龙子祠泉域岩溶水水化学-同位素特征
龙子祠泉域岩溶水资源评价及保护研究
我 国岩 溶水 蕴 藏 丰 富 ， 初 步 统计 ， 溶水 天 然 据 岩 资源量约 占地 下水 资源量 的 １ ［ 岩溶 水 在我 国城市 ／１ ４１ 。 和工业基 地供 水 中 占有重 要地位 ，全 国 １ ／ ４以上 城市
下水的补给主要为大气降水人渗 ，其次为碎屑岩侧向 或垂向间接人渗。 泉域面积 ２ ５ ２ ０ ｍ， ２ ｋ 跨尧都 、 襄汾 、 乡 宁、 洪洞 、 蒲县 和隰县 ６县（ 、 ）为汾西灌 区和临 市 区 ， 汾市工业及城市生活的重要水源。 ２ 岩溶 水资 源量评 价
天然 资源 量是 指 在天 然 条件 或人 为 开采 状态 下 ，
岩 溶泉及 相 应 的泉域 ， 中原 始 流量 大 于 １ｍ／ 的岩 其 ３ ｓ
溶大泉 １ 处 龙子祠泉作为 １ 处岩溶大泉之一 ， ９ 。 ９ 多 年 的泉水开发为临汾市经济社会发展作 出了积极贡 献 。近年来 ， 由于受 自然及人 为 因素 的影 响 ， 子祠 泉 龙
为龙子祠泉域岩溶 水资源合理开发和 利用提供参考。
［ 关键 词 ］ 岩溶水 ； 水资源 ； 评价 ； 龙子祠泉 ［ 中图分类号 ］ Ｖ １． Ｔ ２３ ４ ［ 文献标识码 ］ Ｃ ［ 文章编号 ］０ ４ ７４ （ ００ ０ — ０ ２ ０ １０ — ０ ２ ２ １ ）８ ０ １— ２
均衡原理 ， 在天然状态下 ， 岩溶泉域 多年补给量 大体 等 于多年 排泄 量 ，可 用排 泄量 的多年 平 均值代 替 ， 故 采用排 泄 量法计 算龙 子祠 泉域岩 溶水 天然资 源量 。龙
子祠 泉为 非全 排型 的山前 断裂 溢 流岩 溶大 泉 ， 其排 泄 量 由泉 口出流 量 、 岩溶水 地 下侧 向排泄 量 及人 工 岩溶
形 式溢 出地表 。泉域 属大 陆性半 干旱气 候 ， 四季分 明 ，
济南泉水地质
济南各泉域的界定济南地区的岩溶水自东向西划分为明水泉泉域、白泉泉域、趵突泉泉域和长孝水源地四个单元。
各泉域几乎囊括了山区全部地下水。
各泉域在排泄区分别以文祖断层、东梧断层、千佛山断层为界。
马山断层以西为“长孝水源地”（详见泉域示意图）。
各泉域在中上游的分界线，属变质岩、寒武系闭合流域的，以分水岭为界。
断层两侧都是奥陶系石灰岩的，要用统一观测岩溶水区域水位的方法，编制等水位线图加以确认。
当然，找出的地下水分水岭（泉域边界）与地质构造、岩层含水性、岩浆侵入等因素也应该吻合。
趵突泉泉域马山断层与千佛山断层之间的奥陶纪纯石灰岩分布区，由于石灰岩裂隙岩溶十分发育，具有广泛的储水空间，就像一个巨大的地下水库，接受多方来水。
其中包括分布区本身降雨垂直入渗补给、上游洪水过境沿河渗漏补给、上游基流侧向补给。
这里说的“上游”指北大沙河流域、玉符河流域、兴济河流域的上游。
可以说这个“水库”囊括了三个流域的地下来水和部分地表水渗漏。
沿着一定的水力坡度流向趵突泉。
也正是因为具有“水力坡度”，与泉口承压水头存在压差，如上所述，五龙潭泉口是趵突泉泉域内的最低点，不管流域内降水少到什么程度，最低泉口不会干涸。
各流域水情说明如下：北大沙河小崮山拦河坝（现在的大学城人工湖）以上属“闭合流域”。
上游洪水与雨洪过后的河道基流，越过坝址溢洪道，部分洪水泄入黄河，其余沿河渗漏。
渗入马山断层以东、分布在长清城关、平安店一带的大片纯石灰岩地区，变成岩溶地下水。
向西受马山断层阻挡，往北受黄河水顶托，岩溶水只能向西郊运动。
请看以下数字：1982年3月1日统测水位，北大沙河入黄河口的黄河水位是29.89米，玉符河入黄河口的黄河水位是29.11米。
