论文摘要
煤炭作为我国的主要能源,在长期的开采活动中造成了地表沉降等一系列环境社会问题,淮北是我国主要的煤炭开采基地,具有第四系厚松散层、高潜水位、河网密布等特殊的地质地貌条件,长期的煤炭开采活动导致淮北地区分布着面积巨大的沉陷积水,沉陷区积水的形成会导致地表水和地下水循环条件改变。作为研究水文地球化学的重要工具,稀土元素的地球化学性质相似且稳定性好,同时在风化、剥蚀、搬运、再沉积及成岩作用过程中,由于其微弱差异的性质可以发生元素的富集与亏损,稀土元素在水体中的行为,其中蕴含了丰富的地球化学信息,对研究水体地球化学过程十分重要。本文从稀土元素地球化学的角度,以淮北临涣采煤沉陷区地表水和浅层地下水为研究对象,采用ICP-MS测定样品中稀土元素含量,分析了水中稀土元素分配模式,利用化学平衡软件MINTEQ（3.1版）模拟计算了水体中稀土元素的络合方式,针对控制稀土元素行为的主要因子进行分析,研究结果可为矿区生态环境综合治理提供科学依据。研究区水体总体呈弱碱性,河水、香顺沟和沉陷区积水中的主要阳离子为Na+,主要阴离子为HC03-和SO42-,与以上三个功能区不同,浅层地下水中的主要阴离子为HC03-,占比达到了68%,突出显示了研究区内碳酸盐水体特征,总体上,河水和沉陷区积水显示出了HC03-·SO42-·Na+、SO42-·HCO3-·Na+型,浅层地下水显示了HCO3-Ca2+Mg2+型。研究区内各类型水体中∑REE平均值为0.9793μg/L,其中最大值为3.0432μg/K,最小值为0.1310μg/L。其中河水中∑REE在0.1310～2.5073μg/L之间,平均值为0.7799μg/L,部分采样点可能受到人为活动影响,由上游到下游呈现出了先增加再降低的趋势;香顺沟∑REE的平均值为0.7948μg/L;沉陷区积水中∑REE平均值为1.1721μg/L,矸石山堆积对沉陷区积水中∑REE有一定影响;浅层地下水溶解态∑REE含量在0.6186～2.1436μg/L,平均值为1.2086μg/L。当水体碱度较低时,pH值对∑REE的影响较大,此时,随pH的增大,∑REE减少;当水体碱度较高时,稀土元素与碳酸根的络合作用会影响pH与∑REE之间的关系。研究区水体均表现为Ce负异常和Eu正异常河水上游、中游、下游均具有较为明显的中稀土元素亏损和重稀土元素富集特征,重稀土元素的富集程度随着河流流向呈现出先增大后减小的趋势;香顺沟水体中中稀土元素和重稀土元素均呈现出富集的特征（Gd/Nd）ucc平均值为1.53,（Yb/Nd）ucc平均值为40.37;沉陷区积水的（Gd/Nd）ucc平均值为0.79,（Yb/Nd）ucc平均值为23.36,呈现出中稀土元素亏损、重稀土元素富集特征;浅层地下水的（Gd/Nd）ucc平均值为1.31,（Yb/Nd）ucc平均值为40.05,表现出中稀土元素和重稀土元素富集的特征。河水中稀土元素的（La/Yb）ucc与河水的pH值、HCO3-具有较为明显的正相关,而在沉陷区积水、浅层地下水中,（La/Yb）ucc与pH、HCO3-相关性不显著。水体的pH以及与碳酸根的络合反应,是影响水体稀土元素分异的主要因素。计算模拟结果显示,地表水中稀土元素的无机络合形式主要是Ln（CO3）2-,平均占比在90%以上,而地下水中的稀土元素络合形式为LnCO3+,所占比例为60.2%,Ln（C03）2-形式次之,与地表水体中稀土元素的形态分布差异较大。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王志山
导师: 程桦,郑刘根
关键词: 采煤沉陷区,地表水与浅层地下水,稀土元素,地球化学特征
来源: 安徽大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地质学,地球物理学
单位: 安徽大学
分类号: P342;P641.3
总页数: 82
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标签：采煤沉陷区论文; 地表水与浅层地下水论文; 稀土元素论文; 地球化学特征论文;