（环境工程专业论文）成都温江金马地区环境地球化学异常成因机理研究.pdf

成都温江金马地区环境地球化学异常成因机理研究 成都温江金马地区环境地球化学异常成因机理研究 作者简介：韩丽莎，女，1 9 8 1 年1 2 月生，2 0 0 3 年从师于李晓教授，于2 0 0 6 年7 月毕业于成都理工大学环境工程专业。 摘要 本文以温江金马地区浅层地下水和深层土壤的地球化学异常问题为研究对 象，通过野外调查和室内分析，发现地下水和土壤的地球化学指标均存在不同程 度的异常，在空间分布上呈现线状异常的特征，有n e 、n w 两个方向，并且重 叠性较好，某些元素之间共生性很好。通过对地下水和土壤环境质量进行评价， 发现地下水各项测量指标符合国标i i 类饮用水标准，但是汞含量属于i 类水范 围，总体水体环境较好；深层土壤地球化学环境无自然污染，部分指标含量较之 全国和成都平原较高，但仍符合国家一级土壤环境质量标准，认为土壤原生地球 化学环境洁净。对地下水的测定指标进行r 型聚类分析，分为四类，它们分别 代表不同的水文、水文地球化学条件下，异常形成的影响因子，通过对宏量组分 的主成分分析，找出了影响区内地表、地下水化学组分形成的主要因素，即为该 区主要的水文地球化学作用溶滤作用，水岩作用。同时对土壤微量元素指标 也进行聚类和主成分分析，将指标聚为4 类，找出了影响土壤组分特征的主要因 素。以汞异常为例，结合成都平原汞异常和成都平原第四系基底隐伏断裂，发现 汞异常分布与隐伏断裂的排列组合形式基本一致，推测造成研究区地球化学异常 的主要原因为地质构造的裂隙和破碎带的存在使得元素迁移造成近地表的地球 化学线状异常。 关键词：地球化学异常聚类分析主成分分析隐伏断裂 作者签名： 枷多 成都理工大学学位论文 t h es t u d yo fc a u s ea n dm e c h a n i s mf o re n v i r o n m e n t a l g e o c h e m i c a la b n o r m i t yi nj i n m a a r e a ，w e n j i a n g ，c h e n g d u h a ul i s a , w a sb o r no nd e c1 7 ，1 9 8 1 u n d e rt h eg u i d a n c eo fp r o f l ix i a o ，h e w a sg r a d u m e df r o mc o l l e g eo fe n v i r o n m e ma n dc i v i le n g i n e e r i n ga t c h e n g d u u n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y a b s t r a c t t h ep r o b l e ma b o u tg e o c h e m i s t r ya b n o r m i t yo fs h a l l o wg r o u n d w a t e ra n d d e e ps o i l i nj i n m aa r eo fw e n j i a n gi st h es u b j e c to ft h ea r t i c l e t h r o u g h i n v e s t i g a t i n gt h e f i e l d w o r ka n da n a l y z i n gt h ed a t a , f o u n dt h eg e o c h e m i c a lm e a s u r e i n d e xs h o w s a h n o r m i t yo fd i f f e r e n td e g r e e ，自3 t h e d n o r e ，i ta p p e a r ss i m i l a rr u l e l i n e a ra b n o r m i t yi n s p a c e ，i n c l u d i n gn e ，n wt w od i r e c t i o n s i ta l s os h o w st h ec o e x i s t