济平公路两侧岩溶地下水位由西往东是：名庄30.15米、藤屯29.53米、杜庙29.55米、丰齐29.28米、古城28.96米、峨嵋山水厂28.71米、大杨庄水厂28.86米、趵突泉26.63米。
数据表明黄河水及河床泥沙持水层，至少在玉符河以西对岩溶水有顶托作用。
太原西山地区岩溶水系统水文地质特征浅析
□14O太原西山地区岩溶水系统水文地质特征浅析马杰民(太原市市政公用事业管理中心，山西太原030009)摘要：矿产资源在社会经济发展中发挥着重要作用，相关部门对矿产资源的勘察工作非常重视。
进行矿 物质勘察工作时需对地质岩石矿物分布规律进行分析，相关部门需要投入大量资金，引进先进设备，对地质岩石矿物的测试与分析技术展开深入研究，才能不断提升其工作水平。
关键词：地质；岩石；矿物测试中图分类号：P575 文献标识码：A文章编号：2096-7519 (2021) 01-14-21引言太原西山地区为一个复式正地形的向斜构造，其上出露 地层较为完整，主要是碎屑岩，碎屑岩夹海相石灰岩、煤 层及碳酸盐岩的一套建造。
根据研宄，太原西山复式向斜 在水文地质上一个突出特点是由盐溶化作用的成层性和选 择性构成以岩溶水集中排泄点为中心的岩溶水系统，即兰 村泉岩溶水亚系统和晋祠泉岩溶水亚系统。
从区域角度 看，各类型地下水含水介质不同，构造破坏程度差异大，因而不同类型地下水赋存、运移、径流和排泄呈现不同的 特点。
下面就含水岩组的划分及各含水层水文地质特征进 行分析。
2含水岩组的划分及其特征根据不同含水介质及地下水的赋存条件、水理性质和水 力特征将区域含水层划分为四大含水岩组：即松散岩类孔 隙水含水岩组、二叠系砂岩裂隙水含水岩组、石炭系层间 裂隙岩溶水含水岩组和碳酸盐岩岩溶裂隙水含水岩组。
碳 酸盐岩含水组又划分为寒武系及奥陶系下统岩溶含水组、奥陶系中统下马家沟岩溶含水组、奥陶系中统上马家沟岩 溶含水组和奥陶系中统峰峰岩溶含水组。
本文将碳酸盐岩 含水组作为分析的重点。
2.1寒武系及奥陶系下统岩溶含水岩组（e+〇,)寒武系下统以页岩为主，主要含水地层为中上寒武系和 奥陶系下统岩溶地层；该含水岩组在太原地区北部裸露形 成为兰村泉岩溶水亚系统，是岩溶水储存和运移的主要空 间，而在晋祠泉岩溶水亚系统区内，该含水岩组迳流滞 缓，裂隙岩溶不发育，富水性较差；据明仙沟口 1钻孔揭露，（^顶板埋深479. 0m,水位标高804. 19m。
第十二章 岩溶水
在裂隙不发育的条件下孔隙对岩溶发育起控制作用， 多形成岩溶中等发育、比较均一的岩溶含水层。
2
然而，由于岩溶水的奇特又常常使人无可奈何，出 现一些消极作用，如： 我国华北地区大多数煤层矿区，下伏为灰岩承 压含水层，承压水头之高，带来了开采的巨大风险。 云南、广西、贵州省岩溶山区，岩溶水位极低， 山区缺水严重，阻碍当地经济发展，生活贫困现象 严重。
岩溶地区的库水渗漏、地下施工、燧道施工等 困难重重，突水处理很难。
30
图12—1 不同构造开启程度岩溶含水系统中岩溶发育条件
1—非可溶岩隔水层；2—石灰岩；3—导水断层；4—不导水断层；
5—潜水面；6—地下水流线；7—泉
31
（2）可溶岩与非可溶岩地层组合
在可溶岩与下伏隔水层的接触面上往往会发育成层 的溶洞，这是由于水流下方受阻，流线密集于接触界 面上所致（图12—3）。
27
②初期为区域地下水流动系统的水流循环加速，最终发 育为完整的地下河系。
③统一的地下水河系，通常分布在整个碳酸岩盐地区， 范围大、排泄集中，系统内岩溶形态齐全，即：垂直 落水洞，漏斗，过路溶洞（无水），常年有水地下河 道（参见插图12-3）。
28
