皖北海孜矿10煤顶底板砂岩水化学特征及成因

二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层,是矿井直接充水含水层。以皖北矿区海孜矿10煤层顶底板砂岩含水层为研究对象,通过对其地质特征的研究和17个水样品(8个底板砂岩水、7个顶板砂岩水)的常规水化学组成进行分析,利用主成分分析并结合水-岩相互作用关系来探讨其特征差异及成因。结果表明:海孜矿10煤层底板岩性为浅灰色细砂岩与深灰色灰黑色泥岩、粉砂岩互层,顶板为浅灰色中细粒长石石英砂岩;顶底板砂岩水的离子含量差异明显,底板煤系砂岩水化学类型主要为Ca-Mg-SO4,其次有HCO3-Cl、HCO3-Cl-SO4;顶板煤系砂岩水化学类型主要为HCO3-Cl,其次有SO4-HCO3-Cl;与第四含水层、太原组灰岩水、老塘水相比,10煤层底板含水层中Ca2+、Mg2+、SO2-4与顶板含水层中Cl-、HCO-3所占比例区分明显。主成分分析结果表明10煤底板受到"脱硫酸"作用、硅酸盐矿物的溶解及于地下水径流作用有关,顶板则主要是钠盐矿物(如芒硝)、苦盐矿物(如苦盐)、硅酸矿物以及石膏的溶解所致。