i n go fs e v e r a l e l e m e n t si sc o r r e s p o n d i n gw i t l ls u p e r p o s i t i o no fm u l t i i n d e x a c r o s st h ea p p r a i s eo f q u a l i t yo fg r o u n d w a t e ra n ds o i l ，f m de a c hi n d e xi si nt h er a n g eo fg bi is t a n d a r d d r i n k a b l ew a t e r , b u th gi si nt h eb o u n do fi i i s t a u d a r dw a t e r a saw h o l e ，t h ew a t e r c o n d i t i o ni sw e l l ；g e o c h e m i c a le n v i r o n m e n to f d e e ps o i ii sn o tp o l l u t e d s o m ei n d e x e s i sh i g h e rc o m p a r e dw i t hc h e n g d up l a i na n dc o u n t r yb a c k g r o u n d ，s t i l lc o r r e s p o n d i n g 、v i t l lt l l ec o u n t r yf i r s ts t a n d a r do fs o i l s oi ti sc o n s i d e r e dt h a tt h ep r o t o e n v i r o n m e n to f g e o c h e m i s t r yi sc l e a n t h r o u g hc l u s t e ra n a l y s e so fm e a s u r e di n d e xo fg r o u n d w a t e r , t h ef o u rt y p er e v e a lt h a tt h ea b n o r m i t yf o r mu n d e rd i f f e r e n th y d r o l o g i c a lc o n d i t i o n a c r o s sf a c t o ra n a l y s i sa b o u tm a c r oi n g r e d i e n t ，f i n do u tt h em a i nf a c t o ra f f e c t i n gt h e f o r m a t i o no fc h e m i c a li n g r e d i e n to fg r o u n d w a t e ra n ds u p e r f i c i a lw a t e r c o n s i d e r i n g d e t a i l e dh y d r o g e o l o g i c a lc o n d i t i o n ，t h em a i nf a c t o r sa r eh y d r o l o g i c a lg e o c h e m i s t r y e f f e c t s ：r o c k - w a t e ri n t e r a c t i o n , l e a c h i n gi n t e r a c t i o n s od os o i ia n a l y s i s ，t h ep l o t t e d o u tf o u rt y p ea f f e c tg e o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i co ft h i sa r e a t a k i n gh ga b n o r m i t yf o r e x a m p l e ，c o n n e c t i n gt h ea b n o r m i t y i