柴达木盆地南缘诺木洪及邻区古地下水补给特征及古气候记录

Like those at many other places in the Qaidam Basin and other inland basins, northwest China, groundwater is an important resource for water supply and agriculture usage in the Nuomuhong area, Qaidam Basin. In the recent years, sustainable utilization of groundwater has become one of the main concerns in the area. Recent studies showed that groundwater in the area is with different residence times, and some are old ones which may contain paleoclimate information during their recharge periods. By using the integrated methods of field investigation, groundwater dating, noble gas geochemistry etc., the project intends to explore the spatial distribution of groundwater ages and its dependence on hydrogeological conditions, indentify the recharge sources of young and old groundwater, and reconstruct the paleoclimate records since 25000 years B.P. inferring from dissolved noble gas in groundwater in the Nuomuhong area. For comparative study, a preliminary investigation on the noble gas geochemistry of groundwater will be also conducted in the neighboring Xiangride and Golmud areas. The study could be helpful to the groundwater sustainable usage management and past regional climate change evaluation in the area and other environmental-vulnerable areas.

本申请项目拟以柴达木盆地南缘诺木洪地区为研究区， 采用典型水文地质剖面调查与面上调查相结合的研究策略，应用野外水文地质调查、样品采集和测试、地下水测年、稀有气体及其同位素地球化学等方法，研究地下水年龄空间分布特征及其与地质—水文地质条件等的关系，识别古地下水的补给来源和集中补给期，提取地下水的古气候信息，重建2.5万年来的古气候纪录。在诺木洪邻区香日德、格尔木地区进行初步水文地质调查，开展地下水稀有气体地球化学特征对比研究，并与基于湖相沉积物、(古)土壤及其黄土母质的柴达木盆地古气候研究结果进行对比分析，为地下水更新能力评价、水资源的合理利用和过去区域气候变化研究提供依据。

本项目应用水化学、氢氧稳定同位素、放射性同位素（3H、14C、222Rn）、稀有气体（He、Ne、Ar、Kr、Xe）、非传统稳定同位素（δ11B、δ7Li、δ37Cl、87Sr/86Sr）以及微生物生态学等方法，研究柴达木盆地东南缘地下水补给来源与盐分来源，刻画地下水年龄的空间分布特征并确定地下水主要补给时期，揭示晚更新世末期3万年以来地下水补给时期的水汽来源与气候变化，识别地下水-地表水相互作用并估算地下水向河流的排泄量，研究地下水微生物群落分布与水文地球化学条件的关系。.柴达木盆地南缘地下水主要起源于南部山区的大气降水，沿地下水的径流方向-自南向北，地下水年龄呈增大趋势，垂向上浅部地下水相对年轻、深部地下水相对年老。古降水补给地下水的3个主要时期为：晚更新世末期32.4-21 ka BP，古气候寒冷偏干，间歇性强降水补给事件频发；晚更新世末期17.2-12.5 ka BP，古气候温凉干旱，温度升高、湿度降低；全新世早、中期10.5-7.8 ka BP，古气候偏冷湿，温度波动、湿度升高。地下水稀有气体温度NGT为2.45-7.44℃，3个时期的气温分别比现代低约3.9℃、2.1℃、3.7℃。从晚更新世末期以来，温度整体呈上升趋势，干湿交替变化，水汽来源与输运模式主要以西风带为主，没有发生明显的变化。.柴达木盆地诺木洪地区，沿着地下水流动路径，主要离子（Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3−和SO42−与Cl-）的变化趋势主要受岩盐、方解石、白云石、石膏、钠长石的溶解/沉淀、阳离子交换和氧化还原作用的控制。湖积平原的深层承压-自流咸水（TDS为6.5-22.7 g/L，Cl-Na型）的盐分主要来源于以岩盐为主的蒸发岩矿物溶解，是地下淡水长时间滞留于含水层中溶滤围岩矿物的结果。.沿着地下水流路径，随着地下水径流过程和水文地球化学条件的变化，诺木洪与格尔木地区地下水微生物群落存在一定的变化趋势。含水层中微生物优势类群由β-变形菌，过渡到γ-变形菌，继而演化成ε-变形菌，体现出一定的分带性特点。地下水环境对微生物群落分布有重要的影响。