水文地球化学基础第五讲水的地球化学循环与水文地球化学应用第一节水的地球化学循环地下水地下水圈地下水圈的概念地下水圈的概念地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环成矿过程中水的地球化学循环成矿过程中水的地球化学循环沉积盆地中有利于地下水淋滤成矿物质的因素在沉积物压实阶段，结合水继自由水之后被排出，其活化后侵蚀性很强，有利于淋滤围岩中金属元素进入水中，而随TDS的增加，Cl在水中富集，将进一步提高水的侵蚀性；在沉积物压实阶段，某些矿物可转变为其他矿物（如长石转变为高岭石或蒙脱石），在此过程中矿物中的某些金属元素可进入水中（同时可能伴随有水中的金属元素进入矿物结晶格架）；盆地深部的沉积岩变质过程也将导致金属元素向水中淋滤；深部变质过程产生的大量CO2将增加水的侵蚀性，有利于围岩中金属元素的淋滤。沉积物的压实、脱水、成岩、变质的过程，也是岩石中的成矿元素不断迁移和水中成矿元素不断富集的过程。沉积盆地中的水循环对成矿作用的影响根据水动力条件，沉积盆地由上至下可分为3个水动力带：1、沉积盆地上部：水的运动受静水压力驱动，运动方向为自补给区至排泄区2、沉积盆地过渡带：沉积物的压实过程正在进行对于封闭含水层，在此过程中水压力与土体介质的有效应力一起上升；对于未封闭的含水层，在此过程中水向上排出，水压力逐渐降低，直到达到与上部沉积物的水压力平衡为止。这一过程可视为过渡带水压力重新分配的过程，随着沉积过程与压实过程的进行，该过程将往复进行，持续非常长的时间。3、沉积盆地底部：沉积物的压实过程已完成，沉积层中的重力水与弱结合水已完全排出沉积盆地中的水循环对成矿作用的影响过渡带的某些位置是进行成矿作用的有利地段。在过渡带，下部含水层的水在排出过程中水压力逐渐减小，与上部含水层的水压力达到平衡；在水压力达到动态平衡的地段，地下水在一定时期内处于滞流状态，其化学组分在此地段聚集，如此地段同时存在相应的储矿构造，则将会形成矿床。结论矿体的物质来源并不仅是其储存位置的围岩，而是整个含水系统；矿体围岩不过是提供了贮矿空间及适宜的地球化学环境；沉积盆地中的成矿物质主要来源于下垫岩层或最深部岩层；而在渗入成因水主导成矿过程的剥蚀陆台区，物源是上覆岩层或构造隆起的部分岩层。第二节水文地球化学的应用定义在人类活动影响下所产生的地下水水质向恶化方向发展的现象关于定义中“人类活动影响”的阐述所谓地下水污染，前提为水质的恶化是人类活动引起的天然地质环境中也可能出现不宜人类饮用或作其他用途使用的地下水——应称为“原生劣质水”从科学术语的严谨性看，将“受污染地下水”与“原生劣质水”混为一谈是不可取的天然劣质水是在漫长的地质历史时期内形成的，是不以人类意志为转移的，而地下水污染是可以预防并控制的，对这两个概念进行区分有利于人们有目的地保护或改造地下水水质，把目标锁定在“受污染地下水”上，而不是去盲目地试图改造“原生劣质水”定义在人类活动影响下所产生的地下水水质向恶化方向发展的现象关于定义中“水质发展方向”的阐述只要地下水水质向恶化方向发展，不论恶化程度是否达到影响人类使用的程度，都应视为地下水污染判别地下水污染的意义在于预防地下水污染，如待水质恶化到超过水质标准才定义为“地下水污染”，就失去了预防的意义在理论上，未被污染的地下水应该是水中各种组分在背景值范围内的地下水由于背景值很难获得，故此值一般以历史时期的水质参数或区内无明显污染源地段的水质参数来代替含义在人类活动影响下进入地下水系统的溶解物或悬浮物上述物质使地下水水质向恶化方向发展无论上述物质的浓度是否达到使水质超过使用标准的程度，都应视为污染物分类化学污染物生物污染物放射性污染物化学污染物无机污染物NO3-、Cl-、硬度（Ca2++Mg2+）、SO42-、总溶解固体（TDS）F、As（地下水中的F、As常为地质成因）、Cr、Hg、Pb（酚、氰、汞、铬、砷并称五毒）有机污染物：含量甚微，一般是ppb级（10-9），或是ppt级（10-12），但多数有毒，且种类繁多；以卤代烃类挥发性有机物最普遍，如二、三、四氯乙烯、氯仿（即三氯甲烷）生物污染物细菌、病毒和寄生虫放射性污染物Ra-226、Sr-90、Pu-289、Cs-137等（铀矿、核工业废水）按成因分为人为污染源液体废物：如生活污水、工业污水；固体废物：如生活垃圾、工业垃圾及污泥；农业活动产生的污染物：如农药、化肥等。天然污染源天然存在的污染源，但在人为活动的影响下才使污染物进