巴丹吉林沙漠(BJD)地下水来源及其年龄(dating)问题一直是国内外学者研究的热点和难点。受BJD地区水文地质条件、交通运输条件、采样难度及测试精度等限制,该地区相关资料比较欠缺,致使湖泊和地下水的补给来源、补给量、形成年代等尚无定论。故本文选择BJD典型湖泊附近地下水为研究对象,通过水化学与环境同位素示踪地下水水源并测定其年龄,以期填补该区域研究的某些空白,为本区水资源可持续利用提供科学依据。针对BJD地区地下水来源问题,本文选取2009-2014年1、4、7、10月部分地下水(groundwater,简写为GW)水化学和氢氧同位素特征进行研究。本文首先研究了BJD腹地GW的水化学特征,根据Na+(K+)、HCO3-、Cl-、 Ca2、Mg2、SO42、CO32-、等离子含量特征,得出BJD东南部GW以碱金属-弱酸根离子为主<K+>K+>、HCO3-为主、Ca2+, Mg2+含量逐渐降低)逐渐演替为西北部以碱金属-强酸根离子为主(以C1-为主),GW水化学年际与季节变化较小。水化学型由东南部HCO3-型逐渐向西北部Cl-型演化(阳离子变化不大,故而只用阴离子表示其水化学型),表明GW流动方向。其次,根据2009～2013年BJD典型湖泊及地下水的δD-δ18O关系图,可看出GW和湖水(简写为LW)的δD、t-180值基本都位于全球大气降水线以下的当地蒸发线附近,较低的斜率表明蒸发导致水体中富集重(D、18O)同位素。GW的氢氧同位素值较LW值贫化,表明GW与LW的补给源基本一致,且GW补给LW的过程中,湖水二次蒸发明显、D和180较富集,而大气降水对其补给较少。利用郑淑蕙δ18O-t关系式计算当地蒸发线与全球大气降水线三个交点(初始降水)的补给温度为2.6～8℃(指当地地面气温,而BJD年均气温8℃),表明初始降水补给地下水时气温较现在低。沿地下水补给——排泄方向,d值逐渐降低,表明地下水自东南向西北补给的特点。异常负的d值表明BJD地区GW形成于温度较现在低、相对湿度较高的古气候环境下。根据BJD地区特殊的水文地质条件,并考虑采集和输送样品的安全便捷性,选择T及14C进行GW测年,而且这两种方法亦是近年来GW定年中应用广泛且较成熟的手段。T定年主要是对较年轻的地下水进行定年,本文经过T定年(T<0.8TU),并比较前人测得的BJD及其周边地区水体T含量显示部分地下水T<3TU,认为用氚法对BJD地区承压水定年是不适用的。继而本文又利用地下水溶解无机碳(DIC)中的14C进行承压水定年。由于GW中DIC来源复杂,关键问题是恢复GW中初始14C浓度,为了解决这一问题,选用多种14C年龄校正模型计算BJD湖泊群附近地下水的14C-age。通过比较各种方法的优点和不足,分析得出研究区校正后的14C-age介于1.77～6.87ka BP,而且样品中不具有现代水特征(14C>60pmc),也就是说BJD深层地下水基本形成于全新世湿润气候期,降水丰富且下渗形成古地下水。诺尔图、瑙滚诺尔、昭日格图和苏木吉林、陶斯吉林的校正年龄差异明显,表明两组数据可能来自不同的补给时期,即全新世中期的两个较为湿润气候期；也可能是流经不同的水文地质构造区,埋藏条件不同导致年龄差异；亦或是地下水出露时与大气中C02混合程度不同导致。BJD腹地承压水14C年龄的变化不仅体现在随埋深有变化,也体现在沿径流方向上的变化,即沿径流路径,地下水年龄逐渐增大,并且由于采样点位置的水文地质条件不同,形成有钙华和无钙化两种泉水出露形式。结合δD、δ18O、d值及T、14C定年结果,基本可以确定BJD地区GW形成于全新世中期,温度较现在低且湿润的古气候环境下,很可能来自东南某地的高海拔山区。根据BJD腹地地下水的氚浓度估算地下水更新速率<0.1%,结合14C含量计算其循环速率<30m/a,表明BJD腹地地下水在径流过程中循环速率、更新速率均慢,故而深层地下水年龄较老。