插图12-3 介质改造结果——典型岩溶水系统结构概化图
两种非饱和溶液混合或其它离子(SO42- 、C1- 、Na＋等) 的加入都可增加水的侵蚀性。易溶盐离子降低Ca2＋、 CO32-离子的活度，使原饱和溶液再具有侵蚀性。 16
龙子祠泉域水环境特征
维普资讯
科技情报开发 与经济
文 章编 号 ：０ ５ ６ ３ （０ ８ ０ — １７ Ｏ １０ — ０ ３ ２０ ）３ ０ ２ 一 ４
Ｓ ＩＴ Ｃ Ｎ Ｏ Ｃ — Ｅ Ｈ Ｉ Ｆ ＲＭＡ Ｉ ＥＶ Ｌ Ｐ Ｎ ＴＯＮＤ Ｅ Ｏ ＭＥ Ｔ＆Ｅ Ｏ ＯＭＹ ＣＮ
１ 龙 子祠 泉域 概 况
龙子祠泉位于临汾市西南西山山前断裂带 ， 临汾市 １ ｍ， 距 ｋ 东部 为 ３ 第四系松散 层所覆盖 ， 北 、 西、 南岩 溶地下水沿 断裂带运移 ， 在龙子祠 出
池、 南池 、 东池 ３个 泉组 ， 出露标 高 ， 池为 ４ ５Ｉ． 池 、 池为 ４ ８ｍ， 东 ６ ｎ南 北 ７ ９ ％泉水集巾出露 于东池 和南池 。据 １５ ￣ １８ ０ ９ ５ ９ ４年资料 ， 泉群多年平均 流量 为 ５６ ， ．３ｍ ｓ最大为 ７７ ｓ １６ ．４ｍＶ（ ９ ４年 ）最 小为 ４３ ｌＩ（ ９ ３年 ） ， ＿ｌｎ， １７ ＝ ｓ ：
和外 部现实 的需 要 ， 使得创新 得以 出现 ， 这一变异使人性 假设理论 的发
展１ ３成体 系 。
利于我们 以变化 和开放 的过程观来审视人性假设 的演化里程 ， 有利于我
们针对 当今 信息 社会和 知识 经济时代 的变化采取科学 先进的人 性管理 从而适应 时代 的需要 。
参 考 文 献
断裂带为强径流带北西南三面岩溶地下水向强径流汇集至龙子祠最低饱水带由于该断层东部被第四系所覆盖第四系为隔水层黏土砂质黏土红黏土与含水层沙砾层互层且隔水层大于含水层含水层西厚东薄甚至尖灭且含水层厚度和含水性远远小于碳酸盐岩类为相对隔水层致使地下水东流受阻因此在龙子祠泉最低点溢出成泉属构造侵蚀溢流泉由于部分岩溶地下水径流至临汾龙子祠泉域水环境特征本刊email
同位素水文
以水为例任一时刻的分馏系数为： R1dN1/dN Rw N1/N
N1为稀有同位素组分
N1-dN1, N- dN
N1, N
dR
R
Rt
N1
N1
dN1
dN 1
N1 dN N
N N dN
N dN
dR R ( N dN 1 1) R ( 1)
dN N dN N1dN
N dN
dR dN ( 1) dN ( 1)
稀有同位素的丰度 R 丰富同位素的丰度
• 分馏系数 fractionation：α • 富集系数enrichment：ε
10
千分差值δ
• 值是指样品中两种稳定同位素的比值相对 于标准样品同位素比值的千分之偏差
‰R样品R标准1000
R标准
o 值能反映出样品同位素组成相对于标准样品的 变化方向和程度。如值为负值，表明样品中的 稀有元素比标准样品少，反之，表明样品中稀 有元素比标准样品多。
同位素水文
1
同位素的基本概念
• 核内质子数相同，所含中子数不同的一类 核素
o 在化学元素周期表中占据相同位置，它们具有 相同的核外电子排布结构，因而总的化学性质 相同，只是质量不同。
氘氚
2
同位素分类
• 根据原子结构的稳定性
o 稳定同位素
• 原子核的质子数和中子数以及原子核结构都是稳定 不变的，自然界中多数原子核都属于这一类，如2H、 18O。
Rayleigh仅是个反应条件，即反应物生成后立即从系统中 分馏出去。在Rayleigh条件下，即有平衡分馏也可以有动 力分馏。公式中的α对应相应分馏模式中的分馏系数。对 降水过程，可视为Rayleigh平衡分馏，对蒸发，湿度较大 时可视为Rayleigh平衡分馏，湿度较小时要考虑动力分馏。