nc h c n g d up l a i na n dq u a t e r n a r yb a s e m e n t s h a l l o w - h i d d e nf a u l t ，i ti sf o u n dt h a tt h ed i s t r i b u t i n go fh g a b n o r m i t y i s c o r r e s p o n d i n gw i t ht h ea p p e a r a n c eo fs h a l l o w - h i d d e nf a u l t ，s u s p e c t i n gt h a tt h e f o r m a t i o no fg e o c h e m i c a la b n o r m i t yi sc a u s e db ye x i s t e n c eo ft h ef i s s u r ea n d f r a g m e n t a t i o n ，t h ee l e m e n tt r a n s f e r st os h a l l o wd e p t ha n df o r mg e o c h e m i c a ll i n e a r a b n o r m i t y k e y w o r d s ： g e o c h e m i c a la b n o r m i t y , s h a l l o w - h i d d e nf a u l t i i c l u s t e ra n a l y s i s ，f a c t o r a n a l y s i s ， s r e 辞一多 第一章引言 第一章引言 1 1 选题依据及研究意义 2 0 0 4 年1 月，在对温江金马镇进行地下热水可行性论证调查分析中发现， 该地区浅层地下水和深层土壤部分指标存在明显异常，例如：当地居民饮用的浅 层地下水水温普遍偏高，个别甚至高于2 0 。c ( 成都平原不同地方浅层地下水一月 份水温最低9 8 3 ，最高2 0 ，均值为1 5 4 ) ；样品测定中发现地下水中t d s 、 h g 等指标出现部分异常高值点，土壤中a s 、b i 、h g 也有类似异常。本研究基 于这一情况，探讨该地区浅层地下水和土壤中组分异常的潜在规律、成因、对环 境的指示作用。追踪异常形成机理，是人为因素还是自然原因，科学评价该地区 自然环境影响下的土壤和地下水质量状况，为合理开发利用资源提供依据。 研究区位于金马镇内，夹于金马河与大郎河之间，略呈长方形，长约1 0 k m ， 宽约4 k m ，面积约4 0 k i n 2 。地势平坦，无山无丘。地势由北西向南东缓倾，平均 坡度0 。1 8 ，相对高差4 2 米。金马镇傍岷江正流金马河，位于川西平原成都平 原西郊。全镇交通便利，距成都市中心2 0 公里，并有3 1 8 国道穿越其境内。 研究区属亚热带温湿季风气候，气候温和，年平均气温1 5 9 。c 。区内主要河 流为金马河( 岷江干流) 和杨柳河。研究区全被第四系覆盖，表层大多为砂性土或 砂砾卵石，地表水容易渗入地下，与第四系松散层孔隙水相互补给，水力联系密 切。 土壤、沉积物、水、岩石等环境介质中元素和化合物的区域地球化学特征是 地球演化过程中复杂地质作用的反映，包含了大量基础地质和成矿作用信息。 土壤作为环境要素的重要组成部分，处于自然环境的中心位置，承担着来自 各方面的大约9 0 的污染物。要做好大气和水环境的保护工作，必须同时做好土 壤环境的防治和研究，土壤质量的研究与保护有助于整个生态环境质量的改善与 提高。土壤中所含元素的状况决定了其地球化学特征，直接影响到生态系统的营 养利用、有害元素的富集、植被分布和生态平衡。地下水是大陆水循环中赋存和 运移于岩层中的部分，具有流动性、可恢复性和按含水系统发育的特征。地下水 天然资源则是地下水循环交替过程中可供利用且能得到恢复的部分。 目前，国内外对于地球化学异常的研究多集中于对矿致异常的成矿作用的研 究，而非成矿的表生地球化学异常很少涉及，但是，对表生环境中土壤及地下水 中组分异常进行分析，可以了解区域环境的表生特征及污染状况，可以客观评价 原生及次生环境质量状况，探讨异常的形成机制，并合理的解释，评价可能造成 的环境影响。