胡生強(qiáng)（成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都 610059）

淮南礦區(qū)位于安徽省北部的淮河兩岸。其區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置屬于華北板塊南緣，東邊為郯廬斷裂帶，西接阜陽斷層，北為蚌埠隆起，南是老人倉-壽縣斷層與合肥坳陷相鄰。煤田構(gòu)造形式為近東西向的對沖構(gòu)造盆地，南北兩端為推覆構(gòu)造組成的疊瓦扇，盆地內(nèi)部為較簡單的復(fù)向斜構(gòu)造。煤田內(nèi)自北向南的次一級褶曲有唐集-朱集背斜，尚塘-耿村集向斜，陳橋-潘集背斜，謝橋-古溝向斜，陸塘背斜等。各褶皺軸向北西西，一般向東傾伏，傾伏角3°～5°。南北邊緣發(fā)育走向逆沖斷層，如北部邊緣的上窯-明龍山逆沖斷層，南部的舜耕山逆沖斷層和阜鳳逆沖斷層等;內(nèi)部發(fā)育北北東向正斷層。

1 水化學(xué)組成成因

本區(qū)地下水主要為溶濾水，是富含有CO2與O2的大氣降雨滲入成因的地下水，溶濾所經(jīng)過的巖土而得到其主要的化學(xué)成分。石灰?guī)r、白云巖分布區(qū)的地下水，HCO3-、Ca2+、Mg2+為其主要成分。含有石膏的沉積范圍內(nèi)，水中的SO42-和Ca2+均較多。酸性巖漿巖所在地區(qū)的地下水，大都是HCO3-Na型水?；詭r漿巖地區(qū)，地下水中富含Mg2+。煤系地層分布區(qū)域與金屬礦床分布區(qū)域多易形成硫酸鹽水。砂巖中長石的溶濾是地下水中鉀、鈉離子和PH值增高的主要原因。

在灰?guī)r裂隙中運(yùn)動(dòng)的地下水，其中侵蝕性CO2會(huì)使石灰?guī)r的主要成分CaCO3、MgCO3被溶蝕，使得水中出現(xiàn)較多的Ca2+、Mg2+和HCO3-離子含量，產(chǎn)生一定的碳酸鹽硬度。而灰?guī)r中硬石膏的溶濾是地下水中SO42-含量增高的主要因素。

1.1 溶濾作用的影響

淮河流域地處我國南北氣候過度地帶，屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，本區(qū)屬寒溫帶濕潤氣候，正常年累計(jì)降雨量為744.2～1102.2mm，年平均蒸發(fā)量為1613.2mm，降雨量實(shí)際小于年均蒸發(fā)量。在地質(zhì)構(gòu)造上新集礦區(qū)所處的淮南煤田四面因?yàn)槭艿綌鄬佑绊?，大致形成了東南西北四面均為控水?dāng)鄬拥母羲吔?，這些煤田邊界斷層基本控制了煤田整體的地下水補(bǔ)給、逕流、排泄條件，使其成為一個(gè)封閉～半封閉的網(wǎng)格狀水文地質(zhì)單元。地下水徑流與交替強(qiáng)度差，溶濾作用較弱，地下水中的初級可溶氯鹽含量高，形成大多以Cl-Na為主要水型的中、高礦化度地下水；而松散層一含、二含徑流條件好，水質(zhì)類型為HCO3-Ca·Na·(Mg)型，礦化度小于1000mg/L，而三含、四含局部水力交替條件差，礦化度大于1000mg/L，水質(zhì)類型Cl-Na型；隨著溶濾作用的持續(xù)進(jìn)行，氯離子不斷被地下水?dāng)y帶走而貧化，地下水質(zhì)逐漸會(huì)向HCO3-Na型水過渡。

