水文地质学第六章

第六章 地下水的化学成分

及其形成作用

学习目的和要求：掌握地下水的主要化学成分、化学成分的来源及特点，理解和

掌握地下水化学成分的形成作用，熟悉和掌握地下水化学成分的分析内容与分类图示

。了解地下水的温度、地下水化学成分的基本成因类型。

6．1 概 述

地下水不是化学纯的H2O，而是一种复杂的溶液。地下水的化学成分是地下水与

环境、以及人类活动长期相互作用的产物。

6．2 地 下 水 的 化 学 特 征

1．地下水中主要气体成分

（1）O2 、N2，地下水中的O2含量多说明地下水处于氧化环境；（2）H2S 、甲烷

（CH4），地下水中出现H2S、CH4 ，说明处于还原的地球化学环境；（3）CO2 ，主要

来源于土壤，地下水中含CO2愈多，其溶解碳酸盐岩的能力便愈强。 2．地下水中主要离子成分

7大离子：Cl、SO42、HCO3、Na、K、Ca2、Mg2。 3．主要离子成分的来源及其特点

（1）Cl，主要出现在高矿化水中。来源：① 来自沉积岩氯化物的溶解；② 来

自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；③ 来自海水；④ 来自火山喷发物的溶滤；⑤ 人为 污染。

特点：① Cl-不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面所吸附，氯盐溶解度大，不易沉

淀析出，是地下水中最稳定的离子；② Cl含量随着矿化度增长而不断增加，Cl的含

量常可用来说明地下水的矿化程度。

（2）SO42-，中等矿化的地下水中，SO42-为主要阴离子。来源：① 含石膏（

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CaSO4·2H2O）或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；② 硫化物的氧化。注意：① 由于煤系

地层（C－P）常含有很多黄铁矿（硫铁矿），因此流经这类地层的地下水往往以SO42-

为主；② 金属硫化物矿床附近的地下水中常含有大量的SO42-；③ 煤的燃烧产生大量

SO2，与大气中的水汽结合形成含硫酸的降雨→酸雨，从而使地下水中SO42增加；④

在我国能源消耗中，煤占70%以上，我国每年向大气排放的SO2已达1800×104t之多，

因此，地下水中SO42-的这一来源不容忽视。

（3）HCO3，低矿化水的主要阴离子。来源：① 含碳酸盐的沉积盐与变质岩（大

理盐）；② 岩浆岩与变质岩地区，HCO3-主要来源于铝硅酸盐矿物的风化溶解。

（4）Na+，高矿化水中的主要阳离子。来源：① 沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶

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解；② 海水；③ 岩浆岩和变质岩地区含纳矿物的风化溶解；④ 酸性岩浆岩中大量含 钠矿物。

（5）K+，高矿化水中含量较多。来源与分布特点与Na+相近：① 含钾盐类沉积岩

的溶解；② 岩浆岩、变质岩中含钾矿物的风化溶解；在地壳中K与Na的含量相近，但

在地下水中K的含量比Na少得多，这是因为：① K大量地参与形成不溶于水的次生矿

物（水云母、蒙脱石、绢云母）；② 易为植物所摄取。

（6）Ca2+，是低矿化水中的主要阳离子。来源：① 碳酸盐类沉积物及含石膏沉积

物的溶解；② 岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解。

（7）Mg2+，来源及分布与Ca2+相近：① 含镁的碳酸盐类沉积岩（白云盐、泥灰

盐）；② 岩浆岩、变质岩中含镁矿物的风化溶解。 4．地 下 水 中 的 其 他 成 分

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