辛安泉域是一个完整的水文地质单元，具有独立的补、径、排系统，在地理位置上覆盖了长治市的绝大部分。辛安泉出露于潞城市、平顺县、黎城县交界处的浊漳河河谷中，泉水多年平均流量(1957～2000年)为9.64m<3>/s。随着长治市工农业生产的不断发展，研究区对水资源的需求量逐年增加，地下水开采量相应呈上升趋势，形成了区域性的地下水水位下降；同时，区内大规模的采矿活动在破坏地质环境的同时，也破坏了浅、中、深层地下水原有的补给、径流与排泄条件，造成含水层疏干、地表水断流现象。在天然因素与人类活动等因素的共同作用条件下，开展地表水一地下水相互作用研究是目前地质环境研究领域的前沿课题之一。本文的研究工作对于揭示辛安泉域(包括泉域内孔隙水集中分布的长治盆地)地下水环境问题的驱动因素、推动该区地下水化学演化与环境地质相关问题研究具有积极的理论意义，并可为合理有效地开发水资源、保护水资源、促进生态环境的改善和区域经济可持续发展提供决策依据。 本文首先开展了长治盆地孔隙介质结构的三维可视化分析，以期在时间和空间上把握研究对象—盆地孔隙地下水系统的整体格局。研究表明：盆地第四系地层呈现由西北向东南厚度逐渐增大的趋势。就总体分布特征而言，盆地两部、南部、北部地层较薄，一般厚度数十米至百米，下部与三叠系、二叠系、石炭系地层相接触；东部一般在200m 以上，长治附近最厚达250m，主要受长治大断裂的断距控制；在长治大断裂附近，盆地第四系地层直接与下伏的碳酸盐岩地层接触，根据成因类型、沉积厚度、含水系统间的联系与分布位置判断，长治盆地基本为独立的孔隙含水系统；从盆地岩性结构模型剖面图分析，盆地松散沉积物多为冲积、洪积和冲洪积交互成层分布；从本次研究的空间尺度上看，不存在区域性连续分布的隔水(弱透水)层，粗粒相的“砂砾层”和极细粒的“粘土层”在空间上都呈“透镜状”分布，介于“砂砾层”和“粘土层”的粉细砂土呈连续的网状分布。 孔隙水与岩溶水之间是否存在水力联系是研究区始终未解决的水文地质课题。本文尝试通过地质、水位和水化学与同位素分析，对二者是否存在补排关系进行判断。从地层平面接触关系上看，盆地松散地层与西边山的二叠—三叠系地层相接触，据钻孔资料，盆地西侧的碳酸盐岩地层深埋于千米以下，岩溶水在此已成滞流状态，与盆地孔隙水则不可能有水力联系。在盆地东侧，松散地层虽然与出露地表的碳酸盐岩地层相接触，但浅部碳酸盐岩地层富水性极差，基本不存在岩溶水补给孔隙水的可能。对于盆地西部及西南部的岩溶裂隙水含水岩组而言，此地区亦即盆地深埋岩溶水的补给区，由于地层大体上向西倾伏，而且岩溶地下水水位埋深大于松散层的覆盖深度，使盆地西部及西南部松散岩类孔隙水含水岩组几乎没有得到岩溶水补给的可能。综上所述，研究区岩溶水与孔隙水之间无密切的水力联系。 研究区地下水的补给来源分析和地表水—地下水相互转化关系分析是本次研究的重点。本文主要以水化学与同位素分析为研究手段，对此展开了系统分析。研究表明，如地表水Si含量显著上升，可以认为该处地表水的主要补给源之一为地下水。在研究区，沿河流流向，水样XA30 和 XA28 的 Si 含量不断下降，表明沿途不断有地表径流补给，但XA05的Si含量与前者相比明显偏高，可以推断，地下基流补给是地表水XA05的主要补给来源之一。此外，研究区地下水与地表水的氢氧同位素分析表明，研究区岩溶水的δ<18>O和δD值总体上低于浅层孔隙水，浅层孔隙水δ<18>O和δD值又低于地表水。在δD—δ<18>O散点图上，岩溶水样多数位于雨水线附近或下侧，其中位于雨水线附近的水样主要分布于泉域东部和北部的山区或山前倾斜平原区，即岩溶水的主要补给区，这说明岩溶水主要接受当地降水补给；另有少数水样点比较分散，且距雨水线稍远，主要分布在泉域中部或地表水系附近，可能与地下水受到地表水下渗补给有关。地表水样和孔隙水样均远离雨水线，且分布相对分散，说明其在接受大气降水补给的同时也发生了一定程度的蒸发浓缩作用。基岩裂隙水水样也落在降水线附近，说明其以大气降水来源为主，且水循环以垂向循环为主。研究区地下水与地表水的锶同位素分析则表明：岩溶水、孔隙水、裂隙水、地表水的<87>Sr/<86>Sr高值区均分布在研究区北部与西北部，浊漳河河水的<87>Sr/<86>Sr值为0.71217～0.71155，与浅层孔隙水的<87>Sr/<86>Sr平均值0.711617 比较接近。研究区灰岩的<87>Sr/<86>Sr值为0.7089，与普遍被学界接受的碳酸盐风化来源<87>Sr/<86>Sr值为0.708 的认识基本一致。在岩溶水样的<87>Sr/<86>Sr—1/Sr 散点图上，绝大部分数据点分布在碳酸盐和硅酸盐端员的混合线附近，这说明水体中的溶质主要来源于碳酸盐和硅酸盐岩以及铝硅酸盐岩的风化或溶解，其溶解作用对地下水的溶解组分贡献显著，而碳酸盐矿物溶解对岩溶水水化学的形成具有重要意义。从辛安泉域地区地面表层矿物的组成来看，主要以硅酸盐为主，而地表水和孔隙水的<87>Sr/<86>Sr值基本在0.712 左右，与前者相近，这表明地表水和孔隙水的化学组分主要来自于表层矿物的溶解。同时也说明，在混合线上方的岩溶水水样之所以具有较高的<87>Sr/<86>Sr值是因为具有地表水或孔隙水的补给来源，因此岩溶水在一定程度受到了其它水源的渗漏补给。除此以外，矿坑排水的<87>Sr/<86>Sr值相对而言较高，造成这种现象的原因有可能是矿坑水中的Sr的来源不局限于碳酸盐岩和硅酸岩两类矿物，还有其它的来源。 本文的创新点体现在：采用水化学—同位素联用方法，系统分析了泉域地下水的补给来源以及地表水—地下水之间的水力联系。