另外，目前成都平原多目标地球化学调查通过对平原区土壤和水系 成都理工大学学位论文 沉积物中组分的分析，了解了元素的地球化学特征，但是对于其中异常的进一步 研究很少。另外，成都平原部分地区的汞，锶等元素地球化学背景值偏高这一现 象的进一步研究也很少。 本论文的研究意义主要有以下几方面： ( 1 ) 区域地球化学异常源的追踪与评价，对于正确甄别异常成因，了解自 然污染和人为污染对环境的影响，对于土地利用规划及改善土壤环境质量，进行 生态环境评价，为地区经济可持续发展，均具有重要的实际意义。 ( 2 ) 研究区地处岷江冲积扇的顶部，其生态、农业、水环境质量的好坏对 数百万成都人民的生活和健康有直接影响。本次研究工作通过客观评价金马地区 土壤和地下水环境状况，对客观评价本地区地下水及土壤的环境质量及污染现状 提供依据。 ( 3 ) 区域地球化学异常的形成，具有复杂多样的成因特点，地下水和土壤 中重金属的污染除和人类的生产、生活密切相关外，自然地质背景中的重金属含 量( 如地层、岩体、矿床等) 也是引起土壤重金属污染的因素之一。经过探讨自然 污染和人为污染的特征，了解土壤中重金属污染程度和发展趋势，为地区环境污 染治理提出建议，以及对可能存在的矿产资源信息提供普查的依据。 ( 4 ) 利用地球化学信息指导平原区第四系成因类型填图及工程地质等均有 十分重要的意义。冲积扇在第四系地质填图中是一种越来越引起人们重视的地质 单元，但在平原区有些冲积扇的形态并不完攘，特别是那些形成较早，经后天因 素改造过的冲积扇，从地貌和遥感资料上难以准确划分其边界及其物源，对这种 地区进行地球化学土壤测量( 低密度) ，对指导地质填图有很重要的意义。此外， h g 、s r 等微量元素的分布对探测第四系冲积平原下隐伏断层构造及工程地质环 境研究等有很重要的指导意义。 1 2 国内外的研究现状 1 2 1 地球化学异常 1 9 3 6 年，h m 萨弗罗诺夫首先提出了矿床分散晕( 矿体周围或附近存在的 与成矿作用有关的特征元素的高含量带) 的概念。随着地球化学找矿实践的深入， 人们发现，地球化学异常呈现出更为复杂的现象，矿( 化) 体和其它地质体( 地层、 构造、岩浆岩) 都能引起异常。经过几十年的发展，就出现了比较合理的地球化 学异常定义，地球化学异常即指地质体中地球化学指标与周围背景有着不同的现 象。另外，地球化学异常与元素的地球化学性质有关，特别与土壤、水系沉积物、 岩屑等介质的次生地球化学及元素的表生地球化学性质有很大的关系【l 】。 地球化学异常的复杂性开始越来越多地被重视，勘查地球化学专家们先后提 2 第一章引言 出了在筛选化探异常时要重视地球化学异常形成的景观条件和不同的区域地质 背景、构造条件、矿化体出露或剥蚀程度、元素在表生介质中贫化和富集规律及 存在形式。并开始与早期提出的两种思路结合起来，即把地质成矿作用与区域地 球化学异常特征相结合，建立地质地球化学模型来筛选化探异常和以地质一构造 单元划分子区，分别确定背景和异常下限，以更加真实地反映异常大小规模状态 1 2 。 122 异常形成模式研究现状 如何对已发现的地球化学异常进行解释与评价，一直是困扰勘查地球化学家 的难题，地球化学模式的识别是对异常形成机理解释和评价的关键。地球化学分 散模式与区域地质特征之间存在密切关系，对异常模式的研究希望提供与地质和 矿产相关的信息。但是e t 前还缺乏对地球化学异常分布及分散模式方面的深入研 究，原生地球化学异常模式研究相对较多，而且缺少对原生晕模型和次生晕模型 之间及土壤分散晕和水系分散流之间的关联研究【3 | 。 地球化学异常模式按成因又可分为原生异常模式和次生异常模式。原生异常 是在岩石中形成的异常，也可以分为同生的及后生的。同生的原生异常可分为岩 浆侵入体中的同生异常和沉积岩中的同生异常，它们是在成岩过程中同时形成 的；异常的存在显示了岩体或岩层的含矿性。后生的原生异常最主要的是热液矿 床四周的热液渗滤晕。次生异常是通过分散过程在四周的各种介质，包括岩石、 土壤、水系沉积物、地表水、植物及空气中形成各种类型的地球化学分散模式， 根据这些分散模式可以追踪和发现新矿床或者断裂构造。多年来的研究重点都是 放在矿体受到风化后矿石物质从矿体分散出去所造成的次生异常。 