庄思蝶,周晓成,李鹏飞,史浙明,赛买尔那吉·喀依木, 朱成英，颜玉聪

(1. 中国地质大学(北京) 水资源与环境学院，北京 100083; 2. 中国地震局地震预测研究所 高压物理与地震科学联合实验室(中国地震局地震预测重点实验室)，北京 100036; 3. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083; 4. 新疆维吾尔自治区地震局，新疆 乌鲁木齐 830011)

人类活动的主要水源包括地下水、河流、水坝、池塘、人工挖掘的井和泉水，然而人口的持续增长导致地下水大量枯竭、地表水污染和气候变化，淡水供应的可持续性受到严重威胁。温泉作为一种宝贵的地下热水资源，是一种可再生的清洁绿色能源，具有开发利用安全、稳定、清洁、高效的特点。温泉水中含有的特殊矿物组分具有防病治病等人体特殊功效，对人体健康具有很高的理(医)疗价值。尤其在干旱和半干旱地区，泉水被作为饮用、农业和家庭用水的主要来源，但水资源有限和长期平均降水量的减少使得优质水资源紧缺现象更加突出。因此，非常有必要研究温泉水化学特征，进行温泉环境评价。

自1965年horton首次提出综合水质指数(water quality index,wqi)后，不同计算方式的wqi指数在世界不同地区得以应用。wqi指数是以特定用途和标准相关的各种水质参数为基础，反映某一区域水质的总体效果评级。wqi指数如今被广泛应用于地下水体的水质评价。例如，印度很多地区利用wqi指数对温泉水质和人体健康的影响进行评估，确定部分温泉水饮用的适宜性，为当地泉水用于工业或农业灌溉提供可行性建议；又如克什米尔河谷巴拉穆拉县和尼泊尔jhimruk河流域针对泉水的污染威胁和气候变化对喜马拉雅生态系统的影响，利用wqi指数判定绝大多数泉水的水质属于优质至良好类别，对于人体健康和生态不构成危害，为该区域泉水资源保护提供了依据。此外，在伊拉克库尔斯坦地区部分村庄、尼日利亚东部ojoto省、土耳其安卡拉瓦盆地和斯里兰卡东部等水资源紧缺的干旱地区，wqi指数都为当地水资源的紧缺和污染情况以及生态和健康风险提供了科学用水依据。

gf为公格尔拉张系；kkf为喀喇昆仑走滑断裂；kxf为喀拉喀什断裂；mpt为主帕米尔逆冲断裂；pft为帕米尔前缘褶皱-逆冲断层带；tsf为塔什库尔干正断层图1 新疆塔什库尔干断裂带温泉采样点位置fig.1 location of sampling points of hot springs in tashkurgan fault zone of xinjiang

新疆塔什库尔干断裂带处于帕米尔高原西昆仑构造结的重要转折部位，同时也是“一带一路”倡议重点发展区域(图1)。国内学者应用水文地球化学方法对新疆塔什库尔干断裂带地热地质构造条件及特点、地热资源成因机理和热储存量方面已经做出较为详细的研究，但由于地理条件艰苦(平均海拔大于3.5 km)，当地温泉开发利用程度较低，居民大多将天然出露的温泉直接作为生活和农业用水，缺乏符合国家标准的水质评价。因此，本文根据国家标准《生活饮用水卫生标准》(gb 5749—2006)和《地下水质量标准》(gb/t 14848—2017)规定的Ⅲ类标准。对新疆塔什库尔干断裂带温泉进行水质评价，并应用wqi指数等水文地球化学指标分析水化学特征，阐明形成机理，为当地温泉资源的合理利用提供科学依据，以期对当地经济建设和居民生活水平改善起到促进作用。