岩溶水的特征
五、岩溶水的循环速度
岩溶水的循环速度(V)是指岩溶循环体内的水流速度。即由输入端 通过循环体至输出端的流程(L)与循环系统反应时间(τ)的比值：
V=L/τ 这个概念里也包含了两个效应：粘滞效应和加速度效应，主要是 由于介质糙率和水力坡度不同引起的。
循环速度可通过示踪剂连通试验测得，示踪剂的类型很多，如 萤光红、食盐和放射性元素。岩溶水的循环速度变化范围较大，我 国广西、云南、贵州岩溶区，枯水期、平水期和洪水期的流速一般 分别为每秒0.1~0.2、0.2~0.5和0.5~1.5米，有的洪水期可达到2米/秒。
落水洞、漏斗、竖 井、溶洼等负岩溶
迅速径流 (管、洞流)
地下径流
附属系统
输出
附属系统
出口 大泉
地下河
海
地表江河、湖
岸
泊、水库
或
海
海洋
底
泉
充
气
非
带
饱
水季 垂
带节 直
变循
动环 岩
带带 溶
浅 饱 水 带
水 平 循 环
水 循 环 体
饱
带
水
浅
带
循
深环
饱带
水 带
深 循
环
带
二、岩溶水循环系统分析
在岩溶水循环系统分析中，把渗入、运移与蓄存、排泄，分 别相应称为输入函数e(t)、传递函数z(t)（或叫系统特征函数）、 输出函数s(t)。三者之间的关系如下：
蒸散降雨落水洞流渗流渗入土壤水裸露岩石裂隙水封闭洼地渗流隙流小洞穴快速渗流渗流渗漏狭窄裂隙缓慢渗流洞流充水洞穴主管道存储于充水裂隙泉水或地下河溢流时间降雨量水位线岩溶水循环系统渗入储存运移排泄示意图渗流关系图水文图第一水文显示类型泉水或地下河溢流存储于充水裂隙主管道充水洞穴洞流渗流渗漏狭窄裂隙缓慢渗流渗流隙流小洞穴快速渗流封闭洼地裂隙水裸露岩石土壤水渗流渗入落水洞流降雨蒸散降雨开始后历时水位线降雨量第二水文显示类型水位线降雨量时间蒸散降雨落水洞流渗流渗入土壤水裸露岩石裂隙水封闭洼地渗流隙流小洞穴快速渗流渗流渗漏狭窄裂隙缓慢渗流洞流充水洞穴主管道存储于充水裂隙泉水或地下河溢流第三水文显示类型2
温泉水文化学特征分析文献综述
温泉水文化学特征分析文献综述第一篇：温泉水文化学特征分析文献综述温泉水文化学特征分析文献综述摘要：文章主要是通过对文献的查阅来分析温泉的水文化学特征，主要从两个方面来说明温泉的地下水循环的规律及分析温泉地下水化学的成因。
第一、对八大阴阳离子（钾、钙、钠、镁、碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子）的成分及浓度的测定说明地下水的的形成时间，来源，补给，水质分析等。
第二、根据对温泉水化学成分与二氧化硅的分析估算出温泉地下热储温度从而计算出温泉的地下循环深度。
关键词：温泉；水文化学；热储温度；循环深度引言地热温泉是一种特殊的自然资源 , 因其分布范围广、储存量大、运营成本低、对环境的负面影响小且易于开发等优点，越来越受到人们的重视，现也被世界各国列为重点开发的新能源之一。
我国地热资源丰富且储存条件较好，开发潜力占全球的7.9%，是世界上利用地热资源较早的国家之一，但是我国较大规模的开发利用地热资源是在二十世纪的七十年代。
比美国晚10年，比日本晚4年[吴振祥等，2002]。
目前除了西藏的羊八井地热用于发电以外，其他的地热温泉都用于直接使用，利用的方式主要有供热取暖、洗浴、医疗、温室种植等[陶庆发等，2007]。
近年来，我国在地热资源开发利用上取得了很大的进步，但是我国在对温泉地热资源勘察评价程度还较低，以及对地热资源的开发和利用水平较低，从而造成了资源的严重浪费和过度开发引发的环境问题。
