矿区深部含水层水-岩作用的同位素与水化学示踪分析

为了有效揭示华北隐伏型煤矿区煤炭开采进程中深部含水层水-岩作用机制，本文以淮北煤田宿县-临涣矿区为研究示范，收集与采集1985-2011年期间矿区松散层第四含水层、煤系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层深部地下水样166个，分析与测试87Sr/86Sr、34S、13C同位素以及Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-、SO42-、CO32-等常规组分，并开展基于同位素与水化学的水-岩作用示踪与分析。研究成果表明：在矿区主要充水含水层中，煤系砂岩裂隙含水层脱硫酸与阳离子交替吸附作用最为显著，而松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层黄铁矿氧化或地下水硬化最为显著；受煤炭开采影响，煤系砂岩裂隙含水层、奥陶系岩溶含水层主要水-岩作用逐渐减弱，松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层主要水-岩作用或增强，或减弱，增强或减弱的程度取决于井田基岩面标高、主要断层的展布形态与隔水性能以及煤层开采扰动范围等。