1.2 濃縮作用的影響

巖土中的某些成分因?yàn)槿転V作用溶入水中，這些溶解物質(zhì)又被地下水帶到排泄區(qū)。在干旱和半干旱地區(qū)的平原及盆地的低洼處，地下水的水位一般埋藏不深，地下水的主要排泄方式為蒸發(fā)作用。蒸發(fā)只排走水分，地下水中仍保留有鹽分，隨著時(shí)間推移，地下水溶液會(huì)逐漸濃縮，礦化度逐漸增大。與此同時(shí)，隨著濃度增加，溶解度較小的鹽類在水中達(dá)到飽和而相繼析出，易容鹽類的離子逐漸成為主要成分[1]。蒸發(fā)作用影響的結(jié)果溶解度小的鈣、鎂的重碳酸鹽部分被析出，主要成分逐漸變?yōu)镃l-及Na+。如本區(qū)地表水中二礦吳樓灣塌陷區(qū)塌陷區(qū)水樣，Na+含量為 334.55mg/L，Cl-含量為381.07 mg/L，這些離子的含量均較高，且水質(zhì)類型為Cl·HCO3-Na型，隨著蒸發(fā)作用的加強(qiáng)，水質(zhì)類型最終會(huì)演變?yōu)镃l-Na

1.3 脫硫酸作用的影響[2]

還原環(huán)境中，當(dāng)存在有機(jī)質(zhì)時(shí)，SO42-會(huì)因?yàn)槊摿蛩峒?xì)菌被還原為H2S，結(jié)果使得地下水中SO42-減少，pH值變大。較為封閉的水儲(chǔ)環(huán)境是脫硫酸作用的有利環(huán)境，其特征可以表現(xiàn)為，SO42-含量較低且出現(xiàn)H2S。

1.4 陽離子交替吸附作用的影響

巖土顆粒表面帶有負(fù)電荷，能夠吸附陽離子。一定條件下，顆粒將吸附地下水中某些陽離子，而將其原來吸附的部分陽離子轉(zhuǎn)為地下水中的組分，這便是陽離子交替吸附作用[3]。不同的陽離子吸附于巖土表面的能力不同，按吸附能力排序?yàn)椋篐+＞Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+。離子的價(jià)態(tài)越高，離子的半徑越大，水化離子的半徑越小，那么它的吸附能力越強(qiáng)。當(dāng)含有Ca2+的地下水，進(jìn)入以吸附Na+為主的巖土?xí)r，水中的Ca2+便置換成為巖土吸附的那一部分Na+，造成地下水中Na+升高反而Ca2+降低。從以上分析中我們可以看出，由于陽離子交替吸附作用，水中Ca2+、Mg2+置換出巖土所吸附的Na+，使得Ca2+、Mg2+含量減少，Na+含量增加。這也是本區(qū)Cl-Na型水形成原因之一。

1.5 人類活動(dòng)作用的影響

采煤活動(dòng)的影響，改變了礦區(qū)地下水的天然流場，使原本徑流交替滯緩的煤系地層砂巖裂隙類水涌入采空區(qū)，形成了新的排泄區(qū)，增加地下水的排泄途徑，使處于“封閉”、“半封閉”的煤系含水層交替條件加強(qiáng)，松散層水有可能通過隔水層缺失的天窗區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)給，如水樣編號為7的新集一礦西三-580皮帶石門煤系地層上覆推覆體寒灰水，水質(zhì)類型為HCO3·Cl·(SO4)-Na，水樣編號為10的三礦-340m西四石門3煤頂板6#孔水為3煤頂板太灰和砂巖裂隙水的混合水，水質(zhì)類型為HCO3·Cl-Na·Ca。

[1]安樂生;趙全升;葉思源;劉貫群;丁喜桂;;黃河三角洲淺層地下水化學(xué)特征及形成作用[J];環(huán)境科學(xué);2012年02期.

[2]段玉成，黑磊，解光新;環(huán)境同位素在邢臺(tái)煤礦放水試驗(yàn)中的應(yīng)用[J];煤田地質(zhì)與勘探;1994年01期.

[3]王錦;黃河三角洲濕地地質(zhì)環(huán)境與植被分布模式的關(guān)系研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年.