青海省柴达木盆地的察尔汗盐湖是我国已探明最大的钾镁盐矿区,具有储量丰富的天然卤水资源。近些年随着大规模持续开采地下卤水,盐湖的水化学场、地下水流场发生了不同程度的变化,盐湖卤水资源开发利用条件日益严峻,诱发了一系列生态环境问题。因此,为了实现察尔汗盐湖资源可持续开发利用,亟待开展察尔汗盐湖地下卤水化学演化规律研究,破解地下卤水的水文地球化学形成机制。本文以青海省察尔汗盐湖最先开采的首采区为研究对象,依据2003～2019年首采区S3层地下卤水水质、水位监测数据,运用水文地球化学理论、GIS空间分布模型等方法研究了地下卤水水化学特征和演化规律,通过Gibbs图解法、Gaillardet图解法、相关性分析、主要离子比例系数分析等方法对地下卤水化学组分来源进行研究。为不同卤水开采条件下地下水补给布局和方案优化提供技术支持。本文主要研究成果如下:（1）研究区地下卤水整体呈弱碱性,TDS大于300 g/L,阴阳离子分别以Cl-、Na+、Mg2+为主。地下卤水水化学类型具有明显的分带性,按舒卡列夫水化学分类法,研究区青藏铁路以东区域地下卤水主要为Cl-Mg型,青藏铁路以西区域地下卤水主要为Cl-Mg·Na型。按瓦良什科水化学分类法,研究区青藏铁路以东区域地下卤水主要为氯化物型,青藏铁路以西区域地下卤水主要为硫酸镁亚型。（2）通过年内变化分析,发现研究区地下卤水离子含量随季节变化具有明显的规律性,丰水期格尔木河加强了对达布逊湖的淡水补给作用,导致靠近达布逊湖的区域地下卤水离子含量4月份高于9月份,远离达布逊湖的区域地下卤水离子含量4月份低于9月份。通过年际变化分析,发现远离达布逊湖和团结湖的区域地下卤水离子含量的变化与降雨量的关系更为密切。（3）通过空间变化分析,发现2003～2019年研究区地下卤水中K+、Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-富集区域未发生明显改变,Ca2+富集区域逐渐向研究区东南角转移。通过水化学类型时间变化分析,发现研究区地下卤水水化学类型随时间变化不明显。（4）Gibbs图解表明蒸发浓缩作用是研究区地下卤水化学组分的主要控制因素。Gaillardet图解表明研究区地下卤水在循环过程中发生的主要水岩作用为盐岩的溶滤作用。相关性分析和主要离子比例系数分析表明研究区地下卤水中K+的主要来源为钾盐的溶解,Na+的主要来源为石盐的溶解、Mg2+的主要来源为光卤石和水氯镁石的溶解,Ca2+的主要来源为石膏、氯化钙的溶解,Cl-的主要来源为盐岩的溶解,SO42-的主要来源为石膏的溶解和富含SO42-河水、湖水的补给。通过水文地球化学形成机制分析,发现蒸发浓缩作用、溶滤作用和人工采卤作用是研究区地下卤水化学组分演化的主要影响因素。（5）通过对比分析2003年与2019年研究区地下卤水等水位线,发现研究区目前已形成两个较大的区域性降落漏斗,漏斗中心位于ZK06和ZK12,漏斗面积呈逐渐扩大的趋势。通过对比分析2003年与2019年研究区地下卤水KCl品位等值线,发现随着地下卤水水位的下降,浅层地层中的氯化钾矿物无法溶解进入水中,地下卤水KCl百分含量呈逐渐下降的趋势,至2019年铁路以东区域地下卤水KCl品位普遍低于标准工业品位,铁路以西区域地下卤水KCl品位基本符合标准工业品位。通过对比分析2003年与2019年研究区地下卤水老化分布,发现研究区地下卤水老化区域呈逐渐扩大的趋势。