h a w k e s 等( 1 9 6 2 ) 把原生分散模式进行了分类和描述，分为同生模式和后生模 式，并且把原生后生分散模式( 1 9 6 2 ) 将其划分为：面形模式：围岩模式； 渗滤模式。r o s e 等( 1 9 7 9 ) 根据形成的时间将次生模式分为同生和后生两种，又根 据形成方式进一步分为碎屑模式、水成模式、生物成因模式 4 1 。但是这三种模式 无法解释深部矿体可以经上百米的运移到达地表。所以近几年地气流的运移机制 又被提出( m a l m q v i s t e ta 1 ，1 9 8 4 ：w a n ge ta 1 1 9 9 7 ) ，该理论认为：地球化学分 散模式的形成可能不是一次作用形成的，往往要经历两次以上的传递过程才能形 成，地下水的循环可以将成矿元素搬运至近地表潜水面附近，植物再对水分吸收， 就可以形成异常。这一运移机制被大家广泛地接受，作为深距离搬运的最可能方 式。 a h g m i t c h e l l 和m s g a r s o n ( 1 9 8 1 ) 及f j s a w k i n s ( 1 9 9 0 ) 在成矿作用 与构造之间的成因联系方面作出了重要贡献口】。这些研究者为后来在给定区域 内研究和分析构造与相关成矿作用提供了驱动力。谢学锦( 1 9 9 5 年) 提出套合的地 成都理工大学学位论文 球化学模式谱系的新概念，这一新概念突破了地球化学异常模式研究局限在研究 局部的分散晕与分散流的框架，指出自然界存在着更为宽阔的地球化学模式，按 照规模大小将地球化学模式分为：局部异常、区域异常、地球化学省、地球化学 巨省和地球化学域，同时将规模达地球化学省以上，并且内部具有套合结构特点 的立体地球化学模式称作地球化学块体 6 】。目前，这一方法技术已经应用到我国 区域化探全国扫面计划( r g n r ) ，这一计划从1 9 7 8 年开始，当前仍然在进行 当中，目前r g n r 计划所覆盖的面积占中国整个陆地面积的2 3 ( 面积为6 4 0 万 k m 2 ) 。王学求( 2 0 0 1 年) 首次提出：地球化学模式按成熟度( 即地球化学异常发育 程度) 的不同，依次分为原始地球化学模式、中间地球化学模式和终极地球化学 模式。成熟度的分类，为科学利用所发现的地球化学模式进行异常解释与评价提 供了理论依据1 7 j 。 1 2 3 地球化学异常评价研究现状 随着勘查地球化学的深入发展，对于表生地球化学异常( 区域分散流和次生 晕异常，即区域地球化学异常) 的评价目益引起人们的重视。几乎所有的异常评 价都利用异常本身的特征出发，不同的元素组合能反映不同的地质体特征，对于 矿致异常评价，不同的元素组合能反映不同的矿床类型。 世界上每年通过勘查地球化学工作发现数以万计的表生地球化学异常，但只 有很微少的一部分通过异常评价、验证而得出定论，大多数仍处于搁置状态。例 如，截止2 0 0 0 年底，我国1 ：2 0 万区域化探扫面已完成近6 0 0 万k m 2 ，发现各类元素 的异常数万处，但异常检查评价率仅为5 3 0 8 1 。因此，对于已发现的如此众多 的表生异常如何进行筛选评价和定量解释，已成为目前区域化探工作亟待解决的 难题之一。中国自1 9 5 4 年开展区域化探工作以来，通过对全国不同地质、地理景 观条件下野外工作方法的研究，建立了完整、高效、低检出限的多元素分析系统 和质量监控体系，野外工作方法与分析技术在一些方面现基本上居于世界领先地 位，但对于不同景观区表生( 区域) 地球化学异常的筛选评价，尚没有一套比较成 熟的理论 9 1 。 近十几年来，一种新的区域化探异常评价思路被提出，其特点是在原有传统 思路、方法的基础上，更加重视地球化学环境和形成因素的研究，选择有一定地 质依据、针对性强的地球化学指标建立地球化学模型，进而与其他方法、资料结 合，系统筛选、评价异常。 上世纪7 0 年代苏联的a a 斯梅斯洛夫在地球化学预测与找矿中提出了从 元素地球化学背景、元素分布的不均匀程度和元素迁移方向性来认识区域地球化 学异常的思路【1 0 1 。8 0 年代以来，西方国家以g o v e t t 和p l a n t 为代表，进行了大量 的实践，取得了显著的效果。