比值位于0.008 ~0.33之间，且碳酸盐岩裂隙岩 溶水值更小，表明研究区绝大多数地下水以碳酸钙
溶解为主，这与研究区主要出露二叠系、三叠系灰 岩相吻合。HCO -和SO 6一与Mg/Ca 关系曲线见图
7,—般随HCO -浓度增加时,Mg/Ca 摩尔比值相应 增大，而SO 6一浓度在一定范围内稳定时,Mg/Ca 摩 尔比值也会增大。
别与(Cf 4+ +Mg 4+)毫克当量浓度曲线见图4，可以
(K + +Nv + )/(K + +Nv + +Co 5+ )
b. TDS 与(K + +Na + )/(K + + Na + +Co 5+)关系图
图3 GUb-关系图
Ci -/(Ci - +HCO 3-)
a.TDS 与 CX/(CU + HC02)关系图
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・
HCO -- /( meq • L _1 )
bc (Ca" +Mg 2+ / 与 HCO -关系图
(HCO 3一 +S09-)/(meq - L -)
fc ICf 5+ +Mg 5 + / 与(HCO - +S09 - / 关系图
S09- +Cl -/(meq - L -)HCO 3- +SO 0- _Cl -/(meq - L - /
图 6 (HCO - +S09- -CU / 和(Cf 5+ +Mg 5+ / - (Nf + +K + )关系图
图 5 (SO 0- +ct - / 和 hco 3-关系
0.35
%
□
0.300.30□
0.2(
e w □
(StPODO
50
□
□
□
0.350.25
0.151
0.1010.05
100
150
200
°-oo o
。口
0.25
哽
0.100.05
100200300
O 碳鶴岩裂隙岩溶水
□碎屑岩孔隙裂隙水 △玄武岩裂隙孔洞水
-fi □
9a o o
畀0
裂隙水
N 0.15
°-000
SO 9-/(mg • L _1 )
a. 2O 0-与Mg/Ca 关系图
HC03-/(me • L_2)
b. HCO -与Mg/Ca 关系图
o 碳酸盐岩裂隙岩溶水□碎屑岩孔隙裂隙水△玄武岩裂隙孔洞水
O
图7 HCO -和SO 0-与Mg/Ca 关系图
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