鹤壁矿区属于典型的华北型煤田，煤矿开采活动破坏了地下水的天然赋存环境，使矿区地下水渗流场和化学场发生了改变。然地下水化学场变化特征和规律如何？目前尚不明晰。针对此问题，本研究以鹤壁矿区主要充水含水层为研究对象，采用水化学图解法、离子组合比例分析法、主成分分析法等方法分析了各充水水源水化学特征与演化规律，同时为定量描述底板奥陶系灰岩地下水的演化规律，借助PHREEQC软件进行了反向水文地球化学模拟。结果表明： 砾岩水的水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型，其中Ca2+、Mg2+和HCO3-来源于碳酸盐岩的溶解作用，水质容易受到影响。二灰水的水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型和SO4·HCO3-Ca·Mg型，水化学组分主要受含水层中碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶解作用以及煤系地层中黄铁矿的氧化作用影响，并且随着煤矿开采活动的进行，黄铁矿的氧化作用对二灰水水质影响明显增强。八灰水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg和HCO3-Na型，其中Ca2+和Mg2+主要来源是碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶解，Na+主要来源于岩盐的溶解，HCO3-主要来源于碳酸盐岩的溶解，此外与砂岩水的混合作用对Na+和HCO3-亦有贡献；砂岩水的主要水化学类型为HCO3-Na型，水化学成分主要受硅酸盐矿物的风化作用、岩盐的溶解作用以及阳离子交替吸附作用控制，煤矿开采活动对砂岩水的水质影响不大。奥陶系岩溶水的水化学类型主要呈HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型，化学成分主要受碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶解作用控制，阳离子交替吸附作用、硅酸盐矿物风化和脱硫酸作用对其影响较小。 在径流区，岩溶水主要水岩作用为方解石和白云石的非全等溶解，石膏和岩盐的溶解沉淀作用，阳离子交替吸附作用较弱，近年来水岩作用强度有所增加。岩溶水从径流区向煤矿区径流的过程中，地下水流动缓慢，水岩作用充分，主要为方解石和白云石的非全等溶解，石膏和岩盐的溶解作用，阳离子交替吸附作用，受此影响，煤矿区的岩溶水中Cl-、SO42-以及TDS含量明显增加。矿区岩溶水中SO42-含量较高，表明采动裂隙导致含水层间水力联系增强，矿区内部岩溶水的水质受到影响。
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