因此对温泉的地热资源作出评价变得越来越重要，主要分析温泉地下水的水文化学成因、补给来源、地层岩性、构造、热储温度、循环深度等。
1.热储温度与循环深度地下热储温泉是指赋存于地下的热储层中的地下热水的天然露头，循环深度是地下水到达地下最深处距地表的高度，研究这两者的特征对于了解温泉的开发潜力、地热矿产资源的利用等具有重要作用。
目前计算地下热储温度的主要方法有地球化学温标法目前地热温标方法主要有4大类:SiO2地热温标、阳离子地热温标、同位素地热温标和气体温标（王莹等，2000，刘亚平等，2015）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
龙子祠泉域岩溶水水化学-同位素特征唐春雷;梁永平;王维泰;赵春红;申豪勇【摘要】通过对2013年龙子祠泉域岩溶水进行调查及35组样品测试分析,利用舒卡列夫分类法进行分类,龙子祠泉域岩溶地下水以SO4·HCO3-Ca·Mg型水为主,其中SO42-在岩溶水水化学类型以及地下水质量类别确定中具有重要作用.SO42-主要有两种来源,分别由中奥陶统碳酸盐岩石膏溶解和煤系地层中黄铁矿的氧化产生.氢、氧同位素分析结果表明,龙子祠岩溶地下接受古水和现代水的混合补给.硫同位素研究分析得出龙子祠泉水中源于煤系地层的SO2-的比例为22.22％,说明泉域地球化学背景对岩溶地下水造成的污染是重要因素,但与2004年的硫同位素结果计算比例(14.37％)相比较,目前泉水中源于煤系地层的SO4-的比例增高7.85％.%Through the investigation and analysis of 35 samplesin Longzici spring basin,the hydrochemical characteristics were made by Shukallev classification.Karst groundwater is mainly composed of SO4 · HCO3-Ca · Mg,the sulfate ion plays an important role in water chemistry and water quality.Sulfate ion of two kinds of sources mainly comes from gypsum or pyrite oxidation.The source of replenishment of groundwater in Longzici spring basin is fossilwater and modern,from the test results of hydrogen and oxygen isotopes.Isotope analysis shows that the proportion of sulfate ion in coal measure strata is 22％,which indicates that the geochemical background of the spring area is an important factor for the pollution of karst groundwater.But compared with the calculation of sulfur isotope results in 2004 14.37％),the proportion of SO42-in coal-bearing strata is significantly high 7.85％.