华北型煤田陷落柱形成的地下水内循环机理研究

根据多年调研，申请者提出了华北型煤田陷落柱形成的地下水内循环机理，认为陷落柱的主要成因之一是地热驱动的地下水内部循环所致。项目拟以典型矿区的调研和资料统计入手，分析陷落柱的发育与现代地热或煤变质程度的关系，用镜煤反射率法或剥离法求解古地温，据地幔上涌或岩浆活动探索热源成因。然后通过计算和实验研究地下水在超临界或亚临界状态时的流动性和溶蚀性；分析地下水中CO2的幔源成因和岩浆接触交代成因，计算接触交代作用形成各种矿物时CO2气体的释放量；再根据试验，研究超临界或亚临界状态下CO2分压对灰岩溶解性的影响；建立热对流模型，模拟计算不同水文地质条件下和不同形式的热源条件下地下水的对流形式，最终从地下水动力学和地球化学方面论证陷落柱的形成原因和形成过程。最后模拟溶洞在固体潮的作用下，盖层疲劳破坏、垮落过程。该项研究对陷落柱的成因、分布规律，减少陷落柱水害具有很大的理论意义和实际意义。