水文地球化學

　　研究天然水，主要為地下水的化學成分的形成和各種元素在水中遷移的學科。1982年С．Л．什瓦爾采夫把它定義為：研究水與巖石、氣體及有機物間相互作用的學科。它研究這種相互作用的性質、演化、內源與外源、地下水圈的形成以及地下水圈在地球發展的地質歷史中的地球化學。

　　發展簡史　早在18世紀到20世紀初，各國學者在地下水起源討論中，涉及到地下水化學成分的形成問題。1902年，奧地利地質學學傢E.修斯提出瞭初生水的概念，並認為初生水最基本的特征是具有高溫和特殊的可溶組分。1934年，蘇聯學者В.И.維爾納茨基在他的《天然水歷史》一書中，提出地下水按化學成分分類，闡述瞭各種成分的演化特征和基本的水文地球化學規律等，為這門學科奠定瞭基礎。1940年，А．М．奧弗琴尼科夫提出瞭再生水的概念。1949年他又提出，地下水的化學成分反映出一個地區的地質歷史。同時，О．А．阿廖金的《水文化學原理》總結瞭天然水（以地表水為主）化學成分特征並提出瞭分類。50年代А.Н.佈涅耶夫對大型盆地古海封存水進行瞭研究，闡明瞭氯化鈣型水的成因。1959年，А.П.維諾格拉多夫提出地幔帶是地球表面水和深部水的唯一物源區，這一觀點把水文地球化學的視野拓展到“地球水圈”這一廣闊領域。60年代以後，水文地球化學向更深更廣的領域延伸。1975年，Е．С．加弗利連柯在其《構造圈水文地質學》中論述瞭地殼下帶及其以下層圈中深成地下水的形成機理及成礦過程中的水文地球化學作用。同年，美國學者A.G.柯林斯發表瞭《油田水地球化學》，對油田水中有機及無機組分形成的地球化學作用作瞭深入的論述。美國學者D.E.懷特等提出巖漿水、原生水、變質水的概念，對不同起源的天然水進行成因分類並提出識別標志。1981年，瑞士學者W.施圖姆、美國學者J.J.摩根用化學原理論述水體中各種化學反應和過程，並著重討論水質的化學平衡模式。上述建樹標志著水文地球化學已發展成具有堅實理論基礎的獨立學科。

　　研究內容　可歸納為：①地下水化學成分的形成與變化規律，這是水文地球化學研究的最基本、最重要的內容。包括水化學成分形成的各種因素、水化學成分形成的各種物理－化學（包括離子、氣體、有機物、微生物及同位素成分）的作用、水中各種元素的來源。②地下水中各種元素的遷移作用。如元素從礦物和巖漿、氣體、生命等物質轉移到地下水的過程，元素進入地下水後由於各種因素引起的遷移作用。元素的遷移作用是水文地球化學分帶及地下水化學成分變化的制約條件。③地下水在地球殼層各帶中的地球化學作用。地下水圈從地球最上部的水文帶起，直到下地幔帶與地核之間的界限止，是一個完整的統一體。研究地球殼層間的水文聯系及其水文地球化學特征，是闡明地下水起源及地下水成礦地球化學作用的基礎。④人類活動的影響。人類的經濟技術活動造成水文地球化學異常，並對環境和生態產生重大影響。對於這些異常的研究，已成為當代水文地球化學的重要課題。

　　研究方法、手段　地下水化學成分及其形成與分佈是在一定的自然地理和地質環境下，漫長的地質歷史過程的產物。因此，水文地球化學十分註意對地下水所處介質環境的研究，十分註意區域自然地理和地質發展史，水文地質變遷史，地下水運動史等各種歷史過程綜合作用的研究，因此全部地質研究方法，水文地質研究方法和地球化學研究方法都是水文地球化學研究方法的基礎。為瞭揭示水文地球化學現象的實質，並對其進行半定量或定量的評價，現代物理學和化學等基礎學科的有關部分，是水文地球化學研究的重要理論基礎和方法基礎。物理－化學熱力學法是定量研究和解決水文地球化學問題的一種很有前途的途徑和方法。許多新興的技術手段、儀器、方法如航空攝影、遙感技術、核子物理、同位素技術、模擬試驗、電子計算機技術以及其他物理化學方法等，不斷引入水文地球化學。

　　水文地球化學研究中，有一些薄弱環節需要進一步加強，例如高溫、高壓條件下水巖相互作用的研究並應用其研究成果探索地下水在形成金屬和非金屬礦床方面的作用問題，極需開展多學科聯合的研究。另外，人類活動對水文地球化學場的影響及水化學動態預測方法的研究等還有待於不斷的深化。

　　

參考書目

沈照理主編：《水文地球化學基礎》，地質出版社，北京，1986。

　А．М．Овинников，Γидpοгеοⅹимия，《Недра》，Москва，1970..