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】6页(P53-58)【关键词】岩溶水;水化学;氢氧同位素;污染途径;龙子祠泉域;山西【作者】唐春雷;梁永平;王维泰;赵春红;申豪勇【作者单位】中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P641.134地下水中的化学成分可以示踪地下水的循环途径, 反映地下水流系统的特征; 而地下水水化学类型是地下水化学成分的集中反映, 也是地下水水文地球化学特征研究的重要内容之一[1-3]。
水文地球化学结合同位素示踪[4-8]的方法可更深入研究区域地下水的循环特征和水动力场特征, 了解地下水的水质及其分布状况, 对于区域地下水资源可持续开发利用和综合管理也具有一定的指导作用, 而对于地质、水文地质条件等复杂地区水循环特征、水动力场等的研究具有重要的理论意义和现实意义[9-10]。
龙子祠泉位于山西省临汾市市区西南13 km的西山山前。
西山属吕梁山脉, 泉水出露于西山与盆地交接处的坡积物中, 泉水大多以散流形式溢出地表。
泉水流向临汾盆地, 汇入汾河[14-16]。
泉水20世纪60年代平均流量为6.14 m3/s, 2005—2013年多年平均流量下降为3.45 m3/s。
泉域范围:北部及东北部边界, 由西北向东南为泰山梁-青山峁(高程1 625.2 m)-上村山(高程1 432.7 m)-青龙山(1 332.6 m)-西庄, 东部边界自北向南为西庄-土门西-龙子祠-浪泉-南范庄。
西部边界自北向南为五龙山-化乐东-台头西-尉庄西, 南部边界自西向东为西交口-南范庄(图1)。
以上划定龙子祠泉域面积为2 250 km2, 其中裸露区碳酸盐岩面积574 km2。
泉域范围包括临汾市的尧都、襄汾县、洪洞县、乡宁县、蒲县、汾西县等9县(区), 其中尧都、蒲县和乡宁分布面积均在500 km2以上, 运城市的新绛县和稷山县的分布面积在10 km2以下[17-22]。
龙子祠泉域北部为向斜盆地, 南部为向北西倾斜的单斜构造。
补给以向斜翼部裸露灰岩区降水入渗为主, 其次为来自石炭-二叠系砂页岩区的地表径流入渗补给。
通过开展野外地质、水文地质补充调查, 分析龙子祠泉域水文地质条件, 通过对岩溶水重要补给源(包括地表水、对岩溶水有渗漏补给的煤矿排水等)了解岩溶水水质状况。
于2013年11月取样35组, 其中岩溶泉2组, 地表水3组, 矿坑排水4组, 煤系地层井2组, 岩溶井24组。
pH、温度、电导率等指标直接通过WTW 多功能水质监测仪现场测试获得; 水化学分析在国土资源部太原矿产资源监督检测中心实验室完成。
2H/18O 同位素在中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部重点实验室用德国同位素质谱仪Thermo Finnigan MAT 253进行测定, 测定结果以相对于VSMOW 标准的千分差表示, 测定精度分别为±2.0‰和±0.1‰; δ34S 值在中国地质调查局武汉地质调查中心实验室完成, δ34S值采用IsoPrime质谱仪进行测定, δ34S值采用CDT(Canyon Diablo Meteorite)标准, 测试精度优于±0.1‰。
3.1 水化学类型据本次工作所取得的岩溶地下水水质分析结果,采用舒卡列夫分类法确定地下水化学类型(表1)。
岩溶地下水的水化学组分特征总体上表现为阳离子高钙镁、低钾钠, 阴离子低氯、高硫酸根，且硫酸根与重碳酸根含量呈负相关。
阳离子在三线图中分布相对分散, Ca、 Mg、 Na百分比大于10%均有出现。