塔什库尔干断裂带位于青藏高原西北部，属于帕米尔构造区中东部喀喇昆仑构造带内，是青藏高原西部犄角构造活动最为强烈的地区之一。塔什库尔干断裂带总体走向为nnw向，全长约190 km，由多条次级断层右阶斜列组合而成，以右行走滑为主要运动特征，为一条全新世活动断裂，控制着木吉至塔什库尔干5个断陷谷地的形成和演化，呈向青藏高原逐渐增高的sn向带状变化趋势。研究区及其外围地层发育元古界(pt)片麻岩、片岩、大理岩和石英岩，分布较广，是热储围岩的组成岩性，地层热蚀变现象普遍。侏罗系(j)和新近系(n)灰色碳酸盐岩及碎屑岩沉积主要岩性为泥岩、砂岩和砾岩，透水条件差，覆盖在热储上部，具备良好的盖层条件。第四系(q)岩性为砂砾石，透水性和富水条件较好，喜山期侵入岩(γ、ξ)为花岗岩和正长岩，为高产热岩体；该套侵入岩富含u、th、k等长寿命放射性同位素，是研究区热水主要的热量来源，发育在塔什库尔干谷地西侧的广大山区。

研究区纬度范围为37.26°n～38.03°n，经度范围为75.13°e～75.86°e，位于新疆维吾尔自治区塔什库尔干塔吉克自治县和阿克陶县(图1)。该区域人口稀少，无工厂、农田和生活污染物排放。根据塔什库尔干气象站资料，该区属于帕米尔高原高寒气候区，日照时间长，多年平均气温3.3 ℃，平均地温7.9 ℃，温度变化剧烈导致蒸发强烈，多年平均降雨68.9 mm，最大蒸发量达2 629.0 mm，当地河流主要为冰川融水和大气降水补给。

本次实验数据来自2018年9月在新疆维吾尔自治区塔什库尔干塔吉克自治县和阿克陶县沿塔什库尔干断裂带的天然温泉露头采集的6个温泉(公格尔、塔合曼、达布达尔、马尔洋、瓦恰、拜什库尔干)水样，共检测了12种离子和30种元素成分。样品收集后在30 d内完成检测，水化学检测的详细数据列于表1和表2。

温泉水样采用容量为250 ml的聚乙烯塑料瓶进行收集。在天然温泉露头处，用待采集的温泉水润洗取样瓶3、4次；润洗后的水不要倒回泉水中，防止造成人为误差；野外采集水样时，尽量紧临温泉在地表的出露源头。为保证温泉水样不受空气的影响，从水样收集开始至封闭瓶口结束，需要始终保持采样瓶的瓶口完全浸没于水面以下。向用于检测阳离子的采样瓶中加入分析纯级的hno溶液，直至水样的ph值小于2；向用于检测sio的采样瓶中加入超纯水稀释10倍，目的在于防止水中微生物的分解作用和产生沉淀；漂浮物及泉水中的固体物质不属于悬浮物，采样时应当避免。将采集的水样放置于实验室4 ℃环境中保存直至分析。温泉水化学参数中的温度、电导率、ph值采用wagtech cp1000便携式水质测试套件设备在野外检测，温度和电导率传感器探头的测量精度分别为0.1 ℃、1.0 μs·cm，ph值精确度为0.01。

(1)

式中：()表示阳离子的浓度；()表示阴离子的浓度；阴、阳离子的测量误差均小于5%。

氢氧同位素分析采用气体同位素质谱仪(mat253)，δd分析精度优于±1‰，δo分析精度优于±0.2‰。as、hg、se等3种微量元素采用asf2202原子荧光光度计测量，锶同位素sr/sr值采用phoenix热表面电离质谱仪测定，误差范围为(1.5～1.9)×10，sio浓度检测仪器为电感耦合等离子体发射光谱仪(optima-5300dv)。

表1 温泉水样主量元素水化学参数统计结果

地下水质量的综合评价是地下水资源保护和管理中不可缺少的部分，也是采取相应防御措施及制定科学有效治理方案的必要前提。综合水质指数(wqi)提供了一个有效的地下水质量评价综合模型，将大量水质数据指标表示为一个单一的数字，最早由horton于1965年开发。wqi指数可以用于评估多种有害元素对生态系统的总体影响，被广泛应用于地表水和地下水的水质评价。wqi指数()权重公式为

(2)

式中：是水中检测到的第种参评元素浓度；是第种参评元素的水质标准极限值；为参评元素数量。

wqi指数包括4类：1类(几乎未受污染)，≤1；2类(轻度污染)，1