地下水是水文循環(huán)的重要組成部分，廣泛用于飲用水、工農(nóng)業(yè)活動(dòng)以及戰(zhàn)略儲(chǔ)備。然而，人類活動(dòng)的加劇（如水利工程建設(shè)、地下水過(guò)度開(kāi)采、農(nóng)藥和生活污水排放）以及天然劣質(zhì)地下水在大型流域中的廣泛分布，導(dǎo)致地下水環(huán)境惡化。因此，水資源的合理管理和水環(huán)境的有效保護(hù)至關(guān)重要，基于地下水流系統(tǒng)（GFS）理論，全面理解地下水流模式（即更新速率、流徑及演化趨勢(shì)）有助于準(zhǔn)確評(píng)估水文通量和預(yù)測(cè)污染物分布。漢江平原是長(zhǎng)江流經(jīng)三峽后第一個(gè)接收沉積物的大型河湖盆地。復(fù)雜的沉積環(huán)境、地下水-地表水強(qiáng)烈相互作用以及人為改造自然環(huán)境的共同作用，形成了漢江平原獨(dú)te的GFS格局。了解漢江平原地下水循環(huán)演化及其控制機(jī)制，對(duì)于促進(jìn)GFS的實(shí)際應(yīng)用和該地區(qū)地下水資源保護(hù)具有高度緊迫性和挑戰(zhàn)性。

基于此，在本研究中，來(lái)自中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）的研究團(tuán)隊(duì)在漢江平原腹地和過(guò)渡區(qū)進(jìn)行了相關(guān)研究，旨在：（1）基于沉積物粒度特征、粘土孔隙水穩(wěn)定同位素和古氣候指標(biāo)重建漢江平原第四紀(jì)含水層系統(tǒng)的沉積環(huán)境；（2）深入理解末次盛冰期（LGM）以來(lái)沉積環(huán)境驅(qū)動(dòng)的GFS演化模式。

作者于2015年和2017年在漢江平原腹地和過(guò)渡區(qū)鉆了兩個(gè)鉆孔G01和G05，深度分別為200 m和185 m。從鉆孔中收集沉積物樣品，分析其粒度分布，地球化學(xué)和礦物成分。并從鉆孔G01和G05中分別采集了19個(gè)和17個(gè)粘土樣品，利用全自動(dòng)真空冷凝抽提系統(tǒng)（LI-2100，北京理加聯(lián)合科技有限公司）提取粘土孔隙水，并進(jìn)一步分析其δ18O。

江漢平原第四紀(jì)沉積相、河系和主要鉆孔分布。

【結(jié)果】

G01（a）和G05（b）鉆孔孔隙水δ18O、沉積物OSL年齡、粘土礦物和

地球化學(xué)指標(biāo)的垂向分布以及第四紀(jì)古氣候演化階段。

古氣候階段G01和G05鉆孔孔隙水δ18O值、 粘土礦物和沉積物地球化學(xué)指標(biāo)。

【結(jié)論】

基于水文地質(zhì)條件、粒度分布特征、沉積物年代學(xué)、古氣候指標(biāo)和現(xiàn)存地下水年齡等綜合分析，闡明了江漢平原沉積環(huán)境驅(qū)動(dòng)的GFS演化模式。該研究的主要發(fā)現(xiàn)總結(jié)如下：

在江漢平原第四紀(jì)含水層沉積環(huán)境的演化歷史中，沉積相主要為河流相、湖泊相和河湖相，由中深層含水層的粗粒相過(guò)渡到淺層含水層的細(xì)粒相。這意味著水動(dòng)力條件逐漸減弱并趨于穩(wěn)定。此外，湖泊相沉積層厚度向平原腹地方向增加。

自LGM以來(lái)，江漢平原氣候演化和沉積相之間具有一定的耦合關(guān)系。沉積環(huán)境從LGM期間深下切侵蝕環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槟┐伪冢↙DP）快速?zèng)_填粗粒沉積物的河流相環(huán)境，然后轉(zhuǎn)變?yōu)槿率琅冢℉WP）具有細(xì)粒沉積物的穩(wěn)定湖泊相環(huán)境。這些變化與長(zhǎng)江水位的波動(dòng)密切相關(guān)。

基于江漢平原現(xiàn)存地下水年齡的分布，自LGM以來(lái)，GFS的演化模式可分為三個(gè)階段。階段I（22-13 ka B.P.），長(zhǎng)江水位急劇下降造成的強(qiáng)水勢(shì)差增加了地下水的驅(qū)動(dòng)力，極大促進(jìn)了該階段區(qū)域GFS充分發(fā)展，其環(huán)流深度達(dá)到第四紀(jì)底部。隨著階段II地下水驅(qū)動(dòng)力的快速削弱（13-9 ka B.P.），區(qū)域GFS再循環(huán)深度下降至深層含水層上部，而階段I的區(qū)域GFS逐漸深埋于盆地中。作為階段III（9 ka B.P.至今）穩(wěn)定在低水位地下水驅(qū)動(dòng)力，階段I和階段II的區(qū)域GFS保存在盆地深處，被認(rèn)為是一個(gè)停滯系統(tǒng)（地下水年齡在10 -20 ka之間）。此外，區(qū)域GFS（地下水年齡為4-10 ka）和中間GFS（地下水年齡為1-6 ka）共同被認(rèn)為是穩(wěn)定體系。隨著微地形的充分發(fā)育，垂直于河流方向的淺層地下水流形成了活躍的局部GFS（地下水年齡 < 100 a）。