p l a n t 系统地总结了各类典型矿床模型，并指出从 4 第一章引言 不同类型地球化学作用研究入手，查明元素迁移富集规律，总结相应的指示元素 组合，为区域异常筛选和局部异常的解释提供依据。这种新思路在西方越来越受 熏视【1 ”。 另外，一些学者还将矿床地球化学模型看作是评价地球化学异常最重要的手 段之一。矿床地球化学模型包括地球化学成因模型、地球化学异常模型、地球化 学普查模型等，对提高异常评价和找矿效果具有重要意义。前苏联学者在小高加 索地区建立的黄铁矿地球化学模型具有代表性。它将同一级次的一类客体通过地 球化学参数的总和表现出来，并指出这是多期次的，所建立的地球化学模型也应 是多期的，这对异常评价很有指导意义 12 】。q i m i n gc h e n g 等提出地球化学异常分 离的空间u 统计分析法，这种方法在区分背景和异常以及解释区域地球化学异常 模式中可提供十分有用的信息。中国从2 0 世纪8 0 年代中期开始异常评价模型的建 构工作，如欧阳宗圻等人建立了c u 、m o 、p b 、z n 、a u 等1 5 个地球化学异常模式， 这种异常模式具有指导异常评价的作用【l3 1 。张本仁提出，首光要将各类地质、环 境条件转化为地球化学因素，然后再将异常的地球化学因素、环境和条件转化为 异常评价的标志和参数，从而使异常评价工作摆脱了单纯就异常评价异常的局 限。谢学锦等对区域和全球地球化学模式进行了研究【l ”。史民义等提出区域化探 异常结构模式，以异常结构和地质特征结构来反映成矿的地球化学环境和地质环 境，从而指导异常评价。周乐尧等提出运用系统核和核度理论评价化探异常，认 为矿( 化) 体和矿化引起的异常是一个完整的异常系统【1 5 】。 近些年来，人们又逐渐认识到表生地质作用( 包括风化作用、搬运作用、沉 积作用和生物地球化学作用) 对区域地球化学异常评价的重要性，表生作用地球 化学已成为化探异常解释和评价中的一个重要研究领域。国外普遍加强了对表生 地质作用下元素地球化学行为和不同表生环境下元素分散富集规律的研究，把它 作为沟通“原生异常”和“次生异常”的桥梁。 朱有光等在总结以异常本身特征作为主要评价依据的中国传统评价体系优、 缺点的基础上，提出以异常形成机制分析为基础的系统分析方法，将原生异常模 式和次生异常模式联系起来研究，以异常形成机制分析为基础，找出影响区域异 常发育的关键因素，并采用相应的方法进行合理评序”的系统评价思路【1 6 l 。李长 江等研究表明，地球化学景观是一个具有低维( d 2 = 2 9 ) 吸引子的混沌系统这意 味着地球化学景观在表生异常的形成、发育过程中可能还具有深刻的动力学意义 ”，对异常形成机制和产生异常的地质一地球化学环境的研究有待加强。龚美菱 教授利用相态分析技术评价金的化探异常，总结出金矿异常是否成矿的4 大物相 指标，即石英含金量，硅酸岩含金量，重矿物相关元素组合及与化探相关元素组 合对比数1 1 。通过该方法已成功的进行了8 个异常的评价并获得了较好的效果。 成都理工大学学位论文 泰勒等开创性地将同位素研究应用于找矿工作，并认为大气降水在成矿中起主导 作用，低的1 8 0 中心是成矿活动中心9 】。张理剐等也较早的开展了这方面的工作， 先后勾画出中国现代和中生代大气降水氢氧同位素变化等值线图和划分出三大 类大气降水热液矿床，提出缓冲开放体系二阶段大气降水一岩石交换成矿作用新 理论，并提出了3 种同位素勘查模型【2 0 j 。 区域异常评价目前主要是从地理最观、地质背景、地球化学3 方面进行表生 异常特征对比，在此基础上，探讨异常形成机制，系统分析表生异常发育的主要 制约因素，以系统理念构建矿床地球化学模型，进而提取异常评价指标，按照综 合信息评价异常的思路，建立定性与定量相结合的表生地球化学异常评价指标体 系。 本文即是从研究区的地球化学局部异常这一模式入手，从元素地球化学背 景、元素分布的不均匀程度和元素迁移方向性来分析区域地球化学异常，在此基 础上，探讨异常形成机制，系统分析次生异常发育的主要制约因素，以异常形成 机制分析为基础，找出影响区域异常发育的主要形成原因。 1 3 论文主要内容 论文研究将以金马地区深层土壤和浅层地下水环境地球化学的异常组分分 析为主线，通过异常的筛选和处理，研究自然原因引起的异常的规律特征，以及 地下水和土壤对异常的影响，对环境状况的反应，形成的地球化学机理和模式。 