许家沟泉域碳氢氧稳定同位素特征及碳汇效应

作     者：梁家乐 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林云

授予年度：2021年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：许家沟泉域 岩溶水 碳氢氧稳定同位素 碳汇效应 

摘      要：本文以太行山前典型岩溶区许家沟泉域为研究对象。采用数理统计、离子比例、数值模拟等方法,分析了岩溶地下水水化学成分及碳、氢、氧稳定同位素特征,探讨了岩溶地下水主要离子来源、水化学演化规律及碳汇效应,基于PHREEQC软件,对地下水演化过程进行了反向水文地球化学模拟。结果显示:泉域内地下水阴阳离子以Ca、Mg、HCO和SO为主,依据离子之间的相关性可以推断出含水层中碳酸盐岩和硫酸盐岩中的方解石、白云石和石膏的溶解是地下水中离子的主要来源;丰水期地下水以HCO-Ca·Mg型水为主,枯水期地下水以HCO·SO-Ca·Mg型水和HCO·SO-Mg·Ca型水较多。研究区岩溶地下水的主要补给来源为大气降水,补给区位于西北部的岩溶裸露区,地下水的补给高程在514～666 m;丰水期δD和δO的等值线分布较为密集且梯度较小与强径流带吻合,可用于分析地下水的主要径流路径;枯水期δD和δO与Cl和TDS具有较好的相关性,可作为地下水中Cl和TDS溶解程度的判断依据。岩溶区丰水期岩溶作用所形成的溶解无机碳主要来源于土壤CO,枯水期溶解无机碳则主要来自大气CO;丰水期碳酸参与碳汇效应的平均贡献率为深埋区(54.76%)覆盖区(49.32%)裸露区(39.90%),枯水期碳酸参与碳汇效应的平均贡献率为裸露区(35.25%)覆盖区(31.08%)深埋区(14.67%),丰、枯水期径流带及其附近碳汇效应较高,整体上呈现出丰水期碳汇效应高于枯水期的特征;锶、钙离子的比值反应出丰水期地下水径流速度快于枯水期,显示地下水流速对碳汇效应具有较大的影响。PHREEQC反向模拟结果证明碳酸盐岩的溶蚀情况丰水期较枯水期高,一定程度上也反映了岩溶作用固碳增汇的能力。图34幅,表8个,参考文献96篇。