地下水基本成因类型与化学成分形成特征

人为因素影响下，形成酸雨，使得雨水的矿化度、 成分、氧化-还原性质、侵蚀性等方面都有所变化。
2、植物-土壤影响阶段（包气带水—岩作用阶段）
雨水降落到地表，在多数情况下先与植物和土壤相遇，并 开始成为地下水（土壤水），植物和土壤对于水的成分显 示了重要的影响。
（1）植物 使水富集一些元素，雨水流经植物根部时，经常 会富集一些植 物中的生物成因元素；
位于不同景观带的土壤，对于地下水成分的影响是不同的。 例如，在森林地带，经过土壤层后，地下水富集了硅、铝、 有机酸；在草原地带，地下水溶解了大量的盐类组分。而 在碱性土分布区，可形成碱性水（PH>7），矿化度可以 较高。
氧化还原作用，溶解作用，生物因素
（4）植物-土壤影响阶段地下水的共同特征：
• 相对于原生铝硅酸盐，一般土壤水都未达到饱和状态，即 具有溶解原生铝硅酸盐的能力。
• 土壤水中含有数量可观的碳酸类化合物，这包括游离碳酸 （ CO2）、HCO3-、CO32-以及仍未被氧化的有机化合物， 后者的进一步分解将使水中碳酸化合物含量进一步提高。
这两点共同特征决定了渗入成因地下水在经过植物-土壤影 响阶段后，仍具有很强的与围岩介质发生反应的能力。
3、水-岩相互作用阶段 地下水进入含水层中，与岩石相接触，发生相互作用。 • 围岩与水之间的地球化学作用类型：溶解作用和氧化
三、沉积成因地下水化学成分的形成与特征
（以海相封存水为例）
由于海相沉积占地壳表层沉积的绝大部分，海 水成分相对较为稳定，因此已有的研究大多集 中在海相沉积-埋藏水上。近年来，注意力开始 转向陆相沉积成因水。 形成过程： 含于沉积物中的水成分(地表水体)→后生作用 (挤压、变形、变质、热液交代、风化等作用) →沉积水.
一、地下水基本成因类型
从地下水的来源和化学成分形成的基本作用出 发Βιβλιοθήκη 可以将地下水成因分为三个基本类型：
渗入成因 沉积成因 内生成因
1、渗入成因地下水 大气降水起源的（“大气降水成因的”）， 溶滤水、渗入水等，是一类外生水。
2、沉积成因地下水
沉积物在盆地堆积成岩的过程中，总会保存一定的水， 这种与沉积物同期沉积埋藏下来的水，叫沉积成因地下水。
（1）弱碱性； rNa rCl 0.85
（2）海水中溶解的无机物质按其含量顺顺序为Cl-、 Na+、 SO42- 、Ca2+ 、Mg2+ 、 K+ 、HCO3-、 Br- 、 CO32- 等；海水中主要离子含量的固定次序是Na+ + K+ > Mg2+ > Ca2+, Cl- > SO42- > HCO3- + CO32-, 与一般河水的成分恰好相反。
二、渗入成因地下水化学成分的形成与特征
从大气降水降落到地表，到进入含水层，再到一 部分蒸发返回大气，可以划分四个阶段：
大气降水阶段； 植物-土壤影响阶段； 水-岩相互作用阶段； 蒸发浓缩阶段
1、大气降水阶段
大气降水的化学成分具有区域特征，盐类组分含量低； （HCO3-， Ca2+；Cl-， Na+）
5Mg, Fe3 Si2O5 OH 4 6CaCO3 14SiO2 3CaMg, Fe5 Si8O22 OH 2 6CO2 7H 2O
地下水基本成因类型
外生的 地下水
内生的
渗入成因的（大气降水成因的）
沉积成因的 岩浆成因的
海成的 （沉积环境） 陆成的
同生的
混
后生的 （沉积相对时间）
合
变质成因的
• 单一蒸发浓缩作用下，从水中依次沉淀出以下矿 物： Al, Fe, Mn的氢氧化物→SiO2和粘土矿物→Al, Fe, Mn的磷酸盐→Ca和Mg的碳酸盐→ CaSO4 （ 石 膏 ） → Na2SO4 （ 芒 硝 ） → Na, K 的 氯 化 物 →Mg的氯化物－Na, K和Ca的硝酸盐；
• 相应地，地下水的TDS增大，其化学成分也发生 规律性的变化： 不同阳离子成分的硅酸-重碳酸盐水→重碳酸 钠钙水、苏打水→Na2SO4型水→Cl-Na水和Cl-NaCa水。
4、蒸发浓缩阶段
蒸发作用对地下水化学成分影响最明显的地区为 大陆盐渍化发育地区。在蒸发浓缩过程中，盐类 有次序地在地下水中析出。相应地，矿化度增大， 水的化学成分也发生变化。
西北各内陆盆地（塔里木、准噶尔、河西走廊、
柴达木等），都广泛发育大陆盐渍化作用，在地 表形成盐渍土，极大地影响了农业生产，也给铁 路的修建和运营带来了许多问题。
除了盐类组分外，大气降水含有可溶性气体；
（ O2：使水具有氧化作用的能力； C性O2）：溶于降水形成碳酸，降低了雨水的pH，提高了侵蚀
大气降水较低的盐类组分含量、弱酸性—中性和含 有可溶性气体，造成大气降水相对于化合物（矿 物）远未饱和，具有侵蚀性。因此具有溶解矿物、 使各种元素在水中积聚的能力。
沉积-埋藏水，封存水，化石水
海相成因的： 陆相成因的：
同生的：与岩石沉积成岩作用同时生成的水； 后生的：从原沉积物排出运动至其它地层中的水
3、内生成因地下水
来自地球深部，或火山作用中的岩浆；变质作用
内生水
岩浆成因的：直接从岩浆分逸出来、首次进入地壳浅部的水 （岩浆水，初生水）
变质成因的：变质作用过程中产生的水（高温下，岩石矿物 中的水由结合状态转为游离状态）（变质水，再生水）
瑞典Gorham（1955）作了一个比较研究，在松柏针 叶树树根下采的雨水样与当地空中采的雨水样相比，发现， 经过植物的雨水的钠和钙含量高出三倍，钾则高出七倍。
（2）土壤
土壤对于入渗的大气降水成分的作用，突出表现为土壤中 所含有机物质的分解，增加了CO2，从而改变降水的成分。
（3）不同景观带土壤的差异
典型沉积盆地沉积水的运动特点
海
渗入水 （地质历史 时期，出露 地表；混合）
海相沉积物(淤泥及粘土， 含沉积水)
含水层（含 沉积水）
沉积物从松散的颗粒（泥和砂）演化成为岩石，一般经历了 压实、固结和脱水三个阶段。
沉积成因水大都埋藏在地下几百米甚至几千米的深处，多属 地下卤水、油田水或深层地下热水。
海水成分特征：
还原作用是渗入成因地下水与岩石之间两种基本的地 球化学作用。
• 影响因素：
（1）地下水交替强度或径流强度
岩石中含有盐岩、石膏、方解石等矿物，溶解的先后次序：
Na+, Cl-最早被水带走；然后是Ca2+, SO42-, 最终为Ca2+, HCO3-等难溶矿物溶解产物。
（2）CO2分压（TDS低、酸度大）