但总体上Mg 的变幅相对较小, Ca多数偏高, 而个别样品Na的百分比可达到40%以上。
水化学三线图(图2)Ca、Mg、集中落在菱形的左上角, 充分体现了本区碳酸盐岩-硫酸盐岩地层建造的地球化学背景条件。
本区重碳酸根保持相对稳定，含量主要集中在216～306 mg/L。
从补给径流途径来看, 龙子祠泉域岩溶地下水补给途径较短。
从表1看出，地表水水化学类型为SO4·HCO3-Ca·Na型水，3个不同地表水水化学类型相同；矿坑排水源于煤系地层中的比例最高; 地表水中的比例接近于矿坑排水, 3个地表水样品的水量主要源于矿坑排水。
煤系地层井水和矿坑水的水化学类型主要为SO4-Ca型水，高, 高Ca,部分水样Na含量较高, 说明有生活污水汇入水样点。
含量百分比排首位的有23个样品, 说明在泉域岩溶水水化学类型以及地下水质量类别确定中具有重要作用。
综上所述，龙子祠泉域岩溶地下水以SO4·HCO3-Ca·Mg型水为主，且大部分岩溶地下水超标。
3.2 矿化度的变化分析本次水化学样品的24个岩溶水样品矿化度含量变化为340.5～2 340 mg/L, 变幅接近7倍。
总体上, 在泉域北翼(紫荆关断层北东侧), 龙子祠向斜轴部埋藏区, 矿化度一般都在1 000 mg/L以上, 山前排泄区则一般在1 000 mg/L以下; 泉域南翼(紫荆关断层西南)西侧碳酸盐岩埋藏区矿化度高于东侧碳酸盐岩裸露区, 比较典型的是豁都峪, 从上游向下游, 台头(1 681 mg/L)-高家河(956 mg/L)-光华村(857 mg/L)-西宽水村(568 mg/L)-铺头村(518 mg/L), 矿化度逐渐降低。
西部为补给区, 灰岩为埋藏型, 岩溶地下水补给、径流速度较慢, 水岩作用充分, 导致矿化度较高。
东部为径流-排泄区, 灰岩为裸露型, 岩溶地下水补给、径流速度较快, 水岩作用不充分, 导致矿化度较低。
矿化度与硫酸根含量存在着极高的线性相关(图3)。
区域岩溶地下水中主要来源有2种, 分别是中奥陶统碳酸盐岩含水层石膏溶解和石炭系煤中黄铁矿的氧化。
石膏为CaSO4；黄铁矿的氧化, 产生H2SO4, 与灰岩、白云岩反应产生CaSO4、 Mg SO4。
龙子祠泉域的平均矿化度为831 mg/L, 略低于本次所有岩溶水样品的平均值, 但在大小排序上处于所有岩溶水样品的中值位置, 它提供了各地岩溶水汇集排泄的水文地质信息。
岩溶水矿化度大小的变化除去径流条件影响, 还与石膏的溶解、受到煤矿酸性水的污染程度有关。
3.3 氢、氧同位素特征分析本次测定的30个样品δ18O值为-8.92‰～-11.58‰, 平均值(-10.07‰), 与龙子祠泉水样的δ18O值(-10.12‰)较为接近, 体现了龙子祠泉是各种水混合的结果。
图4是本次样品以及1988年中国地质大学(武汉)在本区获取的雨水样品δD-δ18O同位素关系线, 本地雨水和本次样品间都具有较好的线性关系。
龙子祠岩溶水位于大气降水线的左下方, 表明龙子祠岩溶水接受古水和现代水的混合。
研究区岩溶地下水中主要有2种来源, 分别是中奥陶碳酸盐岩含水层中石膏溶解和煤系地层中黄铁矿的氧化。
以下采用34S同位素分析的来源。
为了计算的混合比例, 首先假定岩溶水中都来源于煤系地层硫铁矿和中奥陶统石膏,这种假定显然是存在一定的不合理性, 因为水中存在其他来源的硫, 而北方其他地区的岩溶水在没有石膏和煤系地层中的硫来源时, 的含量多在50 mg/L以下(表2), 这种含量不足龙子祠泉域岩溶水的含量的20%, 因此, 假定所引起的误差不会影响到宏观的判别, 当然, 对一些含量较低的样品将存在较大误差。