结合已收集的资料方法和取得的调查试验数据，重点开展如下研究： ( 1 ) 土壤和地下水中各分析组分含量异常的判别、筛选、处理。 ( 2 ) 异常背景值的确立及各元素的分布规律，异常特征研究。 ( 3 ) 分别评价土壤和水中组分反应的污染程度及地球化学环境评价。 ( 4 ) 地下水和土壤中异常组分的聚类和主要影响因子分析。 ( 5 ) 研究典型元素h g 的地球化学异常形成机理，探讨异常形成的模式。 1 4 研究目的及技术路线 通过对金马地区深层土壤和浅层地下水异常组分的调查分析，将异常物质 ( 文中称为异常组分) 来源作为突破口，通过相关关系法和回归分析法确定异常基 准值，划定异常下限；再采用统计学方法、地球化学方法研究异常规律、特征； 据此研究组分的空间分布，采用环境评价方法探讨异常反映的地球化学环境状况 及形成机理；根据典型元素的相关性和分异性探讨异常形成模式。 针对本论文所要研究的内容和目的，提出以下思路方法与技术路线( 见图 1 】) 。 6 第一章引言 图i - i 论文研究思路及主要技术路线 7 成都理工大学学位论文 第二章金马地区自然环境 2 1 区域自然地理条件 2 1 1 交通地理位置 研究区位于成都平原腹心，地处成都市西郊的温江区金马镇。金马镇位于温 江以西，东连涌泉乡，南与双流擦耳、柑梓两乡接壤，西与永胜镇隔金马河相望， 北邻天府镇，东北距区城( 柳城镇) 1 5 公里，与城南工业开发区相邻。辖区略 呈长方形，南北长约1 0 公里，宽约7 公里。全镇交通便利，主要公路有温( 江) 双( 流) 公路，柳( 林) 金( 马) 公路，天( 府) 金( 马) 公路，城南过境公路， 新建的有柳( 林) 太( 极旅游区) 公路。镇政府距温江城区仅6 公里，距光华大 道南延线8 公里，距双流航空港1 6 公里，距成都市2 0 公里，并有3 1 8 国道穿越 其境内( 见图2 1 ) 。 2 1 2 自然地理条件 ( 1 ) 地形地貌 研究区与成都紧邻，处于成都平原中腹。在龙泉山和龙门山、邛崃山之间的 成都平原，系断裂下陷由河流冲积而成，面积约8 0 0 0 平方公里，为我国西南最 大的平原。成都平原海拔4 5 0 米7 5 0 米，地势由西北向东南倾斜，地表平坦， 相对高差一般不超过2 0 米5 0 米，它由岷江、沱江、涪江、青衣江等八条河流 冲积联缀而成，土壤肥沃，河渠稠密，有著名的都江堰自流灌溉，素有”天府” 之称。 金马镇及相邻区域处于岷江水系的对姜岩灌区之内，地势平坦开阔，平均坡 度 2 0 0 0 3 硫酸盐( m g l ) 5 01 5 02 5 03 5 0 3 5 0 4 氯化物( ”g ，l ) 5 01 5 02 5 03 5 0 3 5 0 5 氟化物( m g l ) 1 010 1 02 0 20 6 汞( h g ) ( m g l 1 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 5 0o 叭00 0 1 0 0 0 1 7 砷( a s ) ( m g l 、 4 0 0 0 50 0 1 0 0 5o 0 5 o 0 5 由于研究区居民普遍饮用浅层地下水，故论文采用国家标准中地下水i i 类标 准作为评价依据，将研究区和成都市地下水各指标作对比分析，统计如表4 - 2 ， 其中k 1 = 研究区元素含量g b 地下水1 i 类标准；k 2 = 成都市背景值g b 地下水i i 类标准；k 3 = 研究区元素含量成都市背景值。 表4 - 2 研究区水化学指标 x ( r a g l ) s成都市基准值k 1 k 2 k 3 总矿化度4 0 5 6 2 88 9 6 2 64 7 2 6 8 80 8 1 10 9 4 50 8 5 8 钙离子 1 1 2 6 2 72 4 4 1 3 1 1 4 3 6 5 0 2 2 50 2 2 9 0 9 8 5 镁 1 5 7 5 04 3 8 42 2 9 7 60 6 8 6 钾4 ，6 5 92 5 9 98 1 2 90 5 7 3 钠1 2 2 6 95 1 1 92 8 0 1 20 4 3 8 氯1 8 6 7 77 8 1 24 2 1 8 3o 1 2 50 0 5 20 4 4 3 硫酸根7 0 2 0 33 7 7 1 58 3 0 3 30 4 6 8o 2 5 l0 8 4 5 重碳酸根 3 4 2 1 9 15 6 5 6 83 4 7 9 8 l0 9 8 3 汞0 0 0 1 7 0 0 0 2 0o o o l 3 4 5 44 0 9 6 1 7 2 7 砷0 0 0 2 00 0 0 3 50 0 1 00 2 0 40 3 5 l0 2 0 8 氟离子 0 2 0 00 0 5 8o 1 9 80 2 0 00 0 5 81 0 1 0 注：x 一剔除特殊点后的均值( ( 元素含量) 为1 0 4 ) ；s 一样品标准偏差；成都市基准值采用四川省地 质环境监测站1 9 9 6 2 0 0 2 年数据。 从上表可以看出，相对于国标i i 类地下水标准，成都市基准值除了汞超过i i 第四章研究区地球化学环境质量评价 类水标准之外，其他各项均在正常范围内，但是汞含量仍未超过i i i 类水标准，即 适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。研究区明显汞含量偏高，其余各 项均在安全范围内。与成都市基准值相比较，研究区地下水除了汞之外，各项指 标均低于平原基准值。汞含量高是研究区很明显的现象，同时直接影响居民的饮 用水健康质量。 4 1 2 地下水化学类型影响因素 地下水是一种溶剂，它对其赋存介质中的各种矿物盐类，均具有一定的溶解 能力。因而从本质上讲，地下水又是这些可溶物质的溶液。地下水化学成分及其 形成与分布是在一定的自然地理和地质环境下经过漫长的地质历史过程的产物， 主要受着地下水成因类型的控制，地下水水化学成份特征与地质、地貌、水文地 质条件密切相关，即地下水中各元素的含量多少及迁移规律取决了当地的自然地 理、岩性条件、地下水的补给、迁移和排泄条件及人为因素等口4 1 。 水化学类型反映了水中组分的变化，对于了解水中主要成分的来源，变化有 积极的指示意义。阴、阳离子的三线图一定程度上反映了不同水点水化学类型平 面上的差异，为解释水化学异常提供依据。 k + + n a + 图4 - 1 a 研究区浅层地下水阳离子三线图 从上面水化学类型图示可以看出研究区水化学类型较为复杂，测区3 0 k i n 2 范围内，出现了4 种类型地下水，分别为h c 0 3 c a 型、h c 0 3 s 0 4 ，c a 型、 h c 0 3 - c a m g 型、h c 0 3 s 0 4 c a m g 型。其中主要为h c 0 3 c a 型、h c 0 3 - s 0 4 - c a 型。水化学类型的差异受各种因素影响，下面主要从以下几方面进行探讨： 地形因素在本研究区，由于地势因素，坡度平坦，地下水交替强度弱，径 流滞缓，因而有利于各种离子的溶解和积累，致使潜水矿化度在部分水点表现为 成都理工大学学位论文 较高，这一点从在金马河的下游表现地尤为突出。 水文因素水文因素是影响该研究区水化学成分的主要因素之一。在该研究 区地表水和地下水有着十分密切的联系。地表水、大气降水是地下水主要补给来 源。如金马河的水化学类型为碳酸盐水，水中含有较高的h c 0 3 、c a ”，浅层地 下水水化学类型与河水一致均为碳酸盐水。 气候因素本区气候属亚热带温湿季风气候，降雨丰富，年降水量9 9 2 5 m m ， 年蒸发量8 7 7 7 m m ，由于研究区表层第四系大多为砂性土或砂砾卵石，潜水埋藏 较浅，地表水容易渗入地下，与第四系松散层孔隙水相互补给，随着居民饮用和 水分蒸发，部分水样点地下水溶液矿化度有所增高。 地下水开发工程在地下水开发中，影响水质发生变化的因素包括止水与超采 两个因素。包括各个排污口排出的污水流入河道后，经渗透进入含水层中：还有 结构不合理的废井、破坏的老井等，这些都为污染物的越流提供了条件。本区部 分农田灌溉井群在开采初期，属于低矿化度水，但随着开采时间与开采量的加大， 矿化度逐渐升高。 02 5 5 07 5 图4 - 1 b 研究区浅层地下水阴离子三线图 1 c o 在本研究区，地质因素主要表现为地层因素。一般在8 m 左右深度内，潜水 的矿化度为0 4 + 0 5 卯，水化学类型以h c 0 3 一c a 型水为主，局部为h c 0 3 s 0 4 - - c a 型、h c 0 3 - -